Урбанизация и экология

   Особо можно коснуться проблемы экологичной  реконструкции зданий в сейсмоопасных районах. До сих пор вопросы реконструкции старых зданий связывали только с повышением их сейсмостойкости. В то же время представляет несомненный интерес объединение сейсмостойкой и экологичной реконструкции. Повысить сейсмостойкость старых не сейсмостойких зданий и одновременно сделать их в той или иной степени экологичными можно несколькими путями: устройство нового внешнего замкнутого каркаса (стального или железобетонного), опирающегося на новые фундаменты и соединенного со старым зданием в нескольких наиболее ответственных местах (например, в уровне верхнего перекрытия, в уровнях всех перекрытий и др.). Этот каркас может быть выполнен по всей длине здания, или только по части его длины, с шагом, равным или кратным шагу простенков или колонн (пилястр).

   На  каркас навешивается внешнее остекление, вследствие чего здание приобретает пассивную систему солнечного отопления. На свободной поверхности грунта рядом со зданием и на плоской кровле устраивают оранжерею. Для вентиляции в теплое время года остекление может перемещаться или открываться. Таким образом, к обычному мероприятию по повышению сейсмостойкости с помощью внешнего каркаса добавляется озеленение и пассивная система солнечного отопления. Кроме того, с помощью высококачественных стекол можно повысить архитектурную выразительность здания и прекратить процесс разрушения старых стен под действием выветривания, устройство новых наклонных опор для создания новой (пространственной и более жесткой) конструктивной схемы здания. Новые наклонные опоры устанавливают на новые фундаменты и упирают в верхний и все промежуточные диски перекрытий. Далее устраивают такие же оранжереи, остекление наклонной поверхности и пассивную систему солнечного отопления, как и в предыдущем примере. Для такой схемы усиления нужны надежные диски перекрытий, работающие в горизонтальном направлении в новой пространственной конструкции.

   Можно коснуться также вопросов повышения  уровня комфортности (как одного из показателей экологичности) и безопасности людей в зданиях, возводимых в сейсмоопасных районах. Один из важнейших показателей экологичности зданий в таких районах – это отсутствие негативных воздействий на людей, находящихся в здании во время землетрясения, и создание потенциальной возможности спасения даже при разрушении здания. Известны конструкции сейсмостойких зданий, которые могут быть экологичными и исключать негативные воздействия на жителей: это – здания на кинематических опорах. Одним из привлекательных проектов является здание на кинематических опорах-колоннах высотой на этаж, вследствие чего можно озеленить всю поверхность грунта под зданием. При этом только нужно обеспечить возможность свободного наклона колонн в период колебаний, и выполнить фундамент с проемами для прохода корневой системы деревьев и сообщения озелененного грунта над фундаментом с грунтом в основании. С некоторыми технологическими затруднениями такое решение можно выполнить и при реконструкции с устройством под зданием сплошной плиты, нового фундамента, и последующим подъемом здания в проектное положение с установкой между фундаментом и плитой качающихся колонн. При наклоне таких колонн в соответствии с заранее намеченной формой их криволинейной торцевой поверхности происходит подъем здания с последующим возвратом центра тяжести на место. Поэтому при перемещении грунта под зданием в процессе землетрясения жильцы не ощущают колебаний, здание находится в состоянии инерции покоя. Интересна конструкция здания с качающимся верхним этажом. При реконструкции и устройстве качающегося в противофазе верхнего этажа (эксплуатируемого или неэксплуатируемого) можно выполнить кровлю-газон на этом этаже. Ее вес должен быть учтен в весе этажа. Качающийся этаж позволяет почти в самом начале колебаний здания исключать их рост и переход в резонанс.

   Для надежного спасения находящихся  в здании людей при невозможности обеспечения нужной сейсмостойкости могут быть устроены при реконструкции здания «спасательные кабины» из облегченных и прочных, железобетонных скорлуп, собираемых на месте в замкнутые яйцеобразные оболочки. Эти оболочки могут использоваться в период нормальной эксплуатации как, например, помещения туалета. Все оболочки снабжают тросами для вытаскивания, шлангами для подачи воздуха и воды. Тросы и шланги размещают в специальном коробе и их концы устанавливаются в закрытом колодце за пределами возможной площади обрушения. В начале толчков застигнутые землетрясением жильцы укрываются в оболочках кабин и закрывают прочную стальную дверь (изнутри кабины могут быть покрыты слоем мягкого демпфирующего материала). После обрушения в кабины может быть подан свежий воздух и питьевая вода, а прибывший трактор за крюки на тросах может быстро вытащить кабины из-под завалов.

   Вообще  здание может быть сейсмостойким, если все небольшое здание разместить на одной качающейся опоре. Но для  старых зданий более приемлемо введение небольших качающихся опор между старым фундаментом (его нужно усилить железобетонным поясом для опирания колонн) и верхней над фундаментной частью здания. Вначале бетонируют усиление фундамента и новый железобетонный пояс, который состоит из двух балок, соединенных перемычками, забетонированными в пробитых в стене проемах. Затем в старой стене просверливают ряд расположенных рядом отверстий для уменьшения сечения стены. После этого домкратами, упирающимися в фундамент и в новый пояс, разрывают стену в месте ослабления ее сечения, и после подъема здания в проектное положение устанавливают между зданием и фундаментом качающиеся стойки. Здание при таком решении практически не испытывает сейсмических воздействий. В последние годы возникла проблема повышения уровня комфортности зданий массовой послевоенной застройки одновременно с улучшением их внешнего вида и повышением теплоизолирующей способности стен. Проблема повышения уровня комфортности осложняется тем, что площади квартир и некоторых помещений (кухни, лоджии) в этих зданиях недостаточны для современных требований по уровню комфортности, звукоизоляция недостаточна, а толщина наружных стен не удовлетворяет современным требованиям по теплоизоляции. Для таких зданий применима экологичная реконструкция, заключающаяся в наружном или внутреннем утеплении стен с помощью эффективной теплоизоляции и устройстве новой наружной отделки, в наклейке звукоизоляционных плит на потолки и стены, в замене полов на более звукоизолирующие; вместо неглубоких лоджий (которые разбирают) устраивают новые большие и архитектурно выразительные застекленные лоджии со специальными мерами гашения наружных шумов, причем часть площади этих лоджий может быть выполнена с теплыми стенами и отоплением и использована для повышения площади кухонь и подсобных помещений; кровлю устраивают в виде эксплуатируемой кровли-газона с выходом на нее из лестничной клетки, или делают черепичную крышу с эксплуатируемыми мансардными помещениями. К наружной стене пристраивают остекленную теплицу в нижней части здания (высотой на один или два этажа), к наружным глухим стенам здания в период их утепления и отделки прикрепляют декоративные керамические держатели для наружного сплошного вертикального озеленения, для укоренения которого устраивают декоративно оформленные проемы в отмостке. На кровле устанавливают гелиоколлекторы для нагрева воды и бак для горячей воды.