Особенности возведения высотных зданий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

Особенности возведения высотных зданий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение…………………………………………………………………………3

1. История небоскребов……………………………………………………....4
2. Особенности возведения высотных зданий………………………………6
1. Фундамент……………………………………………………………...6
2. Материалы……………………………………………………………...8
1. Технология монолитного бетона……………………………….9
3. Опалубочные системы……………………………………………….10
4. Подъемно-транспортное и вспомогательное оборудование для высотного строительства…………………………………………….11
5. Конструктивные схемы высотных зданий………………………………14
6. Несущие элементы конструктивных систем высотных зданий…..........15
1. Колонны………………………………………………...............15
2. Стены……………………………………………………………16
3. Междуэтажные перекрытия…………………………………...18
4. Лестничнолифтовые узлы……………………………………..19

Заключение…………………………………………………………………….20

Список использованной литературы………………………………………....21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Высотными зданиями в России считаются здания высотой более 75 м или более 25 этажей. В других странах под термином «высотное здание» обычно понимают здание высотой от 35 до 100 м.

Высотные здания могут иметь разное назначение: быть гостиницами, офисами, жилыми домами, учебными зданиями. Чаще всего высотные здания выполнены многофункциональными: помимо помещений основного назначения в них размещаются автостоянки, магазины, офисы, кинотеатры и т. д.

Небоскреб –свободно стоящее сооружение, равномерно распределённое по вертикали на этажи, предназначенные для жизни и работы людей, с высотой последнего этажа не менее 100 - 150 м. Небоскрёбы выше 300 м называют сверхвысокими.

Категорирование высотных зданий и составление их рейтингов имеет некоторую неоднозначность ввиду разнообразия способов измерения. В настоящее время общепринятыми критериями являются разработанные Советом по высотным зданиям и городской среде. Согласно этим критериям, под зданием подразумевается сооружение, спроектированное для использования в качестве жилого, офисного (коммерческого) или производственного помещения.

Совет предлагает три критерия измерения высоты здания (во всех случаях измерения производятся от наиболее низкого значимого входа в здание):

1. конструктивная высота здания — высота от уровня тротуара до наивысшей точки конструктивных элементов здания (включая шпили и исключая телевизионные и радио антенны и флагштоки).
2. до наивысшего доступного этажа — высота здания до уровня пола наиболее высокого доступного этажа корпуса.
3. до кончика антенны/шпиля — высота здания до самой высокой точки антенны, шпиля и т. п.

 В своей работе я  постараюсь описать особенности  возведения высотных зданий.

 

 

 

 

1. История небоскребов

 

В пятидесятых годах девятнадцатого века молодой инженер Элиша Отис изобрел первый безопасный паровой лифт. Задолго до него подъемники использовались в горном деле, строительстве, но в домах они не приживались. Причина проста – они падали, когда рвался трос. У лифта Отиса была страховка: в случае обрыва троса срабатывал аварийный пружинный механизм, который блокировал пассажирскую кабину и останавливал падение. Изначально основной вес здания брали на себя несущие стены. Поэтому для высоких домов их приходилось делать достаточно большой толщины.

Пример первого и последнего каменного небоскреба – 16-этажное Monadnock Building (Монаднок), построенный в 1893 году в Чикаго.  Величина стен MB у основания составила 1,83 метра.  Из-за мягкости грунта и большого веса конструкции здание просело на 0, 51 м. Опыт Монаднок Билдинг показал несостоятельность каменных материалов, как основы для высотного строительства.

В Чикаго в 1884 году по проекту архитектора Уильяма де Барона Дженни было построено здание страхового общества. Среди своих собратьев оно выделялось не столько высотой (в нем было всего девять этажей), сколько технологиями, которые были использованы при его создании. Это был первый дом, построенный с использованием каркаса.

Число высотных домов стало быстро увеличиваться. Россия и европейские державы отнеслись к небоскребам достаточно скептически, оставаясь верными собственным традициям. Европейцы не считают высотки частью своей культуры. Ни одно из 50 самых высоких зданий мира не находится в Старом Свете. А вот в Америке новый тип зданий быстро завоевал популярность.

Долгое время пальму первенства удерживал 242-метровый небоскреб архитектора Гаса Гилберта, построенный по заказу мультимиллионера Фрэнка Вулворта и названный его именем. Лишь в 1930 году здание, которому было дано название «Крайслер» (319 м), смогло побить установленный ранее рекорд.

Уже в 1931 году было закончено возведение знаменитого нью-йоркского небоскреба Эмпайр Стейт Билдинг. 102 этажа этого дома выросли над Нью-Йорком на высоту в 391 метр. В 1952 году на небоскреб установили антенну, которая увеличила высоту до 443 метров.

После Второй мировой войны небоскребы начинают приобретать современные очертания. В семидесятые годы высотки по всему миру получают новый импульс роста. Во второй половине двадцатого столетия небоскребы постепенно завоевывают мир.

Пять самых высоких небоскребов мира, построенных на сегодняшний день:

1. Бурдж-Хали́фа — самое высокое строение в мире (с 21 июля 2007 года). C 19 мая 2008 года — самое высокое когда-либо существовавшее сооружение в мире. Точная окончательная высота 828 метров (по высоте антенны), 163 этажа.

2. Тайбей – 101 -  небоскрёб, расположенный в столице Тайваня   Тайбэе. Этажность небоскрёба составляет 101 этаж, высота — 509,2 м (вместе со шпилем).

3. Шанхайский всемирный  финансовый центр -  небоскрёб в Шанхае, строительство которого завершено летом 2008. Высота составляет 492 м.

4. Башни Петро́нас — 88-этажный небоскрёб. Высота — 451,9 метров. Находится в Малайзии в Куала-Лумпуре.  

5. Уи́ллис-та́уэр , до 2009 года — Сирс-та́уэр (Sears Tower) — небоскрёб, находящийся в городе Чикаго, США. Высота небоскрёба составляет 443,2 м, количество этажей — 110. До сих пор это сооружение остается самым высоким небоскребом на территории США.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Особенности возведения высотных зданий

 

К особенностям высотных зданий относятся:

1. превалирующее значение горизонтальных (в первую очередь, ветровых) нагрузок над вертикальными;
2. очень высокая нагрузка на несущие конструкции, в том числе на основания и фундаменты;
3. повышенная значимость воздействия ряда природных факторов(сейсмика, солнечная радиация, аэродинамика) и техногенных (вибрации, шумы, аварии, пожары, диверсионные акты, локальные разрушения) на безопасность эксплуатации;

Эти особенности необходимо учитывать при выборе материалов, конструктивной схемы высотного здания и проектировании несущих конструкций, фундаментов.

 

 2.1 Фундамент

 

Главная особенность высотных зданий по сравнению с обычными сооружениями заключается в том, что удельное давление на основание под фундаментной конструкцией достигает значительных величин. В частности, как показали проведенные наблюдения за рядом возведенных и эксплуатируемых высотных зданий, значения удельного давления достигают величин 500–800 кПа и более.

Основная классификация фундаментов высотных зданий:

1. Фундамент на естественном основании
2. Свайные глубокого заложения
3. Свайно-плитные

В качестве фундаментов на естественном основании, принимая во внимание высокие нагрузки, передаваемые на фундамент, отметим, что во всем мире в основном применяется сплошная монолитная железобетонная плита. При соответствующем расчетном обосновании не исключено применение столбчатых или ленточных фундаментов. 

Монолитная железобетонная фундаментная плита применяется, как правило, при давлении по подошве фундамента до 0,6 МПа (здание высотой до 100–120 м) и грунтах основания, представленных песками (за исключением пылеватых и рыхлых) или переуплотнёнными глинистыми грунтами, в том числе подверженными воздействию ледников (моренные, флювиогляциальные, каменноугольные и другие отложения), а также в случае расположения в основании фундамента скальных грунтов. 

В зависимости от инженерно-геологических условий, величины и схемы приложения нагрузки толщина фундаментной плиты может составлять 1,0–2,5м и более.

Фундаменты глубокого заложения подразделяются на фундаменты, изготавливаемые как без, так и с выемкой грунта. Без выемки грунта – сваи забивные и набивные. Стандартные забивные и задавливаемые сваи сечением 300×300 и 350×350 ввиду ограниченной несущей способности по стволу, как правило, применяются при давлении по подошве фундамента до 1 МПа, что примерно соответствует зданию высотой до 200 м. В противном случае необходимо выполнять фундаменты с выемкой грунта – сваи буронабивные или из стальных труб, баретты, кессоны, увеличивать площадь подошвы фундамента, создавая консоли.  Наиболее часто применяемым фундаментом глубокого заложения являются буронабивные сваи, которые могут быть выполнены практически в любых грунтовых условиях диаметром до 2 м и более. Опускные колодцы (кессоны) применяются в случаях, когда грунт трудно поддаётся проходке при бурении, требуется передать сверхвысокие нагрузки на большую глубину и необходима высокая скорость выполнения строительно-монтажных работ. В настоящее время наиболее широко кессоны применяются при строительстве высотных зданий в Гонконге.

Свайно-плитный фундамент (СПФ) подразумевает включение в работу как свай, так и плиты. Он применяется в случаях, когда грунт под подошвой фундамента может включиться в работу и воспринять часть нагрузки. Данный тип фундаментов эффективен при «борьбе» с креном здания в случаях, если на фундамент действуют неравномерно приложенные нагрузки или фундамент под высотную часть не разделён осадочным швов от остальной, как правило подземной части здания, а также для снижения влияния нового строительства на существующие здания и сооружения. В целом такая конструкция фундамента является наиболее эффективной при строительстве так любимых современными архитекторами многофункциональных комплексов, состоящих из высотных частей, объединенных единым стилобатом. 

 

 

2.2 Материалы

 

Несущие конструкции высотных зданий в начальный период развития этого вида строительства преимущественно выполняли из стали. Стальные конструкции целесообразно применять в сейсмостойких регионах, так как сталь благодаря своей пластичности обеспечивает поглощение кинетической энергии сейсмических ударов. Это подтверждает многолетний опыт эксплуатации высотных зданий со стальными несущими конструкциями в таком сейсмо-опасном штате, как Калифорния.

Стальные конструкции требуют обязательной надёжной защиты от пожара, потому что при температуре 300°С прочность стали резко снижается. Обрушение башен Всемирного Торгового Центра в г.Ныо-Иорке вследствие террористического акта и пожара было вызвано, в первую очередь, потерей несущей способности стального каркаса под воздействием высоких температур. Этот вывод был подтвержден Особой группой по изучению строительных норм, организованной после теракта департаментом строительства г. Нью-Йорка.

В последнее время несущие конструкции высотных зданий предпочитают выполнять из железобетона, поскольку этот материал обладает большей огнестойкостью и дешевле, а его прочностные характеристики приближаются к прочности стали. Созданы и применяются бетоны классов В80 и В100, хотя в широкой строительной практике используют более низкие классы высокопрочных бетонов В60 и В85, так как с ростом прочности бетона возрастает его стоимость, повышается хрупкость и снижается огнестойкость.

Сегодня главный материал для возведения несущей конструкции (каркаса) высотных сооружений – монолитный железобетон. Хотя бы потому, что на основе железобетонного каркаса созданы многие известные небоскребы, в том числе и мировые рекордсмены – башня "Бурж Дубай" (высота 818 м) и высотки нефтяного концерна Петронас в Малайзии (высота 432 м