Небоскребы, небоскребы - а я маленький такой. Приватное мнение реликтового строителя

23-25 сентября сего года в Екатеринбурге состоялся Международный форум высотного и уникального строительства «100+ Forum Russia 2015». Мероприятие для города, претендующего на звание столицы Урала, с недавних пор стало привычным. Да и дело благое, весьма полезное для оскудевшей мозгами российской строительной науки и необходимое в преддверие такого эпохального события как чемпионат мира 2018.

Нельзя упускать шанс себя показать и на других посмотреть, а также заявить об экономическом потенциале Державы Российской и мощи наших капиталов. К тому же, в кругу высококвалифицированных отечественных и зарубежных специалистов высотного и уникального строительства, не грех и обсудить специальные нормативные документы.

Преамбула. Субъективное мнение маленького человека

Современные технологии позволяют строить здания столь внушительных объемов, что в них может уместиться население целого города. Современные градостроители решили попробовать разместить весь сложный городской организм в стенах одного гигантского дома.

Сегодня существует множество подобных проектов в том числе и города-небоскребы. Последние, по вполне понятным причинам особенно актуальны в перенаселенных странах Азии. В таком городе жилые и рабочие ярусы перемежаются с парками, техническими и хозяйственными ярусами.

Сразу два таких проекта затеяла японская корпорация «Takenaka». Больший из них – километровой высоты Sky City («Небесный город») – может стать кровом для тридцати шести тысяч человек и рабочим местом еще для ста тысяч. В таком небоскребе предусмотрено все для полноценной жизни без необходимости покидать его: школы, парки, магазины, рестораны, театры, больницы, офисы.

Есть мнению что сооружение подобных зданий возможно уже сегодня и в случае применения качественных материалов, такой город простоит около пятисот лет. В России проектами городов-домов занимается архитектор Сергей Непомнящий, предложивший несколько концепций, в том числе 75-этажный город «Рождение Венеры» и распластанный по ландшафту в виде гигантской шайбы «Блин-город.

Но тут же возникает сомнение маленького человека: к чему в стране с самой большой в мире территорией «рваться в облака», тратить огромные средства и подвергать опасности жизнь людей, которые будут находиться в высотных зданиях, потенциальным угрозам возможных чрезвычайных ситуаций?

Проект Свода правил «Высотные здания. Правила проектирования». Суть задания на проведение экспертизы

Давно профессиональному строительному сообществу предлагается изложить свое экспертное мнение по Своду правил «Высотные здания. Правила проектирования». Ведь несмотря на то, что в России уже накоплен богатый опыт проектирования высотных зданий, на каждый высотный объект приходится разрабатывать СТУ (специальные технические условия) и утверждать его в министерстве. А до этого пройти многочисленные круги административного ада согласований около 160 различных правовых и нормативных актов.

С целью формирования постоянно действующей нормативной базы высотного домостроения на территории Российской Федерации и регламента проектирование, как многофункциональных, так и одного функционального назначения - специализированных высотных зданий и был разработан проект вышеупомянутого свода.

Многие «старорежимные» строители откликнулись на данную просьбу и отправили свои мнения в адрес оргкомитета Международного форума высотного и уникального строительства «100+FORUM». К сожалению ни ответа ни привета.

Выполняя просьбу своих коллег – свидетелей и участников великих строек социализма, автор публикации решился на незамысловатую аналитическую работу в формате публикации.

Равнение на позитив

Объективно строительство высотных зданий давно выделилось в специальное направление. Накоплен определенный опыт проектирования высотных зданий в России, который опирается на базу результатов экспертизы технических условий на высотные здания, проводившейся в течение 2005 — 2014 годов, а также изучение лучших образцов проектирования и строительства высотных зданий в мире.

Для проектирования высотных зданий были разрабо­таны специальные нормативные документы, в том числе: МГСН 4.19­2005 «Проектирование многофункциональных высотных зданий и зданий — комплексов в городе Москве», МГСН 1.04­2005 «Временные нормы и правила проектирования планировки и застройки участков территории высотных зданий, высотных градостроительных комплексов в городе Москве» и Стандарт организации СТО 01422789­001­2009 «Проектирование высотных зданий», разработанный ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища)».

Создан международный комитет по высотным зданиям — CTBUH, два раза в год этот комитет организует конгрессы в различных странах, на которых освещаются различные проблемы проектирования высотных зданий. Осенью 2011 г. такой конгресс проходил в Москве в 2013 году в Шанхае.

Проектировщики, показавшие лучшие результаты в конструировании и создавшие наиболее оригинальные архитектурные формы, награждаются премиями CTBUH Awards различной степени. Из российских построек на премию CTBUH Awards номинировались Москва-­Сити и здание на Мосфильмовской улице (арх. Скуратов).

Определение высотного здания

Термин «высотное здание» в Градостроительном кодексе Российской Федерации не содержится. Имеется понятие «уникальное здание» в статье 481 «Особо опасные, технически сложные и уникальные объекты» (введена Федеральным законом от 18.12.2006 № 232­ФЗ).

В пункте 2 к «уникальным объектам» отнесены объекты капитального строительства, в проектной документации которых предусмотрена высота более чем 100 м.

В Стандарте организации СТО 01422789­001­2009 «Проектирование высотных зданий» дано определение: «Высотное здание — здание, высота которого от отметки поверхности проезда пожарных машин, находящейся на уровне нижней планировочной отметки земли, до нижнего уровня открывающегося проема (окна) в наружной стене верхнего этажа (не считая верхнего технического этажа), а в случае сплошного остеклении и отсутствии оконных и других открывающихся проемов в верхних этажах до верха перекрытия последнего этажа, составляет более 75 м».

Сейчас предлагается принять данный термин и в проекте Свода правил. То есть напрямую подогнать его под имеющиеся стандарты пожарной техники или проще говоря к высоте пожарной лестницы.

Однако основное значение здания служить человеческим запросам и нуждам, а не стандартам техники МЧС. Прогресс пожарной техники явление объективное – уже сегодня существуют образцы с высотой лестницы более 120 метров.

Где же смысл? Нас убеждают, что куриное яйцо первично, его производитель - курица вторично.

По действующей в Германии классификации высотные здания разделены на четыре группы:

1. Здания высотой 22 — 30 м, 
2. Здания высотой 30 — 60 м, 
3. Здания выше 60 м,
4. Здания выше 200 м.

Причем правила прописаны для первых трех групп, четвертая группа только зарезервирована.

Ученые из США провели интересное исследование и выяснили, на каком этаже следует покупать квартиру, чтобы всегда чувствовать себя комфортно. Полезными для здоровья были признаны те жилплощади, которые располагаются не выше рост окружающих деревьев. По американским меркам с первого по седьмой этаж включительно, по нашим - с первого по десятый.

Согласно данным американских исследователей, люди, живущие выше 7-го этажа, подвержены риску различных болезней в большей степени, чем те, которые живут ниже. Среди «верхолазов» очень часто встречаются персоны с нервными расстройствами, пониженным иммунитетом, а также те, кто страдает от сердечно-сосудистых заболеваний.

Полезно бы признать следующее деление зданий:

• малоэтажные здания не более трех этажей;
• здания комфортной этажности высотой не более 30метров;
• здания повышенной этажности до 55 метров;
• высотные здания до 100 м;
• уникальные высотные здания более 100 м.

С небольшими вариациями подобная кодификация существует в Китае, Арабских эмиратах, США и как убедились выше в ФРГ.

О понятийном аппарате предлагаемого Свода правил

О том понятийном разброде и шатании в нашей строительной терминологии автором настоящей публикации писано и говорено было не мало. Терминологический нигилизм в строительном деле и градостроительстве зашкаливает за все разумные пределы.

Высота зданий в различных нормативных документах определяется по разному, в зависимости от задач, на решение которых направлено содержание документа. Например, в СНиП 2.07.01­89* «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений», в СНиП II­7­81* «Строительство в сейсмических районах», в СНиП 31­06­2009 «Общественные здания и сооружения» и в СНиП 31­02­2001 «Дома жилые одноквартирные» высота зданий указана в этажах.

В Федеральном законе № 123­ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности», высота здания определяется разностью отметок поверхности проезда для пожарных машин, находящегося на уровне нижней планировочной отметки земли, и нижнего уровня открывающегося проема (окна) в наружной стене верхнего этажа (не считая верхнего технического этажа). Эта высота расположения этажа обусловлена техническими характеристиками подъемных пожарных механизмов. Она установлена для зданий класса функциональной пожарной опасности Ф 1.3 (жилых многоквартирных) на отметке 75м, для зданий других классов функциональной пожарной опасности — 55 м.

Другое понятие высоты применяется для определения строительного объема здания, так как строительный объем надземной части здания определяется в пределах ограничивающих наружных поверхностей с включением ограждающих конструкций, световых фонарей и других надстроек, начиная с отметки чистого пола надземной части здания. Поэтому высота здания со шпилем определяется верхней отметкой шпиля.

При определении этажности здания в число этажей включаются все этажи, в том числе и верхний технический, что установлено в Приложении «В» СНиП 31­01­2003.

Причем верхний технический этаж не учитывается при выполнении противопожарных требований по обеспечению эвакуации и спасению людей, при расчете числа лифтов и при выполнений требований по устройству мусоропровода, так как в нем не находятся люди. Для расчета числа лифтов точнее было бы применять формулировку «верхний этаж остановки лифта», а для установки мусоропровода — «верхний обитаемый этаж».

Все эти понятийные «тяпы и ляпы» упрямо тянутся в проект первой редакции Свода Правил «Высотные здания. Правила проектирования».

Грехи диспозиции проекта Свода Правил

Диспозиция проекта Свода правил «Высотные здания. Правила проектирования» составлена прямо сказать небрежно. Есть примеры внятного, понятного и общедоступно изложения требований к проектирования высотных данных:

пункт 4.3. В высотных зданиях необходимо предусматривать помещения следующего назначения:

• для размещения технологического оборудования: УВД городов (системы оперативной радиосвязи - СОРС) площадью не менее 30-35 м² и Государственной противопожарной службы МЧС Российской Федерации площадью не менее 15 м2 (прил. 3.1 настоящего стандарта);
• для стационарной станции мониторинга несущих конструкций здания и аппаратной СМИС (может быть совмещено с центральной диспетчерской) площадью не менее 20 м² и места установки измерительных пунктов станции (прил.3.2 настоящего Свода правил) с обеспечением доступа к ним обслуживающего персонала;
• для центрального пункта управления системой обеспечения безопасности здания (ЦПУ СБ) площадью не менее 30 м²;
• для Центра управления здания (ЦУЗ) площадью, определяемой заданием на проектирование.

В тоже время множество позиций прямо кишат ссылками на малоизвестные нормативные акты:

пункт 4.8. Состав и размещение в высотном жилом здании помещений определяются в соответствии с положениями СНиП 31-01-2003, СНиП 2.08.02-89*, СНиП 31-05-2003, СНиП 21-01-97*, МГСН 3.01-01, МГСН 1.01-99 и Дополнения к МГСН 1.01-99, МГСН 4.01-2005, МГСН 4.04-94, МГСН 5.01-01, СанПиН 2.1.2.1002-00, СанПиН 2.1.2.1199-03, СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03.

Неужели нельзя было обойтись одной фразой: «Состав и размещение в высотном жилом здании помещений определяется в соответствии с заданием на проектирование»?

Особенности объемно планировочных конструктивных и иных требований к высотным зданиямВысотность здания зависит не только и не столько от уровня его верхних отметок, сколько от его объемно ­- планировочных, конструктивных и других особенностей, определяемых в первую очередь повышенными требованиями к устойчивости и надежности конструктивной системы.

Как показала практика последних лет, для зданий выше 55 м применяется принципиально новый тип здания, как правило, с внутренним ядром, в которое включены несколько лифтовых шахт и лестничные клетки. Этим высотное здание отличается от традиционных объемно­-планировочных решений зданий секционного, коридорного и галерейного типов. Площадь этажа из- ­за развитого ядра в разы превышает нормируемую площадь этажа в секционных домах.

Высотные здания относятся к сооружениям с высоким уровнем ответственности и при расчете их несущих конструкций, оснований и фундаментов необходимо принимать повышенные значения коэффициентов надежности по ответственности в зависимости от высоты здания h:

• свыше 55 до 100 м ­ gn = 1,1;
• свыше 100 до 200 м ­ gn = 1,15;
• свыше 200 м ­ gn = 1,2.

Высокий уровень ответственности вызывает необходимость проводить ряд дополнительных мероприятий при проектировании и строительстве.

При выборе площадки под строительство высотного здания необходимо особенно тщательно производить общую оценку инженерно­-геологических условий и возможность безопасного возведения здания с учетом возможного проявления опасных геологических и инженерно­-геологических процессов (карстово­-суффозионных, оползневых и др.).

При строительстве высотного здания на застроенной территории необходимо выполнять обследования оснований и фундаментов зданий и сооружений, попадающих в зону влияния высотного строительства, а также осуществлять прогноз изменений напряженно-­деформированного состояния грунтового массива и гидрогеологического режима подземных вод.

Пространственная жесткость высотных зданий обеспечивается:

• развитыми в плане и симметрично расположенными диафрагмами и ядрами жесткости;
• коробчатыми конструктивными системами с несущими наружными стенами по всему контуру здания;
• жесткими дисками перекрытий, объединяющими вертикальные несущие конструкции и выполняющими функции горизонтальных диафрагм жесткости при действии ветровых или сейсмических нагрузок;
• жесткими узловыми сопряжениями между несущими конструкциями;
• горизонтальными поясами жесткости в уровне технических этажей, обеспечивающими совместную работу на изгиб всех вертикальных несущих конструкций здания.

Высотные здания должны быть защищены от прогрессирующего обрушения в случае локального разрушения несущих конструкций в результате возникновения аварийных природных и техногенных чрезвычайных ситуаций (природные ЧС — опасные метеорологические явления, образование карстовых воронок и провалов в основаниях зданий; техногенные ЧС — взрывы снаружи или внутри здания, пожары, аварии или значительные повреждения несущих конструкций вследствие дефектов в материалах, некачественного производства работ и др.)

В высотных зданиях учитываются дополнительные кратковременные нагрузки, например, от аварийно-спасательной кабины пожарного вертолета на покрытие, или от транспортных средств, в том числе пожарного автотранспорта и подземных частей зданий, выступающих за габариты основного объема.

В составе проектной документации дается специальная оценка ветрового режима и аэродинамических показателей. При расчете высотных зданий на ветровые нагрузки необходимо дополнительно учитывать разнообразные воздействия ветра, в том числе:

• среднюю и пульсационную составляющие расчетной ветровой нагрузки;
• максимальные значения ветровой нагрузки, действующей на ограждающие конструкции;
• резонансное вихревое возбуждение, а также воздействия, возбуждающие аэродинамические неустойчивые колебания типа галопирования и дивергенции (для зданий, размеры которых соответствуют условию h/b > 7, где h высота, b ­ минимальный поперечный размер) ;
• воздействия, вызывающие нарушения условий комфортности пешеходных зон на территории, прилегающей к зданию.

Значения указанных воздействий, аэродинамические коэффициенты сил, моментов, внутреннего и внешнего давлений, а также числа Струхаля, используемые для оценки резонансного вихревого возбуждения, должны, как правило, приниматься на основе испытаний моделей (макетов) высотных зданий (включая здания существующей застройки) в специализированных аэродинамических трубах.

При создании рациональных условий аэрации следует обеспечить снижение ветровых потоков, возникающих у первых этажей высотного здания и прилегающей застройки. Для обеспечения комфортного пребывания людей в высотных зданиях учитываются предельные горизонтальные перемещения верха высотных зданий и ускорения колебаний перекрытий верхних этажей при действии пульсационной составляющей ветровой нагрузки.

Высотные здания необходимо рассчитывать на сейсмические воздействия. При отсутствии соответствующих карт сейсмического микрорайонирования, сейсмичность района строительства в г. Москве принимается равной 5 баллам для грунтов II категории и 6 баллам для грунтов III категории. Сейсмичность района строительства с грунтом III категории дополнительно уточняется по материалам детального сейсмического микрорайонирования и может в отдельных случаях приниматься равной 7 баллов.

Много недостаточно проработанных вопросов относится к конструкциям навесных фасадов, по их монтажу, ремонту и эксплуатации, к устройству и эксплуатации неоткрывающихся оконных заполнений верхних этажей.

Наружные стены высотных зданий, помимо предъявляемых к ним общих требований, в соответствии с действующими нормативными документами, должны: воспринимать дифференцированные по высоте ветровые нагрузки, в том числе их пульсационную составляющую; соответствовать требованиям по уровню тепловой защиты зданий в зависимости от их высоты; отвечать требованиям безопасности, в том числе пожарной безопасности, надежности и долговечности, исключать возможность прогрессирующего обрушения и иметь срок службы, преимущественно соответствующий сроку службы высотного здания.

Конструкции окон и навесных светопрозрачных фасадных конструкций и их крепление к несущим конструкциям должны рассчитываться по прочности и деформативности на действие ветровых нагрузок.

Расчеты потерь тепла наружными ограждающими конструкциями, воздушного режима высотных зданий, параметров наружного воздуха в местах размещения воздухозаборных устройств и др. выполняются с учетом изменения скорости и температуры наружного воздуха по высоте зданий.

Параметры наружного воздуха принимаются с учетом: ­ понижения температуры воздуха на высоте более 150 м; ­ повышения скорости ветра в холодный период года; ­ появления мощных конвективных потоков на фасадах здания, облучаемых солнцем.

Заключение

Мудрые китайские философы позиции однозначного мнения сторонятся как черт ладана. У них другая логика: то что сделано то сделано, и необходимо взвесить: чего больше – хорошего или плохого, а также не осуждать деяния и намерения. Единственно важно - насколько это хорошо или плохо.

Необходимо пожелать организаторам и участникам Международного форум высотного и уникального строительства «100+FORUM» следовать именно этому прагматичному правилу китайской философии.

Есть у них для этого и знания и опыт. Да и не оскудело наше профессиональное строительное сообществе головастыми людьми.

Борис Скупов

Смотрите также по теме:
100+ Forum Russia 2015. Достать до неба
Небоскребы – агрессоры. «Под грифом «СЕКРЕТНО»