Общие вопросы проектирования и строительства высотных зданий со стальным каркасом

Анализ развития многоэтажного и высотного строительства [3] показал, что применение стали в несущих конструкциях таких зданий и сооружений началось более 100 лет назад. При этом до середины XX века в стальных каркасах зданий для снижения горизонтальных перемещений применяли рамные, связевые и рамно-связевые системы. Однако с ростом высоты зданий эффективность этих систем против горизонтальных перемещений каркасов снижалась. Возникла необходимость совершенствования методик расчетов, монтажа и применения новых материалов для конструкций и соединений.

Примерно с 1960 г. в высотное строительство стали активно внедряться новые конструктивные системы: ствольные и оболочковые, – позволившие значительно повысить этажность без существенного роста горизонтальных перемещений каркаса.

Одновременно с развитием металлических конструкций в практику строительства высотных зданий внедряется железобетон. До середины XX века его применение ограничивалось недостаточной прочностью. Однако создание бетонов с классом прочности В60…В100 позволило расширить применение железобетона в высотных зданиях.

К середине 2011 года высотных зданий высотой более 300 м в мире насчитывалось всего 54 шт. По определению международной организации «Совет по высотным зданиям и городской среде» такие здания относятся к

сверхвысотным. Авторы работы [3] полагают, что, несмотря на штучность таких сооружений, уникальность их конструкций и инженерных решений, они находятся на вершине научно-технического прогресса в области строительства. К их проектированию и строительству привлекаются лучшие в мире инженеры. Поэтому реализованные в них принципы и подходы к проектированию, примененные материалы можно успешно использовать в зданиях меньшей высоты.

Таким образом, уникальные сверхвысотные здания являются ориентиром для мировой строительной практики высотного строительства. Все требования к таким объектам изложены в Градостроительном кодексе РФ [12].

В конструктивной системе высотного здания есть много возможностей для инженерного поиска рациональных решений, отвечающих критерию минимальной стоимости: сокращение расхода стали, снижение трудоемкости изготовления и монтажа, повышение скорости возведения. Применение металлоконструкций в высотном строительстве упрощает прокладку коммуникаций; снижает общий вес здания; позволяет увеличить свободное пространство внутри здания. Комбинированные сталежелезобетонные ядра жесткости за счет уменьшения толщины ограждающих конструкций позволяют снизить нагрузки на фундамент ствола и увеличить рабочие пролеты перекрытий.