22.Высотные здания – проблемы и достижения

В соответствии с федеральными стандартами высотными считаются здания выше 75 м (примерно с 25 этажа). Вместе с тем, ряд специалистов считает, что понятие "высотные" следует связывать с инженерно-геологическими условиями строительной площадки(пример с учётом "коварности грунтов" в Санкт-Петербурге к высотным относит здания выше 16 этажей.)

Проблемам строительства высотных зданий в последнее время уделяется всё большее внимание. При строительстве высотных зданий могут возникать очень сильные воздушные потоки, что требует специального изучения аэродинамики. Кроме этого, при строительстве высотных зданий большое значение приобретают требования к сопротивлению воздухопроницанию конструкций, связанные с разностью давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждений. Существующие конструкции окон не обеспечивают требуемое сопротивление воздухопроницанию.

Внутри высотных зданий также возникают воздушные потоки, что требует специальных решений. Это шлюзование входов в здание, шлюзование лестничных секций, высокая герметизация межэтажных перекрытий, герметизация мусоропроводов.

Для высотных зданий более существенным, чем сейсмические, являются ветровые нагрузки. После строительства высотных зданий изменяется аэродинамика окружающей среды, возникают сильные воздушные вихревые потоки, что приводит к необходимости при проектировании высотных зданий исследования их аэродинамики с учётом прилегающей застройки.

Наиболее существенными являются проблемы, связанные с основаниями фундаментов. Нагрузки под высотными зданиями достигают 0,5-0,8 МПа. Это вынуждает закладывать фундаменты в глубоких (более 6 м) котлованах. При отрыве котлованов с такой глубиной грунты основания "работают" совсем иначе. В результате уменьшения до нуля природного давления грунты "разгружаются", что приводит к "поднятию" дна котлована.

Сказывается "память" грунта о существовавшем ранее давлении от собственного веса, что отражается и на его "поведении" при последующей нагрузке от здания. Грунт резко меняет деформационные характеристики при превышении ранее действующей природной нагрузки. Таким образом, вместо одной, традиционной характеристики "модуля деформации", сразу появляются три модуля: разгрузки, повторной нагрузки и догрузки (сверх природного). Это обстоятельство приводит, во первых, к необходимости разработки методов определения этих параметров, и, во вторых, к разработке методов расчёта осадок, учитывающих эти обстоятельства.

24. Нулевые здания. Обзор новых архитектурно-строительных тенденций

Энергосберегающие дома становятся все более популярными в мире. Строительство таких домов – не только дань современной моде, желание выделиться, построить что-то необычное, ультрасовременное. Рост популярности “нулевых домов” обусловлен и чисто экономическими соображениями, возможностью сэкономить на коммунальных платежах в будущем.

Здания с нулевым балансом энергии – “нулевые дома” – постепенно завоёвывают мир. Считается, что такие дома могут функционировать полностью автономно и вырабатывать тепло и электричество для собственных нужд самостоятельно. Такие сооружения не зависят или почти не зависят от централизованных электро- и теплосетей. Солнечные коллекторы и батареи, ветрогенераторы и биореакторы интегрируют в коттеджи, павильоны, высотки и даже стадионы; используются специальные системы вентиляции и сбора дождевой воды, применяются элементы солнечной архитектуры и ряд других решений. Все это позволяет заметно экономить на эксплуатации таких зданий, а также делает не только безопасным, но и комфортным пребывание в них человека.

Примеры “нулевых домов”

20 сентября 2008 г. состоялось торжественное открытие Центра энергетических технологий в г. Нинбо (КНР) на территории кампуса китайского филиала британского университета Ноттингема. Здание Центра спроектировала итальянская компания Mario Cucinella Architects. При проектировании были использованы принципы “нулевого дома”, позволяющие максимально полно задействовать природные возможности для терморегуляции и освещения здания.

Общая площадь здания составляет 1300 кв.м и обеспечивается энергией за счёт фотоэлектрических батарей, объединенных в солнечную ферму, а также – ветряков. Здание оборудовано аккумуляторами, которые способны обеспечивать все строение электричеством в течение двух недель. В здании пять надземных и один подземный этаж. Все они соединяются между собой широкой шахтой, выходящей на крышу. Этот элемент позволяет отражённым лучам солнца проникать вглубь, сокращая потребность в электрическом освещении, а также задаёт пути для воздушных потоков. На собственное охлаждение Центр тратит всего 7-8 кВт·ч на 1 кв.м/год.

Крупнейшим “нулевым” сооружением в Китае должна стать 300-метровая “Башня жемчужной реки” (Pearl River Tower) в Гуанчжоу, спроектированная американской компанией Skidmore, Owings & Merrill. 300-метровая 69-этажная “Башня жемчужной реки” задумана как здание нулевой энергии, то есть, оно не будет потреблять электричество из внешней сети. В башне будет выполнено специальное двойное остекление южного фасада (с вентиляцией между стёкол), способствующее снижению нагрева здания. В Здании будут установлены автоматические жалюзи, поворачивающиеся на нужный угол по мере путешествия Солнца по небу, а также открывающиеся в пасмурную погоду для увеличения естественного освещения офисов. Всё это снизит затраты на кондиционирование. Солнечные батареи будут вырабатывать электричество, избыток которого запасается в специальные аккумуляторы. Кроме фотоэлектрических панелей здесь смонтированы и солнечные тепловые коллекторы, нагревающие воду для обитател

небоскрёба. Также американцы запланировали для “Жемчужной реки” систему сбора дождевой воды и систему очистки и рециркуляции технической воды (используемой, к примеру, для слива в унитазах), что должно сократить до минимума потребность здания во внешнем источнике влаги. Плавные закругления стен небоскреба призваны направлять ветер насквозь здания через 2 технических этажа, где будут установлены ветровые турбины для производства электроэнергии. При этом здание специально спроектировано по преобладающим ветрам.