Лекции и пособия / 05_Maklakova_Vysotnye_zdania

Высотные сооружения – это устремленные к Богу, власти символы гордости – мы находим их во всех культурах: пирамиды египтян и ацтеков, пагоды в Китае, храмы южной Индии, готические соборы… Наши небоскребы возникли в новом экономическом мире, в них отсутствует религиозное чувство. Они обязаны своим происхождением борьбе внутри экономического мира… Это импульс оказаться «выше всех, ухватиться за звезды»… Небоскребы означают власть!

Филипп Джонсон

Небоскреб является формой искусства и относится к прочим великим конструкциям, спроектированным в соответствии с эстетическими критериями. Для проектирования высотных зданий нет и никогда не было абсолютно никаких правил, и для каждого небоскреба существует множество вариантов фасадов.

А.-И. Юкстабль

…На узкой полосе острова, вертикально вздыбившись, стоял город. Стоял, а не лежал, как полагается городам. Небоскребы, как колючий и плотный стеновой хребет, вытянулись на всю длину Манхэттена. Что они, эти небоскребы, больше, меньше или равны себе в их воспринимаемом размере?.. Это масштаб не архитектуры и не человека – это масштаб стихийного бедствия – как войны, кризиса или безработицы.

А. Буров

Мы умилялись перед эстетикой небоскребов.

И. Эренбург

Какова главная характеристика высотного офисного здания? Его Высота. Оно должно быть высоким. В нем должны быть сила и власть Возвышения. В нем должны быть слава и гордость Вознесения.

Л. Салливен

По-моему, без небоскребов современной архитектурыне существует

Жорж Помпиду

Небоскребы всегда строились для рекламы, они крайне неэффетивны и почти всегда приносят убытки.

Л. Мумфорд

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Программы развития Москвы на ближайшие 15 лет, разработанные ГУП НИИПИ Генерального плана города, предусматривают становление в городе высотного строительства. Его размещение предусмотрено преимущественно в срединно-периферийных зонах столицы, возникших за последние 40 лет массовой жилой застройки по типовым проектам. Организацию строительства будет осуществлять ОАО «Новое кольцо Москвы» (НКМ). Объем строительства до 2015 г. должен составить от 60 (первая очередь) до 200 объектов. Объем – ориентировочно 400 тыс.кв.м. общей площади.

Становление высотного строительства происходит после 30-летнего перерыва в возведении высотных (преимущественно административных) сооружений – зданий на Н.Арбате, б. СЭВа, «Белого дома» Правительства РФ, банковского комплекса на проспекте Сахарова и др.

Âнастоящее время высотными возводят только отдельные, преимущественно жилые дома с квартирами бизнес- и экономкласса с присущей им узостью функциональных и конструктивных проблем. Решению основных задач и выработке принципов нового поколения высотной застройки не помогает очень ограниченный частный опыт возведения единичных высотных объектов преуспевающих компаний (Газпром и др.).

Москва возвращается к решению задач возведения специализированных (офисы, гостиницы) и многофункциональных высотных зданий практически с чистого листа. Положение осложняется отсутствием новых отечественных нормативных документов на проектирование и возведение высотных объектов в условиях, когда Федеральный закон от 27.12.2002г. ¹ 184-ФЗ «О техническом регулировании» практически отменил действие всех ранее функционировавших ГОСТов и СНиПов.

Âто же время высотные сооружения относятся к строительным объектам повышенного риска и инженерной сложности. В связи с этим для выработки и регламентации критериев безопасности высотных объектов с 2004 г. проведена работа по созданию временных территориальных норм – в виде главы Московских государственных строительных норм МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве», к составлению которых были привлечены ученые 16 научных и научно-проектных институтов. С утверждением в 2005 г. этого документа он стал основным руководством в процессе проектирования высотных зданий. Для осуществления проектирования и строительства высотных объектов НКМ формируются совместные предприятия. Первые из них – международный центр ISB – организован ОАО ЦНИИЭПжилища и американской фирмой «Фрэнк Уильямс и партнеры», ЗАО «Интеко» объединился с германской фирмой БРТ в «БРТ Рус».

Трагедия 11 сентября 2001 г. естественно фиксирует внимание научной и проектной общественности на проблемах безопасности, что получило отражение в МГСН 4.19-2005.

4

В то же время становление высотного строительства в Москве происходит на очевидно случайном подходе к решению главных задач выбора целесообразных направлений развития дорогого высотного строительства – размещению в городе и составе комплексов, их количеству, назначению зданий, их конструированию и композиции. Мало того, уже просматриваются возможные промахи

âрешении этих задач. В первую очередь это относится к намечаемой крайней распыленности размещения объектов по территории Москвы (рис.1). Не менее дискуссионна ориентация Москвы преимущественно на жилую (или многофункциональную) структуру высотных зданий. В то же время в международном высотном строительстве жилыми возводят менее 10% небоскребов.

Первые риэлторские опросы (выборочные) москвичей свидетельствуют, что в высотных домах хотели бы жить не более 7%. Параллельно в Москве только в 2005 г. запланировано (преимущественно в центре города) распыленное возведение новых (в том числе высотных) офисных объектов общей площадью до 1 млн. кв.м., никак не связанное с программой НКМ. Мало того, оно входит

âпротиворечие с этой программой в одной из ее главных целевых задач – транспортной разгрузки центра и создания рабочих мест в серединно-периферийной зоне города.

Все эти факты свидетельствуют о необходимости тщательного анализа принимаемых решений и учета результатов обширного международного опыта высотного строительства, в котором многие из перечисленных задач уже решены. Автор настоящей монографии попытается привлечь внимание читателей к рассмотрению основных дискуссионных задач высотного строительства – размещению, функции, конструированию, композиции и полученным на них ответов в обширной международной практике. Такая дискуссия представляется автору тем более актуальной, что за целый век истории создания и возведения небоскребов их общая оценка остается противоречивой, о чем свидетельствует перекличка авторитетов, вынесенная в эпиграф книги.

5

Рис. 1. Схема размещения первых 60 высотных объектов на территории Москвы

6

ВВЕДЕНИЕ

Высотное строительство, которое сформировалось на рубеже XIX–XX вв. в США, во второй половине ХХ в. перешагнуло Атлантический океан и получило развитие в Европе, а с последней трети ХХ в. распространилось на крупнейшие города всех континентов – Австралии, Африки и особенно активно на города Юго-Восточной Азии.

Формирование современной высотной городской застройки сопряжено с особенностями постиндустриального общественного развития, при котором производительные функции крупнейших городов сокращаются, а управленческие и финансовые – возрастают. Это обстоятельство определило, что ведущим типом высотного здания стал офис, что подтверждается количественно объемами строительства зданий офисов в крупнейших городах: в НьюЙорке в отдельные годы он достигает 1 млн.кв.м. в год, в Париже – 0,5 млн.кв.м. В последнее десятилетие с ними в объемах строительства высотных офисов соревнуются крупнейшие города Юго-Восточной Азии – Сингапур, Куала – Лумпур, Гонконг, Шанхай и др.

Характерен различный в отдельных городах и странах подход к решению градостроительных задач – размещению, функции, составу и транспортному обслуживанию районов высотной застройки.

Конструктивные решения высотных зданий приобрели радикальные изменения с 1960 гг. в связи с изобретением и внедрением ствольных и оболочковых конструктивных систем, различные варианты и комбинации которых лидируют в современном высотном строительстве.

Архитектурный облик зданий претерпевает существенные изменения в связи со сменой эстетических течений (модернизм, постмодернизм, деконструктивизм), и под воздействием применения новых конструктивных систем, строительных материалов и технологии возведения, что наиболее важно. Сегодня в области высотного строительства конкурируют решения несущих конструкций из стали, монолитного и сборного железобетона.

Представляют интерес подходы зарубежных строителей к размещению высотных объектов на территориях крупных городов с связи с планами их градостроительного развития, структуры высотной застройки (единичные объекты, специализированные или многофункциональные комплексы), композиционных и объемно-планировочных решений выдающихся объектов, их конструктивных систем и их элементов. Помимо функциональных, архитектурных и конструктивных задач в последние годы (после трагедии 11.09.2001г.) приобрела особую остроту проблема комплексного обеспечения безопасности высотных объектов, их устойчивости при экстремальных воздействиях (взрыв, пожар), исключения лавинного обрушения конструкций при таких воздействиях и обеспечения безопасной эвакуации людей из высотных зданий.

Существуют различные подходы к решению перечисленных задач в практике высотного строительства в США, в европейских столицах, крупнейших городах Южной и Юго-Вос- точной Азии, Австралии и в крупных городах Африки.

Анализ этого опыта с точки зрения уместности и целесообразности применения его результатов в условиях Москвы составляет содержание настоящей монографии.

Ее основные разделы посвящены проблемам размещения и структуры высотных комплексов на территории города, функциональным и объемно-планировочным решениям специализированных и многофункциональных зданий, их конструкциям и композиции.

Книга основана на материалах лекций, читаемых автором в МГСУ для специалистов проектных и строительных организаций Москвы, участвующих в проектировании и строительстве высотных зданий.

Автор сердечно благодарит рецензентов за их ценные замечания по структуре и содержанию работы, высказанные при рецензировании ее рукописи, – профессоров Ю.А. Дыховичного, З.А. Казбек-Казиева и Н.К. Соловьева.

7

ГЛАВА 1

КЛАССИФИКАЦИЯ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Высотные здания классифицируют по следующим основным признакам – функции, высоте, конструктивным решениям, материалам и технологии возведения (рис.1.1).

По функции основным наиболее распространенным типом высотного здания является в широком понимании – офис, предназначенный для размещения банков, админи- стративно-управленческой или проектно-конструкторской деятельности. Второе место по повторяемости занимают высотные здания гостиниц и, наконец, наименее распространены (до 10% общего объема) высотные жилые здания.

Â1960–1980 гг. получили распространение многофункциональный тип высотного здания. Многофункциональность обычно характерна для части наиболее крупных высотных объектов, которые оказывается затруднительным использовать только для одной функции.

Поскольку высотные здания, как отмечено в предисловии, относятся к числу наиболее сложных объектов строительства, ряд основных решений по их проектированию принимаются согласованно международными общественными организациями инженеров и архитекторов – IABCE – ASCE и CIB на их регулярных симпозиумах. В частности, на симпозиуме СIB в 1976 г. была принята общая классификация зданий по их высоте в метрах. Сооружения высотой до 30 м. были отнесены к зданиям повышенной этажности, до 50,75 и 100м – соответственно к I, II и III категориям многоэтажных зданий, свыше 100м – к высотным.

Внутри группы высотных зданий обычно прибегают к дополнительной рубрикации

ñградацией высоты в 100 м. При этом количество небоскребов с высотой более 400 м во всем мире не достигает 10 сооружений, с высотой от 300 до 400 м немного более 20, от 200 до 300 м достигает 100, а высота от 100 до 200 м является самой распространенной, и количество объектов такой высоты растет непрерывно. Основные характеристики наиболее известных небоскребов приведены в приложении.

Для классификации небоскребов был принят критерий высоты, а не этажности, поскольку высоты этажей принимаются различными в зависимости от назначения здания и требований национальных норм проектирования*.

Естественно рамки классификации, принятые CIB не являются жесткими и в различных странах могут быть скользящими в соответствии со сложившимися в них традициями проектирования и его нормами.

Âчастности, в Москве, где практика многоэтажного массового строительства и нормы проектирования были ориентированы на высоту зданий не более 75 м, складывается тенденция отнесения к высотным зданий выше 75м.

Âсвязи с этим в дальнейшем изложении будут рассмотрены наряду со зданиями выше 100м отдельные объекты высотой 75 м (и даже ниже), если в их проектах были найдены решения, получившие дальнейшее развитие в высотном строительстве.

* Высоты основных этажей в гостиницах колеблются от 3 до 3,5 м, в жилых зданиях - от 2,7 до 3,3 м., в офисах - от 3,3 до 4,5 м.

8

Классификация конструктивных решений зданий в целом строится по признаку положенной в их основу конструктивной системы. Наряду с традиционными – диафрагмовой (стеновой) и каркасной (рамного типа) с 1960 гг. активно внедряются в строительство зданий от 25 до 70 этажей ствольная система (преимущественно в ее каркасноствольном варианте), а для самых высоких зданий – оболочковая*.

Небоскреб как тип здания возник в США благодаря внедрению стального проката

èсозданию конструкции стального каркаса в конце XIX в., и до настоящего времени в США сталь остается лидирующим материалом несущих конструкций. Однако даже в США монолитные железобетонные конструкции стали вытеснять стальные при возведении 30–50-этажных высотных объектов.

Этому способствовало внедрение высокопрочных бетонов (тяжелых до В60-80, легких до В50), суперпластификаторов и индустриализация конструкций передвижных

èкрупно-щитовых опалубок.

Âб.СССР при возведении зданий выше 25 этажей с 1960 гг. широко внедряется индустриальный вариант каркасно-ствольной системы с монолитным стволом и сборным железобетонным каркасом.

С 1970 гг. железобетонные сборные каркасы из высокопрочных бетонов получили широкое внедрение в строительство 30–55-этажных жилых домов в крупнейших городах Японии. Трагедия 11 сентября 2001 г., при которой 115- и 117-этажные здания-близ- нецы Мирового торгового центра в Нью-Йорке, выдержав аварийные ударные и взрывные воздействия, рухнули из-за недостаточной огнестойкости узлов стальных конструкций, способствовала расширению объема применения огнестойких железобетонных несущих конструкций.

Эти соображения послужили основой ориентации нового высотного строительства

âМоскве на огнестойкие железобетонные несущие конструкции. Тем не менее состоявшийся в сентябре 2004 г. в Шанхае очередной международный симпозиум IABSE рекомендовал в своих решениях продолжить использование в высотном строительстве стальных несущих конструкций в силу их бесспорных технических и экономических преимуществ (естественно при надежной защите от огневых воздействий). В основном эти преимущества таковы:

–самые короткие сроки монтажа (на 10–20% короче, чем железобетонных конструкций) благодаря применению укрупненных отправочных марок заводского изготовления;

–по этой причине – минимум монтажной сварки на площадке;

–независимость технологических операций от климатических условий;

–возможность применения большепролетных (до 16 м) сталежелезобетонных перекрытий с наиболее выгодным соотношением прочности и массы;

–свобода планировки благодаря большим пролетам;

–возможность выдерживать большую ударную нагрузку благодаря высокому соотношению предела текучести и массы конструкции (при надежной противопожарной защите);

–минимальная стоимость стальных конструкций.

Исходя из перечисленных фактов и практики строительства, конструктивно-техно- логическая классификация высотных зданий (рис.1.1) включает три типа строительных систем: с металлическими несущими конструкциями, с монолитными и сборными железобетонными несущими конструкциями.

* Детальное рассмотрение конструктивных систем приведено в гл.4.

9