Проектирование несущих конструкций многоэтажного здания удобно выполнять по следующей схеме:
- на основании анализа проектов-аналогов зданий, соответствующих по своим параметрам техническому заданию на проектирование, выберите конструктивную схему здания, назначьте материалы несущих и ограждающих конструкций;
- выполните компоновку конструктивной схемы, назначьте типы сечений основных несущих элементов каркаса, определитесь с узлами и монтажными соединениями;
- назначьте расчетную схему, определите нагрузки и воздействия, задайтесь в первом приближении (на основе аналогов или грубых приближенных расчетов) сечениями элементов каркаса и их жесткостями или, по крайней мере, соотношением жесткостей;
- выполните статические расчеты на все нагрузки, найдите расчетные сочетания усилий и определите внутренние усилия в элементах каркаса, а также найдите перемещения от нормативных нагрузок и оцените работу здания по второй группе предельных состояний;
- подберите сечения элементов несущих конструкций, проверьте их прочность и устойчивость, проверьте соответствие жесткостей элементов изначально заданным и при необходимости повторите расчеты;
227
- выполните конструирование и расчет узлов, соединений и приступайте к разработке чертежей.
Выбор конструктивной схемы многоэтажного здания определяется не только обилием аналогов и пониманием особенностей работы каркаса. При проектировании следует обращать внимание на целый ряд факторов, оказывающих влияние на прочность, устойчивость и экономичность сооружения, среди которых можно отметить следующие:
Грунтовые условия. Работа здания зависит от несущей способности грунтов основания. Фундаменты связывают верхнюю часть сооружения с грунтом и распределяют нагрузки таким образом, чтобы грунт мог их выдержать. Выбор конструктивной схемы здания во многом определяется геологией строительной площадки и поэтому грунтовые условия изучают до выбора конструктивного решения здания.
Фундаменты многоэтажных зданий, как правило, устраивают в виде плоских, ребристых или коробчатых плит (рис. 4.14). Глубина заложения фундамента определяется геологическими условиями площадки строительства и составляет при этом 4...6 м или архитектурно- планировочными решениями подземной части здания, достигая 15...20 м.
В случае устройства свайного фундамента обычно используют забивные сваи, а при больших нагрузках - буронабивные с уширенной пятой или заглубленные в материковый грунт. Верхние концы свай объединяют плитным ростверком.
Требования к системам инженерного оборудования. Системы инженерного оборудования здания, включающие теплоснабжение, вентиляцию и кондиционирование воздуха, электроснабжение, лифты, водоснабжение и водоотведение, мусороочистку составляют более одной трети общей стоимости высотных зданий. Такое значительное влияние указанных систем требует их учета при выборе конструктивных решений зданий.
Рис. 4.14. Виды фундаментов на сплошном основании для многоэтажных зданий:а - плитный плоский;
б - плитный ребристый;
в - коробчатый;
г - плитный с вырезом;
д - плитный переменной толщины;
1 - колонны;
2 - ствол жесткости
228
Общие экономические соображения. При проектировании конкретного сооружения следует рассматривать несколько различных решений, учитывая при технико-экономическом анализе не только первоначальную стоимость проекта, но и затраты на эксплуатацию здания и его систем. При этом нужно иметь в виду, что по мере увеличения высоты здания требуется все большая площадь для несущих конструкций, инженерного оборудования, лифтов, а полезная площадь уменьшается. Кроме того, стоимость лифтов и систем инженерного оборудования здания возрастает с его высотой. Аналогичная тенденция наблюдается в отношении стоимости строительства, поскольку для более высоких зданий необходимо более сложное монтажное оборудование. С другой стороны, по мере увеличения высоты здания снижается удельная стоимость земли на 1 м2 полезной площади здания и удельные расходы и на эксплуатацию здания.
Требования к огнестойкости конструкций здания. Для высотных зданий огнестойкость конструкций становится важным фактором проектирования по двум причинам. Во-первых, большинство этажей находится вне зоны действия пожарных машин и, во-вторых, полная эвакуация людей из здания за короткий период практически невозможна и поэтому основной упор по борьбе с пожарами переносится внутрь здания. Для высотных зданий опасность пожаров связана не только с повышенным тепловыделением, главным фактором здесь являются задымление помещений и токсичность газов, которые и приводят к большому числу жертв при пожарах.
229
