Особенности проектирования многоэтажных зданий

Проектирование конструкций многоэтажных зданий – важный этап современного градостроения. Ведь они должны одновременно отвечать запросам разных отраслей, быть многофункциональными, но также занимать минимальное количество земли. Поэтому перед архитекторами и другими участниками этого процесса стоят важные задачи.

Назначение и особенности высоток

Первые многоэтажки появились еще в 19 веке. Конечно, тогда их высота была куда скромнее – максимально 7 этажей. Нынешние же комплексы превышают двадцать! Понятно, что при такой высоте, надо учитывать множество факторов − от интенсивности ветров в выбранном регионе до особенностей грунта. 

Почему многоэтажки столь популярны

Конструкции удобны тем, что могут разрабатываться под разные нужды: промышленные или торговые центры, офисы, жилые квартиры. К тому же они обладают заметными преимуществами:

• многофункциональность;
• занимают относительно мало земли;
• вмещают большее число людей или рабочих помещений.

Поэтому большинство разрабатываемых высоток планируют так, чтобы в них комфортно жили люди, но и было место для других объектов. Например, на нижних ярусах устраивают парковку. На средних – офисы, центры связи, пункты питания, магазины. А все остальные – отдают под жилые помещения.

Чтобы высотное сооружение было безопасным при его разработке учитывают не только преимущества, но и особенности:

1. Высокая нагрузка на фундамент и несущие конструкции.
2. Меньшая устойчивость (в сравнении с малоэтажным строительством) к порывам сильных ветров, сейсмическим колебаниям. 
3. Пожарная опасность для верхних этажей – необходимо тщательно продумывать аварийные выходы, запасные лестницы, сигнальную коммуникацию. 

Чтобы учесть все возможные риски, а также обезопасить работающих/живущих там людей, на каждом этапе разработки проекта придерживаются строгих стандартов. 

Подготовительный этап – оценка грунта

На этом шаге проектирования многоэтажных зданий идет разбор участка под строительство, где учитывают процент деформации слоя земли, насколько он осядет под нагрузкой. Для оценки привлекаются геодезисты. Они проводят изыскания на местности и в лабораторных условиях, после чего готовят отчет.

Что изучается на этом шаге:

1. Рельеф, наличие различных неровностей, естественный уклон участка.
2. Уровень залегания грунтовых вод, а также климатические условия региона: сейсмическая активность, осадки, температурные показатели, карта ветров. 
3. Свойства грунта, и что в нем преобладает: песок, глина, чернозем, болотистая местность.

После чего делают выводы по технологии формирования фундамента: закладывание железобетонных конструкций, степень армирования основания. На неустойчивых почвах формируют глубокий и прочный фундамент, размещая арматуру меньшим шагом. 

Аэродинамика – почему она важна

Сейчас популярно каркасное строительство. Но при такой технологии образуются сектора, не защищенные от сильных ветров, что становится весьма опасно. Поэтому разработчикам приходится их учитывать и увеличивать на слабых участках степень ветропоглощения.

Вычислить зоны, нуждающиеся в укреплении, помогают два способа. В первом – миниатюрный макет комплекса помещается в искусственно созданную аэротрубу. В ходе наблюдения вычисляют участки, подверженные быстрому износу. Второй способ включает моделирование в компьютерных программах. Оба варианта позволяют получить верные данные, чтобы выбрать нужный метод укрепления. Например, для снижения аэронагрузки при проектировании многоэтажных зданий стараются уйти от острых углов самого строения, а также в нем предусматривают проемы для свободного прохождения сильных порывов. 

На этом же этапе принимается решение о дополнительной шумоизоляции, чтобы обитателям верхних этажей не мешал свист из-за активного ветра. 

Форма корпуса и тип стен в многоэтажках

Проектирование конструкций многоэтажных зданий идет с учетом одной из принятых нормами конфигураций. 

1. Круг или овал: весьма устойчивый к ветровой нагрузке объект, так как ни одна из стен не имеет углов. 
2. Квадрат или прямоугольник со скошенными углами – чаще всего используется в комплексах не выше 60 этажей. Благодаря привычной геометрии внутренняя площадь распределяется рационально. 
3. Комбинация разных форм – применяют при проектировании монолитных строений, где предусмотрены перемычки для перехода из одной части строения в другую.

Жилые комплексы могут иметь форму букв «Г» или «Н», которые также достаточно прочны. А линейные многоэтажки в российских условиях возводят не везде, так как менее устойчивая форма и острые углы стен подвержены ветрам. 

Что касается стен, тут тоже есть свои сложности, так как конфигураций перегородок существует несколько:

• каркасные с вертикальными ребрами;
• ствольные – внутри может располагаться шахта лифта;
• коробчатые с металлической решеткой;
• труба с аутригерами – самый прочный вариант.

Планировка внутренней площади

Понятно, что в многоэтажных комплексах любого назначения необходимо предусмотреть много лестничных пролетов и лифтов. Но вывести идеальное число подъемников – не достаточно, ведь в густо заселенных домах неизбежно соберется очередь на спуск или подъем. Поэтому на проектировщиков ложится задача – рассчитать то число кабин, которые позволят быстро подавать лифт к месту вызова. 

Второй важный момент проектирование многоэтажных зданий – расчет несущих балок, колонн, арок, чтобы они не занимали полезную площадь. И после этого переходят к этапу распределения помещений. Сама планировка зависит от назначения здания – будут ли то офисы, торговые павильоны или жилые квартиры.

Немного про фундамент

Чтобы выдерживать нагрузку всех этажей, разработке фундамента уделяют много внимания. Различают следующие виды основания:

• плиточный – на участках с крепким грунтом;
• свайный – надежный, но сложный ввиду большого числа земляных работ;
• свайно–плитный (комбинированный) – применяется там, где нагрузка распределяется неравномерно. 

Чем выше комплекс, тем сложнее с ним работа. Поэтому проектирование конструкций многоэтажных зданий лучше доверить профессионалам.