В последнее время в России все больший объем набирает строительство высотных домов для постоянного проживания, что самым кардинальным образом сказывается на внешнем облике современных городов.
Согласно существующей классификации строение, которое имеет высоту до тридцати метров, принято считать зданием с повышенной этажностью. При высоте в 50, 75 или 100 метров строения относятся к 1, 2 или 3-й категории этажности соответственно. Те же здания, которые превышают порог в сто метров, уже относят к высотным.
Отметим, что по имеющимся планам, в столице нашей страны планируется строительство порядка двухсот высотных зданий, на основе европейского опыта применения подобных строений. Там предполагается размещать разнообразные объекты инфраструктуры, такие как магазины, офисы, кинотеатры и тому подобное. Согласно идеального плана, в случае относительной компактности расположения высотных зданий, в них будут проживать и смогут найти себе работу множество людей, что положительно должно сказаться на транспортной проблеме большого города ввиду отсутствия необходимости значительных перемещений людей на работу и домой. Строительство таких многофункциональных комплексов в столице ведется вокруг стандартной застройки конца прошлого века в направлении ко МКАД.
Главным требованием к таким высотным зданием является отсутствие у них раскачки под воздействием ветра. Согласно такому требованию, идеальной формой является башня с повышенной устойчивостью во всех направлениях. Это достигается при применении высокопрочного поперечного сечения как пирамидального, так и цилиндрического объемов. Для сохранения в заданном размере лифтовых шахт, лестничных клеток и тому подобного при горизонтальных смещениях верхней части строения, высчитаны и получены опытным путем так называемые «золотые пропорции», то есть идеальные сочетания параметров здания: его ширины и высоты, которые не должны быть менее чем один к восьми или к десяти.
Вообще говоря, общая конструкция высоток несет в себе сочетание вертикальных и горизонтальных несущих конструкций. Горизонтальные несущие представляют собой диск из железобетона, который принимает на себя основную нагрузку от вертикальных несущих и распределяет ее вдоль общей площади, возвращая затем обратно с понижением этажности. Так как вертикальные несущие осуществляют передачу всех типов нагрузок до самого фундамента, их подвидов гораздо больше и они значительно сложнее горизонтальных. Несущие части готовы в полной мере принимать оказываемые на них все типы механического воздействия, что достигается благодаря правильным расчетам при создании проекта. Так, для того чтобы конструкция была способна воспринимать воздействия вдоль горизонтальной и вертикальной плоскостей при стержневой системе, места сопряжения самих колонн абсолютно во всех узловых точках непременно должны быть жесткими во всех направлениях.
Стеновая система хороша и применяется только при монтаже домов для проживания людей. В таких строениях в обязательном порядке необходимо полное совпадение планировочной и конструктивной структур. Примером такого здания может служить 47-этажное строение в городе Кельн. Для монтажа перегородок, равно как и самих стен, был применен монолитный железобетон, что сделало это здание весьма прочным.
Система построения при использовании каркасной структуры применяется уже очень давно. Ее основное применение нашлось в строительстве домов с высотой до шестидесяти этажей. Примером является «Пан-Америка» в Нью-Йорке, пример, приводимый во многих учебниках. В столице России такой способ используется по настоящее время для строительства зданий до 35 этажей в высоту.
При строении ствольной конструкции, главным несущим элементом является ствол жесткости, который представляет собой полый сквозной стержень, расположенный вертикально на протяжении всей высоты строения. Сечение стенок монолитного столба меняется с увеличением этажности и составляет для нижних частей от сорока до ста сантиметров, доходя в верхних сегментах до двадцати сантиметров. Достаточно часто проводят синтез каркасной и стволовой систем.
Оболочковая система является самой жесткой из всех представленных выше, в виду того, что несущие конструкции размещаются по всему периметру целого здания. Из-за особенностей именно данный тип применяется в России для строительства самых высоких строений.
Отметим, что строительство высотных сооружений в столице РФ связано с необходимостью учитывать весьма непростые особенности местных грунтов. Для придания им сверх устойчивости требуется закладывать в основу очень дорогие плитно-свайные фундаменты, которые не позволяют всему сооружению накреняться и перекашиваться. Для увеличения уровня стойкости к механическим воздействиям, а также к влиянию возможного пожара, строительство в обязательном порядке проводится с использованием высокопрочных сортов бетона. В проект необходимо закладывать площадки для вертолетной эвакуации людей. Утепление наружных стен осуществляется с помощью негорючих материалов, а в случае остекления используют закаленное определенным образом стекло. Ну и, конечно же, предусматривается достаточно большой запас прочности для предотвращения антропогенного или техногенного факторов.
При анализе затрат на возведение таких сооружений был выявлен тот факт, что замена несущих конструкций выполняемых из стали на железобетонные ведет к ощутимому понижению массы всего строения.
В настоящее время строительство современных высотных домов проходит при средней скорости в пять дней на один этаж, что никак не определяется ни материалом каркаса, ни отдельными конструктивными особенностями. Строительная индустрия достигла такого уровня, когда она вполне реально может обеспечить указанные типы строительства металлоконструкциями достаточно широкого спектра предназначения, бетонами самых качественных классов, системами съемных опалубок для проведения заливок самой немыслимой конфигурации, конструкциями из светопрозрачных материалов с любыми свойствами для организации фасадов любой сложности. Все это, конечно же, обеспечивается оборудованием, необходимым для их подъема и монтажа.
