Высотные здания, особенно здания значительной высоты, имеют свою специфику, существенно отличающую их от обычных зданий. Во-первых, с ростом высоты здания резко увеличиваются нагрузки на несущие конструкции, в связи с чем с развитием высотного строительства было разработано несколько конструктивных систем таких зданий: каркасная, рамно-каркасная, поперечно-стеновая, ствольная, коробчатая, ствольно-коробчатая («труба в трубе», «труба в ферме») ствольно-стеновая и др.

В свою очередь, ствольные системы имеют свои разновидности: консольное опирание перекрытий на ствол, подвешивание внешней части перекрытия к верхней несущей консоли «висячий дом» или его опирание посредством стен на нижерасположенную несущую консоль, промежуточное расположение несущих консолей высотой в этаж с передачей в них нагрузки от части этажей. Стволом или ядром в высотных зданиях является жесткий (монолитно выполненный) лестнично-лифтовой узел[5].

Несущие конструкции высотного здания

Выбор той или иной конструктивной системы зависит от многих факторов, основными из которых считаются высота здания, условия строительства (сейсмичность, грунтовые особенности, атмосферные, особенно ветровые, воздействия), архитектурно-планировочные требования. Следует отметить, что по данным немецких исследователей ветровые нагрузки в большинстве случаев более значимы, нежели сейсмические воздействия. Одни из наиболее высоких на сегодняшний день зданий – Джон Хенкок Сентер в Чикаго и Международный финансовый центр в Тайбее – выполнены по схеме «труба в ферме», при которой наружный периметр стен жестко связан со стволом и дополнительно укреплен мощными диагональными связями. В этом случае все здание работает как жесткая консоль, заделанная в тело фундамента.

Практикой строительства установлено, что каркасные и рамно-каркасные системы, обладающие ограниченной жесткостью, целесообразно применять в зданиях высотой до 40 этажей, ствольные – до 50–60 этажей, ствольно-коробчатые и коробчатые – до 80–90 этажей, а свыше этого – по схеме «труба в ферме»[6].

Одним из основных требований, предъявляемых к высотным зданиям, как показала мировая практика, являются требования комплексной безопасности, предусматривающие обеспечение путей эвакуации при кризисных ситуациях, противопожарные и антитеррористические мероприятия, надежный контроль и управление всеми системами инженерного оборудования, дублирование ряда систем жизнеобеспечения.

Основные несущие конструкции следует выполнять из железобетона с гибкой и жесткой арматурой из стали. Зарубежный опыт показывает, что железобетон целесообразно применять при высоте зданий до 60 этажей. По немецким источникам использование высокопрочного бетона классов В80 и выше нерационального из-за его хрупкости, более низкой по сравнению с обычной технологичностью и высокой стоимостью. Стальные несущие конструкции следует надежно защищать от воздействия огня, обеспечивая их предел огнестойкости, равный R 180. В качестве стволов (ядер) высотных зданий следует использовать лестнично-лифтовые узлы из железобетона в сочетании, по возможности, с блоком вентиляционных шахт. Крышу высотного здания следует проектировать с внутренним водостоком.

2. Конструкция свайного фундамента. Сваи набивные и забивные. Конструкция сплошного фундамента

Строительство любого дома начинается именно с закладки надежного, прочного фундамента. Строительсво фундамента - это, безусловно, один из важнейших этапов возведения долговечного строения: будь то традиционный деревянный дом, уютный коттедж или летняя дача для комфортабельного отдыха.

Фундамент - опорная часть конструкции, компенсирующая нагрузку от здания. В зависимости от типа грунта может возникнуть необходимость в его укреплении. Искусственным называется основание, состоящее из уплотненной почвы. А естественным - грунт в его исходном состоянии. Для возведения фундамента используются материалы повышенной прочности с высокой устойчивостью к воздействиям внешней среды, например, перемены температуры, влияния грунтовых вод. К таким материалам относятся бетон, железобетон, бутовый камень, железобетонные плиты и блоки. На сегодняшний день наиболее предпочтительным считается использование монолитного железобетона.

В зависимости от типа материала для постройки стен выбирается вид фундамента. От того, как построен фундамент зависят прочность и долговечность дома. Функции фундамента включают в себя передачу нагрузки от здания грунту, а также сопротивление влиянию грунтовых вод и мороза.

Вид фундамента, глубина залегания и выбор материала для его строительства определяются геодезическими характеристиками почвы, конструкцией и строительным сырьем для будущего дома. Глубина его залегания должна быть ниже уровня промерзания грунта, что для средней полосы составляет 80 - 100 см, но выше уровня грунтовых вод. При соблюдении этих условий дом будет иметь крепкий и надежный фундамент, в противном случае, потребуется укрепление грунта, особенно при разработке проектов с заглубленными гаражами или другими подвальными помещениями. Если грунтовые воды залегают высоко, то возможно прибегнуть к насыпям, чтобы повысить уровень отмостки здания. Также следует обратить внимание на свойства самого грунта.

Свайные фундаменты незаменимы в тех случаях, когда строительство ведётся на неустойчивых грунтах. Это самая подходящая конструкция фундамента для крупногабаритного строительства. В основе конструкции фундамента используются сваи – столбы с заострёнными нижними концами.

Бороться с грунтовыми водами можно при помощи свай.

Устройство свайного фундамента

Основная особенность конструкции этого типа – использование свай. Сваи – это столбы с заострёнными нижними концами. Их вбивают либо вкручивают в землю с помощью малогабаритного оборудования. Сваи в таких фундаментах упираются в более твёрдые слои грунта, проходя сквозь слабые и подвижные. На эти твёрдые слои грунта и преподает нагрузка от всего здания. Каждая свая может выдержать нагрузку от 2 до 5 тонн! Далее верхняя часть всех свай соединяется балками - образовывается жёсткая надёжная конструкция.

Изготовление сваи фундамента непосредственно в грунте

Иногда используют такую конструкцию свайного фундамента, когда сваи изготавливаются непосредственно в грунте. Для этого бурят скважину, вставляют в неё арматурный каркас и полые трубы. Далее всё это заливают бетоном. После чего бетон необходимо уплотнить утрамбовкой или вибрацией.

Эта конструкция фундамента на сваях практически ничем не отличается от столбчатого фундамента. Разница лишь в размере и несущей способности. Свая – это большой столб.

В каких случаях применяют свайные фундаменты?

Для некоторых городов, например, Санкт-Петербурга и Венеции фундаменты на сваях являются характерными из-за специфики грунтовых вод.