Высотные здания: общие положения к техническим требованиям

Облик урбанизированной среды сегодняшнего времени чаще всего ассоциируется с высотными многофункциональными и жилыми комплексами. Они появляются в столичых городах, где постоянно идет строительство крупных административно-управленческих, гостиничных и жилых зданий [1].

В послевоенные годы в Москве было возведено семь высотных зданий: в 1960-70-е гг. высотные комплексы (до 25 зтажей) - "Новый Арбат", Дом туриста, гостиница "Националь"; в 1990-е гг. административные - Газпром, Сбербанк (на Тульской), а также многофункциональные жилые комплексы на Можайском шоссе, Зоологической улице, "Алые паруса" и др.

В настоящее время существуют проекты строительства 60 высоток в срединном поясе столицы (между Садовым и Третьим транспортным кольцом), 20 высоток Международного делового центра "Москва-Сити". Пресса и общественность активно обсуждают, нужны ли Москве небоскребы. Но пока продолжается дискуссия, строительство высотных зданий (высотой более 75 м) продолжается. Правда, вместо запланированных высоток для офисов, гостиниц и супермаркетов проектируются и строятся жилые высотные здания до 35-40 зтажей (то есть высотой до 130 м). При зтом действующие федеральные и московские нормативные документы на проектирование жилых зданий распространяются лишь на жилые здания до 25 этажей включительно.

Как же проектировать здания высотой более 25 этажей?

В соответствии со СНиП 10-01-94 и СНиП 21-01-97 [2, 3] проектирование таких зданий, комплексов (кроме соблюдения действующих нормативных документов) необходимо выполнять по индивидуальным техническим условиям на проектирование по всем разделам проекта, разработанным для конкретного объекта.Технические условия на проектирование инженерных систем должны включать как особенности противопожарной защиты здания с учетом конкретных обьемно-планировочных решений, так и комплекс дополнительных инженерно-технических мероприятий. Технические условия должны согласовываться в установленном порядке с органами надзора и утверждаться заказчиком.

В качестве практического руководства при разработке технических условий на проектирование и строительство жилых высотных зданий (высотой более 75 м и до 150 м) следует использовать "Общие положения к техническим требованиям по проектированию жилых зданий высотой более 75 м". "Общие положения" разработаны группой научно-исследовательских и проектных институтов Москвы по заказу Москомархитектуры, согласованы со всеми органами надзора, распространяются ГУП города Москвы "Н�АЦ".
Нежилые помещения, размещенные в жилых высотных зданиях, проектируются в соответствии с действующими нормативными документами.

При проектировании конструкций здания принимается первый класс ответственности с учетом коэффициента надежности: 1,1 - для зданий свыше 75 м до 100 м; 1,15 - свыше 100 м до 125 м; 1,2 - свыше 125 м до 150 м.

Жилые высотные здания следует проектировать в соответствии с требованиями, предьявляемыми к жилищу:
І категории - по уровню комфорта [4]; категории А (высококомфортные здания) - по допустимому шуму, вибрации и звукоизоляции ограждающих конструкций [5]; уровень комфорта по метеорологическим условиям в жилых помещениях определяется заданием на проектирование. При строительстве и проектировании инженерных систем высотных жилых зданий возникают проблемы [6], требующие специального изучения и принятия нестандартных решений. Это проблемы повышенного ветрового воздействия, неоднородного по фасадам, разной ориентации и нестабильного по высоте здания, меняющегося воздушно-теплового режима, противодымной защиты при пожаре, теплоснабжения и отопления, вентиляции, систем автоматизации и управления, и, наконец, проблемы безопасности и психологического дискомфорта.

Рассмотрим некоторые особенности отдельных систем комплекса инженерного обеспечения жилого высотного здания.

ПРОТ�ВОДЫМНАЯ ЗАЩ�ТА ПР� ПОЖАРЕ

Жилая часть здания по высоте разделяется на пожарные отсеки высотой не более 50 м и площадью этажа не более 2 400 кв. м. Каждый пожарный отсек жилой части здания отделяется от другого пожарного отсека техническим этажом с перекрытиями (предел огнестойкости RЕI 90) или противопожарным перекрытием ( предел огнестойкости RЕІ 180). Для каждого пожарного отсека проектируются самостоятельные системы: отопления, противопожарного и общего водопровода, противодымной и общеобменной вентиляции, противопожарной автоматики. Шахты инженерных коммуникаций (в том числе мусоропроводов) жилой и нежилой частей здания выполняются раздельными.

Для обеспечения противодымной защиты жилой части здания предусматриваются:
- системы дымоудаления из поэтажных коридоров с учетом разделения дома на пожарные отсеки;
- системы подачи наружного воздуха при пожаре в отсеки незадымляемых лестничных клеток типа Н2;
- системы подачи наружного воздуха при пожаре в тамбур-шлюзы в подвале перед лифтами и лестничными клетками типа Н3;
- системы подачи наружного воздуха при пожаре в шахты лифтов.

Пределы огнестойкости конструкций шахт дымоудаления предусматриваются не менее RЕІ 180, коммуникационных шахт не менее RЕІ 180 (за пределами обслуживаемого пожарного отсека), RЕІ 90 (если они не пересекают границы одного пожарного отсека). При этом теплоизоляция оборудования, коммуникаций, а также трубопроводы инженерных систем должы быть изготовлены из негорючих материалов. Трубопроводы отопления и водоснабжения в пределах квартиры (кроме стояков) могут выполняться из горючих материалов группы Г1 и Г2. При пересечении противопожарных стен и перекрытий воздуховодами систем вентиляции предусматривается установка противопожарных клапанов с пределом огнестойкости RЕІ 90 с автоматическим и дистанционным управлением и с выводом информации о положении клапанов на пульт в диспетчерскую.

ЗАЩ�ТА ОТ ВОЗДЕЙСТВ�Я ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Особенно подвержены воздействию факторов окружающей среды (ветра, шума, загрязненности окружающей среды и температуры воздуха) высотные здания более 25 этажей. У стен здания возникают мощные турбулентные потоки, что затрудняет подход к ним. Следует отметить, что воздействие факторов внешней среды на высотное здание меняется по высоте. Например, скорость ветра по мере отрыва от земли увеличивается от расчетной величины 4 м/с до 7,5 м/с на уровне 35 этажа.

Шумовой режим в высотных зданиях складывается из шумов внешнего и внутреннего происхождний. Шумовой режим в высотных зданиях может ухудшаться от звуков взаимодействия ветра с ограждениями открытых лоджий, окон, от шума лифтов, мусоропровода, в трубопроводах и воздуховодах.

Нестабильные по высоте и контрастные по ориентации фасадов здания в условиях воздушно-теплового режима изменяют условия воздухообмена, провоцируют "опрокидывание тяги". На нижних этажах наблюдается приток воздуха снаружи; на верхних этажах - эксфильтрация; таким образом, создается переток загрязненного воздуха с нижних зтажей на верхние.

�спользование обычных открытых лоджий выше уровня 16-20 этажей сводится к минимуму. Выше 20-22 этажей в целях безопасности рекомендуется предусматривать окна с неоткрываемыми наружными створками.

Внутри высотных зданий также возникают неуправляемые воздушные потоки, отрицательно воздействующие на работу систем вентиляции. Для ограничения вертикальных и горизонтальних путей перетекания воздуха используются промежуточные технические этажи, предусматривается шлюзование при выходе из них на лестничные клетки и в лифтовые холлы, шлюзование входов в здание, двойные двери при входе в квартиры, повышенная герметизация междуэтажных перекрытий, шахт.

Уровень теплозащиты жилых высотных зданий должен соответствовать требованиям СНиП 23-02 "Тепловая защита зданий". Особого внимания требуют теплотехнические расчеты ограждающих конструкций, имеющих разные теплопроводные включения (железобетонные перемычки, сквозные швы из раствора, стыки панелей, откосы проемов и др.). Важно правильно оценить коэффициент тепло-технической однородности. Потери тепла в зданиях из-за неоднородности ограждающих конструкций могут увеличиться на 20-30%.

ТЕПЛОСНАБЖЕН�Е � ОТОПЛЕН�Е

Теплоснабжение систем отопления, горячого водоснабжения, вентиляции и кондиционирования (далее - системы внутреннего теплоснабжения) осуществляется, как правило, от тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения города.

Допускается принимать автономные источники теплоснабжения, в которых в качестве топлива используется природный газ.

Для систем внутреннего теплоснабжения обеспечивается бесперебойная подача тепла в количестве не менее требуемого расхода на отопление здания. 100% резервирования подачи тепла для всех систем может приниматься по заданию на проектирование.

Присоединение внутренних систем здания к тепловым сетям осуществляется для систем:
- отопления и приточной вентиляции по независимой схеме через теплообменники с автоматическим регулированием температуры теплоносителя по графику;
- горячего водоснабжения через теплообменники с использованием сетевой обратной воды от систем внутреннего теплоснабжения и с автоматическим регулированием температуры горячей воды.

Для каждой группы систем отопления и вентиляции предусматривается не менее двух теплообменников. Причем для систем отопления теплообменники подбираются со 100%-м резервом по поверхности нагрева. Необходимость резервирования поверхности нагрева для теплоснабжения систем вентиляции и горячего водоснабжения определяется заданием на проектирование. Системы внутреннего теплоснабжения жилой и общественной частей здания (для каждой зоны, в пределах одного пожарного отсека) снабжаются по самостоятельным трубопроводам от распределительного и сборного коллекторов или от своего теплообменника. При необходимости для каждой группы потребителей могут устанавливаться теплосчетчики.

Системы отопления для жилой части проектируются раздельными по вертикальным пожарным отсекам и для групп помещений другого назначения (общественные и др.). Гидростатическое давление системы отопления каждой зоны не должно превышать расчетное рабочее давление используемых отопительных приборов и арматуры.

В жилых высотных зданиях предусматриваются регулируемые системы отопления с установкой автоматических регуляторов прямого действия у каждого отопительного прибора по следующим схемам:
- двухтрубная поквартирная с установкой приборов учета тепла для каждой квартиры;
- вертикальная однотрубная или двухтрубная с разводкой магистральных трубопроводов по техническим этажам и как правило с установкой приборов учета тепла на каждую систему.

Для компенсации удлинения труб двухтрубных систем отопления в средней части стояков устанавливаются компенсаторы. Для компенсации удлинения однотрубной системы каждого стояка в пределах этажа используются изгибы труб при смещенном замыкающем участке.

ВЕНТ�ЛЯЦ�Я � КОНД�Ц�ОН�РОВАН�Е

Системы вентиляции жилой части высотного здания следует проектировать отдельно для каждого пожарного отсека.

Воздухообмен в квартирах следует принимать в объеме не менее одной из величин:
- 30 куб. м/чел. наружного воздуха в части здания с открываемыми окнами;
- 60 куб. м/чел. наружного воздуха в части здания с неоткрываемыми окнами.

Допускается применение приточно-вытяжных систем как с естественным, так и с механическим побуждением. Возможно использование комбинированных систем с естественным побуждением в осенне-зимний период года при температуре наружного воздуха ниже 5 0С и с механическим побуждением в теплый период года.

Возможно применение вытяжной вентиляции с принудительным побуждением и с неорганизованным притоком воздуха под естественным давлением через приточные устройства ( клапаны в наружных стенах или гидростатические приточные клапаны в конструкции оконной коробки) либо с механической приточной вентиляцией.Какой же системе следует отдать предпочтение? В современных зданиях и, конечно, в том числе в высотных, ограждающие конструкции (покрытия, стены, окна) обеспечивают высокий уровень теплозащиты от воздействия наружного климата - потери тепла сократились в 3 раза. При этом воздухопроницаемость новых окон настолько уменьшилась, что при закрытых окнах практически отсутствует инфильтрация и, конечно, не обеспечивается нормируемый воздухообмен, в связи с чем возникает синдром герметичних зданий: духота и повышенная влажность в квартирах, плесень на стенах. Кроме того, во многих квартирах устанавливаются вытяжки (воздухоочистители на кухнях с индивидуальным вентилятором), из-за чего происходит "опрокидывание" движения воздуха в общем вертикальном канале, и загрязненный воздух проникает в чужие квартиры.

Работа встроенных в наружные ограждения приточных устройств усложняется из-за активного ветрового воздействия на высотное здание и возникающих мощных турбулентных потоков у стен.

Очевидно, в этих условиях более надежно и стабильно будут работать системы механической вентиляции. Системы вытяжной вентиляции проектируются с общим вентилятором для групп помещений одного назначения (кухонь, туалетов, ванных комнат), размещаемых друг над другом по вертикали, с переменным расходом удаляемого воздуха (путем изменения числа оборотов вентилятора по датчику давления в воздуховоде) в зависимости от количества открываемых клапанов в обслуживаемых системой квартирах. Нормальную работу систем обеспечит повышенная герметичность поэтажных и сборных каналов (для исключения подсосов), междуэтажных перекрытий и входных дверей в квартиры, тщательный аэродинамический расчет системы с повышенным сопротивлением поэтажных ответвлений и предельно допустимым сопротивлением общих участков, рассчитанным с учетом естественного давления.

Подача приточного воздуха обеспечивается от центральной установки, в которой воздух очищается и подогревается. Возможно устройство приточной системы с переменным расходом подаваемого воздуха в зависимости от включения вытяжных устройств в квартирах или общего вентилятора вытяжной системы. Приготовление приточного воздуха может обеспечиваться также в индивидуальных приточно-вытяжных установках, размещаемых непосредственно в квартире (в подшивных потолках кухни, санузлов, коридора), с утилизацией тепла удаляемого из квартиры воздуха и регулированием температуры приточного воздуха в каждой квартире.

Систему автоматизации и диспетчеризации инженерных систем следует выполнять единой для всего здания, предусматривая возможность для подключения новых зон, областей контроля или управления в систему диспетчеризации или эксплуатации. Система должна обладать высокой надежностью и строиться на базе децентрализованной локальной сети по пожарным отсекам.

Система автоматизации противодымной защиты при пожаре выполняется на основе требований действующих документов и с учетом основных мероприятий по обеспечению противопожарной защиты жилой части высотных зданий.

Диспетчеризация выполняется в соответствии с техническими условиями на подключение к системе диспетчеризации и в обьеме, заданном заказчиком.

В "Общих положениях" приведен примерный состав и структура технических условий на проектирование жилого здания высотой более 75 м.

В заключение следует отметить следующее. Современные высотные здания являются сложным обьектом, где тепловлажностный и воздушный режим формируется под влиянием изменяющихся метеорологических условий (температуры, давления, ветра), внутренних тепловлаговыделений и воздушных потоков, а поэтому зависит от работоспособности внутренних инженерных систем. В высотных зданиях может действовать более 30 инженерных систем, большая часть которых подлежит автоматизации и управлению.

При строительстве и проектировании возникают проблемы, в решении которых необходим комплексный подход к разработке архитектурных, объемно-планировочных решений ограждающих конструкций и всех инженерных систем при взаимодействии проектировщиков, строителей, инвесторов и заказчиков, что позволит создавать энергоэкономичные, надежные и комфортные для людей здания.

Следует отметить также, что в НП "АВОК" уже не раз рассматривались проблемы высотных зданий. Целесообразно продолжить обмен опытом проектирования, строительства, эксплуатации отдельных высотных зданий в России и за рубежом.

Литература
1. Оселко А. З. Высотные многофункциональные комплексы - символ урбанизации. // Жилищное строительство. 2002, № 6.
2. СНиП 10-01-94. Система нормативных документов в строительстве. Основные положения.
3. СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений".
4. МГСН 3.01-96 "Жилые здания".
5. МГСН 2.04-97 "Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях".
6. СНиП 23-20 "Тепловая защита зданий".
7. Шилкин Н. В. Проблемы высотных зданий.//АВОК. 1999, № 6.

Автор: Т. �. Садовская Дата: 26.05.2004 Журнал Стройпрофиль 4-1-04 Рубрика: строительный комплекс Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной.

«« назад