Строительство с сохранением рельефа и почвенно-растительного слоя - файл n1.doc

Строительство с сохранением рельефа и почвенно-растительного слоя
Скачать все файлы (1351.5 kb.)

Доступные файлы (1):
n1.doc1352kb.17.02.2014 01:19скачать

n1.doc

  1   2   3   4
СТРОИТЕЛЬСТВО С СОХРАНЕНИЕМ РЕЛЬЕФА И ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО
«Почвенно - растительный слой исключи­тельно ценен: именно в нем происходит ряд важнейших процессов экологического цикла, связанных с кругооборотом веществ - пере­работка всех попадающих в почву биоотхо­дов, именно в нем живут многочисленные животные, перерабатывающие эти отхо­ды, в результате чего здесь зарождается ветвь регенерации естественных отходов. Через почву происходит обмен веществ - во­ды и пр., в почвенно - растительном слое укореняются все растения. Его сохранение— одно из необходимых условий устойчивого развития».
Строить с сохранением почвенно-растительного слоя

Напомним, что в соответствии с постулатами экологии градостроительное освоение территорий должно быть «мягким», природосберегающим и природовосстанавливающим. К «мягкому» освоению относится строительство с сохранением почвенно-растительного слоя и естественного рельефа. В истории строительства известны небольшие здания на сваях, в какой-то степени сохраняющие почвенно-растительный слой (хотя целью такого строительства не было его сохранение), а также и проекты (и отдельные построенные объекты) зданий, поднятых над поверхностью почвы с целью сохранения рельефа и растительности. Известные способы застройки позволяют сохранить почвенно-растительный слой только там, где нет зданий и ин­женерных сооружений. Обычные, массовые здания и инженерные сооружения отторгают пло­щадь почвенно-растительного слоя, он исчезает, и на его месте строится объект. Этот объект почти герметично изолирует грунт, исключая существование в нем любой флоры и фауны. Ес­ли снять многолетний слой асфальта и основания под ним, то откроется полностью мертвый грунт. Таков же грунт под зданием (он еще и обжат весом здания, вес больших зданий совре­менного города существенно обжимает грунт основания). Потому отсутствие в городах поч­венно-растительного слоя и покрытие его гладким и непроницаемым покрытием ведет к гибели ландшафта, к его неспособности усваивать загрязнения, улучшать среду. Исключается важ­нейший этап экологического цикла - усвоение и регенерация естественных отходов. Гладкие асфальтированные улицы и площади приятны для автомобилей (допустима большая скорость, нет грязи, вибрации), отчасти - для людей (невозможно загрязнить обувь), для дворников (не требуется уход за растительностью, уборка листьев). Но они исключительно негативны в целом для жителей, так как ландшафт перестает выполнять множество «здоровых» функций.

Как строить, не застраивая при этом самую ценную часть ландшафта - почвенно - рас­тительный слой вместе с растительностью? Можно применить бионическое решение: здания должны быть подобны деревьям. Предусмотрительная природа создала широкую и высокую крону с множеством ветвей и листьев, и широкую (иногда и глубокую) корневую систему, раз­ветвляющуюся в грунте. В уровне же почвенно-растительного слоя, там, где находится эколо­гическая ниша множества живых организмов, где растут трава, кустарники, молодые деревца, дерево занимает самую минимальную площадь. В этом уровне находится ствол, по которому поступают питательные вещества от корней к ветвям и листьям. Кроме того, даже в этом уров­не, где площадь «застройки» минимальна, покрытый корой ствол предоставляет ниши для проживания многих мелких животных. Одно из важнейших направлений экологиза­ции в строительстве - сохранение естественной поверхности земли вместе с почвенным слоем, растительностью и другими компонентами ландшафтов, и сохранение естественного сложив­шегося в течение миллионов лет рельефа (то есть в итоге незаполнение (сокращение строи­тельной экспансии) и сохранение для живой природы территории Земли).

Здесь нужно выделить особую, совершенно исключительную, ценность почвенно - расти­тельного слоя: именно в нем происходит ряд важнейших процессов экологического цикла, связанных с кругооборотом веществ - переработка всех попадающих в почву биоотходов, именно в нем живут многочисленные животные, перерабатывающие эти отходы, в результате чего здесь зарождается ветвь регенерации естественных отходов. Через почву происходит обмен веществ - воды и пр., в почвенно - растительном слое укореняются все растения. Поэтому роль почвенно - растительного слоя в городе невозможно переоценить. Увеличивая площадь этого слоя в городе, не занимая его при застройке и освобождая от застройки при реконструкции, строители «возвращают» часть застроенной природной среды в более естественное состояние.

Для этого можно применить ряд решений: кроме надземно - подземного и
подземного строительства, нужно просто исключить застройку наиболее ценных, самых лучших ландшафтов в городе, которые были ранее застроены. Максимум объектов, допустимых для этого, нужно перевести под землю. Если еще освоить все неудобья, то есть те территории, которые ранее считались непригодными для застройки, то можно практически полностью решить проблему нового строительства с сохранением и восстановлением (экологической реставрацией) наиболее ценных городских ландшафтов. Например, если все железнодо­рожные линии, ведущие к центру Москвы, разместить под землей при неглубоком заложении, то эти территории будут выполнять важнейшую функцию зеленых коридоров, ведущих от загородных лесов к центру.

Если убрать под землю «плоскостные» автопредприятия со стоянками автобусов и ав­томобилей, занимающие сотни га городской территории рядом с жилыми кварталами, то будет получен положительный эффект для всех сторон. Город и жители получат дополнительные озелененные территории. Автопредприятие не будет платить налог за землю, снизится оплата отопления, существенно сократятся возможные потери от хищения ценного имущества, все ав­томобили будут защищены от осадков, вызывающих коррозию.

Таков эффект от любого экологичного архитектурно - строительного мероприя­тия, направленного на сохранение и восстановление почвенно-растительного слоя в городе. Наиболее нагруженные автомагистрали в центральной части города также можно переместить на 3-4 м ниже дневной поверхности, а над ними оставить световые проемы, прерываемые «зе­леными» пешеходными мостами. Невозможно поднять все построенные здания, размещенные на земле. Здесь может идти речь только о постепенной замене устаревающих зданий новыми, биопозитивными, поднятыми над почвенно-растительным слоем. Но можно также подумать над разработкой новых технологий, позволяющих поднять здание домкратами на нужную вы­соту, подвести под него одноэтажную железобетонную этажерку, и затем опустить его на эта­жерку. Вид города, поднятого над поверхностью земли на высоту небольших деревьев, необы­чен для жителя (рисунок такого многоэтажного города имеется в книге Ле Корбюзье). Свободные территории под зданиями существенно увеличивают свободное пространство, улучшают его визуальное восприятие. Отсутствие непроходимых границ в виде стен зданий благоприятно влияет на организацию пешеходного движения, велодорожек, зеленых коридо­ров. Под зданиями останутся небольшие застроенные участки - лестничные клетки, шахты лифтов (они же могут играть роль вертикальных опор, хотя можно выполнить и специальные колонны с большим шагом - не менее 6 - 9 м). При этом способе застройки исключается воз­можность устройства привычных уютных дворов, огражденных стенами зданий. Для создания границ между кварталами и домами можно использовать более естественные озелененные пре­грады в виде полос деревьев и кустарников, или же средства малой архитектуры с озеленением.

Вся остальная территория под зданиями должна быть свободна от застройки, ее нельзя ничем занимать в дальнейшем, хотя она очень привлекательна для этого. Эта задача должна быть решена путем экологического воспитания жителей: дело в том, что небольшой опыт воз­ведения поднятых над землей зданий в Москве оказался скорее негативным. Так, в Зеленограде был возведен длинный жилой дом, поднятый на несколько метров над землей на козловых опо­рах. Территория под зданием была постепенно занята магазинами (достаточно было возвести простейшие стеклянные стены - и магазин готов), а затем - гаражами и стоянками легковых автомобилей. В настоящее время вся территория, освобожденная при возведении оригинально­го здания, полностью занята, и почвенно-растительный слой исчез. Такова обычная судьба сво­бодной и ничьей территории: эколо­гически невоспитанный человек стре­мится занять ее для какого-либо ис­пользования.

Одним из наиболее древних способов сохранения ровных и удоб­ных территорий от застройки являет­ся строительство на неудобьях (скло­нах, лощинах, оврагах и т.д.). Застройка склонов давно извест­на в странах, расположенных в горах - там иначе просто невозможно строить. Поэтому одно-двухэтажные террасные здания широко применялись в практике строительства на горных склонах. Сейчас эти решения существенно расширены и улучшены, повышена этажность, уве­личен набор неудобий, пригодных для освоения. И, наконец, не застраивать почвенно-растительный слой Земли можно, возводя некоторые сооружения на неглубоком шельфе, над водой и в подводном пространстве. В будущем ряд объектов человек начнет возводить и в Космосе, сначала - в ближнем, а затем, по мере совершенствования техники, и в дальнем - на других планетах.

Застройка крутого склона: здание на берегу моря, поднятое над склоном на опорах (арх. Канчели).



Наиболее применимым архитек­турным и конструктивным решением для многих зданий и сооружений с сохране­нием почвенно-растительного слоя явля­ются разнообразные пространственные конструкции: с одной стороны, они наи­более визуально экологичны и природо-подобны, с другой - хорошо восприни­мают интенсивные равномерно распре­деленные нагрузки, отличаясь мини­мальной материалоемкостью (и, следова­тельно, более полной экологичностью). Пространственные конструкции зданий и инженерных сооружений с заполнением отдельных объемов почвенно-расти-тельным слоем позволяют озеленить кровельные покрытия и стены, а также и другие поверхности (такие конструкции носят название грунтозаполненных).
Строительство на неудобьях

Использование так называемых «неудобий» для нового строительства (участков терри­тории, которые не могут служить сельскохозяйственными угодьями, рекреационными террито­риями, заповедниками, лесохозяйственными или иными участками, требующими небольших уклонов местности), позволяет сохранить более пологие территории с продуктивными экоси­стемами. При этом можно получить оригинальные и архитектурно выразительные решения, вписать здания в рельеф, повысить их стойкость к ряду внешних воздействий (сейсмика, оползни и др.). В зависимости от инженерно-геологической характеристики грунтов площадки строительства, а также от угла наклона территории возможны различные варианты конструк­тивных решений: обычные здания, применяемые для ровных участков (при небольших уклонах - до 10°), террасные здания разнообразных типов (при уклонах 20...50°), здания на столбовых опорах и прикрепляемые к крутому склону напряженными анкерами при более крутых укло­нах. Террасные здания из монолитного железобетона целесообразно устраивать на участках с уклонами более 20...25°, сложенных любыми грунтами, в том числе с оползнями, используя приведенные ниже конструктивные решения.

Здание, устраиваемое без подрезки склона. После планировки склона на его поверхно­сти монтируют перекрестные ленты фундаментов, на которые можно опирать стены, а в местах пересечения - колонны. Система перекрестных лент передает на основание только нормальную силу, а наклонная составляющая воспринимается специальным упором в нижней части склона. Упор выполняют в виде свайного ростверка из буронабивных свай диаметром 0,6... 1 м или в виде подземного эксплуатируемого удерживающего сооружения (оно может быть использова­но, например, для гаражей).

Здание, устраиваемое с подрезкой склона уступами, с обычными фундаментами на естественном основании в пределах каждого уступа. При этом вся нагрузка от здания пере­дается на склон. Возможна частичная передача нагрузки на подземную удерживающую конст­рукцию (например, в виде подземного эксплуатируемого сооружения).

Здание, устраиваемое без подрезки склона при прочных грунтах основания и отсутствии оползней. Фундаменты вы­полняют в виде железобетонных лент с уступами, ориентируя их в направлении уклона. Выше фундаментов располагают продольные железобетонные стены в виде наклонных диафрагм, к которым крепят поперечные вертикальные диафрагмы и плиты перекрытий, причем попереч­ные диафрагмы и перекрытия расположены выше поверхности откоса, находящегося в естест­венном состоянии.

Рис. 6.5. Типы зданий на склонах: а, е - без подрезки склона; б - с подрезкой; в -поднятое над склоном; г, д - на клиновидных и ломаных фунда­ментах; сне...и - на крутых склонах; 1 -грунт; 2 - свайный ростверк; 3 - стены, колонны; 4 - перекрытия; 5 - озеленение террас; 6 - решетка из пере­крестных лент; 7 - подземное сооружение; 8 - диафрагма; 9 -клиновидный фундамент; 10 -ломаная плита; 11 - колонна, подкос; 12 - ванты.

Склон можно также застраивать отдельными (то­чечными) малоэтажными зда­ниями (до трех-четырех эта­жей) на рельефе разной крутиз­ны (до 26….30°). Здания для ма­лоэтажной застройки могут быть выполнены индустриальным или хозяйственным спосо­бом.

Опыт проектирования и строительства свидетельствует о возможности применения двух типов зданий: террасных с различным расположением отдельных террас по отношению друг к другу, и отдельно стоящих на склонах. Террасы рекомендуется располагать отдельно друг от друга при небольших укло­нах, с примыканием наружных стен при увеличенных уклонах и с надвижкой - при больших. Для удержания здания на крутом склоне целесообразно устраивать колонны под нижней терра­сой. Отдельно стоящие здания на склонах проектируют в зависимости от уклона местности: обычными - для местности с ровным рельефом; с террасной подземной частью; с опиранием на колонны той части здания, которая расположена ниже по склону; с устройством подкосов; с поддержанием здания вантами, крепящимися выше по склону. Доступ людей в помещение воз­можен традиционно, через покрытие или лифтом от основания склона (см. рис. 6.5, ж - и).

Конструкция зданий в лощинах. Лощины, уступы, овраги, русла бывших рек характе­ризуются резким уклоном (уклонами) поверхности в одном, двух или трех направлениях. Не­редко эти участки территории не только не используются, но и мешают освоению, так как за­хламляются различными отходами, зарастают сорной и малоценной растительностью. Земли в этих районах характеризуются высоким уровнем грунтовых вод, имеются участки с оползнями. В условиях лощин, уступов, русел бывших рек (или глубоких лощин с руслами ручьев) рацио­нально строительство зданий, позволяющих одновременно переводить территории в разряд ис­пользуемых для рекреационного назначения путем отсыпки горизонтальных участков на месте лощин (рис. 6.6). Для этого проектируют откосоудерживающие здания, которые представляют собой пространственную систему в виде коробчатой арки, опирающейся на прочный грунт бо­ковых склонов лощины. Конструкция может быть выполнена: прямоугольной в плане (в преде­лах высоты откоса вписана железобетонная арка, соединенная вертикальными диафрагмами с наружными стенами); арочной формы в плане, как коробчатая арка с диафрагмами-стенами; арочно-террасной формы, когда лощина имеет крутой уклон и отдельные здания располагаются близко друг к другу.

Арочное здание в лощине должно воспринимать вертикальные нагрузки от его веса и трения грунта засыпки и передавать их на основание, а также воспринимать горизонтальные нагрузки от активного давления грунта и передавать их на боковые склоны лощины. Для этого фундамент должен опираться на грунты естественного сложения и достаточной прочности. Если в основании здания в лощине - переотложенные или насыпные грунты, то предусматри­вают прорезание их фундаментами, либо вертикальную и горизонтальную нагрузки должны воспринимать устойчивые склоны лощины.




Рис. 6.6. Основные ти­пы зданий в лощинах: а - ароч­ные откосоудерживающие зда­ния высотой до верха откоса; б - то же, высокие здания; в, г - многоволновые арочные и складчатые здания; д - тер­расные здания по склонам ло­щины; е - то же, с пропуском ручья; 1- стена здания; 2 - ар­ка; 3 - склон лощины; 4 - насып­ной грунт; 5 - многоэтажное здание; 6 - упор (жесткое яд­ро); 7 - гидроизоляция; 8 - сол­нечные коллекторы; 9 - пере­крестные ленты на склоне; 10 -террасное здание; 11 - водо­пропускная труба.

При таком решении здание в вертикальном направ­лении работает как коробчатая балка, опирающаяся на фунда­менты по торцам. Арки или складки в плане могут быть многоволновыми (см. рис. 6.6, в, г), при этом опоры распола­гают на прямой линии или на окружности. Как правило, высота таких зданий не должна быть больше высоты откоса грунта, а по верху целесообразны обваловка и озеленение. Рекомендуется также устройство эксплуати­руемой кровли. В узлах соединения отдельных арок могут быть вертикальные ядра жесткости в виде цилиндрических оболочек. Они служат упорами для арок при действии горизонтальной нагрузки и одновременно выполняют функцию коммуникационных связей, а также могут иметь видовые площадки (кафе и др.) в верхней части оболочки.

Другой способ освоения лощин - проектирование террасных зданий на их склонах (см. рис. 6.6. д, е). При этом террасы ориентируют под углом к поверхности склона или нормально к ней, Для уменьшения просмотра террасного здания из противолежащего здания или со сторо­ны вертикальные диафрагмы располагают таким образом, чтобы они закрывали боковые сто­роны террас, выступая над ними на 1 ...2 м. Фундаменты упираются друг в друга в середине ло­щины через распорки. Если ширина лощины невелика, здание может быть террасным или обычным многоэтажным (рис. 6.6, е). При этом фундамент с водопропускной трубой распола­гают поперек лощины. Труба, которую рекомендуется выполнять из железобетона, должна воспринимать вертикальные нагрузки. В месте опирания на склоны лощины подошва фунда­мента должна быть наклонной или ступенчатой.

Возможны следующие варианты фундаментов арочных зданий в лощинах: плитный, «стена в грунте», свайный, плитно-свайный (рис. 6.7.). Применение того или иного решениясвязано с инженерно-геологическим строением лощины и формой ее поверхности. Так как на здание действуют значительные горизонтальные нагрузки при сравнительно невысоких верти­кальных (если над откосоудерживающим зданием не располагают многоэтажное), необходимо проектировать специальные фундаменты для восприятия горизонтальных нагрузок. При проч­ных грунтах основания и склонах рекомендуется плитный фундамент с уступами, препятст­вующими горизонтальным перемещениям здания.




По торцам здания параллельно склону располагают железобетонные диафрагмы и опи­рают на коренной грунт. При заделке в основание их выполняют вертикальными, а без заделок в основание они могут передать горизонтальную нагрузку за счет упирания наклонных поверх­ностей диафрагм в поверхности склона лощины. При слабых поверхностных грунтах в осно­вании лощины целесообразны фундаменты типа «стена в грунте» (щелевые), заглубленные в прочный грунт. По их верху конструируется горизонтальная плита, на которой располагается арочное здание. Торцевые диа­фрагмы также упираются в проч­ные грунты боковых склонов ло­щины (см. рис. 6,7,6).

Если в боковых склонах лощин слабые грунты, то для на­дежной передачи усилий от арки ее торцевые диафрагмы необхо­димо крепить к свайным фунда­ментам, опирающимся на проч­ный грунт, подстилающий сла­бые грунты. Сваи можно проек­тировать наклонными, лучший тип - буронабивные сваи с уши-рением ствола. Под зданием так­же устраивают свайное поле, по которому выполняют сплошную железобетонную плиту ростверка (см. рис. 6.7,в). Толщину стены, воспринимающей давление грун­та засыпки, рекомендуется делать ступенчатой, с ее уменьшением кверху здания. Иногда естественный рельеф лощины характеризуется перепадами дна (высота перепада до 4...6 м; см. рис. 6.7,г). В этом случае можно предусмотреть секущиеся сваи, кото­рые будут удерживать естественный откос грунта и одновременно служить частью фундамента, состоящего из сплошной плиты, опертой одним концом на сваи, а другим - на естественный грунт. Вблизи свай рекомендуется засыпка из несжимаемого материала (щебня, гравия). Один из вариантов крепления торцевых диафрагм арочного здания - применение наклонных и гори­зонтальных гибких предварительно напряженных грунтовых анкеров.

Конструкция коммуникационных зданий. При застройке крутых склонов возникает проблема обеспечения доступа ко всем уровням террас (этажам) или к отдельно стоящим зда­ниям малоэтажной высокоплотной застройки на склоне. Чаще всего в известных решениях коммуникации обеспечивались лестницами, расположенными на склоне. Однако доступ с ихпомощью затруднен; кроме того, необходим второй путь. При объединении коммуникацион­ных путей и зданий на склоне в специальные коммуникационные здания, их предлагается воз­водить в сравнительно небольшом количестве (одно на группу террасных зданий). Коммуника­ционный путь в здании может быть вертикально - горизонтальным, горизонтально - вертикаль­ным, наклонным или криволинейным. Возможны также их комбинации в группе коммуникаци­онных зданий (рис. 6.8).

Наиболее приемлемым может быть здание, в котором у основания склона, где имеются подъездные пути для транспорта и тротуары, имеется вход в лифт. Лифт сообщается не только с этажами, но и с горизонтальным коммуникационным проходом, расположенным в уровне верхнего этажа или на эксплуатируемой кровле. При этом здание должно иметь такую высоту, чтобы горизонтальный коммуникационный путь обеспечивал проход жителей к самому верх­нему уровню расположения террас или отдельно стоящих зданий на склоне. Кроме того, такие здания рекомендуется строить при небольшой длине и высоте склона и наклоне его поверхно­сти до 40...50°.




Рис. 6.8. Типы коммуникационных зданий: а, б - с вертикально - горизон­тальными коммуникационными путями; в

с горизонтально - вертикальными путя­
ми; г, д - с наклонными коммуникациями; е


с криволинейными коммуникациями; 1 -
лифт; 2 - горизонтальный проход; 3 - зда­
ние; 4 - грунт склона.


При большой длине склона комму­никационный путь необходимо сделать не одноступенчатым, как описано выше, а с двумя и более ступенями, чтобы не увели­чивать этажность здания, обеспечить дос­туп жителей на уровне промежуточных террас (см. рис. 6.8,6). Количество ступе­ней обычно обусловливается высотой од­ного здания. Если оно не выше 4...5 этажей, лифт может выполнять функции комму­никационного сооружения, а жители смо­гут подниматься на этажи по лестницам. Более трудоемка конструкция с горизон­тальным участком коммуникации, выпол­ненным в грунте с помощью какого-либо метода проходки тоннелей (см. рис. 6.8,в). В конце тоннеля, а при необходимости и по его длине устраивают входы в лифт, сообщаю­щиеся с вершиной склона или с террасами здания. Учитывая, что стены тоннеля и лифтов об­ладают большой жесткостью, их предлагается использовать для восприятия наклонной состав­ляющей от веса террасного здания. Рациональны решения коммуникационных зданий с на­клонным путем движения специальных лифтов, перемещающихся на рельсовых тележках по наклонному пути или на монорельсах аналогично кабинам подвесной дороги (см. рис. 6.8, г, д). В основании склона (параллельно направлению падения рельефа) прокладывают наклонный тоннель, заканчивающийся у основания склона выходом наружу. Жесткие конструкции тонне­ля могут включаться в работу аналогично элементам фундамента, воспринимающим верти­кальные и наклонные нагрузки от веса здания. Подобную конструкцию целесообразно исполь­зовать в наклонном террасном здании на столбовых опорах (см. рис. 6.8,д). Недостаток этого коммуникационного здания - в коротких участках дополнительных лестниц, располагающихся в невысоких столбовых опорах. В случае если склон имеет вогнутый рельеф, то террасное здание коммуникационное здание можно построить без столбовых опор.

Наиболее сложно эксплуатировать коммуникационное террасно-арочное здание с кри­волинейным движением лифта (см. рис. 6.8,е). В этом случае лифт должен перемещаться по криволинейному монорельсу на гибких подвесках, с сохранением в течение всего пути верти­кального положения кабины. Однако конструкции террасно-арочных и террасных коммуника­ционных зданий с движением лифта вдоль террас весьма рациональны, так как при этом ми­нимальны пешеходные расстояния между низом склона, его верхом и квартирами.

Конструктивные решения зданий для устройства коммуникаций должны наряду с обес­печением функций доступа жителей ко всем уровням террас или этажей не изменять рельефа склона (рис. 6.9).

Рис. 6.9. Конструктивные схемы коммуникационных зданий (планы и разрезы): а - с упором в основании склона; б - с напря­женно-анкерным креплением; в -с жестким ядром и креплением его к склону; г - коммуникацион­ное башенное здание; 1 - упорная конструкция; 2 - фундамент из перекрестных лент; 3 - шахта лифта; 4 - напряженные анкеры; 5 - жесткое ядро; 6 - сваи; 7 -здание башенного типа; 8 - ком­муникационный путь.
Этим предложениям наи­лучшим образом отвечают арочно-террасные и террасные здания на столбовых опорах, подробно описанные ниже. Кроме того, эти здания эффективны при действии сейсмических нагрузок, так как отличаются более простой конст­руктивной схемой. Более сложна работа многоэтажных коммуни­кационных зданий, так как они имеют разную этажность по дли­не. При сейсмических воздействиях вертикальные и горизонтальные диафрагмы жесткости будут испытывать сложные формы колебаний. Рассмотрим конструктивное решение коммуни­кационного здания с упорной конструкцией в основании склона (рис. 6.9,а), воспринимающей наклонную составляющую от веса здания; на ней также проектируют жесткое ядро, внутри которого находится шахта лифта и лестничная клетка. На спланированной поверхности скло­на монтируют фундамент в виде перекрестных лент, опирающийся на упорную конструкцию в основании склона. Диски перекрытий жестко связаны с ядром жесткости в торце здания и шарнирно оперты на фундаментные балки на склоне. Узел опирания плит перекрытий на фун­даментные балки должен быть выполнен таким образом, чтобы допускать повороты перекры­тия при колебаниях. Для этого плиту можно опирать на фундаментные балки через сталефто-ропластовые опоры. При такой конструктивной схеме, если в здании имеется только одно не­высокое жесткое ядро, а все остальные вертикальные несущие конструкции представляют со­бой нежесткие колонны, здание при землетрясениях испытает колебания основного тона. Все диски перекрытий будут одновременно перемещаться вместе с жестким ядром в горизонталь­ном направлении.

Другой вариант здания - конструкция, напряженно заанкеренная в основании склона (см. рис. 6.9,6). Аналогично описанной выше, она не только не передает наклонные, сдвигаю­щие усилия на поверхность склона, но и стабилизирует его грунт (например, при оползне). Фундамент в виде перекрестных лент прижимает неустойчивый грунт к коренным породам, препятствуя его оползанию. Гибкие напряженные грунтовые анкеры в этом случае должны быть закреплены в прочном и устойчивом грунте, их можно крепить в середине пролета фундаментных балок, что позволяет снизить изгибающий момент в середине балки. Натяжение и потери усилия предварительного напряжения выбираются с учетом будущей осадки фунда­мента, причем усилие предварительного напряжения анкеров считается внешней нагрузкой. Анкеры выполняют с наклоном к нормали к поверхности склона, чтобы учесть наклонную со­ставляющую от веса здания. В этой конструкции можно выполнить жесткие вертикальные диафрагмы, прикрепленные к фундаментам. Жесткое ядро может быть запроектировано в сере­дине здания, если грунты склона позволяют надежно закрепить фундамент ядра (см. рис. 6.9,в). Фундамент может быть оперт на буронабивные сваи, а при крутом склоне дополнительно заан-керен с помощью гибких грунтовых анкеров. Диски перекрытий жестко крепятся к вертикаль­ному ядру и к балкам перекрестно-ленточного фундамента. Такая конструкция здания не ре­комендуется для оползнеопасных склонов. На крутом склоне коммуникационное здание преду­сматривают в виде башни на одной опоре или здания на столбовых опорах, причем жители дома из лифта проходят в коммуникационную галерею или же через галерею с вершины склона опускаются на лифте к его основанию (см. рис. 6.9,г).

Описанные выше конструктивные решения зданий на неудобьях в значительной степе­ни были разработаны автором и под его руководством и при участии - коллективом кафедры строительных конструкций Крымского института природоохранного и курортного строитель­ства [105]. В соответствии с этими разработками, отмеченными патентами на изобретения, бы­ли запроектированы и построены отдельные полифункциональные железобетонные здания на неудобьях. Строительству предшествовали испытания конструкций на железобетонных моде­лях в грунтовых лотках, в том числе с моделированием сейсмических воздействий. Были возве­дены отдельные уникальные объекты, каждый из них отмечен зарубежными патентами.

Первым можно отметить климатопавильон для сна у берега Черного моря, представ­ляющий собой здание - подпорную стену, удерживающее откос высотой около 7м, оползень, а также обеспечивающее восприятие сейсмических нагрузок (рис. 6.10). Здание построено у кру­того откоса и поддерживает задней глухой стеной вертикальный откос грунта; кроме того, у одной из сторон здания имеется оползень, который также удерживается полифункциональным зданием. В связи с действием больших распределенных нагрузок - активного давления грунта - климатопавильон в плане выполнен в виде трехарочного здания из коробчатых арок, которые опираются на жесткие коммуникационные башни, установленные в пересечениях. Фундамент здания - сплошная железобетонная плита. Проектный институт, запроектировавший здание (Алуштинский отдел Крымниипроекта) предусматривает при очередной реконструкции устро­ить озеленяемую кровлю и установить на ней гелиоколлекторы. Особый интерес представляет то, что здание полностью вписано в рельеф, и оно при достаточно больших размерах (длина -около 150 м, ширина -11м) совершенно незаметно со стороны. Почти не потребовалось прове­дения земляных работ и переформирования исторически сложившегося рельефа. При традици­онном освоении крутого рельефа потребовалось бы построить высокую подпорную стену и не­далеко от нее - возвести здание (такие решения широко применены в Крыму).




Рис. 6.10. Откосо - и оползнеудержи-маюгцее сейсмостойкое биопозитивное полифункционалъиое здание: а - план, разрезы, б - об­щий вид.

В г. Ялте на крутом склоне построен школьный комплекс, частично заглубленный в грунт склона и упирающийся специальной наклонной конструкцией фундамента (расположен­ной в самой нижней части здания) в прочные грунты. Школьный стадион выполнен на обвало­ванной кровле заглубленной в грунт части здания (рис. 6.11). Проект здания выполнен Ялтин­ским филиалом института Крымниипроект. Там же заканчивается строительство уникального по конструктивному решению здания профилактория на 300 мест на достаточно крутом склоне - 32° (рис. 6.12). Совершенно необычен фундамент здания: для исключения террасной разра­ботки склона (традиционной при строительстве зданий обычными методами и вызывающей, кроме больших и трудоемких земляных работ, возможную активизацию оползней и перефор­мирование рельефа) на плоско спланированный склон уложена железобетонная решетка, упи­рающаяся в нижней части склона в свайный ростверк.

Рис. 6.11. Школьный ком­плекс на крутом склоне с подземным этажом и стадионом на обвалован­ной кровле части здания: а - сечение 1-1; б - план фундаментов; в - общий вид объекта.

Железобетонные диски пере­
крытий прикреплены к этой решетке, и опираются на колонны, уста­новленные в местах пересечения
наклонных и горизонтальных лент.
Таким образом, плиты перекрытий
имеют очень высокую жесткость в
горизонтальном направлении (по сути дела это - жесткие горизонтальные диафрагмы, прикрепленные к фундаментам и заменяющие обычные вертикальные диафрагмы). Сейсмические усилия воспринимаются не вертикальными диафрагмами, как в обычных желе­зобетонных зданиях, а горизонтальными, прикрепленными также к фундаментам. Это практи­чески исключает действие горизонтальных нагрузок на вертикальные элементы (колонны), что позволяет выполнить их достаточно тонкими, а узлы - нежесткими. Это конструктивное реше­ние обеспечило надежное восприятие сейсмических нагрузок, стабилизацию возможного оползня (здание прижимает оползень к поверхности скольжения вместо его подвижки под ве­сом здания при традиционном решении).

Рис. 6.12. Здание профилактория на 300 мест на крутом склоне: в начале возведения (а) и конце строительства (б). Видны наклонные балки, свободно лежащие на склоне и опи­рающиеся на упор в основании склона.
  1   2   3   4
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации