- U-kon System

В
ЫСОТНЫЕ ЗДАНИЯ И
ЗДАНИЯ-НЕБОСКРЕБЫ
Единого определения понятия «высотный дом» в настоящее время не существует.
В разные времена понятие «высотный дом» имело разные значения. И, скорее всего, оно
будет развиваться.
На I Международном симпозиуме СИБ (1971 г.)
было предложено считать высотными здания выше
100 м (или 30 этажей). Международная база данных
«scyscraper.com» включает здания высотой от 30 м
(7–10 этажей).
В изданных Москомархитектурой и утвержденных
правительством Москвы в 2002 г. «Общих положениях
к техническим требованиям при проектировании жилых зданий высотой более 75 м» высотными именуются
здания высотой от 75 до 150 м. В технической литературе к высотным отнесены здания, высотой существенно
меньшей.
Одним из отечественных исследователей высотной
гражданской архитектуры, известным градостроителем
А. А. Цветковым дана оригинальная шкала высотности,
группирующая гражданские сооружения, в том числе
жилые здания, в зависимости от их этажности и высоты
(в метрах) над уровнем земли.
Здания и сооружения высотой до 120 метров (30–35
этажей) можно отнести к классу высотных, а здания
выше 120 м (40 этажей) — к небоскребам.
Почему рубеж определен именно в 120 м? Да потому что самые низкие облака проплывают на этой высоте.
Тенденция к строительству жилых зданий повышенной этажности в Европе и США отсутствует. Скорее, тенденцией является увеличение доли индивидуального
жилья. По своему назначению новые высотные объекты
Европы — это здания общественного пользования: административные, офисно-деловые, торговые центры.
В России же, наоборот, существует интерес к строительству высотных зданий, в том числе высотных жилых
комплексов, вызванный, прежде всего, экономическими
соображениями. С точки зрения инвестора, увеличение
на фундаменте количества квадратных метров выгодно,
а поэтому и выгодно строительство высотных зданий.
Однако не меньшую роль играют такие факторы, как амбиции, имидж, престиж.
Высотные здания становятся символом успеха, олицетворяют собой экономическую мощь и уровень технологического прогресса. Причем касается это не только
отдельных компаний-лидеров, но и стран, претендующих на лидерство в современном мире. Таким образом,
это уже и вопрос политический.
Из более чем 2 000 000 кв. м. смонтированной фасадной площади на системе U-KON свыше 270 000 кв. м. приходится на здания высотой от 50 метров (12–14 этажей)
до 120 (30–35 этажей).
Впечатляющий по высоте силуэт — важная отличительная и запоминающаяся особенность архитектуры
любого города. Фасады таких знаковых высотных объектов Москвы, Екатеринбурга, Санкт-Петербурга, Самары и многих других городов России, а также Казахстана
смонтированы на системе U-KON.
г. Санкт-Петербург
ЖК «Живой родник», 25 этажей
О
ТЕЧЕСТВЕННЫЙ И ЗАРУБЕЖНЫЙ
ОПЫТ ВЫСОТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Изобретение в середине XIX в. Э. Отисом (США) средства вертикального транспорта
с паровым приводом, получившего название «лифт», имело огромное значение для строительства высотных зданий.
Чикаго стал родиной небоскребов, потому что он
стремительно превратился в крупнейший в США промышленный, торговый и финансовый центр.
I этап развития высотного строительства охватывает период 1872–1891 гг. В те времена высотными считались здания высотой от 10 этажей. Наряду со строительством отдельных таких зданий, ими застраивались
целые кварталы и районы Чикаго (в дальнейшем принцип — «рядом с небоскребом можно построить лишь
другой небоскреб» — стал одним из основополагающих
в американской концепции высотного строительства).
II этап начался в 1891, а завершился в 1916 г. Отличительная черта этого периода — переход на каркасную
систему и использование металла в качестве материала несущих конструкций. Собственно, наличие конструктивной системы, способной эффективно воспринимать
колоссальные вертикальные и горизонтальные нагрузки, определяет сущность понятия «высотное здание».
III этап охватывает период между двумя мировыми
войнами. Сенсацией этого периода стал первый в истории жилой высотный дом «Ритц Тауер» высотой 165 м
(41 этаж), построенный в 1925 г.
IV этап охватывает 50–60-е годы XX века. Первые
высотные здания в Европе построены в начале 50-х годов в СССР. Завершенное в 1953 г. здание МГУ высотой
238 м (центральная часть) оставалось самым высоким на
континенте до 1990 г.
В 1970–80 годы в Москве был застроен Калининский
проспект, построено здание Дома правительства, которое по западным меркам тоже относится к высоткам.
По-настоящему реализация планов высотного строительства началась после утверждения городской программы «Новое кольцо Москвы». Этой программой определено построить до 2015 года 60 высотных жилых,
гостиничных и офисных комплексов.
Однако грандиозные планы строительства высотных объектов натолкнулись на ряд проблем, связанных
с особенностями высотных зданий.
повышенные ветровые нагрузки;
повышенные нагрузки на основание;
безопасность и надежность конструкций фасада;
энергоэффективность высотного здания;
повышенная значимость ряда природных факторов
(сейсмика, солнечная радиация, прямой удар молнии);
пожарная безопасность;
деформации высотных зданий.
г. Астана
ЖК «Звезда Астаны», 20 этажей
Э
НЕРГОЭФФЕКТИВНОЕ ВЫСОТНОЕ
ЗДАНИЕ С ФАСАДОМ U-KON
Чем здание выше, тем оно дороже в эксплуатации.
Одним из путей снижения эксплуатационных затрат является строительство энергоэффективных высотных зданий.
Энергоэффективными называются такие здания, при проектировании которых был предусмотрен комплекс мероприятий, обеспечивающих существенное снижение затрат энергии на теплоснабжение этих зданий, по сравнению с обычными (типовыми) зданиями, при одновременном повышении комфортности микроклимата в помещениях.
Анализ проектов уже первых высотных зданий показывает, что архитекторы склонны широко применять остекленные наружные ограждения и витражи. При этом не учитывается, что сопротивление теплопередачи этих конструкций не превышает
0,8 (м2K)/Вт, что в четыре раза ниже требуемого сопротивления теплопередачи, предъявляемого к наружным стенам. Вследствие
этого высотные здания с таким решением фасада не могут считаться теплоэффективными.
В отличие от светопрозрачных конструкций, система НФсВЗ U-KON успешно решает задачу проектирования и строительства
энергоэффективного высотного здания за счет следующих факторов:
В системе применяются высокоэффективные теплоизоляционные материалы типа ROCKWOOL с коэффициентом теплопроводности 0,4 Вт/м-гр., что удовлетворяет требованиям по теплозащите зданий.
Рис. 1 Процесс движения тепловых потоков
и температурный профиль в зимний период
В зимний период:
– Система НФсВЗ U-KON защищает стену от переменного замерзания
и оттаивания. «Точка росы» сдвигается в наружный теплоизоляционный
слой, и внутренняя часть стены не отсыревает и не требует дополнительной пароизоляции. По сути, воздушный зазор выполняет функцию температурного буфера.
– Система НФсВЗ U-KON увеличивает теплоаккумулирующую способность массива стены. Если, например, произойдет отключение источника теплоснабжения, то при наружной теплоизоляции системой НФсВЗ
U-KON кирпичная стена будет остывать в шесть раз медленнее, чем при
внутреннем слое теплоизоляции такой же толщины.
В летний период:
Конструкция НФсВЗ U-KON участвует в формировании внутреннего
микроклимата. В этот период температура нагревания на темных поверхностях может доходить до 80 °С. Система вентиляции НФсВЗ U-KON
улучшает теплозащитные свойства конструкции, когда какая-то часть
солнечной теплоты, поглощаемой облицовочным слоем, выводится
воздушным потоком наружу через воздушный зазор (происходит термическая компенсация).
Рис. 2 Процесс движения тепловых потоков
и температурный профиль в летний период
(при солнечном излучении)
Применение в НФсВЗ U-KON терморазрывной прокладки (2) особой конструкции минимизирует влияние «мостиков холода». Площадь контакта терморазрывной прокладки и стены
сведена к минимуму, специальная заглушка-фиксатор исключает контакт анкера (4) с кронштейном (1).
Развитое сечение вертикальных профилей позволяет монтировать систему с большими
пролетами между кронштейнами, что ведет к уменьшению количества кронштейнов на 1 м2
площади и снижению количества мостиков холода.
Рис. 3 Схема установки
термоизолирующего слоя
(терморазрыва) между кронштейном
U-KON и несущей стеной
О
£¶À½Ë÷¿µ
·ÂºÍ½ÊÆǺÂ
œ¹µÂ½º
Рис.1 Конечное распределение
ветровой нагрузки на здание
с установленной системой НФсВЗ
СОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ВЕТРОВЫХ
НАГРУЗОК НА ВЫСОТНЫЕ ЗДАНИЯ
Известно, что с середины высотных зданий 40 процентов ветровых потоков на здание движется вниз. Энергия этих потоков создает локальные ветровые нагрузки на здание (в первую очередь
на его фасады), и на уровне входа в высотные здания ветровые нагрузки могут быть подобны или
больше, чем на высоте 100 м. При этом различают глобальную ветровую нагрузку («структурный
ветер») от локальной нагрузки на фасад («панельная нагрузка»), в России ее называют «пульсационной». При структурной нагрузке в 150 кг/м2 локальная (панельная) нагрузка может достигать
500 кг/м2 (в 3–3,5 раза больше). Именно локальная (панельная) нагрузка учитывается при проектировании фасадных конструкций, элементов их креплений, окон и т. п.
Для уменьшения передаваемой ветровой нагрузки в системе НФсВЗ U-KON конструктивно
предусмотрены следующие решения:
Воздушная вентилируемая прослойка между теплоизоляцией и наружным облицовочным слоем
толщиной не менее 60 мм. Воздушный поток в прослойке формирует свою эпюру давления, которая значительно отличается от аналогичной на наружной поверхности (Рис. 1);
Воздухопроницаемость облицовки определяется размером швов, суммарная площадь
которых определяется по рекомендациям по проектированию НФсВЗ U-KON из расчета
75 см2 на 20 м2 площади стен, включая площадь окон. Чем больше шов, тем выше воздухопроницаемость или тем ниже сопротивление потоку воздуха;
Воздушная вентилируемая прослойка в системе U-KON на внешних и внутренних углах
здания разделена рассечками в виде воздухонепроницаемых слоев. Это разбивает воздушное пространство на изолированные друг от друга «отсеки», что препятствует распространению энергии ветрового давления. Завихрений воздушного потока не происходит,
снижается ветровая нагрузка на элементы подконструкции НФсВЗ U-KON.
Рис. 2
Рис. 3
В системе НФсВЗ U-KON используются рассечки двух видов: вертикальные (по углам
здания) и горизонтальные (по высоте фасада).
В качестве рассечек применяются:
– минераловатные плиты (70 кг/м3), которые находятся в сжатом состоянии между стеной
и облицовкой (Рис. 2);
– воздухонепроницаемые мембраны (EPDM, фольга) (Рис. 3, Рис. 4).
Разработана специальная система с повышенными статическими (прочностными) характеристиками «U-KON High».
Рис. 4
П
ОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ВЫСОТНОГО ДОМА С ФАСАДОМ U-KON
По международным нормативам все здания, у которых хотя бы один этаж находится
вне достижимости лестницы пожарной машины, считается высотным и относится к группе
«специальных зданий».
Рис. 1 Общий вид натурного
фрагмента фасада cистемы
U-KON c облицовкой
панелями Alucobond A2
Рис. 2 Общий вид фрагмента системы U-KON
с лицевой стороны на 10 мин. от начала
огневых испытаний
Это обуславливает создание специальных,
повышенных пожарных требований.
Если по части многих национальных строительных норм, учитываемых при проектировании
высотных зданий в США, Европе и Азии, можно
найти определенную близость в показателях и подходах, то требования противопожарной защиты существенно отличаются не только между странами,
но и внутри самих стран, поскольку местные власти
порой устанавливают свои требования.
Требования к противопожарной защите высотных зданий могут значительно варьироваться в зависимости от общей высоты зданий.
Например, согласно действующей в Германии классификации, многоэтажные здания делятся на четыре группы. Здания высотой от 22 до 30 м отнесены к группе I. Группа II включает здания высотой от 30 до 60 м, которые должны быть оборудованы не менее
чем одним специальным пожарным лифтом. Здания выше 60 м относятся по категорийности к высоткам III группы. Более чем один
пожарный лифт требуется для зданий высотой более 200 м (IV группа). Соответствующие органы могут разработать дополнительные требования по таким зданиям для каждого отдельного случая. Несмотря на качественные различия в отношении требований
по противопожарной защите в разных странах, определенное единообразие в оценках имеет место быть.
Система НФсВЗ U-KON функционирует как комплекс, организованный по принципу «конструктора», где каждый элемент взаимосвязан друг с другом и влияет на работу системы в целом.
Один из элементов системы U-KON — минераловатный утеплитель Роквул «Венти Баттс» на базальтовой основе, обладающий
негорючими свойствами;
Проведенные в центральном научно-исследовательском институте строительных конструкций им. В. А. Кучеренко (ЦНИИСК
им. В. А. Кучеренко) огневые испытания НФсВЗ U-KON и облицовкой кассетного типа Alucobond A2 показали, что испытанный
образец системы U-KON имеет показатели, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 31251-2003 для конструкций класса пожарной
опасности К0 (непожароопасные).
Фасадная система U-KON в сочетании с облицовочным композитным материалом Alucobond A2 может применяться «… на зданиях и сооружениях всех
степеней огнестойкости и всех классов конструктивной и функциональной пожарной опасности без ограничения высоты применения».
Рис. 3 Общий вид натурного
фрагмента фасада системы
U-KON после огневых
испытаний (облицовочные
панели Alucobond A2 —
без разрушений)
Рис. 4 Укрупненный вид участков фасада
системы U-KON после испытаний
(работоспособность системы не нарушена)
З
АЩИТА ОТ ПРЯМЫХ УДАРОВ МОЛНИИ
Рис. 1 Направление движения тока
от точки удара молнии до земли
Здание, возвышающееся над городом и устремленное ввысь, открыто и не защищено
от прямых воздействий атмосферных явлений. Одно из наиболее опасных для функционирования здания — молния.
Назначение молниезащиты зданий и сооружений — обеспечение электромагнитной
совместимости основной среды обитания человека и атмосферного электричества во всех
его проявлениях.
Обеспечение электромагнитной совместимости включает:
– защиту зданий и сооружений при прямых ударах молнии от каких бы то ни было
повреждений (механических, термических, электротехнических) и их частей;
– исключение искрообразования, пожаров и взрывов во всех помещениях зданий и сооружений, включая помещения, содержащие взрывоопасные и пожароопасные зоны;
– обеспечение электробезопасности как внутри зданий и сооружений, так и снаружи;
– исключение выноса опасного потенциала;
– защиту электронной и бытовой техники от электромагнитного влияния молнии.
Комплексный характер защиты от электромагнитного влияния (гальванического, магнитного, электрического) молнии требует устройства электрической цепи, обеспечивающей шунтирование всех возможных
опасных путей протекания тока при ударах молнии в здание и сооружение и одновременно выполняющей
функции уравнивания потенциалов между проводящими частями на всех уровнях здания или сооружения
и экранирования, обеспечивающего защиту информационно-технологического оборудования от электромагнитного влияния молнии.
При установке системы НФсВЗ U-KON дополнительные расходы, связанные с вводом систем молниеотвода, могут быть минимизированы или исключены.
При этом не имеет значения, будет установлена проводящая или непроводящая облицовка, так как защита будет обеспечена за счет применения алюминиевой подконструкции системы НФсВЗ U-KON.
Рис. 2 Способы комбинирования подконструкции и облицовки
Рис. 3 Способ соединения всех элементов
подконструкции в единую проводящую
конструкцию (пример с непроводящей
облицовкой — керамгранит)
Рис. 4 Способ соединения всех элементов подконструкции
в единую проводящую конструкцию (пример с проводящей
облицовкой — композитный материал). Функцию горизонтального
соединительного элемента выполняет облицовочная панель
Алюминиевый сплав, из которого изготовлены элементы системы, является хорошим проводником электричества. Конструктивно предусмотрены решения, позволяющие объединить все элементы подконструкции в единую проводящую конструкцию громоотвод — фасад — заземление, как в системах с проводящей облицовкой, так и в системах
с непроводящей облицовкой, при этом в системе не возникает никаких дополнительных напряжений от термических
деформаций элементов.
H
АДЕЖНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ
РЕШЕНИЯ СИСТЕМЫ U-KON
Для фасадной системы, которая применяется на высотном объекте, главное —
прочность и надежность.
Система НФсВЗ U-KON решает эту проблему наиболее эффективным и оптимальным способом.
—ºÆÄÀ½ÇÐ
—ºÆĵºÀ½
С увеличением высоты здания возрастают передаваемые ему нагрузки.
¿ºÅµÁ¸ÅµÂ½Çµ
"MVDPCPOE"
Фасадная система не должна быть дополнительной «обузой» для здания.
ÇÃÀνÂþÁÁ
ÇÃÀνÂþÁÁ
– Система НФсВЗ U-KON выполнена из высококачественного алюминиевого сплава 6060. Плотность алюминия составляет 2,6–2,7 г /см3, что почти
втрое меньше стали.
p¿¸Á p¿¸Á С применением алюминия существенно облегчаются различные
Таблица 1
конструкции.
– Собственный вес облицовочных материалов увеличивает нагрузку на подконструкцию фасадной системы. Из этого следует,
что применяемый системой U-KON композитный материал Alucobond A2 позволяет дополнительно облегчить фасадную конструкцию. (Таблица 1)
Сочетание Alucobond A2 и системы НФсВЗ U-KON дает единственное оптимальное решение с точки зрения оптимального
веса при максимальной жесткости.
Весь комплекс элементов высотных зданий, в том числе и его фасад, испытывает на себе колоссальные нагрузки. Возникающие напряжения могут вызвать различного рода деформации (Рис. 1).
Кроме того, крепление фасадной системы к каркасу высотного здания происходит в перекрытия при использовании направляющей большой длины, в результате чего в профиле могут возникать термические деформации.
Рис. 1
– Салазка АД-022 системы U-KON исключает возможность жесткой фиксации направляющей и обеспечивает неограниченную величину перемещений (в отличие от овальных отверстий, применяемых в большинстве других систем, где величина деформации ограничена размером отверстия). Одновременно система
салазок АД-021 и АД-022 в сочетании с особой конструкцией кронштейна обеспечивают вертикальное положение направляющей независимо от положения
крепежных кронштейнов относительно вертикальной оси и друг друга. Величина разрыва между торцами направляющих зависит от климатических условий
местности и определяется расчетом. (Рис. 2)
Рис. 2
– При креплении направляющих (1) к кронштейну (2) через салазку (3) и специальные шайбы (4) салазки могут быть установлены
под углом к кронштейну, что позволяет нивелировать погрешности возведения каркаса высотного здания. Шайбы с насечкой,
входящей в зацепление с насечкой на кронштейнах, позволяют
предотвратить проскальзывание при поперечных нагрузках (ветровых), а форма шайб (прямоугольные, со смещенным отверстием) обеспечивает удобство монтажа и исключает субъективный
фактор при их установке. (Рис. 3)
Рис. 3
– Технология навеса и крепления экранов из композитных панелей Alucobond A2 предусматривает
специально разработанные элементы креплений, позволяющие не только быстро и надежно закрепить облицовку, но и компенсировать некоторые погрешности монтажа направляющих. Закрепление кассет (1) к направляющим осуществляется через овальное горизонтальное отверстие (3) с одной стороны и через круглое отверстие (4) с другой. Это позволяет задать направление термических
деформаций облицовочных панелей, что исключает изменение местоположения вертикальных рустов в процессе эксплуатации НФсВЗ на высотном здании. (Рис. 4)
С
ИСТЕМА «U-KON HIGH» —
НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОТНОГО
ФАСАДОСТРОЕНИЯ
Фасадная система здания любой конструкции — та основа, от которой зависит возможность осуществления того или иного архитектурного замысла, целостность его передачи
и долговечность объекта в целом.
Высококвалифицированные специалисты собственного
конструкторского бюро «Юкон Инжиниринг» разработали
оптимальную систему для возведения фасада высотного
объекта «U-KON High».
Целесообразно применение системы для высотных зданий
с повышенной ветровой нагрузкой, а также для зданий со стеновым заполнением из материалов с низкой несущей способностью.
Система предусматривает крепление любого вида облицовки.
Рис. 1
«U-kon High» решает следующие проблемы:
– восприятие вырывающих усилий: конструкция крепежных кронштейнов (Рис.1 : 3),
устанавливаемых на плиту перекрытия (Рис.1 : 4), позволяет устанавливать от 2-х до 4-х
анкерных элементов (Рис.1 : 5);
– минимизация прогибов и напряжения от нагрузок: применение направляющей
с развитым поперечным сечением (Рис.1 : 1);
– усиление кассет облицовки системой горизонтальных профилей (Рис.1 : 2), которая
передает нагрузку с облицовки на основной каркас. Позволяет применять кассеты
большой ширины;
– направляющая устанавливается с пролетом от перекрытия до перекрытия (Рис. 2);
– минимизация мостиков холода: применение специальных терморазрывов (Рис. 1 : 7);
– система салазок (Рис. 1 : 6) обеспечивает вертикальное положение направляющей
независимо от положения крепежных кронштейнов относительно вертикальной
оси и друг друга. Величина разрыва между торцами направляющих зависит
от климатических условий местности и определяется расчетом.
Рис. 2
U-KON НА
ВЫСОТЕ!