ГЛАВА 5. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АРХИТЕКТУРУ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Общие проблемы проектирования и строительства

Высотное здание как архитектурное сооружение можно рассматривать в виде системы различных составляющих: функционального назначения, архитектурного и конструктивного решения, применяемых инженерных систем и оборудования, все решения принимаются с учетом природных воздействий. Так, функциональное назначение обозначает не только собственно эксплуатацию, а иноке условия для потребителей объекта, объемно- пространственная архитектурная форма включает в себя все эстетические и художественные составляющие (качественного, субъективного характера), от принятых объемно-пространственных и конструктивных решений зависят размеры помещений, их расположение и структуре здания; конструктивное решение представляет совокупность всей материальной системы здания, с помощью которой достигаются цели, поставленные функциональным назначением и архитектурным решением; инженерные системы и оборудование служат для достижения комфортных условий для проживающих или работающих в здании. Большое значение имеют природные условия строительства - горизонтальные ветровые нагрузки, температурно- влажностный и солнечный режимы окружающей среды. Наружные конструкции здания должны воспринимать разницу в температуре. а1моеферном давлении и влажности между внешней и внутренней средой. От природных воздействий в значительной мере зависит применение гой или иной системы наружного ограждения и, в частности, принятие фасадной системы, систем отопления, кондиционирования и холодоснабжения.

Каждый из элементов системы высотного здания взаимосвязан и имеет взаимовлияние относительно друг друга, при этом между ними должны быть достигну ты уравновешенность и гармония. Основным решением при рассмотрении всего высотного объекта должна стать его целостность, образованная этими составляющими.

При этом нельзя говорить о полной свободе выбора объемно- пространственного решения высотного здания без учета многих факторов, обеспечения условий и требований - природных, функциональных, архитектурно-планировочных, конструктивных и инженерно-технических, а также мероприятий, связанных с комплексной безопасностью, противопожарными и санитарно-гигиеническими нормами. Необходимость комплексного учета всех факторов, влияющих на формирование архитектуры высотных зданий, их размещение и путей возможного решения, отметил Норман Фостер: «Проблемы окружающей среды воздействуют на архитектуру на каждом ее уровне. Половина потребления энергии в развитых странах приходится на здания и еще четверть - на транспорт. Архитекторы не могут решить все мировые экологические проблемы, но мы можем проектировать здания, требующие только часть потребляемой ныне энергии. Расположение и функциональное назначение сооружения, его конструктивная гибкость и технологический ресурс, ориентация, форма и конструкция, его системы обогрева и вентиляция, характеристики используемых при строительстве материалов - все эти параметры влияют на количество энергии, требующейся для возведения, эксплуатации и технического обслуживания здания, а также для транспорта, движущегося к нему и от него».

Проектирование, строительство и эксплуатация высотных зданий представляют комплекс сложных архитектурно-технических проблем. Для их решения необходим всесторонний учет различных факторов, влияющих на формирование архитектуры высотного здания. Форма, пространство, функции, материалы, конструкции и техника должны взаимодействовать друг с другом и определять единую архитектурно-конструктивную и инженерно-техническую концепцию.

Основным фактором, влияющим на формирование архитектуры высотного здания, является его функциональное назначение, поскольку оно определяет условия для потребителей объекта; архитектурное решение (форма) включает в себя все эстетические и художественные составляющие (качественного, субъективного характера) с учетом природно-климатического воздействия; конструктивное решение, инженерно-техническое оборудование и включает в себя всю материальную систему. Как отмечает Э. Цайдлер, «для любой функции необходимо определенное пространство, где она могла бы развиваться, однако функция не должна быть единственным источником архитектурного выражения формы. До определенной степени одни и те же функции могут быть выражены в разных формах, но встречаются случаи, когда определенная форма может представить оптимальные условия для конкретной функции в физическом, психологическом и эмоциональном аспектах»

В зависимости от состава основообразующих объектов может быть определено функциональное назначение высотного здания. Высотные здания и комплексы проектируют, как правило, многофункционального назначения. Из функционального назначения определяют горизонтальный транспорт, а в высотных зданиях в основном вертикальный транспорт, который в значительной степени влияет па функционирование высотного здания, что, в свою очередь, влияет па объемно-пространственную структуру высотных зданий и комплексов.

Простое функциональное назначение проявляется и в простом планировочном решении, а также в простых конструкциях. Простота объекта прежде всего связана назначением, поэтому в настоящее время, когда необходимо быстро и дешево удовлетворять возникающие потребности, строят объект одного определенного назначения, в основном в области жилищного и гражданского строитель ста при формировании микрорайонов, где каждый объект имеет только одно назначение.

Многофункциональный комплекс состоит из объектов различного назначения - жилого, административного, офисного, объектов торговли и служб быта, гаражей и т.п. Наличие в объекте нескольких функций обуславливает необходимость его зонирования как по вертикали, так и по горизонтали. Обычно функции распределяются в зависимости от их количества, требований, взаимосвязи и взаимовлияния друг на друга. В результате возникают многофункциональные объекты, для которых требуются различные или универсальные конструкции, специальные инженерно-техническое оборудование п различные требования по системам безопасности.

Функциональное назначение высотного здания характеризуется также такими важными параметрами, как тип, структура, форма или объем, соотношение между отдельными частями здания, его помещениями, соотношение общей площади к полезной, соотношение общей площади к объему здания и др.

Форма или объем высотного здания выражается в различных единицах в зависимости от характера эксплуатации здания: в жилых зданиях объем может определяться количеством квартир, в административных зданиях это число сотрудников, в помещениях общественного питания число посадочных мест, в гостиницах число номеров или спальных меч г в больницах число коек и т.д. Как определяет И. Араухо, «форма и содержание взаимозависимые аспекты пространственного единства хотя бы в том отношении, что каждая форма имеет ограниченную возможность «вместить» содержание» [1].

Одним из важных элементов высотного здания является его структура, во многом зависящая от функционального назначения, его определенное планировочное решение разрабатывается е учетом этих требований. Так, жилые здания имеют достаточно мелкое членение и практически постоянное планировочное решение, оснащены недорогим техническим оборудованием, однако к жилым зданиям предъявляются более высокие требования по инсоляции, звуко- и теплоизоляции. Подобные требования предъявляются и к зданиям гостиниц. Вместе с тем наличие в гостиницах системы обслуживания - ресторанов, кафе, развлекательных, спортивных и других общественных структур - диктует необходимость применения смешанных конструктивных схем.

Структура высотного здания построена, как правило, из различных объемно-пространственных функциональных единиц - жилые ячейки, гостиничные номера, офисные помещения, помещения ресторанов или кафе, зимние сады, спортивные залы, бассейны, стоянки автомобилей и т.п. Поэтому объемно-пространственная структура высотных зданий и комплексов должна удовлетворять различным требованиям, таким как:

−универсальность - когда объект соответствует современным разным функциональным назначениям и архитектурным требованиям. Эти требования присущи практически всем высотным зданиям, поскольку они многофункциональны и включают в свой состав раз-личные по функциональному назначению помещения, в одном здании могут размещаться офисные помещения, апартаменты, стоянки для автомобилей, магазины и т.д.. Возможность удовлетворения перечисленных требований создает условия универсального по функциональному назначению применения высотных зданий;

−изменчивость - разнообразие архитектурно-планировочных решений (например, расстановка или возможность перестановки перегородок, возможность комбинировать и соединять разные конструктивные и архитектурные элементы). Для высотных офисных и административных зданий рациональна система со свободным пространством (изменчивостью), которая заключается в возможности разделения площади на разное количество помещений в зависимости от количества и требований арендаторов;

−приспосабливаемость (например, несущей конструкции) возможность приспосабливаться к новым значениям функциональных параметров (например, увеличение нагрузки, другой способ установки оборудования, устройство новых горизонтальных п вертикальных отверстий в конструкциях и т.п.), которые возникают во время эксплуатации здания вследствие новых функциональных или архитектурных требований;

−гибкость - возможность адаптации к функциональным или архитектурным параметрам, которые возникают во время эксплуатации здания (требования динамики развития) вследствие замены оборудования, изменения назначения здания (например, переоборудование квартир в офисные помещения, и наоборот).

Возведение высотных зданий будет означать как количественное, так и качественное изменение не только облика городов, по н уплотнение, и функционирование городской среды, существенное изменение уклада жизни населения в таких районах. Следует отметить, что высотные здания не только учитывают градостроительную ситуацию района строительства, но и сами влияют на нее.

Однако категория высоты не является достаточной для того, чтобы определить здание как высотное. В расчет должны приниматься также форма и архитектура здания. В первую очередь это относится к несущим конструкциям, которые должны проектироваться не только с учетом горизонтальных нагрузок, производимых ветром или землетрясением, но также принимая во внимание постоянное развитие строительных технологий инженерно-технического оборудования и совместимость крупных структур с окружающей и социальной средой.

Многофункциональный высотный комплекс состоит из разновысотных зданий различного назначения (жилого, административного, офисного, объектов торговли и служб быта, гаражей и т.п.), наличие в объекте нескольких функций обуславливаем необходимость его зонирования как по вертикали, так и по горизонтали. Обычно функции распределяются в зависимости от их количества, требований, взаимосвязи и взаимовлияния друг на друга, в результате чего возникают многофункциональные объекты, и здесь, как утверждает Э. Цайдлер, «важно не только удовлетворять требования отдельных функций, но и учитывать тесные взаимосвязи между ними» [38]. Примером такого сочетания может служить размещение ресторана в высотном жилом здании, вместе с тем рядом с рестораном желательно располагать места работы, чтобы служащие могли посещать функционирующий ресторан, в обеденные часы. Не случайно в состав многих высотных зданиях входят рестораны, кафе, столовые. Такое сочетание различных функций - жилье, работа, обслуживание, отдых в едином городском пространстве - может осуществляться благодаря созданию многофункциональных высотных зданий и комплексов.

Важным критерием при разработке проекта высотного здания представляется оценка воздействия природно-климатических условий (в частности, ветрового режима), и не только с точки зрения статической надежности, но и с точки зрения реакции здания на те или иные воздействия (образование завихрений, возникновение шумов и т.п.), а также учет сейсмики, температурно-влажностного режима и т.п. Основным фактором, влияющим на архитектуру высотного здания в условиях строительства в России, является ветровая нагрузка. Первые высотные здания имели довольно большой вес несущих стен из кладки и были устойчивы к ветровым воздействиям, и даже при применении каркаса высотные здания имели массивные фасады из камня с небольшими оконными проемами и тяжелыми стенами-перегородками, поэтому ветровые нагрузки для них не представляли больших проблем. Начиная с 50-х гг. с распространением международною стиля в архитектуре с его оптимальным внутренним открытым пространством и относительно небольшим весом конструкций проектировщики и строители высотных зданий столкнулись со всей сложностью ветровых нагрузок. Уменьшению жесткости зданий способе топало и применение большепролетных балок, легких несущих перегородок и ненесущих ограждающих конструкций. Горизонтальная жесткость высотного здания становится более важным фактором проектирования, чем прочность. Воздействие ветра на высотное здание является динамическим и определяется такими факторами окружающей среды, как рельеф местности, гибкость и особенности фасада здания, расположение соседних зданий. С архитектурной точки зрения уменьшение воздействия ветровых нагрузок может быть достигнуто за счет применения раз личных конфигураций здания - круглая, овальная, треугольная. Снижению ветрового напора может способствовать наличие арочного проема при его размещении в зоне максимального давления, обычно внизу или вверху здания. Как показывают исследования Массачусетского технологического института, скорость ветра, а, следовательно, и его давление не обязательно увеличиваются с повышением высоты, давление является наибольшим посередине высоты здания с аркой или в основании здания без проема.

Проблема по созданию комфортных условий в помещениях является частью широкой программы по созданию благоприятных условий для проживания или работы людей. Одним из главных факторов, влияющих на комфорт помещений, является температурим влажностный режим, от которого во многом зависит работоспособность человека. При низкой или высокой температуре воздуха (ниже 16 °С и выше 24 °С), сухом или влажном воздухе в помещении тру неспособность падает. Поэтому в помещениях необходимо поддерживать нормальный режим, при котором могут быть созданы комфортные условия для труда или проживания.

Важным является - создание комфортных условий для зрения которые зависят от ориентации здания относительно сторон света, от типа освещения (естественное или искусственное), от типа солнцезащитных устройств, жалюзи. С точки зрения комфортных условий для зрения в рабочих и жилых помещениях и с точки зрения экономии энергии следует ожидать, что предпочтение будет отдаваться естественному освещению, поэтому в высотных зданиях желательно основные помещения размещать ближе к фасадным остекленным стенам, не устраивая больших расстояний между наружными стенами, в результате возрастут эксплуатационные возможности здания.

При создании комфортных условий в помещениях приходится решать проблемы акустики обеспечение изоляции от внешних и внутренних воздушных шумов, от ударного шума, от вибраций, вызванных работой машинного оборудования, лифтов или порывами ветра. Поскольку акустические проблемы в большинстве случаев решают с помощью подбора соответствующих конструкций, то важно определить минимальную массу конструкций (например, перекрытий) и способы устранения акустических (звукопроводящих) мостов. Для жилых зданий, гостиниц и больниц предъявляются более жесткие требования к звукоизоляции, чем для административных зданий. В современных зданиях, таких как Коммерцбанк во Франкфурте-на- Майне (Германия), создана система климатизации здания, включающая систему механической вентиляции с утилизацией тепла удаляемого воздуха, конвекторы и обогрев металлических конструкций атриума. Сотрудники банка сами могут контролировать и управлять температурно-влажностным режимом в помещениях благодаря единой «интеллектуальной» системе, работающей в здании.

В архитектурно-планировочном отношении развитие внутренних структур высотных зданий продвигалось по направлению так называемого нанизывания по вертикали однотипных по назначению планировочных единиц и формирования здания в виде отдельно стоящих объемов, особенно этим отличались первые высотные здания в Европе в период экономического подъема в 50-х гг., призванные служить активными акцентами в силуэте городов. Уникальным остается функциональное разделение высотного здания на офисные помещения, гостиничные номера, апартаменты по всей высоте сооружения.

Формальное стремление к получению градостроительной доминанты привело к формированию административных зданий в виде башен с развитыми вертикальными коммуникациями и ограниченной полезной площадью, что. в свою очередь, привело к разработке двухблочных зданий - башни «Петронас тауэр» в Куала-Лумпуре (Малайазия), «Марина-Сити» в Чикаго (США), «Эмиратские близнецы» в Дубае (Объединенные Арабские Эмираты) и др.

Большую роль в выразительности высотного здания играет объемно-пространственная структура. При проектировании и строительстве высотных зданий в большинстве случаев используют как надземное, так и подземное пространство. Подземное пространство используется довольно активно. Обычно используют 5-6 подземных этажей для различных целей. На первых двух подземных этажах могут быть размещены двухсветные торговые залы, зимние сады, рекреации, здесь также могут располагаться транспортные магистрали - автодороги, метро, железные дороги. На более низких этажах, как правило, размещаются стоянки для автомобилей, склады и другие вспомогательные помещения.

Выбор конструктивного решения в значительной степени зависит от функционального назначения, предполагаемой долговечности объекта или конструкции. При строительстве объектов, у которых быстро меняются требовании к его функциональному назначению, или при строительстве объектов длительного и постоянного использования другие требования. Необходимо принимать во внимание, что в зданиях несущие конструкции обычно более долижем мы (100 лет), чем ненесущие конструкции и техническое обору донн мне. Из этого обстоятельства вытекают требования к гибкости и к резервам несущих конструкций.

При проектировании объектов желательно предусматривать также меры по ликвидации объекта, который выполнил свою функцию и не может быть приспособлен для других целей.

Конструктивные решения высотных зданий принимаются в зависимости от назначения здания. Функциональное назначение зданий имеет много параметров. Для соблюдения всех требований функционального назначения, а также архитектурных требований необходимо разработать определенное планировочное решение. Не которым планировочным решениям соответствуют различные конструктивные решения, и только одно определенное решение будет адекватным.

Так как выбор конструктивных схем и материалов напрямую и зияет на архитектуру высотных зданий, решение этих проблем обычно рассматривается совместно.

Для зданий с изменяемым по этажам планировочным решением требуется меньше вертикальных конструкций, но предъявляются более высокие требования к изменчивости и гибкости. Например, для школьных, больничных, складских зданий наиболее рациона и, но применение рамного каркаса.

Комбинированные конструктивные системы принимаются для многофункциональных зданий или зданий одного назначения, но е несколькими функциями. Гак, например, в гостиницах нельзя разделить две основные функции: проживание в гостиничных номерах и обслуживающие службы ресторан, кафе, ресепшн, технический этаж, автомобильная стоянки, когда нижняя часть здания предназначена для помещений общественного назначения, верхняя - помещений однофункционального назначения.

И объектах с двумя функциями, для которых требуются различные планировочные решения, можно выбрать или простое конструктивное решение, или два разных конструктивных решения, адекватных функциональному назначению соответствующих частей объекта. Переход от конструкций одной части здания к конструкциям другой обеспечивается переходными конструкциями.

Важными элементами высотных зданий, влияющими на формирование, объемно-пространственной структуры, являются инженерные системы и оборудование, к ним относят: технические помещения, систему лифтов и других видов подъемников, системы отопления, вентиляции и кондиционирования, электроснабжения, водоснабжения и водоотведения, слаботочные устройства. В любом высотном здании необходима система вертикального транспорта. Она всегда включает лифты, реже - эскалаторы. Эскалаторы, если они присутствуют, удовлетворяют ограниченные потребности - перемещают людей с входного уровня в основной вестибюль, который находится этажом выше. Они также часто используются для перемещения большого количества людей на уровень, содержащий помещения общественного питания, если они находятся на уровне, расположенном под входным вестибюлем. Кроме того, эскалаторы необходимы, если переходные лифтовые холлы и двухсекционные лифты являются архитектурной частью проекта здания.

При размещении инженерно-технических систем в многофункциональном здании возникает ряд необходимых условий. В небоскребах вертикальные вентиляционные шахты занимают ценное пространство, которое может быть использовано в других целях. В прошлом стратегия заключалась в том, чтобы уменьшить вентиляционные шахты посредством снижения дистанций подачи и тем самым размеров шахт путем создания нескольких технических этажей. Недостаток этого подхода в том, что ценные площади «поглощены» техническими этажами. Сведение к минимуму объемов воздуха до объемов, необходимых по гигиеническим условиям, посредством отработанной воды как охладителя уже дало заметную экономию. Следующим шагом к оптимизации архитектурно-планировочных решений является совмещение воздуховодных шахт и каналов с несущими конструкциями. Таким образом, трубы могут быть встроены в свободные от нагрузки зоны пола/потолка для осуществления подачи воздуха или очистки без необходимости дополнительного увеличения высоты конструкции, как в случае с фальшполами или подвесными потолками. Пустотные потолки обеспечивают пространство для распространения воздуха и минимизируют бесполезный вес в процессе эксплуатации пролета той же ширины. Например, вентиляции из офисных помещений или гаражей не должна объединяться с вентиляцией жилой части здания, так же как входные группы и лифты.

В офисных зданиях при наличии фальшполов, а также размещении системы вентиляции и кондиционирования и потолочном пространстве увеличивается высота всего здания, а необходимость наличия технических помещений, уменьшает полезную площадь этажа.

К важнейшим факторам обеспечения безопасности людей, находящихся внутри высотного здания, относится противопожарная защита. Требования к противопожарной защите высотных зданий могут значительно варьироваться в зависимости от функционального назначения здания, его общей высоты, принятых конструкций, средств и оборудования, применяемых при пожаре. В Германии, например, стандартным считается 40-метровое расстояние между пожарными отсеками, что определяет их максимальную площадь в 1600 м. Пожарные отсеки больших размеров допустимы, и требования в отношении ненесущих конструкций в этих помещениях могуч быть снижены там, например, где разработана соответствующая концепция пожарной безопасности, предусматривающая установку системы спринклеров и подачи сигнала тревоги, а также детекторов дыма на всех этажах здания. В существующих нормах пожарные отсеки определяются высотой 50 м, а площадь пожарного отсека может составлять 2500 м.

Особенность пожарной опасности для находящихся в высотных зданиях людей заключается в значительном затруднении эвакуации людей при пожаре и трудностях при борьбе с пожаром. Практически единственным путем эвакуации в высотных зданиях являются лестницы, в которых, с увеличением числа этажей, увеличивается опасность задымления. Поскольку лестницы являются основным путем эвакуации, для обеспечения безопасности пользования лестничными клетками их делают незадымляемыми. Для этого лестничные марши и особенно выходы наружу проектируются с учетом недопустимости попадания туда огня и дыма, а также быстрого удаления дыма, который попадает в их пространство при эвакуации с этажа на этаж. Одним из средств спасения в высотных зданиях являются противопожарные лифты, после доставки пожарных подразделений они могуч служить для спасения людей, находящихся в здании, особенно малоподвижных групп населения. В Англии противопожарные лифты применяются в зданиях выше 18 м, а Германии - выше 22 м. Помимо противопожарных лифтов и лестниц в высотных зданиях применяйся целый ряд инженерно-технических средств – подпор воздуха на путях эвакуации, системы пожаротушения дождевального типа и система нагнетания газа.

Системы дождевального типа (спринклерные или дренчерные установки) применяют внутри здания повсеместно в качестве автоматического средства борьбы с огнем и подавления возгорании на начальном этапе. Системы нагнетания газа применяются применительно к каким-то специальным помещениям, например, компьютерным машинным залам и помещениям хранения данных, где дождевальные системы нежелательны.

Таким образом, исходя из анализа закономерностей можно выделить основные факторы, влияющие на формирование архитектуры современных высотных зданий.

Функциональные:

− назначение здания;

− форма или объем здания;

− структура здания;

− обеспечение принципов взаимосвязи и взаиморазделение функциональных единиц - жилых помещений, офисных, административных помещений, помещений системы обслуживания, автостоянок, расположенных в зданиях, спортивных, зрелищных и других помещений.

Природно-климатические:

− ветровая нагрузка;

− сейсмика;

− температурно-влажностные условия.

Градостроительные:

−размещение объекта в структуре города, района;

− доминантное положение в застройке;

− многофункциональность здания.

Архитектурно-планировочные:

− типологические особенности;

− конфигурация в плане;

− этажность здания;

− типизация функциональных единиц;

− универсальность, изменчивость, приспосабливаемость, гибкость высотного здания.

Объемно-пространственные:

− образность высотного здания;

− выявление функций на фасаде здания; композиционная схема;

− композиционная схема;

− конфигурация и формы.

Конструктивные:

− конструктивная система и формообразование здания;

− композиция фасадов и их конструкции;

Инженерные системы и оборудование:

− вертикальные и горизонтальные инженерные коммуникации;

− технические помещения;

− лифты;

− вентиляция, отопление, кондиционирование.

Следует отметить, что все эти факторы взаимосвязаны и взаимозависимы. Так, архитектурно-планировочное решение зависит от функционального назначения, а конструктивное решение - от обоих вышеперечисленных факторов. Кроме того, на архитектурно-планировочное и конструктивное решение влияют инженерные системы и оборудование, они, в свою очередь, тесно связаны е функциональным назначением высотного здания. Помимо этого, при разработке проектов высотных зданий необходимо учитывать вопросы комплексной безопасности, управления и мониторинга, противопожарные, санитарно-гигиенические требования.

Безопасность высотных зданий

Проектирование, строительство и эксплуатация высотных зданий представляют собой комплекс сложных архитектурно-технических задач. Для их решения требуется всесторонний учет различных проблем, влияющих на безопасность пребывания, кого рая во многом зависит от объемно-пространственного решения «да пня, его несущих конструкций, других инженерных систем и оборудования. Безопасность, как правило, относят к комфортности, гак как здание психологически не может быть удобным для людей, если оно представляет собой потенциальную опасность.

Одной из важнейших задач в обеспечении безопасности людей является выбор прочных несущих конструкций, обеспечивающих устойчивость здания. Эти качества зависят от правильности выбора конструктивной схемы, учета всех возможных нагрузок, действующих на элементы, и принятых запасов прочности. Помимо этого, при выборе конструкций принимают во внимания местные условия строительства - природно-климатические, к которым относятся не только геологические условия, но ветровые и сейсмические нагрузки. Кроме того, безопасность зданий зависит от надежности инженерного оборудования. Поэтому начиная с периода возведения высотного здания проводится постоянный мониторинг, и не только за «поведением» конструктивных, но и инженерно-технических систем и оборудования.

Наиболее важными с психологической точки зрения являются архитектурные решения: человек, находящийся в здании, невольно обращает внимание на так называемые эвакуационные пути - коридоры, проходные помещения, лестницы, дверные проемы и тамбуры, которые решаются архитектурными средствами. Исходя из вышеизложенного проблема безопасности может рассматриваться по четырем основополагающим концепциям, взаимосвязанным с архитектурными и конструктивными решениями, инженерно-техническим оборудованием: социально-экономическая, экологическая, энергетическая, пожарная.

Выявлено, что социально-экономическая безопасность обеспечивается различными способами и решениями, в первую очередь за счет совмещения функций (жилых, бытовых и общественных) и сокращения людей, пользующихся транспортом для проезда на работу и обратно, а также путем компенсации недостающих участков нормируемой жилой территории, например, озеленения балконов и лоджий, а также в виде зимних садов и др. (рис. 2.2.1). Помимо этого, безопасность обеспечивается проектированием основных коммуникационных путей здания с усиленной защитой.

Энергетическая безопасность может быть достигнута архитектурными приемами - за счет использования широкого корпуса, уменьшения соотношения периметра наружных стен к площади этажа (коэффициент компактности), применения двухслойных фасадов, альтернативных источников энергии.

Обеспечение экологической безопасности высотных зданий возможно за счет применения альтернативных источников энергии -ветровых турбин, гелиосистем, использования энергии земли. Их эксплуатация не только обеспечит здание энергией, но и будет способствовать снижению потребления энергии из централизованных источников.

Особенность пожарной опасности для людей, находящихся и высотном здании, заключается в значительном затруднении их эвакуации при возникшем пожаре и сложностях при борьбе е самим пожаром. Практически едини венным путем эвакуации в высотных зданиях являются лестницы. в которых с увеличением числа этажей увеличивается и опасность задымления. Поскольку лестницы являются основным путем эвакуации, для обеспечения безопасности пользования лестничными клетками их делают незадымляемыми. Для этого, лестничные марши и особенно выходы наружу проектируются с учетом недопустимости попадания туда огня и дыма, а также быстрого его удаления при попадании в пространство маршей при эвакуации с этажа на этаж.

В настоящее время практически не существует надежной сие и мы, обеспечивающей быструю и безопасную эвакуацию большого количества людей в случае чрезвычайной ситуации.

Поскольку эвакуация в высотных зданиях через окна невозможна, в них необходимо предусмотреть возможность быстрого госту па к эвакуационным путям внутри здания, что решается при принятии архитектурно-планировочной структуры. Основным путем эвакуации в высотных зданиях являются лестницы, в которых с возрастанием числа этажей увеличивается опасность задымления. На основе анализа проектных решений и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности отечественных и зарубежных норм все лепнины предлагается проектировать без естественного освещения, с подпором воздуха в лестничную клетку и в тамбур-шлюзе, как это принято в международной практике.

Выявлено, что организация перехода через воздушное пространство приводит к образованию нерегулируемой переходной воздушной зоны, в то время как при механической вентиляции подпор воздуха может регулироваться.

Помимо путей эвакуации в высотных зданиях устраивают пожаробезопасные зоны, которые могут быть выполнены в виде специально оборудованных помещений внутри зданий, как правило, в технических этажах, вблизи лестниц или в виде площадок на покрытиях зданий.

Одной из основных архитектурно-планировочных задач, стоящих перед проектировщиками высотных зданий, является организация путей эвакуации, которые включают все необходимые коридоры и лестничные марши, частично пожарные лифты, переходы и тамбуры. Требовании к путям эвакуации в высотных зданиях гораздо жестче, чем в обычных шпинях. Поскольку эвакуация из высотных зданий через окна невозможна, необходимо предусмотреть возможность быстрого доступа к эвакуационным путям внутри здания или противопожарным убежищам, располагаемым на технических пажах. Количество, расположение и устройство лестниц, групп лифтов, эвакуационных коридоров, убежищ архитектурная задача, регулируемая строительными нормами и правилами, действующими на территории, г де намечается строительство.

Требования для проектирования и разработки жилых помещений, интерьеров общественных зданий учитывают доступность инвалидов, включая средства и приспособления на входе в здания и улице, возле остановок общественного транспорта. Модулем для определения размеров путей передвижения, минимальных размеров помещений, ширины дверей, проемов кабин лифтов и т.п. служат габариты кресла-коляски. Так, при входе в помещение не должно быть ступеней или высоких порогов, уклоны пандусов для доступности инвалидов в жилые и общественные здания и сооружения не должны превышать 8°.

При общей планировке помещений ширина дверных проемов должна быть не менее 90 см, регламентируется также ширина коридоров, которая должна быть не менее 140 см. Кроме того, нормативные требования оговаривают набор различного оборудования и приспособлений в помещениях общественных зданий и жилых домов.

Испытания, проведенные в Германии, показали, что шлюз, расположенный перед лестничными клетками, эффективен только в случаях, когда открывается только одна из дверей тамбура, при открывании обеих дверей эффект незадымляемости пропадает. Вместе с тем те же испытания показали, что во время эвакуации люди открывают обе двери сразу, в результате чего дым все равно проникает на лестничную клетку. В результате испытаний выяснилось, что для обеспечения незадымляемости лестничных клеток необходимы приток и вытяжка, равные 1 м2/с.

Для определения путей и недопущения распространения дыма в местах эвакуации в течение 30 минут в здании Deutsche Post AG также был проведен эксперимент. Поток дыма моделировался смесью воздуха и гелия, к моделируемому дыму был добавлен специальный нефтяной пар. Для количественной оценки дыма был использован индикаторный газ. При включенной системе дымоудаления на основании концентрации индикаторною газа в области пожара было констатировано отсутствие дыма на путях эвакуации заданное количество времени.

В архитектурно-планировочном отношении лестнично-лифтовые узлы формируются из лестничных клеток, лифтовых шахт и поэтажных лифтовых холлов, которые могут быть скомпонованы и одном или нескольких лестнично-лифтовых узлах. Их расположение в планировочной схеме этажей здания определяется его конструктивными решениями и требованиями к путям эвакуации. Часто лестнично-лифтовые узлы совмещаются с ядром здания.

Следует отметить следующие варианты размещения лестнично-лифтовых узлов в планировочной схеме здания. Устройство одною лестнично-лифтового узла: центральное, периферийное (смещенное от центра к внешней стене или к углу) и внешнее (за пределами основного объема). При устройстве нескольких лестнично-лифтовых узлов: внутреннее (внутри основного объема здания), внешнее (снаружи основного объема здания) и комбинированное (внутри и снаружи основного объема здания). В зарубежной практике проектирования довольно часто применяют прием размещения 1ССШИЦ параллельно друг другу, что позволяет обеспечить подпор воздуха в них без протяженных вентканалов.

С точки зрения учета климатических факторов расположение лестнично-лифтового узла в здании следует выбирать в зависимости щ функционального назначения помещений и требований к ним по инсоляции.

Так, при проектировании высотных специализированных административных зданий расположение лестнично-лифтового узла во многом зависит от принятого планировочного решения, так как для офисных и общественных помещений условия инсоляции не нормируются, они могут быть ориентированы на любую сторону горизонта.

В планировочном решении высотных специализированных жилых зданий лестнично-лифтовой узел лучше размещать внутренне у наружной стены или внешне со стороны северного фасада. Это позволит использовать световой фронт других фасадов для размещения жилых помещений.

В многофункциональных зданиях для лестнично-лифтового узла можно использовать внутреннее размещение у наружной стены или внешнее со стороны северного фасада. Возможно его размещение и в центре плана, что обеспечит удобную функционально-панировочную организацию этажей е помещениями общественного назначения, а также возможностью планировки жилых этажей. При этом необходимо учитывать, условия, при которых подсобные, технические, хозяйственные помещения, а также внеквартирные коммуникации должны быть сориентированы на северный фасад.

Другим путем эвакуации и высотных зданиях могул стать пожарные лифты, которые должны оставаться незадымляемыми в случае пожара. Это обеспечивается системой вентиляции, которая создает избыточное давление в шахтах лифтов н не позволяет дыму и огню распространяться через шахты лифтов на этажи.

Определенные возможности для спасения людей представляют плоские крыши высотных зданий, на которые должен быть обеспечен доступ с лестничных клеток. При оборудовании крыш под вертолетные площадки есть возможность организации эвакуации людей с крыш во время пожара (рис. 2.2.3). Однако применение таких площадок затруднено или невозможно при сильном ветре или большом задымлении. Вместе с тем наличие таких площадок помогло спасти жизни людей при пожарах высотных зданий в Сеуле (Южная Корея, 1971 г.) и в Сан-Паулу (Бразилия, 1972 г.). При пожаре высотного здания во Франкфурте-на-Майне (Германия) люди, сходящиеся на крыше, были в безопасности и дождались прибытия спасателей.

В настоящее время ширина лестничных маршей должна быть не менее 1200 мм. Увеличение размеров лестничных маршей обусловлено большим числом людей, находящихся в высотном здании, а увеличение расстояния между маршами - требованиями безопасности. Но, как показывает практика строительства, во многих случаях строители не выдерживают расстояние между маршами 100 мм, что может привести к «застреванию» пожарного шланга и отказу работы при пожаре. Все эвакуационные лестницы должны оснащаться ведущими наружу выходами. Лестницы и коридоры в сочетании с пожарными лифтами представляют собой безопасные пути передвижения пожарных и спасателей и дают возможность выхода из здания.

Если обычные коридоры обеспечивают эвакуацию людей в обоих направлениях, то тупиковые - только в одном. В качестве компенсации рисков, связанных с такими коридорами, если только из них пег иных выходов или проходов, например, через балконы, другие комнаты или помещения, в строительных нормах введено ограничение расстояния выхода на лестницу до 12 м. Для высотных зданий это является ограничением для архитекторов, которые стремятся к увеличению ширины корпуса за счет устройства лестниц без естественного освещения, размещая их, как правило, в центре здания.

Еще одним средством обеспечения пожарной безопасности являются пожарные отсеки, Пожарные отсеки созданием для ограничения распространения огня. Большие по площади помещения обычно отгораживаются стенами, обладающими высокой огнестойкостью. Национальные стандарты в отношении размеров этих пожарных отсеков разнятся. В Германии, например, стандартным считается 40-метровое расстояние между пожарными отсеками, что определяет их максимальную площадь в 1600 м квадратных. Пожарные отсеки больших размеров допустимы, и требования в отношении ненесущих конструкций в этих помещениях могут быть снижены зам, где разработана соответствующая концепция пожарной безопасности, предусматривающая установку системы спринклеров и подачи сигнала тревоги, а также детекторов дыма на всех этажах здания.

Шахтные стволы без горизонтальных переборок надо рассматривать как независимые вертикальные пожарные отсеки, при и ом в отношении стен и инспекторско-ремонтных люков существуют специальные требования. Между стволами и сосуществующими машинными помещениями должны быть установлены специальные перегородки. Во время пожара шахтные стволы подвержены эффекту трубы, когда дым и огонь поднимаются вверх, и этот процесс с трудом поддается контролю, в связи с чем в стволах без переборок следует применять изделия только из негорючих материалов. Отверстия для обслуживания и аналогичные точки доступа в шахты не должны выводиться в коридоры, а только в тамбуры. Такие требования существуют и в отношении лифтовых шахт. Поскольку огнестойкость лифтовых дверей ограничена, доступ ко всем лифтам должен быть через входные холлы или тамбуры. Данное требование о» распространяется на обзорные или сценические лифты. Лестничные шахты и площадки должны быть запроектированы как независимые вертикальные пожарные отсеки с дверьми и перегородками с нормативной огнестойкостью.

С помощью полов обеспечивается горизонтальное разделение отдельных этажей на пожарные отсеки. Соединительные элементы между молами, которые не классифицируются по своей огнестойкости, представляют собой многоэтажные пожарные отсеки. Таким образом, в отношении атриума, открытых внутренних лестниц и аналогичных частей здания следует применять специальные меры противопожарной защиты.

Обеспечение максимальных мероприятий по безопасности эксплуатации высотных зданий архитектурно-планировочными средствами, принятие разных защитных средств и решений на ранней стадии проектирования во многом позволят избежать тяжелых последствий в результате чрезвычайных ситуаций, обеспечат минимальное воздействие на окружающую среду, спи ни потребление природных ресурсов.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 2657; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 10 11 121314 15 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!