ВЫСОТНОЕ ЗДАНИЕ

Полезная модель относится к строительству, а именно к конструкциям высотных зданий с требованиями пожарной безопасности, безопасности при возможных разрушениях в период сейсмических воздействий, террористических актах и других экологических катастроф.
Известна конструкция высотных зданий, включающая многоярусный каркас с наружными ограждающими конструкциями и междуэтажными перекрытиями. Междуэтажные перекрытия расположены по ярусам, а ограждающие конструкции содержат стены жесткости. /1/.
Недостатком этой конструкции является то, что конструкции перекрытий не могут предотвратить прогрессирующее обрушение здания при пожаре или террористическом акте на верхних этажах.
Наиболее близкой конструкцией к предлагаемой является высотное здание повышенной противопожарной безопасности, включающее монолитный железобетонный каркас, состоящий из возведенных на всю высоту здания колонн, междуэтажные перекрытия, образующие многоэтажные ярусы каркаса, устроенные между ярусами технические этажи безопасности, диафрагмы жесткости, лестничные и ограждающие конструкции. /2/.
Недостатками такой конструкции высотного здания являются громоздкость технических этажей, невозможность использования площадей технических этажей в качестве вспомогательных помещений,
кроме того, несущая способность перекрытий технического этажа не дает гарантии безопасности при обрушении верхних частей здания для людей, находящихся на нижних этажах.
Техническая задача заключается в повышении пожарной безопасности, снижение объема обрушений конструкций и обеспечение укрытия людей в безопасных зонах в процессе эвакуации при пожаре.
Поставленная задача решается таким образом, что в высотном здании повышенной противопожарной безопасности, включающем монолитный железобетонный каркас, состоящий из возведенных на всю высоту здания колонн, междуэтажных перекрытий, образующих многоэтажные ярусы каркаса, устроенных между ярусами технических этажей безопасности, диафрагмы жесткости, лестничные и ограждающие конструкции, согласно полезной модели, колонны, диафрагмы жесткости, лестничные конструкции и ограждающие конструкции технического этажа безопасности выполнены с учетом огнесохранности конструкции и обеспечением эксплуатационной пригодности после пожара при прогреве бетона в пределах защитного слоя конструкции до максимальной температуры 250°С, при этом нижнее перекрытие технического этажа устроено с возможностью прогрева поверхности пола не выше 25°С, а верхнее перекрытие выполнено силовым с учетом дополнительной нагрузки не менее 70% нагрузки от обрушения перекрытий яруса при пожаре. Кроме того, технический этаж выполнен в виде укрытия для людей в период эвакуации при пожаре и оборудован автономными средствами жизнеобеспечения.
Предлагаемая конструкция отличается от известной тем, что колонны, диафрагмы жесткости, лестничные конструкции и ограждающие конструкции технического этажа безопасности
выполнены с учетом огнесохранности конструкции и обеспечением эксплуатационной пригодности после пожара при прогреве бетона в пределах защитного слоя конструкции до максимальной температуры 250°С, при этом нижнее перекрытие технического этажа устроено с возможностью прогрева поверхности пола не выше 25°С, а верхнее перекрытие выполнено силовым с учетом дополнительной нагрузки не менее 70% нагрузки от обрушения перекрытий яруса при пожаре. Кроме того, технический этаж может быть выполнен в виде укрытия для людей в период эвакуации при пожаре и оборудован автономными средствами жизнеобеспечения.
Выполнение несущих конструкций здания с учетом огнесохранности, т.е. обеспечение сохранения несущей способности железобетонной конструкции после пожара, и возможности дальнейшей эксплуатации конструкции без конструктивного усиления, повышает степень противопожарной безопасности и снижает риски обрушения всего здания, а также снижает стоимость работ по восстановлению потерпевшего от пожара или обрушения здания. При этом указанная максимально допустимая температура прогрева защитного слоя бетона 250°С является предельно допустимой, превышение которой ведет к нарушению структуры бетона, а, следовательно, и всей конструкции в целом. При этом выполнение верхнего перекрытия технического этажа силовым, выдерживающим 70% нагрузки от обрушения перекрытий яруса, снижает риски обрушений перекрытий этажей нижнего яруса каркаса, и тем самым повышает безопасность пребывания в этом здании людей в период пожара или взрыва. Кроме того, выполнение пола технического этажа с возможностью нагрева его не выше 25°С обеспечивает комфортность пребывания людей на площади
технического этажа в период стихийного бедствия и тем самым дает возможность для создания временного укрытия с оборудованием его автономными средствами жизнеобеспечения. При этом временное укрытие служит для обеспечения сохранности жизни людей при обстоятельствах затруднения скорой беспрепятственной эвакуации людей, особенно с верхних этажей.
На фиг.1 представлен разрез высотного здания; фиг.2 - фрагмент плана здания на уровне пола технического этажа; фиг.3. - сечение колонны; фиг.4 - фрагмент конструкции нижнего перекрытия технического этажа; фиг.5 - фрагмент конструкции диафрагмы жесткости.
Высотное здание состоит из монолитного железобетонного каркаса 1, смонтированного на плитно-свайном фундаменте 2. Каркас здания содержит колонны 3, междуэтажные перекрытия 4, образующие ярусы 5, технические этажи безопасности 6, диафрагмы жесткости 7, лестничные конструкции 8, ограждающие конструкции 9. Технические этажи имеют верхнее силовое перекрытие 10, нижнее перекрытие 11 и стены 12, выполненные с учетом огнесохранности. Силовое перекрытие 10 рассчитано на дополнительную динамическую и статическую нагрузку от обрушения перекрытий 4 вышележащего яруса 5, а нижнее перекрытие 11 выполнено с покрытием, позволяющим не превышать температуру нагрева выше 25°С при пожаре в здании. Выполненные таким образом технические этажи позволяют создать в этих помещениях временное укрытие для людей в период эвакуации из здания при пожаре. Технические этажи 6 оборудованы автономными средствами жизнеобеспечения. Все элементы каркаса 1 (колонны, диафрагмы жесткости, лестничные конструкции и ограждающие конструкции технического этажа безопасности) выполнены с учетом
огнесохранности таким образом, что при прогреве бетонного защитного слоя конструкции максимум до 250°, строительные элементы после пожара остаются пригодными для дальнейшей эксплуатации без конструктивного усиления. При расчете огнесохранности ее критерии для разных конструкций отличаются. Для преднапряженных конструкций не допускаются потери преднапряжения после пожара. Состояние огнесохранности конструкции может быть обеспечено либо оптимальным конструктивным решением (положением арматуры в сечении элемента, формой и размером сечения), либо применением специальных защитных покрытий. Армирование колонн, диафрагм жесткости и силовых перекрытий предпочтительно выполнять с использованием жесткой арматуры из стальных прокатных профилей. Узлы сопряжения колонн с диафрагмами жесткости, перекрытиями технических этажей и лестничными конструкциями выполнены жесткими.
Пример. Возводят высотное здание в три яруса с техническими этажами между ярусами. Железобетонные колонны и все вертикальные конструкции выполнены из арматурного каркаса 13, бетонного защитного слоя 14 толщиной, обеспечивающей огнесохранность при температуре 200-250°С, имеют противооткольную сетку 15 с ячейкой 5×5 см, и наружное огнезащитное покрытие 16 в виде слоя штукатурки. (см. фиг.3). Толщина огнезащитного покрытия определяется расчетом в зависимости от длительности огневого воздействия, а плиты перекрытий технического этажа и его ограждающие конструкции (стены) армированы арматурными каркасами 13 с защитным слоем бетона 14, и противооткольной сеткой 15, имеют наружное огнезащитное покрытие 16 в виде слоя штукатурки толщиной 3-4 см 3-4 см, и слой тепловой изоляции 17 (например, минеральной ваты). Слой тепловой изоляции
обеспечивает при нагреве конструкции при пожаре температуру на поверхности пола технического этажа не более 25°С (см. фиг.4). Верхнее перекрытие технического этажа выполнено с несущей способностью, превышающей нормативную, с учетом 70% нагрузки от обрушений вышележащих перекрытий, что обеспечивает сохранность перекрытия при обрушении конструкций здания и возможность безопасности нахождения людей на технических этажах 6.
Технический результат - локализация возможных обрушений конструкций при пожаре в пределах между двумя техническими этажами безопасности, а также обеспечение безопасности жизнедеятельности людей при пожаре в высотном здании путем временной эвакуации людей в помещение технических этажей безопасности.
Источники информации:
1. SU Авторское свидетельство №316829, кл. Е04Н 1/00, БИ №30, 1971 г.
2. Патент РФ №2205927, кл. Е04Н 1/00, БИ №16, 2003 г. (прототип).