Значение специльных технических условий для проектирования высотных зданий

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

High-rise construction

УДК 728.1.011.27

А.А. МАГАЙ, директор по научной деятельности, заслуженный архитектор, канд. архитектуры (magai_l@ingil.ru), В.С. ЗЫРЯНОВ, д-р техн. наук, Е.Ю. ШАЛЫГИНА, канд. техн. наук

АО «ЦНИИЭП жилища — институт комплексного проектирования жилых и общественных зданий»

Значение специльных технических условий для проектирования высотных зданий

Представлена необходимость разработки норм и значение СТУ для проектирования высотных зданий и комплексов с описанием проблем при определении архитектурных, конструктивных, инженерно-технических решений, температурно-влажностного режима, пожарной безопасности. Выделена необходимость исследования аэродинамических свойств архитектурно-конструктивных частей высотного здания. Возможность применения инженерного оборудования, работающего на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) - ветровой, солнечной, энергии Земли, биотопливной и др.

Ключевые слова: энергосбережение, инновации, устойчивое строительство, специальные технические условия (СТУ), нормы для проектирования, высотные здания и комплексы, высота здания, пожарная безопасность.

A.A. MAGAY, Director for research, Honored Architect, Candidate of Architecture

Importance of Special Technical Conditions for Design of High-Rise Buildings

The need for development of norms and the importance of Special Technical Conditions (STC) for design of high-rise buildings and complexes with the description of problems when determining architectural, structural, engineering-technical solutions, temperature-humidity regime, fire safety are presented. The necessity to study aerodynamic properties of architectural-structural parts of a high-rise building is emphasized. A possibility to use the engineering equipment operating on renewable energy sources (RES), wind, solar, energy of the Earth, bio-fuel et.al, is shown.

Keywords: energy saving, innovations, sustainable construction, special technical conditions (STC), norms for designing, high-rise buildings and complexes, height of building, fire safety.

Специальные технические условия (далее - СТУ) на проектирование высотных зданий появились вместе с активным строительством высотных зданий в Москве и в первую очередь при проектировании ММДЦ «Москва-Сити» в 2004-2005 гг. Разработка большого количества высотных зданий потребовала рассмотрения проектов в экспертизе, а все нормы на жилые здания ограничивались требованиями к зданиям высотой не более 25 этажей или 75 м, а на общественные здания - высотой до 50 м (высотой 55 м в настоящее время), что, собственно, закреплено и на сегодняшний день. Все здания в ММДЦ «Москва-Сити» превышали высоту 100 м, а большинство из них 200 м и более. Башня «Россия», запроектированная всемирно известным архитектором Н. Фостером, должны была иметь высоту 612 м, однако кризис помешал грандиозным планам Московского правительства. Сейчас самое высокое здание в «Москва-Сити» - башня «Федерация» высотой 340 м.

Разнообразные архитектурно-конструктивные, инженерно-технические и фасадные решения высотных зданий привели к необходимости разработки норм на их проектирование. В 2004 г. ОАО «ЦНИИЭП жилых и общественных зданий» с рядом профильных институтов, таких как ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, ВНИИ-ПО, МНИИТЭП и других, разработали московские городские строительные нормы на проектирование высотных зданий и комплексов МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и

11'2015 ^^^^^^^^^^^^^

зданий-комплексов в городе Москве» (далее - нормы), что позволило проектировщикам, надзирающим и контролирующим организациям принять их за основу и впредь вести работу, опираясь на положения и требования, включенные в нормы. С выходом норм экспертиза и другие надзорные и контролирующие организации получили возможность ориентироваться среди высотных зданий, которые стали возводиться по всей территории РФ: Москва, Екатеринбург, Санкт-Петербург, Владивосток, Новосибирск, Красноярск, Пермь, Барнаул, Грозный и другие города.

С принятием 27 декабря 2002 г. Федерального закона № 184-ФЗ «О техническом регулировании» были отменены все нормативные документы регионального значения и МГСН 4.19-2005 стал нелегитимным. Вместе с тем, вопрос

0 разработке специальных технических условий (СТУ) на проектирование отдельных высотных объектов был подтвержден Градостроительным кодексом РФ № 190-ФЗ. В ст. 48.1 кодекса указаны условия отнесения зданий и сооружений к уникальным, т. е. для которых необходима разработка СТУ, а также в ст. 16, записано, при каких условиях необходимо разрабатывать СТУ: «...а также иных объектов, для проектирования которых недостаточно требований по надежности и безопасности, установленных нормативными техническими документами.». Кроме того,

1 апреля 2008 г. вышел приказ Министерства регионального развития РФ № 36 «Порядок разработки и согласования специальных технических условий для разработки

- 17

Высотное строительство

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

проектной документации на объект капитального строительства».

Федеральный закон № 384-Ф3 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 30 декабря 2009 г. подтверждает необходимость разработки СТУ; в ст. 4 «Идентификация зданий и сооружений», в п. 7 указано: «В результате идентификации здания или сооружения по признаку, предусмотренному п. 7 ч. 1 настоящей статьи, здание или сооружение должно быть отнесено к одному из следующих уровней ответственности: повышенный; нормальный; пониженный». При этом в п. 8 ст. 4 записано: «К зданиям и сооружениям повышенного уровня ответственности относятся здания и сооружения, отнесенные в соответствии с Градостроительным кодексом Российской Федерации к особо опасным, технически сложным или уникальным объектам».

В ст. 6 п. 8 указано: «В случае, если для подготовки проектной документации требуется отступление от требований, установленных включенными в указанный в ч. 1 настоящей статьи перечень национальных стандартов и сводов правил, недостаточно требований к надежности и безопасности, установленных указанными стандартами и сводами правил, или такие требования не установлены, подготовка проектной документации и строительство здания или сооружения осуществляются в соответствии со специальными техническими условиями, разрабатываемыми и согласовываемыми в порядке, установленном уполномоченным Федеральным органом исполнительной власти».

Еще один документ, подтверждающий необходимость разработки СТУ, был принят Распоряжением Правительства Российской Федерации от 21 июля 2010 г., где в п. 5 сказано: «в случае, если для разработки проектной документации на объект капитального строительства недостаточно требований по надежности и безопасности, установленных нормативными техническими документами, или такие требования не установлены, разработке документации должны предшествовать разработка и утверждение в установленном порядке специальных технических условий».

1 февраля 2011 г. Министерством регионального развития РФ утверждены Методические рекомендации «Порядок построения и оформления специальных технических условий для разработки проектной документации на объект капитального строительства». Все эти законодательно-нормативные и методические документы однозначно указывают на необходимость разработки СТУ на высотные и уникальные здания.

Принятие этих документов вызвано тем, что в проектировании высотных зданий и комплексов практически нет одинаковых объектов, которые можно было взять за эталон и привести к единому знаменателю, все высотные здания и комплексы отличаются: во-первых, архитектурным решением, высотой, составом помещений; во-вторых, конструктивными системами; в-третьих, применяемыми инженерными системами и оборудованием. В зависимости от различных факторов основными из них являются: функциональное назначение, высота здания, природно-климатические условия, обеспечение комплексной безопасности, градостроительная ситуация и принимаемые проектировщиками,архитектурно-конструктивные и инженерно-технические решения.

Поэтому в России на каждое высотное здание разрабатываются специальные технические условия (СТУ) на проектирование, что, кстати, делают и в США.

Нормативный документ не может охватить все случаи и всевозможные архитектурные, конструктивные и инженерные решения высотных сооружений. Каждое высотное здание является уникальным объектом как в архитектурно-конструктивном отношении, так и в применении различных инженерных систем, которых в высотном здании около 30 видов (из них противопожарных систем четыре). Кроме того, месторасположения застройки отличаются, как геологическими условиями, так и климатическими воздействиями на здание. Нельзя забывать и о градостроительной концепции - здание должно гармонично вписываться в окружающую архитектуру и ландшафтные решения. Кроме того, важно и размещение самого здания на территории города - в центре, в срединной части, на окраине - от этого зависит высота здания, функциональное наполнение, состав помещений, открытое или закрытое использование функциональных структур здания (ресторанов, кафе, ателье и др.). Все это оказывает значительное влияние на окончательное принятие архитектурно-технического решения небоскреба, что в свою очередь влияет на разработку другого раздела СТУ - «Противопожарные мероприятия», к которому добавились требования по антитеррору и комплексной безопасности высотных и уникальных зданий [1-9].

Одна из открытых проблем в нормативах высотных зданий - определение его высоты. В нашей стране высоту здания определяют по пожарно-техническим требованиям: «расстояние от проезжей части для пожарных машин до нижней части самого верхнего оконного проема, т. е. подоконника верхнего этажа». Вместе с тем данное определение заимствовано из Свода правил (СП) по пожарной безопасности, где высота здания определена как расстояние между отметкой поверхности проезда для пожарных машин и нижней границей открывающегося проема (окна) в наружной стене верхнего этажа, что определено высотой пожарной лестницы - 75 м. Что делать, если высота здания 200-300 м?

Поэтому можно предложить несколько определений высотности здания:

- архитектурная высота, когда во внимание принимаются все видимые наружные элементы - шпили, антенны, машинные отделения лифтов, парапеты, фронтоны и т. д.;

- конструктивная высота надземной части здания может определяться от уровня земли перед входом до последнего конструктивного несущего элемента, покрытия, шпиля и т. д., при этом не следует забывать и о подземной части высотного здания, глубина которой может достигать 20 м и более;

- технологическая высота определяется от уровня земли перед входом до последнего монтажного элемента здания.

Помимо указанной выше проблемы - определения высоты имеются и локальные, но от этого не менее важные проблемы. Так, например, к наружным ограждениям высотных зданий предъявляются особые требования по безопасности и надежности, поскольку они воспринимают значительные по величине статические и динамические нагрузки. Наружные стены, подвергающиеся в процессе строительства и эксплуатации значительным силовым и температурно-климатическим воздействиям, проектируют с учетом конструктивных систем высотных зданий. Они должны выдерживать ветровой напор, но также не должны допускать возникновения низкочастотных вибраций, опас-

^^^^^^^^^^^^^ 112015

Научно-технический и производственный журнал

High-rise construction

ных для человеческого организма. Также особые требования предъявляются к окнам и рамам в высотных зданиях. В целях обеспечения безопасности находящихся в высотном здании и около него людей оконные проемы на верхних этажах начиная с 25-го и выше часто делают глухими или открывающимися параллельно фасадной поверхности. Применяется также открывание окон внутрь помещения, под углом к поверхности фасада. Открывание и закрывание окон сопряжено не только с достаточно большими физическими усилиями (известно, что на высоте 100 м скорость ветра удваивается), но и опасностью получения травм и повреждений или даже разрушения самой конструкции стекольного ограждения.

Относительно фасадных систем следует также отметить, тот факт, что в каркасных зданиях и их разновидностях при расположении колонн по периметру применяют навесные конструкции наружных стен. Как правило, это легкие элементы с листовыми обшивками из стали, алюминия, стеклопластика и средним теплоизоляционным слоем.

В последнее время получили распространение навесные стеновые панели с применением закаленного и армированного стекла. Такие конструкции при требуемой по условиям эксплуатации прочности и жесткости имеют незначительный вес, что весьма актуально для зданий, высота которых может достигать нескольких сотен метров, с точки зрения максимально возможного снижения нагрузок на несущие элементы каркаса, фундаменты и грунты основания. Все эти специфические решения должны находить отражение в СТУ.

Опыт проектирования высотных зданий и комплексов показывает, что необходим тщательный подход к вопросу исследования аэродинамических свойств архитектурно-конструктивных частей здания, поскольку аэродинамическое воздействие на здание является фактором повышенной опасности и во многом зависит от местных условий строительства, а значит, вносить такие требования в нормативы не представляется возможным, что ведет к необходимости приведения требований к аэродинамическим свойствам здания в СТУ.

Также возникают проблемы при решении архитектуры, конструкций, инженерных систем и оборудования, общей и пожарной безопасности высотного здания.

Инновационным в высотных зданиях является применение инженерного оборудования, работающего на возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) - ветровой, солнечной, энергии Земли, биотопливной и др.

К сожалению, в нашей стране пока нет высотных зданий с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ), и применением так называемой «серой воды», т. е. воды, использованной в ванной или душе, сборе дождевой воды, которая при определенной обработке находит вторичное применение, например для слива в бачках унитазов и т. п., что приводит к значительному снижению водопотребления и водоотведения. В настоящее время одна и та же вода применяется для водопровода и канализации. Мировые достижения в области высотного строительства показывают необходимость разделения водоснабжения. Поэтому многие высотные здания разрабатываются с учетом всех последних достижений, так называемые «самодостаточные высотные здания», и в частности, с использованием ветровых турбин, гелиосистем, системы использования «серой» воды. Одним из положительных примеров ком-

112015 ^^^^^^^^^^^^^

плексного применения различных видов ВИЭ является здание «Pearl River Tower» в Китае. Высокие параметры энергоэффективности в этом небоскребе будут достигнуты за счет применения нескольких энергосберегающих систем - локальных генерационных систем и установки электроэнергии трех видов: интегрированные в конструкцию здания ветровые турбины, солнечные фотоэлектрические установки, газовые микротурбины. Помимо этого, в здании будет создаваться инновационная эффективная система охлаждения воды. Фасад здания будет обладать большим количеством положительных качеств - обеспечением не только защиты, но также управлением внутренним климатом помещений.

Очень много проблем при проектировании высотных зданий и комплексов возникает при решении вопросов пожарной безопасности. Деление здания на пожарные зоны, противопожарные мероприятия, водные завесы, спринклеры и дренчеры снижают степень пожарной опасности. Помимо этого особые требования предъявляются к огнестойкости конструкций, так степень огнестойкости несущих конструкций должна достигать 3-4 ч. Повышенные требования предъявляются к путям эвакуации находящихся внутри здания людей. Для аварийных ситуаций предусматривается независимый источник электроэнергии, который работает при возникновении аварийных ситуаций, например при работе пожарных лифтов, освещении путей эвакуации и т. п. Все это направлено на безопасную эксплуатацию высотных зданий и комплексов.

В настоящее время разработку СТУ ведут высококвалифицированные специалисты АО «ЦНИИЭП жилища - институт комплексного проектирования жилых и общественных зданий» (АО «ЦНИИЭП жилища»). В течение десяти лет разработано более 200 СТУ для высотных и уникальных зданий различных городов России и, в первую очередь для Москвы, а также для Санкт-Петербурга, Владивостока, Екатеринбурга, Уфы, Ростова-на-Дону, Чебоксар, Казани, Сочи и др.

Специалистами института совместно с НИИОСП им. Н.М. Герсеванова разрабатываются требования к инженерно-геологическим решениям высотного здания, т. е. подземной части здания, включая инженерное оборудование и санитарно-гигиенические параметры помещений. При сложных конструктивных решениях надземной части высотного здания к разработке подключаются специалисты ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко.

Отсутствие нормативных документов по различным направлениям проектирования и строительства высотных зданий, действующих на территории Российской Федерации, осложняет работу не только проектировщиков, как первопроходцев в разработке документации для строительства и эксплуатации высотных зданий, но и Главгосэкспер-тизы России, ее региональных филиалов, инспекций государственного архитектурно-строительного надзора и других контролирующих органов.

Возвращаясь к вопросу разработки единого нормативного документа по проектированию высотных зданий и комплексов, следует отметить, что, как и во всех нормативных документах, в такие нормы должны быть включены необходимые требования, определяющие безопасность эксплуатации объектов, конструктивные, инженерно-технические, показатели температурно-влажностного режима, пожарной безопасности, включающей огнестойкость раз- 19

Высотное строительство

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

личных конструктивных элементов, требования к путям эвакуации, освещенности и т. п. При этом архитектурно-планировочные, объемно-пространственные и архитектурно-художественные решения, применение тех или иных конструктивных, инженерно-технических решений остаются за авторами проекта.

Вывод

Разработка нормативных документов по проектированию высотных зданий и комплексов и в дальнейшем продолжение разработки СТУ для каждого конкретного высотного объекта позволят обеспечить грамотные проектные решения высотных зданий и комплексов, их строительство и комплексную безопасность при эксплуатации.

Список литературы

1. Магай А.А. Архитектура высотных сельскохозяйственных ферм // Сборник 9-й Международной научно-практической конференции «Становление современной науки». М., 2013. С. 48-53.

2. Магай А.А., Семикин П.П. Инновационные технологии в остеклении фасадов высотных зданий // Энергосовет. 2012. № 4 (23). С. 48-51.

3. Магай А.А. Архитектурное проектирование высотных зданий и комплексов. М.: АСВ, 2015. 245 с.

4. Магай А.А., Дубынин Н.В. Стекло в архитектуре фасадов многофункциональных высотных зданий // Сборник статей научно-практической конференции «150-летие со дня рождения архитектора Ф.О. Шехтеля». М.: МГАКХиС. 2010. С. 149-153.

5. Магай А.А. Инновационные сельскохозяйственные высотные здания // Сборник статей Научно-практической конференции «150-летия со дня рождения архитектора Ф.О. Шехтеля». М.: МГАКХиС. 2011. С. 154-158.

6. Магай А.А. Энергоэффективность высотных зданий // Сборник статей Научно-практической конференции «150-летия со дня рождения архитектора Ф.О. Шехтеля». М.: МГАКХиС. 2011. С. 158-163.

7. Магай А.А. Градостроительные аспекты высотных зданий // Материалы Международной научно-практической конференции «Проблемы и направления развития градостроительства». М.: ЦНИИП градостроительства РААСН. 2013. С. 128.

8. Магай А.А. Энергогенерирующие высотные здания // Сборник статей конференции «Экологическая безопасность и энергосбережение в строительстве». Греция, 17-27 августа 2013. С. 94-100.

9. Коротич М.А., Коротич А.В. Композиционные особенности структурного формообразования оболочек высотных зданий // Академический вестник УралНИИпроект РААСН. 2009. № 2. С. 66-69.

References

1. Magay A.A. Arkhitektura of high-rise agricultural farms. Collection of the 9th International scientific and practical conference «Formation of Modern Science». Moscow: 2013, pp. 48-53. (In Russian).

2. Magay A.A., Semikin P.P. Innovative technologies in a glazing of facades of high-rise buildings. Energosovet. 2012. No. 4 (23), pp. 48-51. (In Russian).

3. Magay A.A. Arhitekturnoe proektirovanie vysotnyh zdanij i kompleksov. [Ar chitectural design of high-rise buildings and complexes]. Moscow: ASV, 2015. 245 p. (In Russian).

4. Magay A.A., Dubynin N.V. Glass in architecture of facades of multipurpose high-rise buildings. Collection of articles of Scientific and practical conference «The 150 anniversary since the birth of the architect F.O. Schechtel». Moscow: MGAKHS, 2011, pp. 149-153. (In Russian).

5. Magay A.A. Innovative agricultural high-rise buildings. Collection of articles of Scientific and practical conference «The 150 anniversary since the birth of the architect F.O. Schechtel». Moscow: MGAKHS, 2011, pp. 154-158. (In Russian).

6. Magay A.A. Energy efficiency of high-rise buildings. Collection of articles of Scientific and practical conference «The 150 anniversary since the birth of the architect F.O. Schechtel». MGAKHS, 2011, pp. 158-163. (In Russian).

7. Magay A.A. Town-planning aspects of high-rise buildings. Materials of the International scientific and practical conference «Problems and Directions of Development of Town Planning». Moscow: TsNIIP gradostroitel'stva RAASN. 2013, pp. 128. (In Russian).

8. Magay A.A. The power generating high-rise buildings. Collection of articles of the «Ecological Safety and Energy Saving in Construction» conference. Greece, on August 17-27, 2013, pp. 94-100. (In Russian).

9. Korotich M.A., Korotich A.V. Composite features of a structural shaping of covers of high-rise buildings // Akademicheskij vestnik UralNIIproekt RAASN. 2009. No. 2, pp. 66-69. (In Russian).

Allcheck -

экспертная система контроля BIM моделей в Allplan

Компания Allbau Software сообщает о выходе и начале поставок в СНГ своей новой разработки Allcheck - основанной на правилах экспертной системы контроля проектных решений в Allplan, которая позволяет выполнить автоматизированную проверку, анализ и контроль качества информационных моделей, а также частичное их исправление. Программа способна выявлять коллизии, проверять соответствие модели требованиям стандарта BIM и проектных норм, сопоставлять модели различных разделов.

Это многофункциональный инструмент для специалистов, заинтересованных в полном и постоянном контроле над проектными решениями, который будет полезен для главных специалистов, ГИП, BIM менеджеров Вашей компании; экспертов, специалистов ПТО подрядчика/заказчика.

Allcheck имеет открытый интерфейс для написания правил, обеспечивая работу в единой среде всех разделов Allplan. Allcheck может импортировать модели из других BIM приложений в общепринятых форматах, в частности IFC. Allcheck - не западное решение, которое надо адаптировать к специфике России. Он сразу задумывался как разработка для СНГ.

С применением Allcheck автоматизированное обнаружение ошибок, которые могут привести к дорогостоящим потерям позже, стало возможным на самых ранних этапах! А совместно с порталом BIM+ от Nemetschek, Allcheck образует автоматизированное рабочее место специалиста экспертизы, независящее от инструмента BIM.

Фирма Allbau Software является генеральным партнером концерна Nemetschek в России и странах СНГ.

По материалам пресс-службы allbau-software.de

20

112015