Развитие высотного строительства в Беларуси
Накопленный международный опыт застройки современного мегаполиса свидетельствует о том, что, учитывая высокую стоимость земельного участка, оптимально с экономической точки зрения возводить здания высотой от 30 до 50 этажей. Здания большей этажности возводят из соображений их архитектурно-градостроительной значимости, престижности или же экономии средств.
Основным материалом, используемым для строительства каркаса высотных зданий и сооружений, является монолитный железобетон. Самые высокие здания мира построены на основе монолитного железобетонного каркаса, в том числе башня «Бурж-Дубай», имеющая высоту 818 м, и небоскребы нефтяного концерна «Петронас» в Малайзии, имеющие высоту 432 м. Следует отметить, что ежегодное производство бетона, который используется непосредственно для возведения монолитных конструкций различных зданий и сооружений, превышает 1,5 млрд м3, что составляет более половины мирового производства цемента. Более того, монолитный бетон по объему производства и области своего применения превышает другие виды строительных материалов. Например, показатель применения монолитного бетона на душу населения в США составляет 0,75 м3, в Японии – 1,2 м3, в Германии – 0,8 м3, во Франции – 0,5 м3. Для сравнения, в странах СНГ он значительно меньше – от 0,15 до 0,2 м3.
Всего несколько лет назад о возможных перспективах строительства высотных зданий в нашей стране лишь рассуждали на научных конференциях. Основной причиной, вызывающей скептическое отношение к данному начинанию, было отсутствие полноценной нормативной базы, а также опыта у архитекторов‑проектировщиков, технологов и строителей.
Тем не менее, уже в то время многие специалисты понимали, что именно высотное строительство позволит отечественному строительному комплексу подняться на новый научно-технический уровень.
Технология монолитного бетона
Очевидно, что расширению области применения монолитного бетона в высотном строительстве будет способствовать освоение новых технологий, создание и использование современных опалубочных систем, систем комплексной механизации технологических процессов приготовления, доставки, подачи и укладки бетонной смеси, применение ускоренных методов твердения при круглогодичном производстве работ.
Основу процесса возведения монолитных высотных зданий составляет комплекс технологических и организационных мероприятий, направленных на оптимизацию сроков производства работ, снижение трудоемкости работ и обеспечение требуемого качества конструкций.
Мировая практика показывает, что в основном применяют бетон классов С40–С60. В последние годы наметилась тенденция к применению высокопрочных бетонов классов С60–С90. При возведении монолитного каркаса комплекса «Федерация» в Москве применен бетон класса С60 и С80–С90. С конструктивной точки зрения целесообразно использовать класс бетона в соответствии с действующими в процессе строительства и эксплуатации нагрузками.
В Беларуси накоплен немалый опыт научного сопровождения строительства уникальных объектов. По поручению Министерства архитектуры и строительства Республики Беларусь РУП «Институт БелНИИС» предоставляло научное сопровождение строительства таких объектов, как Национальная библиотека Беларуси, Витебский амфитеатр, спортивный комплекс «Минск-Арена».
Под научным сопровождением подразумевается комплекс решений задач возведения конкретного здания. К примеру, необходимо, чтобы контроль качества бетонной смеси и бетона в конструкциях, а также качества арматуры и других материалов проводился независимыми аккредитованными лабораториями.
Технология возведения высотного здания из монолитного железобетона является не менее ответственной задачей, чем и само проектирование. Конструирование каркаса здания и разработка технологии его возведения проводятся параллельно – это правило выработано мировой практикой, и даже фирмы с большим стажем работы не подвергают его пересмотру.
Научное сопровождение строительства не ограничивается функциями контроля качества материалов и работ. В ходе реализации проектов постоянно появляются новые вопросы, ответы на которые не содержатся в нормативной документации, поэтому необходим научно обоснованный подход к решению проблем строительства высотных зданий.
В настоящее время в Беларуси проводится строительство первого небоскреба высотой 130 м – здания административно-торгового центра, которое расположено в Минске по адресу проспект Победителей, 7. Научное сопровождение возведения этого здания предоставляет РУП «Институт БелНИИС». В настоящее время возведено более половины высоты монолитного железобетонного каркаса. Также специалисты института оказали существенную помощь в научном сопровождении на начальном этапе строительства еще одной «высотки» – бизнес-центра на ул. М. Танка (высота этого здания по отметке верха шпиля составляет 132 м).
Первый опыт строительства «высоток» позволил выявить ряд проблем по всем направлениям, которым ранее не уделялось должного внимания. Выяснилось, что, в первую очередь, всем участникам инвестиционного проекта необходимо преодолеть психологический барьер в отношении возведения высотных зданий практически. Приступать к строительству небоскреба необходимо только после полноценной экспертизы всего проекта, а также разделов, касающихся фундаментов и каркаса.
Дублирование расчетов каркаса здания двумя независимыми организациями при использовании различных программных комплексов является обязательным, так как это соответствует мировой практике.
К сожалению, существуют случаи параллельного проектирования и строительства самого каркаса здания, что недопустимо. Кроме того, актуален вопрос мониторинга за состоянием здания как при его строительстве, так и при эксплуатации.
Нормы высотного строительства в Беларуси
В ранее существовавшей отечественной нормативной базе для зданий высотой более 75 м полностью отсутствовали нормативные документы по проектированию, а также по обеспечению пожарной безопасности и в целом по строительству.
Беларусь не располагает в полном объеме регламентирующими документами в области проектирования и экспертизы, производства и контроля качества работ, эксплуатации и обеспечения комплексной безопасности высотных зданий. Следует отметить, что полной базы не имеют и соседние страны СНГ – Россия и Украина. Однако, несмотря на данное препятствие, они активно включились в процесс высотного строительства, пригласив иностранных специалистов для проектирования.
На сегодняшний день в Москве и Санкт-Петербурге действуют временные территориальные нормы для проектирования высоток. В зарубежной практике нормативы по проектированию и возведению высотных зданий также отсутствуют. Необходимыми навыками в данной области строительства владеет лишь небольшое количество зарубежных фирм, которые занимаются проектированием сооружений, однако, как правило, не стремятся делиться своими знаниями.
Министерством архитектуры и строительства РУП «Институт БелНИИС» было поручено создать рабочие группы из наиболее квалифицированных ученых и специалистов ведущих организаций и в кратчайшие сроки разработать два нормативных документа – по проектированию и по строительству высотных зданий. Однако, чем больше специалисты при разработке нормативов вникали в тематику высотного строительства, тем больше появлялось вопросов и в ходе научных исследований, и при разработке проектных решений по высотным сооружениям.
На сегодняшний день отсутствуют полные, точные данные по эксплуатации и мониторингу высотных сооружений. Кроме того, недостаточно изучен опыт строительства Америки, Азии и Европы. Следует отметить, что опыт в высотном строительстве, приобретаемый строителями Беларуси, не поможет снизить тот уровень сложности, неопределенности и риска, который ожидает всех участников процесса: заказчиков, инвесторов, проектировщиков, строителей, эксплуатационников.
Однако концентрация научного потенциала и консолидация усилий проектных, научных и других организаций принесла свои плоды. В сжатые сроки были разработаны, согласованы и утверждены два нормативных документа по высотному строительству.
В разработке ТКП 45–3.02–108–2008 «Высотные здания. Строительные нормы проектирования» под руководством М. Ф. Марковского принимали участие ведущие ученые РУП «Институт БелНИИС», а также специалисты Брестского государственного технического университета, Белорусского национального технического университета, Научно-исследовательского института пожарной безопасности, Министерства чрезвычайных ситуаций Республики Беларусь (НИИ ПБ и ЧС МЧС РБ) и ряда ведущих проектных институтов республики.
Что касается высотных зданий, то в нормативах введено ограничение по высоте – до 200 м, так как на данном этапе нецелесообразно участие нашей страны в «гонках за высоту». Также введено ограничение по высоте для жилых зданий – 100 м. Выше этой отметки, как правило, располагается зона смога города, поэтому на данных высотах требуется устройство специальной системы вентиляции для жизнеобеспечения жилых зданий.
В рассматриваемом документе нашли отражение следующие вопросы:
• конструирование высоток из монолитного железобетона;
• устройство различных инженерных систем;
• расчет на прогрессирующее обрушение;
• учет сейсмических нагрузок;
• особенности расчета на ветровые нагрузки и др.
Также актуальна разработка второго, не менее важного норматива ТКП‑1.03–109–2008 «Высотные здания из монолитного железобетона. Правила возведения».
В нормативе акценты сделаны на следующие вопросы:
• современные технологии возведения монолитных конструкций с применением различных опалубочных систем;
• оборудование для строительства на высоте;
• методы организационно-технологической подготовки.
Однако нормативы не могут отменить многие неопределенности и риски, которые характерны для высотного строительства на всех стадиях инвестиционного процесса. Поэтому при проектировании требуется решить такие сложные проблемы, как:
• учет специфических нагрузок и их сочетаний (ветровые нагрузки, прогрессирующее обрушение, возможности терактов, пожаров и т. д.);
• обеспечение совместной работы различных материалов в несущих конструкциях;
• исключение неравномерной нагруженности различных элементов каркаса.
Научное сопровождение строительства высотных зданий
Проектирование высотных зданий следует выполнять в соответствии со специальными техническими условиями (СТУ), которые разрабатываются с учетом основных положений Технического кодекса установившейся практики в следующих целях:
• конкретизация требований к архитектурно-планировочным и конструктивным решениям проектируемого высотного здания;
• уточнение противопожарных требований, а также требований к инженерным системам здания и системам мониторинга здания;
• изложение порядка осуществления научно-технического сопровождения.
По материалам М. Ф. Марковского, кандидата технических наук, директора РУП «Институт БелНИИС»; Г. Л. Туровца, заведующего отделом технологии строительства из монолитного бетона; Н. Г. Бурсова, научного сотрудника отдела технологии строительства из монолитного бетона