Вентфасады для высотки. Некоторые аспекты применения навесных фасадных систем на высотных зданиях

1 стр. из 1

«Небоскреб — это улица, расположенная вертикально», — сказал американский журналист Генри Менкен. Это определение очень точно раскрывает значение высотных зданий для разросшихся городов: экономия места при высокой стоимости земельных участков и дефиците свободных площадей.

Под высотными специалисты понимают здания, высота которых более 75 м (около 25 этажей). Часто эти строения многофункциональны — в них размещаются жилые и офисные помещения, автостоянки, магазины и др.

В последние годы российское высотное строительство переживает расцвет. Разумеется, в силу самых высоких цен на недвижимость раньше всего небоскребы начали возводиться в столице. Например, в Москве уже построены такие высотные жилые комплексы, как «Эдельвейс», «Триумф-Палас», «Воробьевы горы», «Алые паруса» и т. п. Нельзя не упомянуть и продолжающееся строительство делового центра «МоскваСити», в котором ведется возведение сразу нескольких высотных офисных зданий.

По словам академика Михаила Посохина, первого заместителя главного архитектора столицы, согласно городской инвестиционной программе «Новое кольцо Москвы» до 2015 г. в городе намечено обустроить 60 высотных зон, в которых будет воздвигнуто около 200 небоскребов высотой свыше 30 этажей. Самое высокое здание должно достигнуть 60–70 этажей.

Также высотные здания возводятся или находятся в стадии проектирования в других крупных российских городах. В Санкт-Петербурге планируется выделить около 30 зон, где появятся 50этажные дома с максимальной высотой 150 м. В Челябинске и Нижнем Новгороде намечено возведение нескольких зданий высотой до 80 м.

Реализация первых проектов высоток породила серьезные дискуссии специалистов (архитекторов, проектировщиков, подрядчиков), поскольку еще не так давно определенных строительных норм высотного строительства не существовало. Однако в прошлом году были приняты МГСН 4.1905 «Многофункциональные высотные здания и комплексы», которые сняли многие вопросы, прежде решавшиеся индивидуально для каждого проекта. В нормативах впервые подробно описаны все аспекты проектирования высотных зданий, связанные с энергоэффективностью, конструктивными решениями, воздействиями внешних и внутренних факторов на конструкции, а также с их долговечностью. Этот документ в ближайшем будущем должен стать основой для федеральных норм.

Чем выше, тем сложнее

Каждая высотка сложна и уникальна, и ее сложность возрастает пропорционально ее этажности. Воздействие природных факторов на небоскреб многократно выше, чем на здания средней этажности. Так, влияние ветровых нагрузок на высотные здания, например, в московском регионе, по некоторым оценкам, сравнимо с воздействием землетрясений силой 4–5 баллов. Нельзя забывать и об общей геологической ситуации (качество подстилающих грунтов, сейсмическая опасность региона, наличие карстовых разломов). По этим параметрам многие районы крупных городов (в особенности Москвы и СанктПетербурга) вообще не подходят для строительства высотных зданий.

Проектирование и сооружение высотных зданий — это решение комплекса градостроительных, природноклиматических, геологических, архитектурнопланировочных, конструктивных задач. Плюс к этому — должны быть решены и инженерные вопросы (вентиляция, отопление, водоснабжение, канализация, электрика и системы их управления), проблемы комплексной безопасности проживания, регулярного мониторинга состояния конструкций.

При разработке проектов особенное внимание уделяется пожарной безопасности, ведь небоскребы в силу конструктивных особенностей весьма уязвимы для огня. Стоит лишь вспомнить крупнейший в истории Мадрида пожар, который фактически испепелил 106метровый небоскреб «Виндзор», вызвав обрушение фасада. Так что уже на стадии проектирования предусматривается комплекс мер по предотвращению возгораний, увеличению огнестойкости конструкций, эвакуации людей и т. п. По оценкам специалистов, стоимость мер пожарной безопасности может составлять до 10 % от суммарного бюджета проекта.

Вопрос надежности

Учитывая уникальность и срок эксплуатации высотных зданий, составляющий не менее 125–150 лет, особое внимание уделяется долговечности и ремонтопригодности их наружной отделки. В соответствии с принятыми нормами, ограждающие конструкции высотных зданий должны сохранять свои характеристики в течение не менее 100 лет. Допускается использование в наружных ограждающих конструкциях материалов, имеющих меньший, чем 100 лет, срок службы, но не менее 30 лет при условии их легкой замены.

В фасадных системах материалы облицовки и крепежные элементы должны обеспечивать срок безремонтной эксплуатации не менее 50 лет. Причем основные характеристики железобетонных конструкций, а также теплоизоляционных материалов за время эксплуатации не должны уменьшатся более чем на 5 %.

Навесные вентилируемые системы являются одной из немногих фасадных технологий, позволяющих решать задачи повышения энергоэффективности высотных зданий и защиты их ограждающих конструкций от внешних негативных воздействий. Для утепления большинства жилых комплексов, возведенных за последние годы, использовались именно вентилируемые фасады. Основные преимущества навесных систем с воздушным зазором — отличные теплотехнические характеристики и доступность широкого спектра облицовочных материалов (мрамор, гранит, металлические листы, композиты и др.).

Однако и ответственность здесь весьма велика. Некачественные материалы или неграмотный монтаж могут привести к тяжелым последствиям, вплоть до обрушения. Поэтому использование вентилируемых фасадов на высотных зданиях регулируется особенно жестко. Прежде всего разрешено применение только сертифицированных навесных систем, компоненты которых проверены на совместимость. На отечественном рынке присутствуют более тридцати навесных систем как отечественных (например, «Диат» или Ukon), так и западных производителей (Marmoroc, Eurofox и др.).

Согласно новым нормам, фасадные системы с вентилируемым зазором допускаются к применению на высотах свыше 75 м только при наличии сертификата, выданного официальными органами, и Технического свидетельства ФГУ ФЦС Госстроя России, допускающего применение в высотных зданиях и на соответствующих высотах. Также навесные вентилируемые системы должны проходить обязательные пожарные испытания (например, в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко), в результате которых определяется максимальная высота применения.

Качество и расчет

Эффективность и долговечность навесной системы определяется качеством каждого из ее компонентов. Прежде всего это элементы подконструкций, теплоизоляция и навесные панели.

Несущие элементы каркаса (подконструкции) должны выдерживать вес облицовочных панелей, противостоять ветровым нагрузкам и обладать высокой коррозионной устойчивостью. Для мегаполисов особенно важно учитывать агрессивное воздействие окружающей среды на крепежную конструкцию. Поэтому наиболее подходящими материалами для элементов навесных систем считаются сплавы алюминия, нержавеющая сталь или оцинкованная сталь с защитным покрытием. В особо сложных случаях используются сплавы титана.

Выбор анкерных соединений — тоже весьма ответственный момент. К ним предъявляются самые высокие требования по прочности, коррозионной стойкости, долговечности. Диаметр анкеров и глубина их заделки подбирается в зависимости от расчетных нагрузок на кронштейн и материала стены.

Для успешного функционирования всей системы важно также подобрать и оптимальную ширину воздушного зазора. При расчетах принимают во внимание высотность здания, тип облицовочного материала и ожидаемые ветровые нагрузки. Воздушная прослойка, согласно требованиям МГСН 4.1905, должна быть шириной от 60 до 150 мм. Также необходимы горизонтальные рассечки воздушного потока по высоте, каждые 3 этажа и каждые 9 этажей — горизонтальные негорючие заглушки, разделяющие воздушную полость прослойки на отдельные камеры с воздухозаборными и воздуховыводящими отверстиями.

Слишком узкий воздушный зазор приводит к негативным последствиям. Уменьшается скорость воздушного потока и растет риск закрытия зазора (например, изза ошибки при монтаже теплоизоляционных плит). А прекращение движения воздуха в зазоре приводит к накоплению влаги в утеплителе и ускорению коррозии подконструкции.

Требования к теплоизоляции

Одним из важных вопросов в проектировании навесных вентилируемых фасадов является расчет теплоизоляционного слоя. При выборе необходимой толщины утеплителя учитываются не только свойства утеплителя (коэффициент теплопроводности) и локальные климатические особенности, но и высотность здания. Это объясняется тем, что среднегодовые температуры на высоте 200–300 м существенно отличаются от таковых на уровне земли. То есть стандартный расчет теплозащиты в соответствии со СНиП 23022003 «Тепловая защита зданий» по ГСОП (градусосуткам отопительного периода) будет неточным.

Также должен учитываться поправочный коэффициент на теплотехническую неоднородность, обусловленную наличием в слое утеплителя теплопроводящих элементов — кронштейнов и дюбелей. Поскольку на теплопроводность конструкции влияют многие разнонаправленные факторы, этот коэффициент должен определяться на основании теплотехнического расчета для каждой конкретной системы.

При выборе теплоизоляционного материала для применения в конструкциях вентилируемых фасадов одним из основных требований является его негорючесть (принадлежность к классу НГ). Этому требованию соответствует весь спектр волокнистых материалов из каменной ваты, а также изделия из стекловаты плотностью менее 40 кг/куб. м (при большей плотности стекловата становится горючим материалом).

К материалу для теплоизоляционного слоя в навесной системе предъявляются и другие жесткие требования: он должен быть долговечным, формостабильным, обладать высокой паропроницаемостью и стойкостью к выветриванию. Проведенные исследования и опыт эксплуатации навесных фасадов позволяют заключить, что соблюдение последнего требования зависит от плотности материала. Чем больше плотность, тем лучше волокна скреплены друг с другом. При использовании плит из каменной ваты плотностью более 80 кг/куб. м опасность выдувания волокон потоком воздуха полностью исключается.

С целью снижения нагрузки на фасады в средневысотных зданиях нередко применяется двухслойное решение из плит разной плотности. По рекомендациям СП 231012000, плотность внутреннего мягкого слоя должна быть не менее 30 кг/куб. м, а внешнего жесткого (толщиной не менее 50 мм) — от 80 кг/куб. м и больше. Двухслойные решения оказываются в среднем на 10 % дешевле однослойных, но ряд факторов существенно снижает возможности их использования в высотном строительстве. Прежде всего двухслойные решения значительно усложняют монтаж системы. По сути, монтажные работы на одном и том же участке фасада проводятся дважды, то есть возрастают трудо и времязатраты и увеличивается вероятность ошибки при монтаже.

При работах на больших высотах и в сложных метеоусловиях качественный монтаж двухслойных решений становится трудновыполнимым. Внутренний мягкий слой утеплителя подвергается серьезным ветровым нагрузкам и может быть поврежден. В силу этих причин нередко на одном здании в нижней части используют двухслойное решение, а на высоте более 60–70 м — однослойное.

Мы затронули лишь самую верхушку айсберга вопросов, связанных с высотным строительством. В мире уже возводятся здания в 500–600 м. Есть и проекты километровых небоскребов! А на этих высотах даже такие, на первый взгляд, простые задачи, как проектирование мусоропровода, превращаются в сложные инженерные проблемы, требующие неординарных решений. Но проектировщиков и строителей ничуть не смущают грандиозность и фантастичность этих проектов, ведь они получают в свое распоряжение самые современные материалы и разработки.

Дата: 05.05.2006
по материалам редакции
"Петербургский строительный рынок" 4 (89)
1 стр. из 1


«« назад

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!