Систематизированы конструктивные решения зданий большой этажности. Приведена подробная классификация систем несущих конструкций, даны описание конструктивных элементов и примеры расчетов их прочности и перемещений при ветровых и сейсмических нагрузках, а также при действии вертикальных и горизонтальных сил. Приведены рекомендации по конструктивным схемам железобетонных и стальных каркасов в зависимости от этажности зданий. Книга предназначена для архитекторов, проектировщиков и конструкторов.

Предисловие к русскому изданию
Предисловие автора

Введение
Высокое здание в общей планировке города
Высокое здание и его.несущие конструкции

Глава I. Нагрузки на высотные здания

Постоянные нагрузки
Временные нагрузки
Монтажные нагрузки
Нагрузки от снега, дождя и гололеда
Ветровые нагрузки
Сейсмические нагрузки
Нагрузки от давления воды и грунта
Нагрузки от изменения объема материала в замкнутом ограни¬ченном объеме
Импульсивные и динамические нагрузки
Нагрузки от взрыва
Сочетание нагрузок

Глава II. Введение в курс проектирования конструкций высотных зданий

Развитие конструктивных решений высотных зданий
Обычные конструкции высотных зданий
Общие требования по планировке

Глава III. Вертикальные несущие конструкции

Распределение вертикальных нагрузок
Распределение горизонтальных нагрузок
Оптимальное пространственное решение в уровне земли
Расположение стен-диафрагм
Работа стен-диафрагм при горизонтальных нагрузках

Глава IV. Обычные конструкции высотных зданий и их работа под нагрузкой

Системы с несущими стенами
Системы со стволами жесткости
Системы рам с жесткими узлами
Несущие конструкции в виде балок-стенок: системы с чередоваванием и шахматным расположением ферм
Рамно-связевые конструкции зданий
Конструкции зданий с безбалочными плитами перекрытий
Взаимодействие системы стен-диафрагм с каркасом при наличии горизонтальных поясов жесткости
Коробчатые системы
Здания комбинированной конструкции
Сравнение систем несущих конструкций высотных зданий

Глава V. Другие принципы проектирования с учетом ограничения прогиба зданий

Эффективные формы зданий
Силы и параметры динамической реакции, противодействующие нагрузкам

Глава VI. Приближенные методы расчета и проектирования несущих конструкций зданий

Приближенный расчет зданий с несущими стенами
Несущие конструкции в виде рам с жесткими узлами
Рамно-связевые каркасы со стенами-диафрагмами
Несущие системы в виде балок Виренделя
Несущие системы в виде коробки (полой трубы)

Глава VII. Конструкции перекрытий или компоновка систем зданий в плане

Несущие системы перекрытий
Горизонтальные связи
Составные системы междуэтажных перекрытий

Глава VIII. Высотные здания из сборных конструкций

Системы с рамным каркасом
Системы с несущими панельными стенами
Каркасно-панельные системы
Многоэтажные системы из объемных блоков

Глава IX. Другие несущие системы высотных зданий

Системы с высокими балками
Подвесные системы высотных зданий
Высотные здания с пневматическими конструкциями
Пространственные рамы применительно к высотным зданиям
Архитектура зданий из объемных блоков
Пояснения к иллюстрациям

Список литературы

Предисловие к русскому изданию

Предлагаемая вниманию советского читателя книга американского специалиста В. Шуллера посвящена вопросам проектирования и строительства за рубежом высотных зданий. Автору удалось в достаточно четком и систематизированном виде представить обширный материал по высотному строительству, обобщающий опыт разработки архитектурно-планировочных и конструктивных решений, особенно за несколько последних десятилетий.

Основное внимание автор уделил описанию особенностей и закономерностей работы различных систем высотных зданий, выявлению взаимосвязи между характером распределения усилий в конструкциях при разных по своей природе внешних воздействиях и принципами восприятия этих усилий, установлению тенденций развития и совершенствования архитектурно-планировочных решений. Подробно рассмотрены наиболее современные конструктивные схемы, в том числе принципиально новые решения, которые находят применение в практике проектирования и строительства в последние годы.

Заслуживает внимания стремление автора изложить сложные и взаимосвязанные вопросы проектирования зданий с позиций комплексного подхода как единых систем, функционирование которых определяется воздействием окружающей среды, разнообразием силовых, кинематических и метеорологических воздействий, требованиями по обеспечению архитектурной выразительности, рациональному и экономичному выбору конструкций, огнестойкости, санитарных норм, а также учетом социологических и экологических проблем крупных городов.

Благодаря этому книга В. Шуллера найдет в нашей стране широкий круг читателей: студентов, аспирантов и преподавателей архитектурных и строительных вузов, архитекторов, инженеров-проектировщиков и строителей.

При знакомстве с книгой В. Шуллера следует иметь в виду, что далеко не все изложенные в ней принципы проектирования и строительства высотных зданий применимы к отечественной практике высотного строительства. Развитие объемно-планировочных и конструктивных решений высотных зданий в нашей стране характеризуется прежде всего максимальным использованием индустриальных методов полносборного домостроения, широким применением железобетонных конструкций заводского производства, поиском областей рационального применения различных конструктивных схем, мероприятиями по экономному расходованию материалов и в первую очередь стали, снижению трудоемкости монтажа. К основным достижениям отечественной школы проектирования высотных зданий относятся создание унифицированного набора конструкций для зданий различного назначения, широкие масштабы типового проектирования, обеспечивающего сооружение зданий, разнообразных по объемно-планировочным решениям, архитектуре, этажности и назначению при использовании минимального числа типов изделий. Опыт высотного строительства в Москве и других городах страны, получившего большое развитие в последние годы, убедительно демонстрирует достижения отечественной школы строительной науки и техники. Заинтересованному читателю можно рекомендовать, например, монографию Ю. А. Дыховичного «Конструирование и расчет жилых и общественных зданий повышенной этажности» (М., Стройиздат, 1970).

Изложенные в книге В. Шуллера принципы расчета и конструирования высотных зданий базируются, естественно, на принятых в США и в других зарубежных странах нормативных документах.

Основные положения отечественных строительных норм и правил по определению расчетных нагрузок и усилий в элементах конструкций, проверке их несущей способности и устойчивости и другим вопросам во многом отличны от положений зарубежных нормативных документов.

К сожалению, при изложении основных вопросов высотного строительства автор ограничился детальным и конкретным описанием конструктивных схем зданий без их критического анализа. В книге отсутствуют рекомендации по выбору тех или иных рациональных и оптимальных решений для конкретных условий (выбор принципиальных конструктивных схем, материала несущих конструкций, систем связей, конструкций, стен и т. п.). В книге широко представлены примеры расчета (в виде отдельных заданий), которые предназначены для детального ознакомления читателей с особенностями расчета и конструирования отдельных типов несущих элементов. Для сохранения целостности изложения эти задания приводятся в русском издании лишь с незначительными сокращениями. Однако следует обратить внимание читателя на то, что в ряде заданий без должного обоснования принято много допущений и упрощающих методику расчета предпосылок, которые в некоторых случаях указаны в примечаниях переводчика.

В целом монография В. Шуллера, в которой широко представлен зарубежный опыт высотного строительства, несмотря на отличие в принципах и тенденциях развития архитектурно-планировочных и конструктивных решений, будет, по нашему мнению, весьма полезна советским специалистам — архитекторам и инженерам-конструкторам. Она поможет им в продолжающихся поисках рациональных архитектурных и конструктивных решений высотных зданий и будет способствовать новым, достижениям в этой сложнейшей области строительной науки и техники.

Л.Ш. Килимник

Предисловие автора

Целью этой книги является систематизированный обзор конструкций высотных зданий. Компоновка несущих конструкций различных зданий рассматривается с точки зрения взаимодействия элементов. Конструктивные решения построенных и проектируемых высотных зданий сопоставляются в плане, в разрезе и в аксонометрии. Форма зданий анализируется с точки зрения восприятия внешних нагрузок, сочетание которых может быть достаточно сложным. Эта книга представляет собой изложение сложных вопросов строительной техники в простой форме, доступной читателю, интересующемуся вопросами строительства зданий.

Поскольку характер работы конструкций высотных зданий является во многом неопределенным, основное внимание уделено описанию конструктивных схем. Числовые примеры расчета используются в качестве необходимых приемов аппроксимации качественных особенностей работы строительных конструкций. Знания по математике (расчеты выполняются с точностью, достижимой при использовании логарифмической линейки) и строительной механике требуются в объеме основных курсов. Различные конструктивные элементы зданий рассчитываются достаточно простыми методами с использованием действующих рекомендаций Американского института бетона (ACI), Американского института по стальным конструкциям (AISC) и рекомендаций Института керамики (SCPI), отдельные положения которых кратко изложены в книге.

Весь сложный характер нагрузок на здание рассмотрен в гл. I. Читателю, не знакомому с основными принципами проектирования зданий повышенной этажности, может потребоваться ознакомление сначала с вопросами, изложенными в гл. II. Здесь высокие здания рассматриваются с точки зрения принципов компоновки, истории развития и других предпосылок при проектировании. В гл. III и VII исследуются основные несущие конструкции зданий: вертикальные конструкции (рамы и стены-диафрагмы) и горизонтальные конструкции (перекрытия). Конструкции обычных зданий с точки зрения принципов их проектирования рассматриваются в гл. IV. Гл. VI посвящена приближенным методам расчета наиболее распространенных конструктивных схем зданий. В гл. V и IX основное внимание уделено принципам компоновки и расчета зданий, отличающихся по своим конструктивным решениям от обычно применяемых. Особенности применения сборных конструкций кратко рассмотрены в гл. VIII с точки зрения взаимозаменяемости и конструирования типовых элементов.

Книга предназначена в первую очередь для архитекторов, которые создают первоначальный облик зданий и должны понимать закономерности и характер распределения сил в конструкциях зданий. Поэтому им потребуется знание основ физики как одного из наиболее важных факторов, определяющих законы формы сооружений. Эти знания необходимы и для тесного сотрудничества с инженером-конструктором.

Книга может быть использована как учебное пособие по строительным конструкциям для студентов архитектурных и строительных факультетов, которым нужны знания основ строительной механики, методов расчета железобетонных и стальных конструкций.

Наличие большого числа примеров по расчету конструкций сделает книгу полезным справочным пособием по расчету высотных зданий. Она поможет также молодому инженеру, впервые столкнувшемуся с вопросами проектирования. Сопоставительный характер рассмотрения конструкций современных зданий (в форме каталогов и справочников), а также наличие списка литературы сделают книгу полезной для инженера-конструктора и архитектора-проектировщика. Наше изложение принципов проектирования высотных зданий является не больше чем вводным курсом. Однако можно надеяться, что в процессе ознакомления с основами проектирования и практики строительства читатель глубоко заинтересуется конструкциями высотных зданий, и эти знания заложат в нем фундамент для последующего накопления знаний и созидательного творчества.

Автор приносит благодарность всем лицам, принимавшим участие в подготовке книги к изданию.

Сиракузы, Нью-Йорк, ноябрь 1976 г. В. Шулер