• Изучать и обобщать опыт высотного строительства
• Конструктивное решение 32-этажного административного здания в Зарядье. Лауреат сталинской премии инженер И.М. Тигранов
• Опыт в проектировании стальных каркасов высотных зданий. Лауреат сталинской премии инженер Н.П. Мельников и инженер З.И. Брауде
• Конструкции высотного здания на Коетльнической набережной в Москве. Лауреат сталинской премии инженер Л.М. Гохман
• Из практики строительства высотного здания на Смоленской площади. Инженер А.Я. Козаков

Изучать и обобщать опыт высотного строительства

В скором времени в Москве закончится строительство нескольких высотных зданий первой очереди: на Смоленской площади, на Котельнической набережной и главного корпуса Московского государственного университета на Ленинских горах. В ближайшие годы будут закончены и сданы в эксплоатацию здания второй очереди.

При дальнейшей реконструкции Москвы намечается возведение еще ряда зданий высотой 16 этажей и более. На очереди строительство величайшего в мире здания, памятника В. И. Ленину — Дворца Советов.

Здания повышенной этажности будут строиться и в других крупнейших городах Советского Союза.

В связи с этим приобретает большое значение изучение и обобщение опыта высотного строительства, на основе которого необходимо далее совершенствовать архитектурные и конструктивные решения таких зданий, внедрять новые эффективные материалы и методы производства работ.

Одним из средств обобщения опыта высотного строительства является проведение широких совещаний непосредственных участников строительства — проектировщиков, строителей и научных работников — и издание трудов, освещающих практические вопросы, которые приходилось решать в зависимости от конкретных условий каждого строительства.

Статьи, публикуемые в настоящем сборнике, являются лишь частью материала, который сегодня может осветить опыт высотного строительства. Они посвящены практике двух крупнейших проектных организаций — Проектстальконструкции и Мосгорпроекта — в области проектирования конструкций высотных зданий и опыту одной из первоочередных высотных строек — на Смоленской площади — в области организации и производства работ.

В статье лауреата Сталинской премии инж. И. М. Тигранова дано описание конструктивного решения административного высотного здания в Зарядье.

В статье сделана попытка отразить творческий процесс работы инженеров над конструкцией здания, показать последовательную смену ряда конструктивных решений и вариантов.

Основной конструктивной особенностью этого здания является наличие пространственной железобетонной конструкции ветровых связей, облегчившей несущую конструкцию здания и обеспечившей ему высокую жесткость.

Автор показывает, как в процессе проектирования изменялась конструкция этих связей, приобретая все большую простоту и статическую четкость.

Возведение такой вертикальной тонкостенной железобетонной коробки обычными методами сложнее, чем возведение горизонтальных перекрытий.

При разработке своего проекта автор учитывает возможность возведения вертикальных тонкостенных железобетонных конструкций в подвижной опалубке, которые с большим успехом применяются у нас при возведении высотных промышленных сооружений (дымовых труб, силосов и др.).

Эта, несомненно, правильная идея потребует в дальнейшей работе над проектом решения ряда технических вопросов, связанных с освоением подвижной опалубки при возведении соответствующих конструкций высотных зданий.

Практика покажет также, насколько оправдано смешанное решение с применением монолитного железобетона в стенах и сборных железобетонных перекрытий.

Дискуссионны и некоторые другие конструктивные предложения, в частности — шарнирное решение узлов каркаса.

Нельзя также согласиться с применением в каркасе высотного здания чисто стальных колонн, которое по самым скромным подсчетам дает перерасход стали в 3000 т. Учитывая положительный опыт применения железобетонных каркасов для высотных зданий первой очереди, вряд ли целесообразно применять для высотных зданий второй очереди строительства стальные конструкции.

Статья лауреата Сталинской премии Н. П. Мельникова и инж. 3. И. Брауде посвящена весьма актуальному вопросу конструирования и расчета как стального каркаса, так и железобетонного с несущей (жесткой) арматурой и сравнительному анализу обоих решений.

Авторы анализируют опыт проектирования каркасов трех высотных зданий: на Смоленской площади, на Дорогомиловской набережной и на площади Восстания.

Исходя из существующих технических условий, авторы формулируют требования, которым должны удовлетворять каркасы высотного здания. Далее они подробно останавливаются на нагрузках и особенно — на ветровой нагрузке, величина которой еще не достаточно уточнена; в статье излагаются вкратце предварительные экспериментальные исследования ветрового напора, проведенные специально для расчета высотных зданий.

Много внимания уделено вопросам сварки, совершенно вытеснившей в СССР столь распространенную за рубежом клепку, а также компоновке экономичных и индустриальных сечений и схем каркаса; большая работа в этой области проведена трестом Проектстальконструкция.

В статье вкратце изложены также практические методы статического расчета каркаса.

При всех достоинствах статьи — обстоятельности изложения, широте охвата и богатстве фактического материала — в ней есть и спорные места, требующие в целях внесения ясности редакционных замечаний.

Так, авторы недостаточно четко освещают вопрос о роли бетона в несущих конструкциях высотных зданий; в их трактовке этот вопрос сводится к учету или неучету обетонировки стальных элементов каркаса. Это ведет к тому, что всякий стальной каркас, обетонированный монолитным бетоном, представляет собой железобетонную конструкцию с жесткой (несущей) арматурой.

Такую трактовку нельзя признать правильной. Для того чтобы могла быть учтена совместная работа стали и бетона, должна быть получена не стальная обетоненная, а железобетонная конструкция, что достигается соответствующими приемами конструирования, отличными от конструирования стальных конструкций.

Нельзя механически переносить на эту новую конструкцию из железобетона с несущей арматурой старые конструктивные формы в отношении сечений элементов и их узлов, насыщенности металлом и т. п.

Такая трактовка железобетона с несущей арматурой сказалась на конструкциях каркасов первых высотных зданий, где железобетон нашел применение. В более поздних проектах высотных зданий, например здания на площади Восстания, налицо поиски новых форм, стремление отойти от прежних решений.

Совершенно очевидно, что дальнейшие поиски позволят найти более совершенные решения, наилучшим образом обеспечивающие совместную работу стали и бетона как единой железобетонной конструкции.

Нельзя также не отметить, что авторы статьи обходят весьма важный вопрос об использовании в практике высотного строительства прокатных профилей, в частности двутавров с уширенной полкой, которые могут быть предоставлены для нужд высотного строительства нашей металлургической промышленностью. Эти двутавры, по сечению и сортаменту не удовлетворяющие требованиям стального каркаса, с успехом могут быть использованы в качестве несущей арматуры для железобетонных каркасов.

Большое принципиальное значение имеет выбор основной схемы каркаса высотных зданий — рамного или со связями.

Авторы пришли к выводу, что наиболее рациональной схемой стального каркаса является цельносварной рамный каркас (стр. 69). Несомненно, что рамный каркас имеет ряд преимуществ; однако исследования Института строительной техники и сравнительная проектировка каркасов высотных зданий на площади Восстания (стр. 56) и в Зарядье (стр. 10) показывают, что рамная схема имеет и свои недостатки, которые проявляются в большей или меньшей степени в зависимости от ширины и конфигурации здания в плане. Это — излишний расход стали, меньшая жесткость и усложнение узловых соединений.

Конечно, говоря о схеме со связями, необходимо иметь в виду железобетонные стенки-связи, поскольку применение стальных решетчатых связей, как показывает опыт зарубежного строительства, имеет свои недостатки, не внося существенного улучшения в конструкцию.

Наличие в железобетонных связях проемов усложняет их устройство и уменьшает конструктивную эффективность. В пределе, когда проемы полностью заполняют все панели, схема со связями переходит в рамную. Следовательно, задача заключается в том, чтобы в каждом конкретном случае, исходя из заданной жесткости и конфигурации здания, наличия проемов и производственных условий, найти оптимальное для данных конкретных условий конструктивное решение — рамное, со связями или смешанное.

Высотное здание на Котельнической набережной по своей конструкции во многом похоже на здание в Зарядье. Считаясь номинально 16-этажным, оно в своей высотной части имеет вместе с техническими 34 этажа. Конструктор поставил перед собой задачу обеспечить зданию такой высоты наибольшую жесткость, снизив одновременно расход стали. Эта задача была решена, с одной стороны, лучевой планировкой здания и устройством пространственной конструкции железобетонных связей, а с другой, — применением железобетонного каркаса с несущей арматурой.

Достигнутая расчетная жесткость здания оказалась весьма большой: прогибы верхнего этажа составляют 3,5 см, или 1/3850 общей высоты здания, а перекосы панелей — от 1/5500 до 1/2500 общей высоты.

Расход стали 15,9 кг на 1 м³, что на 44% меньше, чем для чисто стальной несущей конструкции.

Проектировщики и строители много поработали как над самой конструкцией этого каркаса, так и над методами его возведения. В соответствии с утвержденными техническими условиями был соблюден разрыв между монтажем несущей арматуры и бетонированием всего лишь в два яруса, что позволило уменьшить сечения элементов несущей арматуры. Однако это создало и некоторые конструктивные трудности, так как гибкие сечения подвержены большим деформациям при сварке и монтажных нагрузках.

Полученная экономия стали подтвердила теоретические расчеты и убедительно доказала экономичность применения вместо стального каркаса железобетонного каркаса с несущей арматурой.

В этом отношении здание на Котельнической набережной бесспорно занимает первое место.

Это здание строилось одним из первых, что создало, так же как и при строительстве дома на Смоленской площади, трудности, связанные с новизной решения ряда технических вопросов.

Сроки строительства не позволили применить те прокатные двутавры, о которых упоминалось выше в связи со статьей инженеров Н. П. Мельникова и 3. И. Брауде. Недоработанными на строительстве остались конструкция опалубки и система дополнительного армирования.

Заслуживает внимания конструкция нижних этажей здания, опертых непосредственно на фундамент. Этот прием, облегчающий конструкцию каркаса, должен быть изучен и распространен в практике высотного строительства.

В статье инж. А. Я. Козакова приводится описание производства некоторых работ на строительстве высотного здания на Смоленской площади, строителям которого одним из первых пришлось практически разрешить ряд сложных вопросов возведения таких зданий.

На этом строительстве надо было уложить 19 тыс. м³ бетона, не считая фундаментов, причем работы пришлось частично вести в зимних условиях. Строители должны были решить не только задачу обогрева и прогрева бетона, но гораздо более трудную проблему — обогрева мощных стальных конструкций, вытягивающих, как насос, тепло из бетона и создающих тем самым опасность образования наледи на арматуре и отслоения ее от бетона.

Эта задача была решена с помощью двух эффективных средств.

Для прогрева стали перед укладкой бетона была применена предложенная инж. Комиссаровым простая по конструкции и остроумная по идее электровоздуходувка, а для прогрева стали после укладки бетона — специальная схема подключения электродов с использованием арматуры в качестве проводника.

Значительный интерес представляет разработанная строительством подвесная опалубка, а также опускная опалубка, нашедшая применение в верхних этажах здания.

Неудачный опыт с фанерной опалубкой отнюдь не должен давать основания для заключения о ее непригодности. Еще до войны опалубка из водоустойчивой фанеры была с успехом применена у нас в опытном порядке и показала высокую оборачиваемость. Для этого необходима только действительно водоустойчивая фанера достаточной толщины (не менее 10—12 мм). Такая фанера у нас имеется, и она полностью окупит себя своей многократной оборачиваемостью и снижением затрат на последующую отделку железобетонных поверхностей.

Применив железобетонный каркас с несущей арматурой, проектировщики высотного здания на Смоленской площади пошли заранее на значительный разрыв между сроками монтажа арматуры и бетонирования каркаса, что повлекло за собой утяжеление несущей арматуры. Особенности такого метода производства работ требуют специального освещения.

На строительстве здания на Смоленской площади при устройстве фундаментов сборка арматуры выполнялась вручную. Бетонирование производилось с применением сборно-разборных металлических лесов оригинальной конструкции. Этот способ, основанный на обычных приемах производства железобетонных работ, нельзя, однако, признать наилучшим. На строительствах других высотных зданий были применены иные, более индустриальные методы, в частности конструкция несущей арматуры позволила обойтись без устройства специальных лесов. Так, на строительстве здания МГУ арматура предварительно собиралась в укрупненные жесткие блоки и устанавливалась вместе с опалубкой монтажными механизмами, что сократило до минимума ручной труд на месте.

Представленные в сборнике работы проектировщиков и строителей высотных зданий освещают далеко не все стороны высотного строительства, которое к тому же непрерывно обогащается практическим опытом и новыми достижениями.

Настоящий сборник подготовлен к печати сектором конструкций высотных зданий Института строительной техники (руководитель сектора член-корр. Академии архитектуры СССР К. К. Антонов).

В рецензировании статей приняли участие: действ. член Академии архитектуры СССР В. М. Келдыш, член-корр. Академии архитектуры СССР А. А. Гвоздев, доктор техн. наук М. В. Вавилов и члены редколлегии.