Проаналізовано основні конструктивні елементи висотних будівель і споруд, починаючи з найперших, та оцінено вплив на них вітрових навантажень.

Дисертацію присвячено одному з питань забезпечення комфортності повітряного середовища всередині та зовні висотного будинку. Розроблено класифікацію аеродинамічного розташування висотного будинку в забудові. Встановлено значення аеродинамічних коефіцієнтів на поверхнях висотного будинку і параметри деформації повітряного потоку. Розроблено метод визначення аеродинамічних коефіцієнтів, методику формування території забудови з урахуванням параметрів деформації повітряного потоку у приземній зоні та алгоритм визначення комфортності повітряного середовища. Запропоновано корегування до формули розрахунку опору повітропроникності віконних отворів висотної забудови.

Вдосконалено методику та технологію геодезичного забезпечення ліфтових комплексів за умов висотного будівництва з урахуванням сучасних досягнень геодезичного приладобудування. Розроблено та теоретично обгрунтовано методику розрахунку точності геодезичного забезпечення будівництва ліфтових шахт, що дозволяє об'єктивно визначити точність вимірювань з використанням сучасного геодезичного обладнання. Вперше розроблено математичну модель розрахунку точності геодезичного забезпечення монтажу й експлуатації технологічного устаткування ліфтів з використанням теорії розмірних ланцюгів, яка дозволяє встановити допуски на точність окремих видів геодезичних робіт. Запропоновано методику визначення допустимості відхилень геометричних параметрів ліфтових шахт, яка дозволяє виконувати аналіз даних виконавчого знімання. Розроблено методику оптимізації розташування ліфтового устаткування в контурі шахти з використанням методу найменших квадратів, за допомогою якої можна значно скоротити час виконання монтажних і ремонтних робіт в шахті.

Проаналізовано вітчизняний і зарубіжний досвід проектування та побудови висотних будинків (ВБ). Визначено основні етапи розвитку архітектури таких будівель, запропоновано їх ієрархічну структуру. З'ясовано вплив зовнішніх (містобудівних, соціально-економічних) чинників на формування та розвиток ВБ і внутрішніх функціональних зв'язків між окремими структурними елементами висотних об'єктів. Висотні комплекси розглянуто як елемент системи загальноміського рівня, проаналізовано зв'язки, розміщення ВБ у структурі міста та квартальній забудові, а також їх вплив на транспортні потоки та на формування панорами міста шляхом створення вертикальних акцентів. Визначено принципи функціонально-просторової організації ВБ: компактності та комплектності, адаптивності та відповідності сучасним соціальним умовам, доступності до загальноміських центрів та інших елементів міста, функціонально-просторової інтеграції висотних закладів з навколишньою забудовою.

Розглянуто теоретичні основи проектування висотних будинків та споруд, показано еволюцію висотного будівництва. Висвіітлено історію формування хмарочосів, сучасні тенденції в архітектурі висотних споруд та перспективи розвитку архітектури висотних будинків і комплексів. Наведено приклади проектування та будівництва багатоповерхових споруд житлового та громадського призначення у провідних країнах світу та з досвіду експериментального проектування висотних будинків в Україні. Висвітлено особливості розміщення висотних акцентів у міському середовищі та вирішення прилеглих територій. Значну увагу приділено вимогам до архітектурно-планувальної організації висотних будинків, композиційним прйомам формоутворення, конструктивним рішенням та інженерному обладнанню.

Висвітлено основні планувальні схеми сучасних багатоповерхових та висотних будівель. Досліджено плани будинків звичайної та складної форми. Узагальнено найпоширеніші схеми споруд та надано їх у вигляді схематичних рисунків. Виявлено переваги та недоліки будинків таких планувальних схем.

Розроблено методику попереднього розрахунку точності створення геодезичної основи та передачі координат на монтажні горизонти засобами GNSS-технологій, що дозволяє призначити необхідну точність виконання геодезичних робіт в залежності від висоти споруди. Розроблено математичну модель сумісного оброблення даних інклінометричних спостережень та GNSS- вимірювань, що дозволяє врахувати вплив нахилу на точність передачі координат засобами GNSS-технологій. Запропоновано методику геодезичного забезпечення будівництва висотних споруд на етапах нульового циклу та зведення надземної частини засобами GNSS-технологій, що враховує: використання різних систем координат, відлікових поверхонь, геометричної форми мережі, зміну положення висотної споруди внаслідок впливу зовнішніх факторів. Запропоновано технологію геодезичного забезпечення будівництва висотних споруд з застосуванням GNSS-технологій, практичні рекомендації щодо вдосконалення нормативної бази геодезичного забезпечення будівництва висотних споруд в частині використання GNSS-технологій.

Подано теоретичні узагальнені та нові рішення актуального науково-технічного питання щодо визначення вітрових впливів за умов обтікання висотного будинку на експлуатаційні характеристики навколишньої низької забудови з урахуванням утворення підвітряних хвиль у вітровому потоці. Проведено дослідження фізичних параметрів аеродинамічних характеристик вітрового потоку метеорологічної аеродинамічної труби, розроблено методику масштабного моделювання. Визначено залежність між значенням коефіцієнта вітрового тиску та впливом числа Рейнольдса і ступеня турбулентності. Розроблено високопродуктивну інформаційно-обчислювальну систему SCADA. Проведено масштабні експериментальні дослідження моделей будівель в аеродинамічній трубі з межовим шаром Донбаської національної академії будівництва і архітектури з метою вивчення поля вітрових тисків і візуалізації потоку в зоні вітрового підпору. Розроблено інженерний метод визначення межі зони вітрового підпору.

Розроблено методику обробки статистичних даних виконавчих геодезичних зйомок зведення конструкцій багатоповерхових каркасно-монолітніх будинків із застосуванням математичних моделей, методів математичної статистики та засобів розробки прикладного програмного забезпечення у вигляді програмної системи "Моноліт", яка дозволяє оперативно обробляти дані навіть за відсутності фахівця відповідної кваліфікації. Показано гістограмами, побудованими за даними виконавчих геодезичних зйомок відхилень елементів жорсткості від вертикальної осі, що ці відхилення підпорядковані закону нормального розподілу, а це в свою чергу свідчить про високу статичну однорідність та стабільність технологічного процесу зведенням багатоповерхових об'єктів, що досліджуються. Одержано та проаналізовано характеристики точності геометричних параметрів зведених конструкцій, результати можуть бути використані для розробки державних будівельних норм визначення допустимих відхилень конструкцій від проектного положення. Розроблено методику прогнозування питомої трудомісткості зведення конструкцій багатоповерхових каркасно-монолітніх будівель за заданих показників точності геометричних параметрів на основі запропонованої за чинниками, визначеними методом експертного оцінювання, імітаційної моделі.

Індекс рубрикатора НБУВ: Н702.3-022

Рубрики:

Висотні будівлі

Шифр НБУВ: РА410105 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто проблему підвищення ефективності організації та управління процесом формування міського житлового фонду шляхом розробки концепції, методологічних принципів, методів організаційно-технологічного проектування висотного будівництва. Узагальнено передовий зарубіжний і вітчизняний досвід реалізації інвестиційно-будівельних проектів зведення висотних будинків за умов ущільненої міської забудови. Викладено методику обгрунтування і регулювання тривалості та вартості зведення висотних багатофункціональних комплексів.

На підставі стислої еволюційної інтроспекції образу висотної будівлі показано взаємозв'язок світоглядних, суспільних, виробничих факторів, що в ті чи інші періоди призводили до трансформації образу висотної будівлі від її виникнення в межах "чиказької школи" до її перспектив на XXI ст.

Розглянуто науково-прикладну проблему формування методологічних принципів обгрунтування організаційно-технологічних рішень зведення висотних багатофункціональних комплексів. Виявлено організаційно-технологічні, управлінські та інші фактори, які характеризують особливості висотного будівництва за умов ущільненої міської забудови та впливають на техніко-економічні показники проектів. Подальшого розвитку набула методика оцінювання умов зведення висотних багатофункціональних комплексів та обгрунтування ефективності варіантів організаційно-технологічних рішень із виробництва будівельно-монтажних робіт за заданих ресурсних обмежень. Результати дослідження апробовані в діяльності проектно-будівельних організацій Дніпропетровська у ході аналізу проектних рішень і оцінюванні та прогнозуванні потреби в інвестиціях на зведення висотних багатофункціональних комплексів, а також впроваджені в навчальний процес ДВНЗ "Придніпровська державна академія будівництва та архітектури".

Узагальнено досвід проектування, будівництва й експлуатації висотних поліфункціональних будівель, розроблено їх класифікацію, визначено особливості розташування функціональних елементів у складі поліфункціональних об’єктів. Побудовано моделі функціональної організації висотних поліфункціональних будівель та запропоновано схеми формування їх приміщень. Визначено напрямки зменшення негативного впливу вітрового навантаження на висотний об’єм будівель шляхом покращання їх архітектурно-планувальних та об’ємно-просторових рішень. Запропоновано рекомендації щодо вибору параметрів висотних об'єктів і покращання їх аеродинамічних характеристик, визначено рівні якості їх об’ємно-просторових рішень за результатом сприйняття ними спрямованої дії вітру. Надано пропозиції щодо включення висотних поліфункціональних будівель у міське середовище та забезпечення аеродинамічного комфорту прилеглих до них територій.

Висвітлено історію створення й розвитку висотного будівництва та цивільної інженерії. Подано інформацію про найвищі, рекордні, найкращі й унікальні висотні будівлі світу. Окреслено тенденції розвитку висотного домобудування. Окрему увагу приділено переможцям світового конкурсу eVolo Skyscraper висотної архітектури майбутнього, який відбувся 23 березня 2016 р.

Значне зростання обсягів висотного будівництва надає особливої актуальності та гостроти проблемі безпеки подібних споруд. Для таких будівель розробляються науково-обгрунтовані плани евакуації людей, що включають різноманітні сценарії евакуації людей із будівель. Сценарії включають моделювання руху людських потоків коридорами, сходами, за допомогою ліфтів, за допомогою мобільних засобів аварійної евакуації. Невирішеною частиною проблеми є задача раціонального вибору та розміщення людей за стаціонарними та мобільними засобамф евакуації. Розроблено MIP модель раціонального вибору та розміщення людей за мобільними технічними засобами при евакуації з будівель. Розглянуто окремий випадок моделі - оптимізацію розміщення людей у засобі аварійної евакуації згідно з послідовністю надходження людей із рухомого потоку. Проаналізовано властивості моделі, основні з яких: модель задачі змішаного цілочислового програмування, функція мети якої є кусково-постійною. Перелічені властивості моделі надали можливість звести задачу до послідовності підзадач розміщення людей згідно з послідовністю їх надходження, а математична модель кожної з підзадач адаптовано під рішення методом мультістарту з застосуванням штучного базису. Як об'єкт розміщення (тіло людини) розглянуто трикомпонентну модель. На модель накладаються обмеження, що забезпечують умови "склеювання" компонент моделі в єдиний складний об'єкт, і розглядаються неперервні обертання компонент моделі з обмеженнями на кути їх повороту. Запропоновані моделі та модифіковані методи розв'язання надають можливість знаходити як конфігурації оптимально-локальних розміщень складних об'єктів, так і просторові форми самих об'єктів розміщення.

Розглянуто особливості архітектурного проектування висотних комплексів багатофункціонального призначення в азіатських країнах, кліматичні умови в яких збігаються з жарким кліматом Об'єднаних Арабських Еміратів. Проаналізовано найвідоміші сучасні реалізовані висотні будівлі, а також ті, будівництво яких ще триває, і концептуальні, конкурсні проекти висотних багатофункціональних комплексів (БФК). Завдяки узагальненню отриманих результатів сформульовано основні тенденції проектування висотних БФК у країнах із жарким кліматом. Розглянуто тенденцію регіоналізму та ідентичності.

Розглянуто актуальні питання дослідження конструктивних схем багатоповерхових будівель. Проектування висотних будівель будь-якого призначення починається з вирішення основного завдання - вибору конструктивної системи виходячи з функціонально-технологічних вимог. Вибір конструктивної системи визначає роль кожного несучого конструктивного елемента в об'ємно-просторовій структурі будівлі. Умовно всі конструктивні системи можна поділити на основні чотири типи: тип I - каркасна; тип II - каркасна з діафрагмами жорсткості; тип III - стовбурна; тип IV - коробчаста (оболонкова). Комбіновані схеми мають більшу конструктивну гнучкість завдяки можливості розподілу частин зусиль за рахунок змінної жорсткості несучих елементів. Відповідно до розподілу навантажень, в'язі висотних будівель. поділяють на горизонтальні та вертикальні. Горизонтальні забезпечують утворення в висотних будівлях жорстких дисків, які розподіляють зовнішні силові дії між елементами, перешкоджають закручуванню каркаса, виходу із площини елементів і зменшують згинальні моменти. Вертикальні в'язі надають жорсткість при дії горизонтальних навантажень вертикальним елементам будівлі, які з'єднують диски перекриттів.

Розглянуто актуальні питання дослідження конструктивної системи висотних будівель, яка утворює архітектурний образ і об'ємно-просторову структуру, що складається із сукупності взаємозв'язаних конструктивних елементів, які при сумісній роботі забезпечують міцність просторової структури, просторову жорсткість і загальну стійкість об'єкта. У висотних будівлях застосовують різні конструктивні схеми, які складаються із вертикальних (колон, стін, ядер, діафрагм та інші) і горизонтальних елементів (перекриттів, покриттів, балок, розкісних поясів та інших). Горизонтальні несучі конструкції висотних будівель, як правило, однотипні і зазвичай являють собою жорсткий залізобетонний диск (монолітний, збірно-монолітний, збірний). Горизонтальні конструкції сприймають вертикальні та горизонтальні навантаження і передають їх на несучі конструкції та на фундаменти. З метою зниження вітрових впливів вибирають ефективну в аеродинамічному відношенні циліндричну, пірамідальну або призматичну форму будівлі. Конструкції висотних будинків мають свою специфіку, яка значною мірою впливає на їхні об'ємно-планувальні та архітектурно-конструктивні рішення. До таких особливостей відносяться: значні навантаження на несучі конструкції; неоднакове навантаження на конструктивні елементи конструкцій; високе значення вітрового навантаження як горизонтальної складової; проблеми спільної роботи несучих конструкцій із сталі та бетону; вплив природних факторів (сейсмічних, атмосферних, аеродинамічних); вплив техногенних факторів (вібрації, шуми, аварії, пожежі, диверсійні акти, локальні руйнування); підвищені вимоги до пожежної безпеки та систем життєзабезпечення; складне інженерно-технічне забезпечення.

Мета роботи - оцінка і прогнозування станів системи "основа - фундамент - висотна будівля", що впливають на стійкість і безпеку об'єктів капітального будівництва. При розробці проектних рішень конструкцій фундаментів висотних будівель забезпечення геотехнічної і геомеханічної безпеки є найбільш актуальної проблемою. Методи дослідження. При будівництві фундаментів висотних будівель виникає ряд особливостей, які необхідно враховувати при проектуванні. Вибір конструкції фундаментів, крім перерахованих вище принципів, залежить від фізико-механічних характеристик і характеру нашарування грунтів основи і навантажень, що передаються на них, форми і розмірів висотної будівлі, розмірів будівельного майданчика, наявності навколишніх будинків, тунелів (метро) і підземних комунікацій. Розрахунки фундаментів висотних будівель виконуються, як і для фундаментів звичайних будинків, за двома групами граничних станів відповідно до нормативів з урахуванням особливостей. Визначення величин навантажень на основу і розрахунки основ, фундаментів і підземних частин будівлі слід виконувати, розглядаючи спільну роботу системи "основа - фундамент - висотна будівля". Система "основа - фундамент - висотна будівля" є областю системної взаємодії висотного споруди і грунтового масиву, умови якого визначаються складом інженерно-геологічних компонент і їх параметрів з урахуванням глибини закладення фундаменту, його конструктивних особливостей і величини силового навантаження, доданої в існуючу систему міської забудови. Наукова новизна. Отримання комплексної інформація про компоненти сфери взаємодії основи з фундаментом і висотною будівлею дозволяє обгрунтувати вибір типу фундаменту, глибину його залягання, висоту (поверховість) та застосування інженерного захисту від екзогенних геологічних процесів. Практична значимість. Проведення всебічного моніторингу на всіх етапах будівництва та після його завершення до стабілізації деформацій і науково-технічного супроводу проектування і будівництва. Результати. Відзначено можливість розвитку негативних процесів, що впливають на стійкість і безпечне функціонування висотної будівлі, як на стадії розробки котловану, так і під час експлуатації висотної будівлі, пов'язана з особливостями інженерно-геологічних умов області взаємодії системи.