Научно-технический прогресс и градостроительные задачи по застройке центров крупных городов приводят к необходимости проектирования и строительства многоэтажных административных, гостиничных, лечебных и других зданий. В настоящее время в крупных городах СССР построено большое количество 25— 30-этажных зданий. При этом разнообразие типов зданий дополнено и различием конструктивных решений-панельных, каркасных, монолитных (рис. 1.19—1.22) ,
С ростом городов и реконструкцией центральных районов также возникает необходимость создания пространственных композиций застройки с контрастными градациями по этажности. 25—40-этажным зданиям отводится роль архитектурных украшений магистралей, районов или даже городов, их целесообразно размещать также на периферийных пригородных территориях с богатыми лесными массивами, а также при застройке районов с хорошими грунтовыми условиями (например, со скальными грунтами).
Зарубежная строительная практика богата разнообразием зданий повышенной этажности, различными объемно-планировочными, функциональными решениями и конструктивными схемами. Как правило, из монолитных и сборно-монолитных конструкций строятся здания до 50 этажей, а здания высотой в 100—ПО этажей строятся в металлическом каркасе. Применение металлического каркаса, в основном, обосновано ограниченными техническими возможностями монтажных механизмов при возведении зданий.
Акцентная значимость зданий повышенной этажности обусловливает индивидуальную характеристику объемно-планировочных и пластических решений. Это требование в большей или меньшей степени вступает в противоречие с индивидуальными способами строительства зданий, особенно крупнопанельных. Эти противоречия разрешаются проектированием с помощью Единого каталога унифицированных изделий в сочетании со систематизацией архитектурно-планировочных решений. В практике отечественного проектирования и строительства много зданий возводится индустриальными методами и вместе с тем они имеют свой индивидуальный облик. К их числу следует отнести 25-этажные жилые и общественные здания Москвы (рис. 1.21, 1.22).
Выбор общей формы объемно-планировочного решения зданий повышенной этажности производится с учетом площади участка застройки, рельефа местности, условий инсоляции, функционального содержания и технологии. Немаловажным фактором в проектировании зданий является его общая форма. При высоте здания 100 м и более разные формы по-разному воспринимают нагрузки от ветра. Так, круглая и квадратная формы зданий в плане предпочтительны по сравнению сТ- и П-образными формами.
В высотном общественном многофункциональном здании необходимы средства противодымной защиты с механическим побуждением тяги, предназначенные для удаления дыма из зоны развития огня и для сохранения свободных от дыма зон, по которым люди могут выйти из здания, не подвергаясь воздействию дыма от пожара. Средства достижения этой цели зависят от архитектурного решения здания и от конкретных систем, имеющихся в проекте. Инженер-проектировщик систем ОВК ответственен за проектирование системы противодымной защиты, использующей вентиляторы, являющиеся частью системы кондиционирования, или вентиляторы, установленные только для противодымной защиты.
Более подробно практическая информация и методы анализа противодымной зашиты излагаются в публикации, вышедшей в 2002 году под названием «Principles о Г Smoke Management*, авторы John Н. Klote и James A. Wilke; издана Американским обществом инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) совместно с Обществом инженеров пожарной защиты. Кроме этого, в руководстве ASHRAE - Приложения (ASHRAE Handbook -Applications) имеется глава «Противопожарная и противодымная зашита», в издании трудов ASHRAE (ASHRAE Transactions) даются ссылки на несколько работ, рассматривающих эту проблему. Дополнительную информацию можно найти в изданиях NFPA 92А «Рекомендуемая практика построения систем противодымной защиты» (Recommended Practice for Smoke Control Systems) и NFPA 92В «Руководство по проектированию систем противодымной защиты в галереях магазинов, атриумах и на больших пространствах» (Guide for Smoke Management Systems in Malls, Atria and Large Areas).
При возникновении пожара в высотном здании наблюдается тенденция распространения дыма от пожара из зоны пожара в другие зоны здания. Причинами этого распространения являются естественная плавучесть и объемное расширение дыма; эффект тяги, непосредственно связанный с температурой наружного воздуха и высотой здания; ветровые течения вокруг здания, изменяющие движение воздуха снаружи здания и у выпускных клапанов и влияющие на движение воздуха и дыма в здании; режим работы и производительность вентиляторов в здании.
Для предотвращения распространения дыма в зоны с пребыванием людей вентиляторы в здании должны работать без рециркуляции воздуха, переносимого из зоны пожара в зал механического оборудования. Есл и этот воздух рециркули-рует при помощи систем подачи кондиционированного воздуха, он может занести с собой захваченный дым в зоны с пребыванием людей. Этого нельзя допустить. Поэтому основной задачей является обеспечение работы вентиляторов в таком режиме, чтобы можно было преодолеть эффект тяги и предотвратить распространение воздуха с дымом из зоны пожара в зоны с пребыванием людей.
Разработка системы безопасности требует усилий специалистов многих направлений, в том числе архитектора.инженера-строителя, проектировщика систем ОВК, инженеров-электриков и специалистов по пожарной безопасности. Архитектор занимается вопросами расположения и характеристиками эвакуационных лестниц и зон эвакуации, а также вопросами огнестойкости шахт и внутренних перегородок здания. Инженер-строитель определяет огнезащитные материалы для элементов конструкции здания. Остальные элементы системы безопасности, входящие в состав системы борьбы с огнем, проектируются специалистом по системам ОВК, инженером-электриком и специалистами по пожарной защите.
Проектирование во всех этих областях осуществляется в соответствии с территориальными строительными нормами региона, в котором строится здание, и федеральными нормами пожарной безопасности. Эти стандарты относятся ко многим аспектам проектирования здания, в особенности к разработке таких инженерных систем, как система пожарной сигнализации, водонапорная система и спринклерная система, система противодымной зашиты.
Более подробные рекомендации по использованию на практике этих стандартов и подробное описание современных технологий и практики пожаротушения приводятся в руководстве по пожарной защите, изданном Национальной ассоциацией пожарной защиты США (NFPA). Для того чтобы это руководство соответствовало результатам современных практических разработок в области пожарной защиты, оно периодически обновляется. Издание содержит прекрасные материалы, относящиеся не только к проблемам пожаротушения. Хотя и не все территориальные нормы полностью соответствуют рекомендациям этого руководства, оно является единственным наиболее полным источником информации о современных технологиях пожаротушения.
Могут быть определенные затруднения при использовании стандартов NFPA и ссылающихся на них строительных норм. Во-первых, в то время как многие территориальные нормы применяют определенные стандарты, ссылаясь на отдельные их положения, другие могут содержать модифицированные выдержки из этих стандартов, применимые к соответствующему региону. Во-вторых, местные органы власти ответственны за интерпретацию стандартов и соответствующих строительных норм. Их интерпретации в различных случаях могут значительно различаться и быть более ограничительными, чем при буквальном прочтении членами проектной группы исходных стандартов и норм. Поэтому проектировщикам, участвующим в каком-либо проекте высотного общественного многофункционального здания, следует обязательно рассмотреть соответствующие нормативные документы совместно со строительным отделом и отделом пожарной защиты, являющимися органами, ответственными за строительство в том регионе, где будет сооружаться здание.
Наконец, многие страховые компании в США предъявляют более ограничительные критерии к проекту; чем стандарты NFPA или строительные нормы, и если владелец или застройщик хочет, чтобы здание строилось в соответствии с требованиями одной из таких страховых компаний, необходимо, чтобы проектирование проводилось согласно их требованиям.
Всегда необходимо учитывать возможность модификаций строительных норм. Например, в настоящее время в Нью-Йорке обсуждается вопрос об увеличении ширины лестничных клеток до 1 727 мм, чтобы во время пожара по лестнице могли спускаться покидающие здание люди и одновременно подниматься пожарные для борьбы с огнем на верхних этажах. Эти изменения не введены в строительные нормы Нью-Йорка, но включены в руководство по проектированию для указания того, что изменения обсуждаются различными руководящими органами и их принятие возможно в любой момент. Поэтому проектировщики, работающие над любым проектом, должны быть осведомлены о предстоящих изменениях и иметь возможность включить соответствующие изменения в свой проект.
Элементы конструкции и операционные системы высотного общественного многофункционального здания в совокупности образуют систему безопасности. Требования, предъявляемые к элементам конструкции и операционным системам, содержатся в территориальных строительных нормах региона, в котором строится здание. Строительные нормы и правила задают параметры деталей конструкции здания и минимальные критерии для средств эвакуации из здания в случае пожара или другого чрезвычайного случая, определяют возможности зашиты и системы, которые должны включаться в проект для достижения разумного уровня защиты, который может быть предоставлен для обеспечения должного времени эвакуации и защиты людей в здании, подвергающихся воздействию огня или дыма при пожаре.Перед рассмотрением особенностей системы безопасности имеет смысл повторить рабочее определение высотных зданий Администрации общих служб (GSA), приведенное в главе 1. Это определение звучит следующим образом: высотным зданием является здание, в котором эвакуация в чрезвычайной ситуации невозможна и в котором из-за его высоты с пожаром нужно бороться только изнутри.
С точки зрения систем безопасности из этого определения следует, что высотные здания отличаются следующими типичными характеристиками: 1) в них не может применяться обычное пожарное оборудование; 2) в них может развиваться значительная тяга; 3) для эвакуации людей из них требуется чрезвычайно много времени.
В рассматриваемой области инженер-проектировщик систем ОВК в основном занят проектированием систем противодымной защиты, но при этом он должен понимать принципы действия всей системы безопасности и проблемы, которые должны решать другие члены проектной группы для создания общей интегрированной системы безопасности. Поэтому наряду с противодымной защитой в этой главе рассматриваются и другие аспекты системы безопасности.
