Система зданий с наружными жесткостными конструкциями (оболочковая, «труба», коробчатая), внедренная в строительство в 1961 г. по проекту инж. Ф. Кхана (США), несмотря на ограниченный срок применения, реализована в разнообразных конструктивных вариантах. ( Техническая же идея такой конструктивной системы в проектировании использовалась гораздо раньше, например, в проекте здания Дворца Советов в Москве (1936 г.), в дипломных проектах, выполнявшихся под руководством проф. П. Л. Пастернака в 1940-х гг.)
Помимо основного варианта системы с наружной оболочкой, воспринимающей полностью горизонтальные нагрузки на здание, применяют комбинированные связевые системы, в которых в восприятии горизонтальной нагрузки участвуют не только внешняя оболочка, но и другие вертикальные конструкции - колонны, ствол жесткости, параллельные или перекрестные плоские диафрагмы жесткости. Совместность перемещений этих конструкций кроме дисков перекрытий обеспечивают жесткие горизонтальные ростверки (рис. 72). В пространстве ярусов, занятых жесткими ростверками, обычно располагают технические этажи.
По мнению Кхана, проводившего сравнительный технико-экономический анализ вариантов системы по критерию минимальной массы несущих конструкций на 1 м2 обшей площади здания, оболочковые конструкции из железобетона целесообразны в зданиях высотой до 55 этажей, стальные - до 80 этажей, ствольнооболочковые - соответственно до 65 и до 100 этажей. Система с оболочкой и перекрестными внутренними диафрагмами (так называемая многокоробчатая или «пучок труб»), обладающая большей жесткостью, рекомендована соответственно для 75- и 110-этажных зданий.
В настоящее время в проектировании проработаны вопросы конструирования высотных зданий в 150 этажей и выше. В основу этих проектных предложений также положена идея оболочковой системы из стальных конструкций типа структур (мегаструктура).
Конструкции оболочек разнообразны. Наиболее функционально оправдана и поэтому шире применяется конструкция в виде безраскосной пространственной многоэтажной рамы из стоек и поэтажных горизонтальных обвязочных балок. По требованиям прочности шаг стоек должен быть весьма частым - 1,5 - 2 м, в связи с чем его увязывают с необходимыми размерами окон. Стойки и балки несушей системы одновременно служат оконными перемычками и простенками наружной ограждающей конструкции.
 |
В зданиях выше 80 этажей при больших ветровых нагрузках жесткость рамной системы может оказаться недостаточной и ее заменяют связевой с диагональными раскосами либо диагональной решеткой. Однако эти конструкции плохо согласуются с необходимыми формами и размещением окон. Конструкции оболочек, представляющие собой многоярусные пространственные рамы, выполняют монолитными или сборно-монолитными из высокопрочного конструктивного легкого бетона или из стали. В последнем случае несущая конструкция нуждается в специальном утеплении, которое выполняют изнутри с уровня перекрытий. Рис. 72. Оболочковыее здания: I -схемы конструктивного решения оболочек; а - в виде пространственной рамы ("труба"); б - пространственной рамы с внутренними диафрагмами («пучок труб»); в - связевой систеемы в виде пространственной макрофермы; г - связевой системы в виде пространственной структурной конструкции: II - схемы и примеры конструкций оболочки: а-с - прямоугольными элементами жесткости; б - раскосной с ригелями; в - то же, без ригелей; г - то же. с ригелями и стойками; д, е -примеры сборно-монолитных оболочек |
