x

Концепции

16-этажное офисное здание

Строительство 16-этажного офисного центра без подземных этажей в г. Киеве.



 
1. Исходные данные


  • Рассматривается 16-этажный офисный центр без подземных этажей.
  • Район строительства – г. Киев
  • Вид строительства – новое строительство
  • Особые условия площадки (сейсмичность, просадочные грунты, подрабатываемые и подтопляемые территории) – просадочные грунты, подрабатываемые и подтопляемые территории отсутствуют, поскольку высота здания превышает 50м для г. Киева принята сейcмичность площадки 6 баллов по шкале MSK-64
  • Размеры здания в плане – 30х39м
  • Высота этажа – 3,9м
  • Предельная высота перекрытия – 0,9м
  • Тип кровли – плоская
  • Внешние стены – навесные фасадные панели/60-80% стекла и светозащитные металлоконструкции
  • Требуется обеспечить разводку инженерных сетей и коммуникаций по этажу в створе балок
  • Категория сложности и класс ответственности объекта - соответственно IV и СС2 (Количество людей, которые постоянно находятся на объекте – 300-400; Количество людей, которые периодически находятся на объекте – 500-1 000; Предполагаемые экономические потери - 15 000 - 50 000 м.р.з.п.)
  • По заданию требуется сравнить 3-и варианта конструктивной схемы: 1 – полный металлокаркас с перекрытиями из сборных ж/б плит; 2 – каркас со сборными ж/б колоннами, стальными балками перекрытия и настилом из сборных ж/б плит, как и в варианте 1; 3 – полный металлокаркас с композитными (сталежелезобетонными перекрытиями)
  • В конструкции должны быть использованы материалы, производимые на заводах Украины

2. Нагрузки и воздействия


Расчет выполнен по нормам проектирования «ДБН B.1.2-2:2006 с изменением №1»
Собственный вес перекрытий

Материал Распределенная нагрузка (kПа) Объемный вес (т/куб.м) Толщина (м) γf
Металлоконструкции перекрытия   0,5     1,05 
Плиты ж/б пустотные  3,0     1,1
Ц/п стяжка - 1,8 0,05 1,3
Керамическая плитка 0,2     1,2
Гипсокартон 0,1     1,2
 
Эксплуатационная нагрузка 4,700 kПа
Предельная нагрузка 4,700 kПа

Временные нагрузки на перекрытие

Для расчета объекта в целом
Служебные помещения административного, инженерно-технического, научного персонала организаций и учреждений, классные помещения учреждений просвещения, бытовые помещения (гардеробные, душевые, умывальные, уборные) промышленных предприятий и общественных зданий и сооружений
Нагрузка:
Эксплуатационная 1,962 kПа
Квазипостоянная 0,834 kПа
 
Коэффициент надежности по нагрузке γf 1,2  

Эксплуатационная нагрузка 1,962 kПа
Предельная нагрузка 2,354 kПа
Квазипостоянная нагрузка 0,834 kПа

Для расчета объекта в целом
Равномерно распределенные добавочные нагрузки на ригели и плиты перекрытий от веса временных перегородок
Нагрузка:
Эксплуатационная 0,49 kПа
 
Коэффициент надежности по нагрузке γf 1,3  

Эксплуатационная нагрузка 0,49 kПа
Предельная нагрузка 0,638 kПа
Квазипостоянная нагрузка 0 kПа

3. Архитектурно-планировочные решения



Типовой этаж
Общая площадь (GBA) - 1 196 кв.м
Площадь под аренду (GLA) - 1 012 кв.м
16 этажей
Общая площадь (GBA) - 16 744 кв.м
Площадь под аренду (GLA) - 14 168 кв.м

Общая характеристика здания

Концепция здания бизнес - центра предназначена для строительства в центральной части
города Киева
Новое строительство
Климатические район - IIВ
Степень огнестойкости - I
Класс здания по функциональному назначению - гражданское, общественное
Класс капитальность здания - I
Габаритные размеры в осях - 39,00 х 30,00 м
За относительную отметку 0,000 принята отметка уровня главного входа в здание (уровень земли)

Объемно планировочные решения

Одной из центральных задач, при разработке концепции, было обеспечение максимальной площади офисных помещений при небольшом пятне застройке. Этими принципами объясняется архитектурный замысел проекта. Здание, прямоугольной в плане формы, имеет этажность 15 этажей + технический этаж, при высоте стандартного этажа 3,90 м. Габаритные размеры в осях 39,00х30,00 м.

Основные объемно-планировочные показатели:


Общая площадь здания – 17 183,00 кв.м 
Строительный объем – 73 710,00 кв.м
Верхняя высотная отметка – +63,000

В отделке фасадов предполагается применить современные отделочные материалы: керамогранит, алюминиевые композитные панели и др. При остеклении фасадов использовать спайдерную систему цельностеклянных фасадов.

Ведомости внутренней отделки помещений необходимо выполнить в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями к отделке офисных помещений. Отделка помещений входной группы, лифтовых холлов, помещения руководство компаний, а так же помещений с требованиями к высокому уровню отделки, должна быть разработана индивидуальными проектами интерьеров.

Инженерное обеспечение здания

Здание бизнес-центра обеспечивается всеми видами информационного, компьютерного, интеллектуального и организационного обслуживания. Здание будет иметь высокоразвитую инженерную инфраструктуру, обеспечивающую мировой уровень комфорта для сотрудников и посетителей.

Предусматриваются инженерные системы и оборудование, обеспечивающие необходимые температурно-влажностные параметры, режимы освещения. Здание оборудуется современными системами вентиляции, отопления, водопровода и канализации, электроосвещения, пожаротушения, пожарной и охранной сигнализацией.

Вертикальное перемещение посетителей осуществляется современными лифтами.

Наружные инженерные коммуникации выполняются в соответствии с техническими условиями, выданными городскими организациями.

Технико-экономические показатели

№п/п   Наименование показателей Единицы измерения  Количество 
1 Строительный объем куб.м 73 710,00
2 Площадь застройки кв.м 1 170,00
3 Общая площадь кв.м 17 183,00

4. Конструктивная схема


Вариант 1

Предполагает следующую каркасную конструктивную схему:

1.1. Несущий каркас здания - металлический пространственный каркас с ядром жесткости, расположенном в центральной части здания
1.2. Сечения ригелей пространственного каркаса здания приняты из сварных двутавровых балок с перфорацией (где необходимо) для разводки инженерных сетей и коммуникаций по этажам здания
1.3. Колонны пространственного каркаса выполнены из сварных двутавровых профилей
1.4. Решение перекрытия - комбинированное перекрытие выполненное устройством сборных пустотных железобетонных плит по металлическим ригелям пространственного каркаса
1.5. Полная высота перекрытия ~900 мм
1.6. Ядро жесткости принято из монолитного железобетона
1.7. Пространственная жесткость каркаса в целом обеспечивается ядром жесткости и системой связей
1.8. Опирание колонн на фундаменты – шарнирное
1.9. Опирания балок на ядро жесткости и колонны – шарнирные через закладные детали
1.10. Монтажные стыки – на болтах. Заводские соединения - сварка
1.11. Основные инженерные сети проходят в стволе центрального ядра жесткости, где расположен холл с пассажирскими лифтами.
1.12. Фундаменты – монолитные железобетонные на свайном основании
1.13. Высота этажа –3900 мм, этаж в свету ~3000мм
1.14. Фасадные системы - навесные фасадные панели (60-80% остекление + светозащитные металлоконструкции)
1.15. Кровля – плоская
1.16. Огнезащита обеспечивается:
  • для колонн (R 150): огнезащитными плитами
  • для балок (RЕІ 60): интумесцентным покрытием
  • для противопожарных перекрытий согласно ДБН В.2.2-9-2009 (RЕІ 120) на уровне 6-го и 13-го этажей: выполнить необходимую огнезащиту с использованием системы ROCKFIRE (либо другим аналогичным способом)
Вариант 2

2.1. Несущий каркас здания - шарнирно-связевой металлокаркас с центральным железобетонным ядром жесткости. В такой конструктивной схеме большинство соединений металлокаркаса - шарнирное. Пространственная жесткость и геометрическая неизменяемость каркаса обеспечивается железобетонным ядром жесткости, связями и настилом перекрытий
2.2. Сечения ригелей пространственного каркаса здания приняты из сварных двутавровых балок с перфорацией (где необходимо) для разводки инженерных сетей и коммуникаций по этажам здания
2.3. Колонны пространственного каркаса выполнены из сварных двутавровых профилей
2.4. Плиты перекрытия - монолитная железобетонная плита по несъемной опалубке из стального профилированного настила.Профнастил - предварительно высотой 75 мм, толщиной 0,9 мм с цинковым покрытием. В плитах перекрытия при помощи анкеровки обеспечена совместная работа ж/б и балок настила

2.5. Полная высота перекрытия ~900 мм
2.6. Ядро жесткости принято из монолитного железобетона
2.7. Пространственная жесткость и геометрическая неизменяемость каркаса обеспечивается железобетонным ядром жесткости, связями и настилом перекрытий
2.8. Опирание колонн на фундаменты – шарнирное
2.9. Опирания балок на ядро жесткости и колонны – шарнирные через закладные детали
2.10. Монтажные стыки- на болтах. Заводские соединения - сварка
2.11. Основные инженерные сети проходят в стволе центрального ядра жесткости, где расположен холл с пассажирскими лифтами.
2.12. Фундаменты - монолитные железобетонные на свайном основании
2.13. Высота этажа - 3900 мм, этаж в свету ~3000 мм
2.14. Фасадные системы - навесные фасадные панели (60-80% остекление + светозащитные металлоконструкции)
2.15. Кровля – плоская
2.16. Огнезащита обеспечивается:
  • для колонн (R 150): огнезащитными плитами
  • для балок (RЕІ 60): интумесцентным покрытием
  • для противопожарных перекрытий согласно ДБН В.2.2-9-2009 (RЕІ 120) на уровне 6-го и 13-го этажей: выполнить необходимую огнезащиту с использованием системы ROCKFIRE (либо другим аналогичным способом)
5. Укрупненная спецификация основных конструкций каркаса


Тип конструкции Количество
Вариант 1
(стальные колонны, сборные перекрытия)
Вариант 2
(стальные колонны, композитные перекрытия)
Металлоконструкции, из них: ~944,6 т ~685 т
Колонны, шт. 176 шт. (на 2-а этажа) 176 шт. (на 2-а этажа)
Связи, шт. 896 шт. -
Балки, шт. 864 шт. 1068 шт.
Монолитные Ж/Б конструкции ядра жесткости 1 318 куб.м 1 318 куб.м
Сборные Ж/Б плиты перекрытий 17 183 куб.м -
Монолитные Ж/Б конструкции перекрытий - 1 959 куб.м
Профнастил Н75-750-0.9 - 17 183 куб.м

Разделив на площадь перекрытия по стальным балкам получим металлоемкость:
  • Для Варианта 1 – 944,6/17183 ? 55,0 кг/кв.м
  • Для Варианта 2 – 685/17183 ? 39,9 кг/кв.м, а с учетом профнастила – 52,4 кг/кв.м

6. Основные узлы



Узел опирания пустотных плит перекрытия на балку


Узел сопряжения металлической колонны с балкой


Разрез по перекрытию


7. Укрупненный расчет затрат времени на монтаж каркаса здания


Данный расчет времени включает только монтаж надземной части каркаса без учета фундаментов, земляных и других видов строительно-монтажных работ.

Расчетом принято, что производительность ограничена наличием на строительной площадке только одного крана. При этом бетонирование ядра и перекрытий выполняется бетононасосами.

Вариант 1 (стальные колонны, сборные перекрытия)

Позиция Ед. Норма времени, един./смену Вариант 1
Количество Трудоемкость, смен
1 Несущий каркас        
1.1 Бетонирование ядра жесткости в скользящей опалубке куб.м 13 1 381 101
1.2 (а) Монтаж металлических колонн массой до 2 т шт. 8 176 22
1.2 (б) Монтаж железобетонных колонн массой до 6 т шт. 6 0 0
1.3 Монтаж балок массой до 1,5 т шт. 10 864 86
1.4 Монтаж связей массой до 1 т шт. 13 896 69
1.5 (а) Монтаж пустотных плит перекрытий кв.м 290 17 183 59
1.5 (б) Монтаж профнастила с приваркой анкеров кв.м 200 0 0
  Обустройство ж/б плиты по настилу куб.м 20 0 0
  Итого смен 337

Вариант 2 (стальные колонны, композитные перекрытия)

Позиция Ед. Норма времени, един./смену Вариант 2
Количество Трудоемкость, смен
1 Несущий каркас        
1.1 Бетонирование ядра жесткости в скользящей опалубке куб.м 13 1 381 101
1.2 (а) Монтаж металлических колонн массой до 2 т шт. 8 176 22
1.2 (б) Монтаж железобетонных колонн массой до 6 т шт. 6 0 0
1.3 Монтаж балок массой до 1,5 т шт. 10 1 068 107
1.4 Монтаж связей массой до 1 т шт. 13 0 0
1.5 (а) Монтаж пустотных плит перекрытий кв.м 290 0 0
1.5 (б) Монтаж профнастила с приваркой анкеров кв.м 200 17 183 86
  Обустройство ж/б плиты по настилу куб.м 20 1 959 98
  Итого смен 414

Предполагая двухсменную организацию работы при наличие все того же одного крана можно составить следующие графики выполнения работ:


Вариант 1 (стальные колонны, сборные перекрытия). Общая продолжительность – 121 рабочий день при двухсменной работе.


Вариант 2 (стальные колонны, композитные перекрытия). Общая продолжительность – 98 рабочих дней при двухсменной работе.

Первый вариант уменьшает объем и, соответственно, трудоемкость работ, выполняемых на площадке.

Первый вариант представляет собой полностью сборное решение, которое требуют максимального участия крана в работе. Сроки монтажа такого каркаса можно сократить, используя на площадке не один а несколько кранов, обязательно соответственных образом согласовывая их работу. Во втором варианте композитные перекрытия позволяют разделить процессы устройства каркаса и перекрытий тем самым сокращая сроки монтажа даже при большей трудоемкости.

Существуют различные вариации технологии строительного производства на таком объекте, которые будут по разному влиять на трудоемкость и общую продолжительность выполнения строительно-монтажных работ. Поэтому выбор того или иного технологического решения должен быть обоснован в проекте организации строительства (ПОС) и проекте выполнения работ (ПВР).

8. Противопожарная и антикоррозионная защита стальных конструкций


В соответствии с ДБН В.2.2-9-2009 «Гражданские здания и сооружения. Основные положения» зданию была присвоена требуемая степень огнестойкости I, для которой необходима огнезащита стальных конструкций балок перекрытия (R60, M0), лестниц (R60, M0) и колонн (R150, M0).

Разделения здания в плане на противопожарные отсеки не требуется. По высоте же требуется разделить здание двумя противопожарными перекрытиями (REI 120).

Концепцией предлагается для огнезащиты балок перекрытия и лестниц применять интумесцентные покрытия, а для устройства огнезащиты колонн и противопожарных перекрытий – плитные материалы.

В случае применения сборных железобетонных элементов также должны быть обеспечены соответствующие пределы огнестойкости, что должно подтверждаться сертификатами и протоколами испытаний.

Антикоррозионная защита конструкций здания регламентируется ДСТУ Б В.2.6-193:2013 «Защита металлических конструкций от коррозии. Требования к проектированию». Назначение здания позволяет отнести среду в помещении к категории «А» агрессивных газов по ДСТУ Б В.2.6-193:2013. С учетом сухого или нормального влажностного режима для теплого здания степень агрессивного воздействия среды по ДСТУ Б В.2.6-193:2013 – неагрессивная. Для таких условий достаточно 55 мкм лакокрасочного покрытия со степенью очистки поверхности не ниже 3-й (Sa2 или St2 по ISO). В случае нанесения на определенные элементы огнезащитных покрытий, проектные решения по антикоррозионной защите этих элементов должны учитывать необходимые требования к огнестойкости. Данные проектные решения должны предусматривать совместимость и адгезию антикоррозионных и огнезащитных покрытий, а также их совместное влияние на класс огнестойкости стальных конструкции.