тремление многих фирм иметь офисы и представительства в центре городов приводит к тому, что рано или поздно возникает необходимость расширять имеющийся фонд сдаваемых в аренду площадей или строить новые здания. Но внутри плотной городской застройки, как правило, отсутствуют подходящие строительные площадки, а получение разрешительных документов на новое строительство сопряжено с определенными трудностями. Выход зачастую видится в надстройке дополнительных этажей над существующим зданием.

Надстройка может выполняться как без усиления конструкций существующего здания, так и с усилением — возможно, даже с устройством для надстройки самостоятельного фундамента, независимого от существующего. Экспериментальное проектирование показывает, что существующие пятиэтажные здания можно надстраивать на 2−3 этажа — как правило, без усиления фундаментов, но с усилением простенков нескольких этажей или только первого. При этом удается существенно увеличить общую эксплуатируемую площадь.

Выполнение надстроек, опирающихся на самостоятельный каркас, иногда позволяет довести высоту зданий до 8−15 этажей. При надстройке кирпичных зданий чаще применяют внутренний каркас, а крупнопанельных — наружный.

Следует отметить, что в конструктивном плане надстройки могут быть чрезвычайно разнообразны, при том что стены надстраиваемой части, как правило, повторяют несущие стены существующего здания:

  • внутренние несущие стены иногда заменяют в надстройке колоннами (столбами);
  • возможно устройство самостоятельной каркасной системы по верху надстраиваемой части;
  • иногда надстройку выполняют на самостоятельных опорах (метод «Фламинго»);
  • существуют решения, при которых промежуточные опоры в возводимой надстройке не возводят, а нагрузка передается только на наружные стены через систему мощных прогонов или ферм, спрятанных в толще перегородок;
  • реализованы варианты подвески перекрытий в надстройке к стропильным фермам;
  • наконец, встречаются комбинации всех перечисленных решений.

Возьмем в качестве примера здание по Новоконстантиновской улице, д. 18 в Киеве и покажем, как с помощью вычислительного комплекса SCAD Office было выполнено обоснование конструктивных решений при проектировании надстройки трех дополнительных этажей. Реконструкция осуществлена в соответствии с полученной проектной документацией.

Объект реконструкции представлял собой четырехэтажное административнопроизводственное здание с неполным железобетонным каркасом и несущими продольными и поперечными стенами из кирпича (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид здания до надстройки дополнительных этажей
Рис. 1. Общий вид здания до надстройки дополнительных этажей

Здание имеет габаритные размеры в осях 19,6×134 м и состоит из трех деформационных блоков — в осях 1−8, 8−15, 15−22. В поперечном направлении имеет три пролета по 6,0 м (рис. 2).

Рис. 2. План здания до начала надстройки
Рис. 2. План здания до начала надстройки

Высота существующих этажей колеблется в пределах от 4,35 до 4,5 м. Колонны первого этажа имеют сечение 300×600 мм; второго, третьего и четвертого этажей — 300×450 мм. Колонны опираются на монолитные железобетонные столбчатые фундаменты размерами в плане 4,0×4,0 м.

Толщина несущих простенков продольных стен — 640 мм в уровне первого этажа и 510 мм на вышележащих.

Внешние кирпичные стены опираются на ленточные фундаменты из сборных бетонных блоков шириной 0,7 м и железобетонных подушек шириной 2,1 м. (рис. 3)

Рис. 3. Поперечный разрез здания
Рис. 3. Поперечный разрез здания

В конечном итоге заказчиком было принято решение надстроить три полноценных этажа с использованием облегченного металлического каркаса, монолитного железобетонного перекрытия по опалубке из профнастила (который выступает в качестве несъемной опалубки) и внешнего стеклянного ограждения.

Вначале рассматривались три возможных варианта опирания надстройки на существующее здание (рис. 4):

  • вариант 1 — с полным опиранием (внутри — на существующие внутренние колонны, по внешнему периметру — на существующие внешние стены);
  • вариант 2 — с частичным опиранием (по внутренним колоннам — на существующее здание, по наружным стенам — на нововозведенные стойки);
  • вариант 3 — с полностью независимым опиранием надстройки (на самостоятельном каркасе).
Рис. 4. Возможные схемы устройства трехэтажной надстройки
Рис. 4. Возможные схемы устройства трехэтажной надстройки

Ужесточение диска перекрытия здания обеспечивалось размещением металлических балок перекрытия в различных направлениях (рис. 5).

Рис. 5. Возможное размещение балок перекрытия в разных направлениях
Рис. 5. Возможное размещение балок перекрытия в разных направлениях

Расчетные модели надстроек здания были просчитаны с помощью программы SCAD. Изображения двух рассматриваемых вариантов расчетных схем показаны на рис. 6.

Рис. 6. Расчетные схемы надстройки здания в программе SCAD
Рис. 6. Расчетные схемы надстройки здания в программе SCAD

В результате заказчик предпочел первый вариант надстройки — с полным опира-нием на существующее здание и предварительным усилением его простенков на всех этажах (рис. 7).

Рис. 7. Общий вид здания в процессе возведения надстройки
Рис. 7. Общий вид здания в процессе возведения надстройки

В процессе выполнения предварительных расчетов и принятия проектных решений приходилось параллельно решать немало различных инженерных задач, а полученные результаты во многом определяли сильные и слабые стороны того или иного варианта надстройки.

Заметим, что не вся работа, связанная с расчетом, подбором сечений и проектированием, осуществлялась непосредственно в программе SCAD: в составе SCAD Office представлена целая линейка малых инженерных программ-сателлитов, которые призваны решать конкретные локальные задачи расчета в рамках действующих нормативов в области строительства (СНиП, СП и т.д.).

Так, например, с задачами определения расчетного сопротивление грунта, несущей способности сваи успешно справляется программа ЗАПРОС. Подобрать арматуру в сечении железобетонного элемента, выполнить экспертизу существующего армирования, проверить условие продавливания помогает программа АРБАТ. Необходимость усиления кирпичного простенка, несущую способность кирпичной стены подвала можно определить в программе КАМИН. С помощью программы КРИСТАЛЛ рассчитываются металлические фермы, а также болтовые и сварные соединения. Деревянные конструкции можно запроектировать в программе ДЕКОР. Но в этой статье мы лишь очень кратко коснулись основных элементов технологии использования программных модулей, входящих в состав вычислительного комплекса SCAD Office. С их помощью был выполнен проверочный расчет надстройки, проверены элементы существующего здания и сделан обоснованный вывод о возможности возведения трех дополнительных этажей

Вид здания после завершения реконструкции с применением представленных проектных решений и расчетов показан на рис. 8.

Рис. 8. Общий вид здания после надстройки дополнительных этажей
Рис. 8. Общий вид здания после надстройки дополнительных этажей

Autodesk и Gehry Technologies совместными усилиями совершенствуют методы проектирования и строительства зданий

Компания Autodesk, мировой лидер в области решений для 3D-дизайна, проектирования и создания виртуальной реальности, и компания Gehry Technologies, предоставляющая технологии и услуги архитектурным и проектным мастерским, генподрядчикам, заказчикам и другим представителям строительной отрасли, объявили о стратегическом бизнес-партнерстве. Компании намерены помочь архитекторам, проектировщикам и конструкторам более полно ощутить преимущества технологии информационного моделирования зданий для обеспечения конкурентоспособности выполняемых проектов.

По условиям соглашения о бизнес-партнерстве Autodesk предоставит отделу консалтинга Gehry Technologies расширенную поддержку и организует обучение работе со своими решениями на основе технологии информационного моделирования зданий (Building Information Modeling — BIM). В их числе — Autodesk Building Design Suite, семейство продуктов Revit, Revit Navisworks, AutoCAD Civil 3D и Autodesk Vault Collaboration AEC. Кроме того, компанией Autodesk осуществлены акционерные инвестиции в Gehry Technologies, условия которых не разглашаются.

«Совместные консалтинговые услуги Autodesk и Gehry Technologies должны оказать значительную помощь организациям архитектурно-строительной отрасли, принявшим решение о внедрении технологии BIM, — утверждает Джей Бхатт, старший вице-президент Autodesk по решениям для архитектуры и строительства. — Цель нашего партнерства — с максимальной отдачей использовать сильные стороны обеих компаний, каждая из которых является мировым лидером в своей области. Это придаст дополнительный импульс переходу отрасли на BIM-технологию и вызовет у клиентов интерес к решениям Autodesk на основе данной технологии, которые в совокупности полностью охватывают весь цикл проектирования».

Партнерство с Autodesk позволит Gehry Technologies вовлечь в число своих клиентов компании, которые намереваются трансформировать свои бизнес-процессы и методы проектирования с помощью решений Autodesk на основе BIM.

«Я основал компанию Gehry Technologies, чтобы помочь отрасли справиться с ее давними проблемами и предоставить различным организациям возможность реализовать передовой опыт при разработке новых проектов, — говорит Фрэнк Гери, один из владельцев Gehry Technologies. — Технологии, которые мы развивали все эти годы, очень ценны для наших клиентов. Компания уже долгое время использует продукты Autodesk, а перевод наших взаимоотношений на новый уровень будет способствовать достижению общей цели: помочь архитекторам, инженерам, подрядчикам и заказчикам строительства получить реальную отдачу от современных технологий».

Леонид Скорук,
к.т.н., с.н.с. НП ООО «СКАД Софт»,
доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций
Киевского национального университета
строительства и архитектуры (КНУСА)