Безопасность на высоте. Особенности проектирования небоскребов

Дискуссии о целесообразности высотного строительства в России продолжаются.

Но потребности рынка заставляют проектировщиков постепенно переходить от отвлеченных споров к решению конкретных задач. Важнейший их комплекс связан с обеспечением безопасности высотных зданий.

Строительство без базы

Высотные здания относятся к объектам 1-й категории сложности и, соответственно, повышенной опасности. В значительной степени именно этот фактор сдерживает развитие «высотного» сегмента в строительстве. Градостроительный кодекс относит здания высотой более 100 м к категории уникальных, так же как здания, глубина подземного этажа в которых находится ниже отметки в 10 м. Это определение касается как архитектурно-конструктивных решений, так и инженерных систем, которых для небоскреба необходимо более 30.

Трудности с прохождением экспертизы у таких проектов возникают настолько часто, что заказчики и проектировщики предпочитают останавливаться на более низких отметках. Тем не менее высотки проектируются и строятся, причем не только в обеих столицах, но и в ряде крупных региональных центров Европейской части и Сибири: Самаре, Волгограде, Екатеринбурге, Новосибирске, Кемерове и т. д.

Новый опыт требует обобщения. Особенно если учесть, что складывается он в условиях недостаточно разработанной нормативной базы. Москва и Санкт-Петербург пользуются собственными территориальными нормами – соответственно МГСН 4.19-2005 «Временные нормы и правила проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов» и ТСН 31-332-2006 «Жилые и общественные высотные здания». Полнота и тех и других вызывает серьезные сомнения у специалистов.

Сегодня несколько институтов, в частности ЦНИИЭП жилища, НИИОСП им. Н. М. Герсеванова, ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко, занимаются разработкой технических условий для реализации высотных проектов. Заключение о возможности применения разработанных ТУ дает Центр нормирования и стандартизации в строительстве. В ЦНИИЭП жилища разработали также Технический регламент и национальный стандарт по проектированию высотных зданий. Эти документы находятся сегодня в стадии согласования.

С другой стороны, существуют аспекты, которые невозможно предусмотреть, пока они не проявятся естественным образом, в процессе работы над конкретным объектом.

О том, насколько актуальна сегодня для проектировщиков эта проблематика, свидетельствует конференция «Проектирование инженерных систем и безопасности высотных зданий».

К ключевым вопросам безопасности специалисты относят:

– пожарную безопасность высотного объекта;

– «поведение» здания во время природных катастроф, техногенных аварий и террористических актов;

– проектирование систем инженерного обеспечения с учетом их безопасной эксплуатации.

Счет на часы

Пожарная безопасность небоскреба связана с проектированием путей эвакуации людей во время пожара, лифтовых систем, систем пожаротушения.

С учетом того, что в высотке может находиться одновременно до 20 тысяч человек, простых решений здесь не существует.

Проектировщикам приходится считаться с рядом факторов. Среди них известное сопротивление инвесторов, которые заинтересованы в том, чтобы непродаваемые площади занимали в здании как можно меньше места. Но, как показывает практика, только лифты могут занимать до 30% объема высотного здания. В то же время при разработке планировочных решений приходится предусматривать эвакуационные лестницы с незадымляемыми лестничными клетками и достаточной пропускной способностью, пожаробезопасные зоны и т. д.

С другой стороны, согласно п. 6.24 СНиП 21-01-97 эвакуационные пути не должны включать в себя лифты и эскалаторы. Отечественные правила эксплуатации по-прежнему запрещают пользоваться лифтами во время пожара в здании. Однако эвакуация людей из высотных зданий без использования лифтов невозможна, т. к. большинство людей не способно достаточно быстро спуститься с высоты более 18 этажей, особенно в плотном потоке. Слияние же людских потоков само по себе несет потенциальную опасность. Практика показывает, что около 60% людей в чрезвычайной ситуации удается эвакуировать именно на лифте.

По-видимому, российским проектировщикам придется также, следуя примеру зарубежных коллег, предусматривать специальные шахты доступа пожарных подразделений с пожарными кранами в незадымляемых тамбурах. Такой унифицированный блок не используется в обычное время и предназначен исключительно для подъема людей и оборудования при проведении аварийно-спасательных работ.

Всё это требует индивидуального подхода к каждому высотному проекту, подкрепленного в то же время наличием унифицированных объемно-планировочных решений и расчетов.

– После событий 11 сентября 2001 года особое значение приобрели проблемы инженерной безопасности, связанные с защитой уникальных объектов при комбинированных особых воздействиях типа «удар – взрыв – пожар», – говорит доктор технических наук, профессор МГСУ Владимир РОЙТМАН. – Важно понять, что происходит при одновременном разрушении нескольких десятков несущих конструкций. И как долго уцелевшие конструкции смогут сопротивляться пожару, неся при этом увеличенную нагрузку.

Известно, что инженерная защита позволила северной башне-близнецу продержаться 1 ч. 42 мин. после взрыва самолета, южная простояла 52 мин., что позволило людям спастись. Время от момента комбинированного воздействия до начала коллапса – основной фактор, определяющий уровень безопасности здания.

Существовавшие до сегодняшнего дня подходы не позволяли рассчитать это время. Мы предлагаем схему оценки, которая сопоставима с традиционной схемой оценки огнестойкости конструкций.

Есть проблемы!

– Есть проблемы, до решения которых приступать к строительству высотного здания нельзя, – утверждает Ольга ДОЛГОШЕВА, государственный эксперт-инженер Мосгосэкспертизы, член-корреспондент ВАН КБ. – Наиболее существенные из них таковы. Здание делится на пожарные отсеки по вертикали. При этом требования к огнестойкости перекрытий для технических этажей не учитывают особенностей размещения инженерного оборудования. На практике нередко оборудование смежных отсеков размещается на одном техническом этаже. В результате пожар быстро распространяется на смежные отсеки. И обеспечить расчетное время для эвакуации людей и условия для работы пожарных не удается.

Второе. Прямое наращивание инженерных систем по вертикали в высотных зданиях влечет появление высоконапорных участков. А они требуют специальных материалов, изоляции от остальных коммуникаций, контроля за изменениями параметров среды. Поэтому наличие таких участков снижает безопасность объекта в эксплуатации.

Третье. Типичным недостатком является отсутствие расчета полного баланса воздухообмена при пожаре по системам противодымной защиты и общеобменной вентиляции. А это особенно важно, если учесть, что в высотных зданиях применяются герметичные фасады, приток наружного воздуха обеспечивается только работой этих систем, и отключаться они не должны.

Также в системе управления объектом отдельные ее элементы зачастую не интегрированы в единую систему сбора и обработки информации, а функционируют параллельно. Системы внутреннего электроснабжения нередко выполняются без учета структуры всей системы управления объектом. Здесь требуются комплексные решения, которые обеспечивали бы первую особую категорию электроснабжения. В частности установку третьего источника питания, дизель-генератора, предназначенного для систем обнаружения и ликвидации ЧС. Должно быть обеспечено также гибкое перераспределение электроэнергии между потребителями во время ЧС.

Некомплексный подход к проектированию инженерных систем приводит к тому, что количество коммуникаций увеличивается, сокращая полезные площади и полезный объем здания. Безопасность же при этом снижается. Принципиальные комплексные решения должны приниматься на стадии «проект», а не на стадии рабочей документации. К сожалению, в настоящее время отсутствуют нормативные документы и рекомендации по выполнению специальных технических условий и специальных технических заданий (СТУ и СТЗ) и соответствующих разделов проекта.

В целом же специалисты едины в том, что ситуация требует немедленного реагирования. В частности, срочного появления нормативной документации для высоток.

Наталья Андропова

http://stroygorhoz.ru/ — Строительство и городское хозяйство в Санкт-Петербурге и Ленинградской области  № 103 август 2008