УДК 624
ББК 38.5
Д68

Рецензент:
В.П. Попов — доктор технических наук, профессор,
заведующий кафедрой технологии и организации
строительного производства Самарского государственного
архитектурностроительного университета

Доркин Н.И., Зубанов С.В.
Д68
Технология возведения высотных монолитных железобетонных зда
ний : учебнометодическое пособие / Н.И. Доркин, С.В. Зубанов. —
М. : ФОРУМ : ИНФРАМ, 2015. — 240 с. — (Высшее образование).

ISBN 9785000910573 (ФОРУМ)
ISBN 9785160106663 (ИНФРАМ, print)
ISBN 9785161028278 (ИНФРАМ, online)

В учебнометодическом пособии рассмотрена технология возведения
высотных монолитных железобетонных зданий: особенности производства
опалубочных, арматурных и бетонных работ, контроля качества монолит
ных железобетонных конструкций.
Пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обу
чающихся по специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское
строительство», а также для слушателей курсов повышения квалификации,
организуемых в рамках саморегулируемых организаций.

УДК 624
ББК 38.5

ISBN 9785000910573 (ФОРУМ)
ISBN 9785160106663 (ИНФРАМ, print)
ISBN 9785161028278 (ИНФРАМ, online)
© Доркин Н.И., Зубанов С.В., 2015
© Издательство «ФОРУМ», 2015

Глава 1
ОБЪЕМНОПЛАНИРОВОЧНЫЕ
И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ
ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Высотность влияет на выбор формы и объемнопланировоч
ные решения зданий независимо от их функционального назначе
ния. Высотные здания чаще всего проектируют преимущественно
башенного типа с центричной формой плана. Для минимального
ограничения инсоляции примыкающей застройки высотные со
оружения рассчитывают на устойчивость ветровым воздействиям.
Опасность воздействия усиливается при резонансном вихревом
колебании, если отношение высоты здания к его наименьшему
поперечному размеру в плане больше его горизонтального се
чения. Исходя из этого горизонтальное сечение принимают
(до 40×40, 50×50, 40×60 м) в зависимости от высоты. Для снижения
ветровых воздействий чаще всего форму здания выбирают цилин
дрическую в виде круга или эллипса, пирамидальную и призмати
ческую.
Все высотные здания строятся с округленными углами. Для
увеличения их общей устойчивости прибегают к расширению
сечения к основанию в одном или двух направлениях. Самой эф
фективной в аэродинамическом отношении является башня пира
мидальной формы, но редкое использование такой формы объяс
няется объемнопланировочными и конструктивными соображе
ниями. В таком здании нужна поэтажная смена планировочных
решений.
На выбор пропорции высотных зданий влияют нормативные
ограничения горизонтальных перемещений верха здания с учетом
крена фундаментов в зависимости от его высоты.

Величина горизонтального перемещения верха здания с уче
том крена фундамента для зданий высотой до 150 м составляет не
более 1/500H, свыше 250 м — 1/1000H.
На объемнопланировочные и конструктивные решения влия
ет целый ряд факторов, приводящих к увеличению их стоимости.
Размещение в объеме здания горизонтальных несущих конструк
ций в виде ростверков и консолей, занимающих пространство от
дельных этажей, 20—30 % объема здания занимают лифтовые
шахты, машинные отделения, а также лифтовые холлы. Необходи
ма площадь и при устройстве технических этажей для размещения
инженерного оборудования, насосных станций, зональных эле
ментов внутреннего теплоснабжения, вентиляционных систем,
элементов хозяйственнопитьевого и пожарного водоснабжения.
Для временного пребывания населения устраивают горизонталь
ные пожарные отсеки.
Шаг ростверковых конструкций по высоте здания составляет
15—25 этажей. Образуемую несущую систему называют конструк
цией «по принципу бамбука». Особое значение в конструктивной
схеме здания отводится обеспечению пожарной безопасности, для
чего устраивают противопожарные отсеки, в которых применяют
несгораемые конструкции с высокими пределами огнестойкости,
устройством незадымляемых лестниц и лифтовых шахт, специаль
ных систем дымоудаления, пожарной автоматики, скринклерных
установок.
Здания членят на вертикальные и горизонтальные пожарные
отсеки: по вертикали — противопожарными перекрытиями, по го
ризонтали — стенами. Предел огнестойкости противопожарных
преград должен составлять в зданиях высотой до 100 м 3 ч и более,
при высоте 100 м — 4 ч.

1.1. Конструкции высотных зданий

Основополагающим при разработке конструктивного реше
ния высотного здания является выбор конструктивной системы и
материала несущих конструкций, наряду с решением отдельных
конструктивных элементов, обеспечивающих комплексную безо
пасность эксплуатации высотных зданий. Конструктивная систе

4
Глава 1. Объемнопланировочные и конструктивные решения...

ма представляет взаимоувязанную совокупность вертикальных и
горизонтальных несущих конструкций здания, которые совместно
обеспечивают его прочность, жесткость и устойчивость. Горизон
тальные конструкции перекрытия и покрытия здания восприни
мают приходящиеся на них вертикальные и горизонтальные на
грузки и воздействия, передавая их поэтажно на вертикальные не
сущие конструкции. Последние, в свою очередь, передают эти
нагрузки и воздействия через фундаменты основанию.
Горизонтальные несущие конструкции высотных зданий, как
правило, однотипны и обычно представляют собой жесткий не
сгораемый железобетонный диск — монолитный, сборномоно
литный, сборный либо сталежелезобетонный.
Вертикальные несущие конструкции более разнообразны. Раз
личают стержневые (каркасные) несущие конструкции, плоскост
ные (стеновые, диафрагмовые), внутренние объемнопространст
венные стержни пологого сечения на высоту здания (стволы жест
кости, объемнопространственные наружные конструкции на
высоту здания в виде тонкостенной оболочки замкнутого сече
ния). Соответственно примененному виду вертикальных несущих

1.1. Конструкции высотных зданий
5

Рис. 1.1. Основные конструктивные системы высотных зданий:
а — рамная; б — оболочковая; в — диафрагмовая; г — ствольная

конструкций различают четыре основные конструктивные систе
мы высотных зданий — каркасную (рамную), стеновую (бескар
касную, диафрагмовую), ствольную, оболочковую (рис. 1.1).
Основные системы ориентированы на восприятия всех сило
вых воздействий одним типом несущих элементов. Наряду с ос
новными применяются и комбинированные конструктивные сис
темы, в которых вертикальные несущие конструкции компонуют,
сочетая разные виды элементов. К их числу относятся системы:
каркаснодиафрагмовая со связями и в виде стендиафрагм жест
кости, с неполным каркасом (несущие наружные стены и внут
ренний каркас, каркасноствольная, ствольностеновая и стволь
нооболочковая (рис. 1.2).
В комбинированной системе может сочетаться несколько ти
пов вертикальных несущих элементов и схем их работы. При та
ких сочетаниях полностью или частично дифференцируется вос
приятие нагрузок и воздействий. Такое разделение позволяет уп
ростить построечные работы и четко увязать конструктивную
систему с планировочной.

6
Глава 1. Объемнопланировочные и конструктивные решения...

Рис. 1.2. Комбинированные конструктивные системы:
І+ІІ — каркасностеновые (диафрагмовые), І+ІІІ — каркасноствольная, ІІ+ІІІ —
ствольностеновая, ІІІ+ІV — оболочковоствольная, ІІІ+І — оболочковокаркасная

1.2. Конструктивные решения

Стеновая система

Стеновая система в высотном строительстве применяется ред
ко. Каркаснорамная конструктивная система служила основой
для создания небоскребов вплоть до конца XX в.
В качестве основного материала был стальной каркас с разны
ми типами сечений элементов (прокатных, открытого и закрытого
сечений и сварных) и способов соединения — заклепочных, свар
ных, болтовых. Аналогичную эволюцию претерпели и конструк
ции железобетонных каркасов. Здесь в тех же трех расчетных схе
мах освоено возведение как монолитных, так и сборных конст
рукций.
В бывшем СССР промышленность выпускала сборные желе
зобетонные конструкции для каркасных зданий различного на
значения высотой до 35 этажей. Каркаснорамные сборные желе
зобетонные конструкции получили применение в сейсмостойком
строительстве (до 9 баллов включительно) в зданиях высотой до
20 этажей.

Ствольная конструктивная система

Основная несущая конструкция здания, воспринимающая на
грузки и воздействия, содержит в себе вертикальный пространст
венный стерженьствол жесткости (закрытого или открытого се
чения) на всю высоту здания.
Поскольку ствол чаще всего располагают в геометрическом
центре плана, появился термин «ядро жесткости». Ствольная сис
тема часто используется в высотном строительстве.
Наилучшие условия для пространственной работы конструк
ции ствольных зданий обеспечивает строго центральное располо
жение ствола в плане и геометрическое подобие форм планов зда
ния ствола (рис. 1.3).
Основной вариант ствольной системы преимущественно для
гостиниц и офисов — высотой до 30—40 этажей, комбинирован
ный до 50—70 этажей. Все варианты ствольных зданий отличает
повышенная сопротивляемость ветровым и сейсмическим воздей
ствиям.

1.2. Конструктивные решения
7

Оболочковая конструктивная система

Самая жесткая система получилась при отнесении несущих
конструкций к внешнему контуру здания, который обеспечивает
сооружениям наибольшую величину момента инерции их сечения
при горизонтальных воздействиях. Оболочковая система приме
няется при проектировании самых высоких зданий. Конструкцию
оболочки выполняют как из стальных элементов, так и из железо
бетона. Железобетонные оболочки выполняют монолитными или
сварными. В настоящее время оболочки делают монолитными из
тяжелого бетона, с последующим утеплением внешней оболочки.

1.3. Конструктивные элементы

1.3.1. Фундаменты высотных зданий

Все здания и сооружения, а особенно высотные, проектируют
на базе результатов проектных, тщательных и всесторонних инже
нерногеологических и инженерногидрологических изысканий,

8
Глава 1. Объемнопланировочные и конструктивные решения...

Рис. 1.3. Схемы, формы и размещение внутренних жесткостных элементов стволь
ных зданий закрытого и открытого сечений:
а — в башенных; б — в протяжных зданиях

по результатам котрых определяют несущую способность основа
ния, его осадок и их неравномерности, общие устойчивости осно
вания.
Случаи неблагоприятного прогноза служат основанием для от
каза от выбранной площадки строительства по требованиям безо
пасности или высокой стоимости мероприятий, а также для сни
жения влияния этих процессов.
Изыскания, проведенные в полном объеме, позволяют вы
явить возможное влияние строительства высотного здания на ок
ружающую застройку. При выполнении работ нулевого цикла в
период экскавации огромного объема грунта, а в период эксплуа
тации изза влияния осадки основания под нагрузкой высотным
зданием, как правило, требуется выполнить устройство шпунто
вых стенок в грунте по периметру котлована. В процессе эксплуа
тации здания необходимо вести постоянный мониторинг инже
нерногеологических процессов. Конструктивными решениями
чаще всего являются: буровые опоры глубокого заложения, забив
ные сваистенки, а также висячие сваи, свайноплитные конст
рукции, монолитноплитные и коробчатые, а также ленточные
фундаменты и массивные свайные буронабивные фундаменты
глубокого заложения под отдельные опоры, при которых нагрузки
до 50—100 тыс. т приходятся на отдельные редко расположенные
опоры. Глубина заложения таких фундаментов может достигать до
30—40 м.
Оптимальные условия взаимодействия здания с основанием
создаются за счет объемнопланировочных решений, устройства
подземных этажей. Использование свайноплитных фундаментов
с глубокими буронабивными сваями — один из вариантов выбора
и устройства фундаментов небоскребов.
В нашей стране уже использовались железобетонные коробча
тые фундаменты при строительстве главного здания МГУ на Во
робьевых горах, и этот способ оправдал себя в процессе полувеко
вой эксплуатации. Часто используется конструкция фундамента в
виде единой мощной плиты толщиной более трех метров. При не
достаточной несущей способности плитная конструкция фунда
мента дополняется буронабивными опорами и плавно переходит в
свайноплитный фундамент, повышающий взаимодействие зда
ния с основанием.

1.3. Конструктивные элементы
9

1.3.2. Надземные конструкции высотных зданий

1.3.2.1. Арматурные каркасы колонн

Конструкция внутренних стен и колон высотных зданий по
существу технического решения мало отличается от применяемых
в зданиях высотой до 75 м. Наиболее существенное отличие за
ключается в увеличении их сечения, как по требованию увеличе
ния несущей способности, так и по возросшим требованиям к
пределу огнестойкости (от REI180 — в зданиях высотой до 100 м
и до REI240 — в более высоких зданиях). В соответствии с высо
кими требованиями к несущей способности вертикальных несу
щих конструкций для них применяют бетон класса по прочности
на сжатие не менее В30 (в нижних этажах сечение по высоте пре
дусматривается двухсторонним симметричным армированным).
Применение бетонов высоких классов по прочности на сжатие
(В50, В75) для колонн с гибкой арматурой позволяет уменьшить
их сечение (рис. 1.4).

Для наиболее высоких зданий вместо оболочковой системы
применяют каркасноствольную с наружными мегаколоннами из
трубобетона. Процент армирования трубобетонных колонн со

10
Глава 1. Объемнопланировочные и конструктивные решения...

Рис. 1.4. Сечение колон высотных зданий с гибкой арматурой