ОПЫТ СТРОИТЕЛЬСТВА ВЫСОТНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ ЗДАНИЙ В МИРЕ

EXPERIENCE OF CONSTRUCTION OF HIGH-RISE WOODEN BUILDINGS IN THE WORLD

Wang Yegeng

master's students, Construction, Far Eastern Federal University,

Russia, Kemerovo

Vitaly Zhitov

scientific supervisor, candidate of Sciences in Engineering, associate professor, Far Eastern Federal University,

Russia, Vladivostok

АННОТАЦИЯ

В данной статье проанализированы последние тенденции развития, технологии и мировой опыт строительства высотных зданий из деревянных конструкций, подчеркнута их важная роль в процессе устойчивого развития и урбанизации.

ABSTRACT

This article analyzes the latest trends, technologies, and global experience in the construction of high-rise buildings using wooden structures, emphasizing their important role in the process of sustainable development and urbanization.

Ключевые слова: Высотные здание; деревянные; строительство.

Keywords: High-rise building; timber; construction.

1. Опыт высотного деревянного домостроение

Современное деревянное строение отличается от традиционного деревянного строения, это использование новейших технологических средств, дерево через ламинирование, склеивание, металлическое соединение и другие процессы, общие структурные характеристики композиции намного больше, чем оригинальная деревянная структура нынешней системы деревянного строения.

На протяжении более чем столетия высотные здания в основном строились из бетона и стали. Эти два материала являются предпочтительными строительными материалами и будут продолжать играть важную роль в будущем строительстве. Тем не менее, изменение климата, урбанизация, устойчивое развитие и мировые потребности в комфортном проживании создают возможности для выбора дерева в качестве конструкционного материала. С ускорением урбанизации становится необходимым разработка и внедрение решений для зданий с низким уровнем углеродного следа на различных масштабах. Высотные деревянные здания не только помогают уменьшить выбросы парниковых газов, но и удовлетворяют потребности плотно населённых городов в жилье, являясь одной из ключевых стратегий городского развития.

Развитию применения древесины в строительстве уделяется все больше внимания благодаря таким ее преимуществам, как легко возобновляемые ресурсы, экологичность и хорошая теплоизоляция, которые соответствуют целям устойчивого развития. Кроме того, с развитием технологий производства материалов в последнее десятилетие появились такие материалы, как ортогональная клееная древесина (поперечный клееный брус, сокращенно CLT) и другие новые изделия из инженерной древесины, что еще больше расширило сферу применения деревянных конструкций и сделало возможным строительство многоэтажных деревянных зданий. В целях устойчивого развития строительной отрасли, а также для решения проблемы растущей плотности населения в крупных городах, древесина не может быть ограничена прошлыми тремя слоями и тремя слоями следующих малоэтажных зданий, в последние годы многоэтажное деревянное строительство получило стремительное развитие.

 Опыт строительства высотных деревянных зданий представляет собой интересную тенденцию в современном строительстве. В последние годы наблюдается возрождение интереса к деревянному каркасному строительству не только в частном секторе, но и в высотных зданиях.

Главными преимуществами древесины являются ее удобство в обработке, довольно высокая прочность, хорошие теплоизоляционные свойства, однако, наиболее актуальным в современном обществе является то качество древесины, что она является возобновляемым и экологичным строительным материалом.

Вместе со всеми достоинствами, однако, древесина также обладает и существенными недостатками, которые связаны прежде всего с её природным происхождением. Такими недостатками являются горючесть, гниение, различные разрушения, вызванные биоповреждениями, растрескивание, гигроскопичность. Именно поэтому нормативные требования определяют древесину как недолговечный строительный материал.

 Однако, действительный срок службы деревянных конструкций, которые были правильно запроектированы, может составлять более ста лет. В качестве примера могут выступать памятники архитектуры деревянного зодчества.

Возникновение новых современных строительных материалов, а также недостатки древесины вместе с действием определенных нормативных ограничений касательного данного материала оказали влияние на постепенный спад заинтересованности застройщиков и пользователей объектов недвижимости в использовании данного материала как основного. Данная тенденция отмечена на рисунок 1.

Рисунок 1. Тенденция использования древесины в строительстве

В настоящее время большая часть древесины, используемой в строительстве, применяется при производстве строительно-монтажных работ, в качестве опалубки, лесов и подмостей. Структура использования лесоматериала представлена на рисунке 5.

Рисунок 2. Структура использования лесоматериала в строительстве

Структура включает в себя пять основных областей применения лесоматериала: 1 – как вспомогательный материал, при производстве строительно-монтажных работ; 2 – несущие деревянные конструкции; 3 – малоэтажное домостроение; 4 – кровельные настилы, обрешетка; 5 – столярные изделия.

Из диаграммы видно, что большая часть древесины в строительной отрасли используется неэффективно. в российском строительстве, из-за его консервативности, редко применяется дерево как основной строительный материал, вместо этого предпочтение отдаётся традиционным материалам, таким как камень, железобетон и сталь. эксперты выявили, что применение дерева в кровлях зданий с большим пролётом позволяет сократить трудозатраты на 20%, а также вес кровли уменьшается в 4-5 раз.

Наблюдаемые в последние годы тенденции указывают на увеличивающийся интерес к деревянным конструкциям в секторе строительства небольших частных домов. на стадии проектирования заказчики стали более внимательны к архитектурному стилю зданий. дерево всё чаще используется для создания выразительного и привлекательного внешнего вида зданий. аналитики отметили, что ежегодно количество интернет-запросов с фразой «деревянный дом» увеличивается примерно на 20%. также стали популярнее каркасные деревянные дома, давно и успешно применяемые в европе, известные как скандинавские дома.

В итоге можно сказать, что на сегодняшний день использование дерева как основного строительного материала в промышленном и общественном строительстве остаётся незначительным, в то время как основное применение находит в строительстве частных домов, которое ежегодно становится всё более популярным благодаря экологичности, экономичности и выразительности архитектурного облика. древесина, как строительный материал, будет востребована ещё многие годы благодаря её несомненным физико-механическим и эстетическим свойствам.

2.Мировой опыт

С момента постройки первого в мире высотного здания из кросс-ламинированной древесины (CLT) в 2008 году, этот концепт быстро нашёл отклик по всему миру, что привело к созданию множества демонстрационных зданий. В 2009 году в Лондоне был построен первый девятиэтажный жилой дом под названием "Stadthaus" (рис.3). Нижний этаж этого здания выполнен из бетонных сдвиговых стен, а остальные восемь этажей, включая стены, перекрытия, а также шахты лифтов и лестниц, построены из панелей CLT. Большая часть элементов здания была предварительно изготовлена на заводе и собрана на месте, а строительный цикл составил всего 9 недель, что вдвое точнее по сравнению с традиционными бетонными конструкциями. Кроме того, процесс строительства этого здания был более экологичным, с меньшими выбросами углерода, а использованные материалы также обладают способностью хранить углерод. В 2012 году в Мельбурне было построено десятиэтажное жилое здание под названием "Forte" (рис.4), которое также использовало аналогичную конструкцию с бетонным каркасом на нижнем этаже и CLT-сдвиговыми стенами на верхних этажах. Срок строительства этого здания составил около 10 месяцев, и по сравнению с зданиями аналогичного объема из бетона или стали, оно позволяет экономить до 25% энергии на теплоизоляции и обладает отличными сейсмическими характеристиками.

В  2015 году в Бергене, Норвегия, было построено 14-этажное деревянное здание "treet" (рис. 5) общей высотой 52,8 м. была принята конструктивная система клееный брус - колонный каркас - сдвижная стена из клт, в которой клееные элементы были большего размера, чтобы удовлетворить требованию скорости обугливания до предела огнестойкости, и, исходя из соображений огнестойкости, металлические соединители, стальные пластины и штыри не были размещены на поверхности деревянных элементов. клееные деревянные элементы имеют больший размер, чтобы соответствовать скорости обугливания до предела огнестойкости, и по соображениям пожарной безопасности металлические соединители, стальные пластины и штифты не размещаются на поверхности деревянных элементов. основные вертикальные и горизонтальные нагрузки в "treet" несут клееные балки и колонны с диагональным креплением, а для борьбы с вибрацией и защиты от пожара на двух этажах и крыше используются бетонные плиты.

Рисунок 5. 14-этажный "treet", норвегия

В 2016 году в университете британской колумбии, канада, было завершено строительство 18-этажного гибридного деревянного здания высотой 53 м (рис. 6), которое было построено с бетонной конструкцией на первом этаже, а для верхних 17 этажей была принята конструктивная система в виде колонн из клееной древесины в сочетании с плитами перекрытия CLT, где плиты перекрытия clt опирались на колонны из клееной древесины с размером колонной сети 2,85 м × 4,0 м, а верхние и нижние концы колонн были приближены к сочленению между плитами перекрытия CLT. для увеличения общей поперечной жесткости конструктивной системы, вдоль первого и верхнего этажей конструкции имеются два вертикально непрерывных бетонных стержня. для обеспечения общей огнестойкости конструкции поверхность плит перекрытия и колонн из клееного бруса была покрыта гипсокартоном.

Рисунок 6. канадское 18-этажное гибридное здание из дерева

Вышеупомянутые завершенные здания из дерева и смешанных деревянных конструкций сыграли определенную роль в демонстрации и стимулировании текущих исследований и инженерного строительства многоуровневых зданий из дерева, и есть еще ряд многоуровневых зданий из дерева, находящихся в стадии строительства, проектирования или планирования под его влиянием. такие как вена, австрия, строит здание под названием "hoho vienna building" 24-этажное деревянное смешанное (с использованием бетонного ядра) здание, в настоящее время близки к завершению государства, франция и сша, соответственно, в планировании 35 слоев и 42 слоя деревянных зданий, лондон, англия, предлагается построить высотой до 300 м 30 слоев деревянных зданий. лондон, великобритания, предложил построить 30-этажное деревянно-каркасное здание высотой 300м.

3.Заключение

Перечисление вышеприведенных примеров многоэтажных деревянных зданий позволяет сделать вывод, что в будущем многоэтажные деревянные и гибридные здания будут развиваться в направлении более высоких зданий и более сложных и разнообразных структурных систем. обычно используемые типы конструктивных систем многоэтажных деревянных и гибридных зданий включают: конструктивную систему из легкой древесины, конструктивную систему из деревянных рам, конструктивную систему из деревянных рамных сдвиговых стен, конструктивную систему из сдвиговых стен из CLT, верхнюю и нижнюю комбинированную конструктивную систему из древесины, конструктивную систему из древесины с бетонным ядром, гибридную конструктивную систему из деревянных сдвиговых стен и стальных рам и так далее. Древесина доказала, что способна конкурировать с бетоном и сталью в XXI веке, сочетая древнюю экологичность с цифровой точностью современного инжиниринга.

Список литературы:

1. Ван Цзелин: зарубежный опыт развития деревянных конструкций //Китайская ассоциация деревозащитной промышленности.
2. Покровская Е.Н. Увеличение прочности частично разрушенной древесины памятников деревянного зодчества // Вестник МГСУ №11(122), 2018 г., стр.: 1305-1314.
3. Косов И. И. Применения древесины в качестве конструкционного материала в XXI веке // стр.: 238-239
4. Сливец Е. П. Перспективы использования деревянных конструкций в высотном домостроении//стр.: 193