автореферат диссертации по архитектуре, 18.00.02, диссертация на тему:Архитектурно-планировочное формирование жилой среды в условиях высокой сейсмичности территории

Московский архитектурный институт (Государственная Академия)

На правах рукописи УДК. 728.1.011.2

архитектор ЕГИАЗАРЯН ГАРНИК ВАЧАГАНОВИЧ

АРХИТЕКТУРНО-ПЛАНИРОВОЧНОЕ ФОРМИРОВАНИЕ ЖИЛОЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ ТЕРРИТОРИИ (на примере Армении)

Специальность 18.00.02. Архитектура зданий и сооружений

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры

Москва -1996

Работа выполнена в Московском архитектурном институте на кафедре "Архитек; жилых зданий".

Научный руководитель - доктор архитектуры, профессор Б.Г.Бархин Научный консультант - профессор Ю АДыховичный Официальные оппоненты - доктор архитектуры,

профессор В.М.Фирсанов - кандидат технических наук Б.А.Кириков

Ведущая организация - Центральный научно-исследовательский

институт экспериментального проектирования жилиц Защита диссертации состоится У?/1)" и/7/?с?, л, 2-1996 г. в часов на заседании специализированного Совета Д.063.20.02 при Московском архитектурном институте п< адресу: г.Москва, ул.Рождественка, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского архитектурной института.

Автореферат разослан "¿¿Г" 1996 г.

Ученый секретарь специализированного Совета кандидат архитектуры, профессор

Н.Я.Сенаторов

Общая характеристике работы

Развитие и усовершенствование практики проектирования жилища в условиях высокой сейсмичности территории, особенно после ряда сильных землетрясений, остается актуальной проблемой и предметом йсследованмя и всеобщего внимания специалистов разных областей - сейсмологов, геофизиков, геологов, инженеров, конструкторов и архитекторов.

Существующая нормативно-методическая база сейсмостойкого строительства, в основном, посвящена вопросам инженерного проектирования и расчета отдельных видов конструкций и конструктивных систем зданий и сооружений, предъявлена архитектору в виде жестких требований и носит сугубо технический характер, что приводит к примитивным решениям, в то время как раскрытие закономерностей взаимосвязи объемно-планировочных решений застройки, зданий и сейсмичных, инженерно-геологиче-. схих, топографических условий, может послужить многообразным творческим замыслам.

Поскольку в сейсмичных условиях стоимость строительно-монтажных работ значительно дороже (примерно в пределах 15-30%) по сравнению с обычными условиями, ресурсы экономии и социальной эффективности следует искать не в принятой практике типизации и унификации строительного производства, а в рациональных градостроительных, архитектурно-планировочных принципах организации жилища, руководящими критериями которых должны быть обеспечение Максимальной безопасности и сохранности человеческой жизни, минимизация сейсмического риска, степени разрушений и ущерба, создание полноценных условий для непрерывного и устойчивого функционирования жилой среды.

В теории сейсмостойких зданий и сооружений известны труды Я.М. Айзенберга,

B.А.Быховского, Р.Т.Бадаляна, К.С.Завриева, С.С.Карапетяна, Л.Ш.Килимника,

C.В.Медведева, С.В.Полякова, Э.Е.Хачияна, Л.Е.Ходак, Г.А.Шапиро и др., из зарубежных специалистов К.Арнольда, В.Ваймигера, Д.Дуврика, Р.Райтермана, Ф.Рафейнера, В.Шеллера и др. -

Но эти научные исследования не выходят на сферу проблем, касающихся градостроительных и архитектурных задач оптимальной организации полноценной жилой среды в условиях высокой сейсмичности территорий.

Некоторым аспектам проблемы влияния сейсмичности территории на архитектурно-планировочные решения уделено внимание в научных трудах Н.Н.Глинки, Г.Р.Исходжаноиой, Л.Ф.Лнховой и В.С.Петровского.

Антисейсмические приемы древней архитектуры освещены в исследованиях . Л.Б.Альберти, А.С.Башкирова, Н.М.Бачинскбго, Б.Т.Кирикова, К.Танге.

Широкий круг архитектурно-планировочных задач, таких как выбор стратегия развития градостроительных систем, принципов рационального использования дефицитных благоприятных территорий, функционально-пространственной организации селитебных зон, приемов застройки и реконструкции жилых районов, формообразованш рбъемно-планировочной структуры жилых зданий в условиях сейсмичности, остаюта малоизученными и актуальными.

Отдельным проблемам градостроительного и типологического проектировани) жилища в условиях Армении посвящены исследования В.М.Арутюняна, А.Г.Григоряна Я.С. Исаакяна, М.Микаеляна, Н.Ц.Папухяна, Г.Г.Рашидяна, Ю.А.Сафаряна Н.С.Шакарян и др., в которых не учитывается средообразующее значение фактора вы сокой сейсмичности для республики.

Среди комплекса градостроительных, социально-демографических, природнс климатических и других региональных особенностей Армении, приоритетность, безус ловно, принадлежит высокой сейсмичности территории (во взаимосвязи с топограф» ческими и грунтовыми условиями), что обусловливается важностью обеспечения « хранности и безопасности человеческой жизни, в то время как учет других регионал! ных особенностей нацелен лишь на улучшение комфортности условий проживания.

После Спитакского землетрясения (7.ХН. 1988г.) согласно новой схеме сейсмич ского районирования почти вся территория Армении, отнесена к 9-ти бальной зоне се1 смической активности. Имея разнообразный спектр орографических, инженерно-ге логических, геоморфологических, гидрогеологических условий, сейсмичность отдел ных территорий может оцениваться в 10 и более баллов, где строительство вообще I рекомендуется.

В условиях клочковатости, изрезанное™, сложного рельефа и растущего деф цмта земельных ресурсов для градостроительного развития, особую актуальность д Армении приобретают задачи рационального использования имеющихся благопрш

ных территорий и поиска путей освоения участков, считающихся "неблагоприятными" с точки зрения сейсмостойкого строительства.

В связи с изменением расчетной сейсмичности территории (9 баллов вместо прежних 7 баллов), почти весь жилой фонй Республики следует признать аварийным и требующим безотлагательных мероприятий по реконструкции и усилению.

До настоящего времени нет такой научной разработки, которая давала бы целостную картину влияния фактора высокой сейсмичности территории на архитектурно-планировочные решения на всех структурных уровнях жилой среды.

Цель исследования:

Предложить, методику проектирования жилища в условиях высокой сейсмичности Армении, на основе комплекса требований по непрерывному функционированию градостроительных систем, учета грунтовых и топографических особенностей территорий.

Задачи исследования:

- анализ практики жилищного строительства в северной Армении, до и после Спитакского землетрясения 7.ХН.1988г., изучение мирового опыта сейсмостойкого строительства, теоретических, нормативных материалов, современных и традиционных средств сёйсмозащиты;

- выявление комплекса критериев и требований к рациональному формированию градостроительных, объемно-планировочных и инженерно-технических решений жилой среды сейсмичных районов;

- определение принципов формирования и методов выбора оптимальной этажности, конфигурации, конструктивных систем жилой застройки и зданий с учетом сейсмических и инженерно-геологических свойств грунтов;

- определение закономерностей организации жилой застройки и особенностей формообразования жилых зданий на склонах сейсмичных территорий;

- разработка архитектурно-планировочных приемов формирования жилой застройки и способов реконструкции жилых зданий, пострадавших от землетрясений;

- разработка методических положений архитектурно-планировочного формирования жилой среды в условиях высокой сейсмичности территорий.

Границы исследования охватывают проблемы рациональной функционально» планировочной организации жилой застройки и зданий на городских территориях Армении.

Методика исследования опирается на комплексные и междисциплинарные ме-.тоды и включает:

- анализ литературных источников, изучение нормативных, рекомендательных, экспериментальных, проектных материалов по теме исследования;.

- проведение натурных обследований жилой застройки в городах, пострадавших от Спитакского землетрясения;

- экспериментальное моделирование сейсмостойких жилых зданий.

Научная иоакша исследования определяется следующими положениями:

- впервые комплексно рассматривается проблема влияния сейсмической активности территории на градостроительные, архитектурно-планировочные, инженерно-технические решения жилой среды;

- впервые задачи нового строительства в реконструкции жилой застройки в сейсмических районах изучаются в их неразрывной взаимосвязи, как части одной проблемы;

- выдвинут новый графоаналитический метод выбора оптимальной этажности рациональных объемно-планировочных, конструктивных решений жилых зданий ( комплексным учетом важнейших природных факторов: сейсмичности, инженерно-гео логических свойств грунтов и крутизны участка;

- предложена методика архитектурно-планировочного проектирования жило1 застройки, учитывающая комплекс факторов, влияющих на формирование жилой сре ды в сейсмических районах;

- разработаны новые приемы формирования и реконструкции жилой застройки отвечающие комплексу задач по улучшению сейсмозащитных и функциональных к в честв жилой среды.

Предметом защиты являются:

- комплекс критериев и требований к рациональному формированию жилой ср< ды в условия* высокой сейсмичности территории;

- закономерности формирования оптимальной этажности (наземной и подземной) жилой застройки и зданий в зависимости от сейсмических свойств и инженерно-геологических условий грунтов;

- метод рационального выбора типой жилых зданий и их конструктивных систем (схем) в соответствии с сейсмичностью и категории грунтов;

- особенности формообразования зданий и застройки на рельефе сейсмичных территорий с учетом крутизны, высоты отметок и сейсмичности участка;

- принципы и приемы формирования и реконструкции жилой застройки с активным использованием сейсмозащитных свойств подземных структур;

- методические положения архитектурно-планировочного формирования жилой среды сейсмичных территорий.

Апробация н реализация результатов:

По материалам исследования опубликованы две статьи. Основные положения и результаты исследования докладывались на научно-технической конференции МАРХИ (Москва - 1991г.). Внедрение отдельных положений диссертации осуществлено в застройке жилого района "Конд" в г.Ереване (ЕреванПроект), в проектах жилых зданий и образований в г.Сисиане (КоммунПроект).

Струстура работы:

Диссертация включает в себя введение, три главы, заключение, библиографию и графоаналитические таблицы. .

В введении раскрыта актуальность темы, отражены основные проблемы сейсмостойкого жилищного строительства. Сформулированы цель и задачи исследования, охарактеризована методика работы.

В первой глазе - "Анализ практики строительства и проектирования жшшща в сейсмических районах" проанализирована практика жилищного строительства до и после Спитакского землетрясения 1988 г., дан обзор мировой практики жилищного строительства в сейсмоактивных зонах; проанализирован современный и исторический опыт сейсмостойкого конструирования, применения специальных сейсмозащитных мер.

Во второй главе - "Комплекс основных критериев требований к формированию жилой среды в условиях сейсмичности территории" выявлены градостроительные, объемно-планировочные и инженерно-технические требования по непрерывному функцио-

нированню жилой среды в сейсмоактивных районах; выдвинут метод оптимального выбора этажности жилой застройки, объемно-планировочной структуры, конструктивной системы и схемы жилых зданий в зависимости от сейсмических свойств грунтов; определены особенности организации жилой застройки и формообразования жилых , зданий на склонах сейсмоактивных территорий.

В третьей главе - "Методика архитектурно-планировочного формирования жилой среды в сейсмичных условиях" разработаны методические принципы и положения проектирования жилой среды сейсмичных районов; предложены архитектурно-планировочные приемы формирования, способы и средства реконструкции жилой застройки и зданий в условиях высокой сейсмичности территорий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

После Спитакского землетрясения 7.ХИ.1988 г. в Республике возникла новая градостроительная ситуация.

Появилась необходимость пересмотреть и откорректировать всю систему архитектурно-планировочного проектирования, поскольку фактор сейсмичности, как катализатор, выявил множество негативных сторон, недостатков и просчетов.

Катастрофические последствия Спитакского землетрясения были вызваны неблагоприятным сочетанием следующих факторов:

- низкое качество строительства, превышение интенсивности (на 2 балла) сейсмического воздействия по сравнению с расчетной и его специфика (наличие второго сильного толчка и длиннопериодных колебаний), отступление в проектах от норм проектирования, неблагоприятное строение геологического профиля населенных мест.

Помимо этих причин, приведших к массовым разрушениям, существенными также следует считать упущения и просчеты архитектурно-планировочного характера присущие всей практике типового проектирования и массового жилищного строитель ства:

- неполноценность функционально-планировочных качеств жилой среды, отсут ствие необходимой номенклатуры объектов культурно-бытового, инженерно-техниче ского и транспортного обслуживания, приводящие к самодеятельности, спонтанном; появлению пристроенных, встроенных гаражей, автостоянок, магазинов, киосков I разного рода вспомогательных и подсобных помещений на придомовой территории

между домами и под домами, что, помимо нарушения конструкций самих зданий, приводит также и к изменению инженерно-геологических грунтов, следовательно, к ослаблению их несущей способности.

- морально устаревший, функционально изношенный жилой фонд массовой застройки (5-9 этажные дома с малометражными квартирами), не учитывающий' комплекс региональных, социально-демографических особенностей и провоцирующий "реконструкцию" жилища усилиями самих жителей, с разрушением, в итоге, несущих конструкций зданий;

- неадекватность градостроительных, объемно-планировочных и конструктивных решений грунтовым и топографическим условиям сейсмоактивных территорий;

- несоответствие жилой среды требованиям непрерывного и устойчивого функционирования систем жизнеобеспечения;

- отсутствие доступных архитекторам рекомендательных и методических материалов, учитывающих грунтовые и топографические условия застраиваемого участка;

- негативная практика взаимоотношений профессиональных строителей, архитекторов и индивидуальных застройщиков.

Анализ практики жилищного строительства после Спитакского землетрясения 1988 г. в северной Армении показал некомплексный и односторонний подход к учету фактора сейсмичности территории, который выражался в однозначном ограничении этажности (до 4-5 этажей), принятий примитивных "сейсмоустойчивых" объемно-планировочных решений жилых зданий (в основном, с узким шагом пролетов), приспособлении существующих типовых домов с усилением на 9 баллов, решении проблем региональной и национальной образности чуждыми для армянской архитектуры "косметическими" приемами.

Все проектные работы велись в спешном порядке, при отсутствии откорректированных исходных материалов, таких как схемы микросейсморайонирования (СМР), карты инженерно-геологических и геоморфологических условий территории городов, необходимых при принятии решений на каждом уровне градостроительного и архитектурного проектирования.

В теории сейсмостойкого строительства общеизвестны фундаментальные принципы - симметрии веса и жесткости конструкции, геометрической соразмерности габа-

ритов, минимизации веса, замкнутости контуров несущих элементов, низкого заложения центра тяжести и сейсмоизоляции, касающихся проблемы обеспечения сейсмостойкости отдельно взятых конструктивных систем и зданий.

В данном же исследовании сделана попытка комплексного рассмотрения влияния фактора сейсмичности на градостроительные и объёмно-планировочные решения жилой среды в целом, с учетом принципов сейсмостойкого конструирования.

Изучение передового мирового опыта сейсмостойкого строительства, научно-технических и экспериментальных разработок в области обеспечения сейсмозащиты застраиваемых территорий, а также исторических примеров антисейсмической архитектуры н градостроительства, позволило выявить ряд важнейших положений н предпосылок выбора рациональных решений застройки и зданий сейсмичных районов:

- жилые здания с подземными этажами, с заглубленной подошвой фундаментов, с пониженным центром тяжести лучше выдерживают горизонтальные сейсмические воздействия, чем обычные здания, и по мере возрастания заглубленности снижается ускорение и увеличивается эффект затухания колебаний;

- "жесткие" здания и конструктивные системы (несущие элементы которых - диафрагмы, стены и т.п. доведены до фундаментов) с периодами собственных колебаний менее 0,8 сек., выделяются большей сейсмоустойчивостью, чем "гибкие" здания (с периодами более 0,8 сек.), хотя теоретически они имеют некоторые преимущества:

- устройство рвов, траншей, и канав вокруг зданий и застройки, способствует созданию сейсмозащнтных экранов, поглощающих самые опасные поверхностные волны, создавая как бы зону затухания колебаний;

- естественные (жесткие) платформы и возвышенности, сложенные из скалисты» грунтов, оказывают отражающий и сглаживающий эффект на сейсмические воздей ствня;

- искусственные (мягкие) платформы создают однородные основания под зданш н сооружения на слабых грунтах, обеспечивая равномерную передачу и гашение энер гии землетрясения.

Одна из важнейших проблем, которая возникает сразу же после землетрясений это проведение неотложных аварийно-спасательных работ, скорейшая эвакуация часп населения и обеспечение временным жильем. С каждым днем резко ухудшаются сани

тарно-гигиенические условия, вследствие нарушения функционирования важных инженерно-коммуникационных (водопровод, канализация, энерго-, теплоснабжение и т.п.) и транспортных систем.

В результате комплексного анализа нормативных и методических материалов, посвященных проблемам архитектурно-планировочных, инженерно-технических и транспортных решений в чрезвычайных, экстремальных ситуациях, в том числе в условиях высокой сейсмичности территорий, выявлен комплекс основных критериев и требований к формированию жилой среды.

Руководящими критериями выбора рациональных решений должны быть:

- максимальная безопасность и сохранность человеческой жизни;

- минимизация сейсмического риска и степени материального ущерба;

- обеспечение условий для автономного и непрерывного функционирования каж-. дой градостроительной структурной единицы и их инженерно-транспортных систем;

- предотвращение возможностей возникновения вторичных факторов поражения (пожаров и т.п.);

- создание необходимых условий для проведения неотложных аварийно-спасательных и восстановительных работ.

В целях комплексного учета названных критериев, необходимо последовательное выполнение следующих градостроительных требований и задач по рациональному формированию и реконструкции жилой среды сейсмичных районов:

- выбор прерывных форм градообразования (конурбаций);

- разгрузка гипертрофированнных центральных агломераций;

- развитие сети средних и малых городов с высоким социально-экономическим потенциалом;

- обеспечение низкой плотности населения;

- выбор благоприятных территорий для градостроительства с использованием инженерно-геологических карт ограничений и схем сейсморайонирования и сейсмо-микрорайонирования (СМР);

- формирование расчлененной планировочной структуры городов;

- организация непрерывных систем открытых пространств и зеленых зон;

- децентрализация "народно-хозяйственного комплекса, крупных промышленных и культурно-бытовых объектов;

- принятие дискретного характера культурно-бытового обслуживания;

- выбор селитебно-производственных районов, в качестве оптимальных структурно-функциональных элементов в раздробленном~территориальном комплексе рас-членных городов;

- формирование многофункционального характера жилой застройки, обеспеченной относительно полным набором культурно-бытового, инженерно-транспортного и подсобно-вспомогательного обслуживания;

- активное использование подземного пространства жилой застройки в качестве эффективного и универсального средства повышения сейсмозащитных и функциональных качеств жилища;

- применение кольцевых, замкнутых схем транспортного обслуживания магистралей, районнных улиц и проездов;

- исключение линейных, ветвистых и тупиковых приемов трассировки автодорог;

- устройство аварийных, альтернативных систем инженерно-технических коммуникаций, использование принципа дублирования основных коммуникаций, подающих трубопроводов;

- учет планов "желтых линий" - (максимально допустимых границ зон распространения завалов) города, жилого района, микрорайона;

- соблюдение рациональных разрывов между зданиями (в пределах 1,5Н - 2Н высоты).

Ввиду специфических региональных условий и сейсмозащитных требований автономного и устойчивого функционирования территориальных комплексов, инженерно-технических и транспортных систем, принятая в градостроительной теории привычная иерархия жилой среды - жилой район, микрорайон, межмагистральная территория, жилая группа, жилые здания, в условиях высокой сейсмичности территории, по нашему мнению, должна видоизмениться.

В качестве важного структурного элемента жилой среды расчлененных городов, предлагаются селитебно-пронзводственные районы, образованные на основе функционального и планировочного интегрирования разрозненных, разнородных элементоь

производственного, культурно-бытового, инженерно-транспортного обслуживания с целью обеспечения полноценного функционирования на обособленных участках.

Автономность и самодостаточность должны стать основополагающими и средо-образующими факторами жилой среды сейсмичных районов, что в свою очередь предполагает изменение принципов функционально-планировочной организации жилой застройки и формирования типологии жилых зданий.

Жилая застройка в условиях сейсмичности и территориальной обособленности, должна быть обеспечена относительно полным набором культурно-бытового, подсобно-вспомогательного и инженерно-технического обслуживания с целью компенсации недостатков, вызванных раздробленностью городского хозяйства.

Таким образом, с одной стороны, сейсмозащитные требования по устойчивому функционированию жилой среды - расчлененности планировочной структуры города, . селитебно-производственных зон, с другой стороны, региональные природные условия, - изрезанность, клочковатость, сложный рельеф, ограниченность благоприятных территорий для сейсмостойкого строительства, обусловливают выбор многофункционального характера жилой застройки, ввиду необходимости ее автономии, расширения и оптимизации социально-бытового, инженерно-технического спектра услуг.

В условиях высокой сейсмичности территории, одной из актуальных задач архитектурно-планировочного проектирования является выбор оптимальной этажности жилой застройки зданий и их конструктивных систем.

С этой точки зрения наиболее важным следует считать исследование области взаимоотношения преобладающих периодов (частот) колебательных движений грунтов, застраиваемых территории и периодов собственных колебаний зданий и сооружений, при совпадении которых возникают разрушающие резонансные и квазирезонанс-1ые явления.

Анализ теоретических, статистических данных, результатов экспериментальных ¡спытаний различных зданий, конструктивных систем, посвященных проблемам резо-шнса, показал, что более гибкие многоэтажные здания, конструктивной системы с 5ольшим периодом собственных колебаний, испытывают действие меньших сейсмиче-:ких сил по сравнению с жесткими конструктивными системами, если имеются подле-качие грунты I и II категории (по СНИПу), наиболее полно передающие колебания

большей частоты (малого периода). И наоборот, жесткие малоэтажные здания и конструктивные системы с малыми периодами собственных колебаний, испытывают наименьшие сейсмические нагрузки при размещении их на грунтах III категории (мягких, наносных, песчаных породах) с большими периодами (малой частотой) колебаний. Отсюда следуют основополагающие принципы формирования жилой застройки в условиях высокой сейсмичности территории:

- жилую застройку на грунтах I, II категории (с малыми периодами колебаний О,; + 0,8 сек.) рледует формировать из типов "гибких", многоэтажных жилых зданий < большими периодами собственных колебаний. При этом не исключается примененш Нсилых зданий малой и средней этажности;

- жилую застройку на грунтах III категбрии (с большими периодами колебанш 0,8 + 1,2 сек.) следует формировать исключительно только из числа зданий мало! (средней) этажности. Не рекомендуется выбор многоэтажных "гибких" зданий, вследст вие обширной зоны возникновения резонансных явлений в таких зданиях.

В результате выявляется определенная закономерность между категориями грун тов - качеством грунтовых условий и выбором этажности жилых зданий:

- по мере изменения категории грунтов -1, II, III, повышения расчетной сейсмич ности территории - 8, 9, >9 баллов соответственно, увеличения значений периодо основных колебаний - I - 0,2 + 0,4 сек., II - 0,4 + 0,8 сек., III - 0,8 + 1,2 сек. сокращаете оптимальная этажность применяемых в жилой застройке зданий и сооружений.

Этим, конечно не делается попытка строгого ограничения применения той ил иной этажности. Здесь только обозначаются области принятия оптимальных решенш без использования каких-либо специальных сейсмозащитных систем. .

На рыхлых, просадочных грунтах (III категории) с плохими несущими способн< стями, как правило, появляется необходимость большого заглубления оснований зд ний, вплоть до материка, часто путем устройства монолитной фундаментной плиты, соответственно, открываются возможности для функционального использования по, земного пространства под жилыми зданиями. При этом область оптимальной эта: ности ограничивается выбором малоэтажной застройки. И, наоборот, на скальны крупнообломочных грунтах (1, IJ категории), которые выделяются лучшими несущи» способностями, ограничены возможности инженерно-технического освоения подзе

ного пространства, однако при этом расширяется область выбора наземной этажности многоэтажной застройки.

В итоге наблюдается обратная закономерность изменения области оптимальной этажности (в данном случае подземной этажности) или глубины освоения в зависимости от грунтовых условий.

В первом случае определяющим фактором является динамическая характеристика грунтов - сейсмические свойства, периоды основных колебаний, во втором случае статические характеристики - несущая способность, инженерно-гелогические, физико-механические свойства грунтов.

Следует заметить, что только, при комплексном рассмотрении динамических и статических характеристик грунтовых условий раскрываются возможности наиболее полной оценки и выбора оптимальных архитектурно-планировочных решений этажности и типологии жилой застройки.

Поэтому очень важно уже на самом начальном этапе проектирования принципиальный выбор этажности, приемов застройки, типов применяемых зданий, определение способов инженерно-технического освоения участка, видов конструктивных систем и схем, в зависимости от константных значений периодов колебаний и геологического профиля территории.

Путем сравнительного анализа предварительно выбранных экспериментальных моделей жилых зданий, различных конструктивных систем и схем и объемно-планировочных параметров, выявления и оценки сейсмических нагрузок и резонансных эффектов в них при основных трех категориях грунтов по сейсмическим свойствам, установлено, что наибольшей областью рационального применения обладают "жесткие" здания с широким корпусом и подземными этажами, которые также отвечают требованиям снижения центра тяжести, геометрической пропорциональности, улучшения функционально-планировочных качеств, достижения оптимальных плотностей жилой застройки и уменьшения площади потенциально заваливаемых зон. Поэтому выбор следует остановить на типах жилых зданий с широким корпусом или основанием (пирамидальных, ступенчатых, наклонных и т.п. форм), с подземными этажами, обладающими повышенной сейсмоустойчивостью.

Таким образом, становится очевидным основное требование к архитектурному проектированию в условиях повышенной сейсмичности территорий - необходимость рационального выбора объемно-планировочной структуры, этажности и вида конструктивной системы зданий, с учетом динамических и статических характеристик грунтов конкретного участка.

Следующим важным фактором, несомненно, влияющим на формообразование жилой застройки, зданий и их конструктивных систем, является топографическое строение и рельеф участка строительства, необходимость учета которых продиктована природными условиями Армении - сложным рельефом, наличием большей доли склоновых участков на территории.

Инженерные,сейсмологические исследования, посвященные определению сейсмичности склоновых территорий показывает, что по мере возрастания крутизны склонов и высоты верхних отметок участков, увеличивается расчетная сейсмичность. Следовательно, застройка склоновых территорий должна осуществляться по принципу сокращения этажности по мере возрастания крутизны склонов и высоты отметок застраиваемого участка, отвечающему требованиям сейсмозащиты и минимизации сейсмического риска.

Характер природы сейсмического воздействия на рельеф, свидетельствует о том, что наиболее опасные сейсмические нагрузки проявляются в основном, перпендикулярном направлении относительно горизонталей склонов. Поэтому, протяженные здания на рельефе должны обладать повышенной жесткостью и устойчивостью именно в этом направлении. В связи с этим целесообразно осуществить застройку на склонах по принципу перпендикулярного расположения несущих элементов жесткости (стен, диафрагм, рам и т.п.) зданий относительно горизонталей склона. Согласно этому принципу для зданий (секций, блоков, отсеков), размещаемых параллельно склону, рациональными следует считать конструктивные системы с поперечными несущими элементами жесткости. И, наоборот, для зданий (секций, блоков, отсеков), размещаемых перпендикулярно склону, наиболее рациональны конструктивные системы с продольными несущими элементами. Здания, размещенные в перпендикулярном направлении к горизонтали, с продольными несущими элементами жесткости, преобладают большей устойчивостью, чем параллельные здания с поперечными несущими стенами. Поэтому,

оптимальным следует считать выбор типов жилых зданий с продольными несущими стенами, размещаемых перпенднкулярно горизонталям склона.

Здания большой длины и сложного очертания в плане и в разрезе следует разделить антисейсмическими швами на отдельные отсеки простой формы. Размеры зданий, секций, блоков и отсеков зависят от их расположения здания относительно горизонталей склона. При расположении протяженного здания параллельно горизонталям длина определяется по нормам, как на равнине. Ширина корпусов зданий уменьшается с увеличением уклона. При перпендикулярном расположении зданий частота появления необходимых швов увеличивается.

Таким образом, определяется основная закономерность формообразования жилой застройки на склонах сейсмичных территорий:

- по мере возрастания уклона сокращаются вертикальные (этажность) и горизонтальные размеры базисных элементов (зданий, корпусов, отсеков) жилой застройки.

В результате выявленных закономерностей и принципов в диссертации разработана графоаналитическая таблица по выбору рациональных объемно-планировочных моделей базисных элементов - зданий, секций, отсеков в зависимости от способов обработки участка, приемов размещения относительно горизонталей склона, видов применяемых конструктивных систем и схем с учетом основных влияющих природных факторов - сейсмичности, величины уклона, категории грунтов и ориентации участка.

Освоение подземного пространства - одно из активных способов интенсификации и рационального использования городских территорий и совершенствования функциональных свойств градостроительных систем. Проведенным исследованием установлено, что освоение подземного пространства также является эффективным средством одновременного улучшения сейсмозащитных и планировочных качеств жилой застройки, повышения сейсмоустойчивости зданий, сооружений и обеспечения непрерывного функционирования жилой среды, ее инженерно-технической инфраструктуры. Поэтому в условиях высокой сейсмичности, ограниченности и дефицита благоприятных территорий Армении комплексное использование подземного пространства жилой среды должно стать одним из важнейших и актуальных приоритетов градостроительной политики республики.

Таким образом, концепция архитектурно-планировочной организации жилой среды сейсмичных районов в работе основывается на принципе:

- "Освоения подземного пространства" жилой застройки с учетом выявленных сейсмозащитных эффективных средств; - устройства подземных, заглубленных этажей и расширения оснований жилых зданий, комплексов; - размещения линейных подземных структур (массивных сооружений жесткой конструкции) в.жилой застройке.

Композиционная идея функционально-планировочного решения жилой застройки исходит из принципа:

- объединения необходимых видов жизнедеятельности, социального и общественного обслуживания в целостную композиционно завершенную функционально-планировочную структуру, направленную на повышение сейсмозащитных .и функциональных качеств жилой среды.

Согласно названным принципам, предлагаются универсальные приемы формирования и реконструкций жилой застройки на сейсмичных территориях:

на уровне отдельно взятых жилых комплексов и зданий

- "интегральный" прием, предусматривает включение функционально необходимых элементов культурно-бытового, подсобно-вспомогательного, инженерно-технического и транспортного обслуживания во внутреннюю объемно-планировочную структуру единого сооружения, с целью формообразования сейсмоустойчивых конфигураций (пирамидальных, наклонных, ступенчатых и т.п.), за счет расширения оснований корпусов и устройства подземных этажей;

на уровне жилых образований и групп

- "дифференциальный" прием предусматривает размещение подземных, (заглубленных) линейных сооружений культурно-бытового, подсобно-вспомогательного, инженерно-технического и транспортного обслуживания вне объемов жилых зданий, в пределах территориальных границ жилой застройки, однако органически увязанных с основными Коммуникационными узлами (лестничными клетками, коридорами, галереями и т.п.), играющих роль сейсмозащитных экранов от поверхностных сейсмических волн и способствующих улучшению функционально планировочных качеств жилища.

Предложенные приемы могут быть использованы как в условиях формирования новой, так и существующей реконструируемой жилой застройки в сейсмичных районах.

Целесообразность выбора того или другого приема или их совместного применения зависит от конкретного сочетания градостроительных, сейсмических, инженерно-геологических, гидрогеологических, экологических и ландшафтных условий участка строительства.

В целях повышения сейсмоустойчивости зданий и сооружений с разными степенями повреждений и разрушений в практике, в основном, применяются конструктивные способы, заключающиеся в устройстве, монтаже новых, дополнительных несущих элементов и конструкций. В диссертации выдвигаются архитектурно-планировочные способы, которые позволяют одновременно охватить множество проблем реконструкции и модернизации жилой среды, пострадавшей от землетрясений. Суть предлагаемых архитектурно-планировочных методов и способов реконструкции состоит в глубоком и комплексном анализе сложившейся ситуации, с точки зрения выявленных градостроительных, объемно-планировочных, инженерных критериев и требований рационального формирования жилой среды.

Предложенный метод реконструкции предполагает: оценку состояния жилой застройки с точки зрения сейсмозащитных требований по устойчивому функционированию жилой среды и инженерно-транспортных систем; анализ объемно-планировочных решений, с точки зрения соответствия выявленным принципам выбора этажности, типа и конструктивных систем зданий в зависимости от грунтовых и топографических условий; оценку объемно-планировочной структуры зданий, с позиций фундаментальных принципов сейсмостойкого строительства, соответствия их функционально-планировочным моделям организации регионального жилища; определение степени и характера повреждений наиболее уязвимых направлений, как для жилой застройки, так и для отдельных зданий; повторное изыскание территории с целью уточнения и выявления изменений характеристики грунтовых условий после ряда землетрясений и антропогенных воздействий; выявление инженерно-технических возможностей использование подземного пространства, как средства реконструкции и сейсмозащиты жилой застройки; выбор архитектурно-планировочных способов реконструкции, следуя "интегральным"

и "дифференциальным" приемам, в зависимости от конкретной градостроительной ситуации.

I В рамках использования "интегрального" приема, предлагается изменение конфигурации, объемно-планировочной структуры реконструируемого здания, придания им более сейсмоустойчивой формы путем пристройки или встройки дополнительных элементов: контрфорсных объемов, пристроенных к протяженным сторонам здания; распорных, угловых, промежуточных объемов, встроенных между зданиями застройки; горизонтальных и вертикальных элементов - лестничных клеток, лестнично-лифтовых узлов, галерей и. т.п.; элементов наружной пластики и комфорта - эркеров, лоджий, балконов, террас и т.п. "Дифференциальный" прием позволяет применение способов реконструкции и сейсмозащиты зданий, жилой застройки путем размещения в подземном пространстве линейных объемов инженерно-технического, транспортного, культурно-бытового обслуживания в параллельном направлении протяженной, наиболее уязвимой стороне здания (строчной застройки).

В итоге проведенного исследования предложены методические положения архитектурно-планировочного проектирования, жилой среды на всех ее уровнях, опирающиеся на:

- выявленный комплекс градостроительных, объемно-планировочных, транспортных, инженерно-технических требований рационального формирования жилой среды сейсмичных территорий;

- разработанный метод выбора оптимальной этажности, конфигурации, конструктивной системы и схемы в зависимости от сейсмических свойств грунтов и топографических условий участка.

В качестве основных исходных материалов предлагается комплексное рассмотрение схем сейсморайонирования территории; схем микрорайонирования территории (СМР); карт физико-геологических процессов; инженерно-геологических и геоморфологических карт; карт уклонов рельефа, которое даст возможность выбора оптимальных решений уже на самых ранних стадиях проектирования жилой среды.

На основе комплексного учета и анализа вышеприведенных важных материалов, рекомендуется внедрение в архитектурно-планировочное задание (АПЗ), составление

проекта детальной планировки (ПДП) и проект застройки (ПЗ) нового или реконструируемого жилого района (микрорайона) новых разделов:

- оптимального зонирования этажности, принципиального выбора типов жилой застройки и зданий, их конструктивных систем;

- комплексного использования подземного пространства жилой застройки, с технико-экономическими и градостроительными обоснованиями, направленными на улучшение сейсмозащитных, архитектурно-планировочных, эстетических качеств жилища, рациональное использование дефицитных городских территолрнй и обеспечение непрерывного и полноценного функционирования градостроительных систем в расчлененном территориальном комплексе Армении.

Основные выводы и результаты

1. Изучение и обобщение основного комплекса региональных, градостроительных, социально-демографических, природно-климатических и др. специфических особенностей Армении, позволило установить приоритетность фактора высокой сейсмичности территории, во взаимосвязи с грунтовыми, топографическими условиями и важность их комплексного учета при принятии архитектурно-планировочных решений на всех структурных уровнях проектирования жилой среды.

В результате анализа практики и теории сейсмостойкого строительства выявлен характер влияния фактора сейсмики на разные уровни архитектурно-планировочного проектирования и определен основной комплекс критериев и требований к рациональному формированию жилой среды в условиях высокой сейсмичности территории.

2. С учетом комплекса градостроительных сейсмозащитных требований и региональных природных условий установлены:

- оптимальность выбора и внедрения в качестве определяющего структурного элемента жилой среды сеяитебно-производственных районов, .сформированных на основе функционального и планировочного интегрирования разрозненных и разно-

родных объектов производственного, культурно-бытового и инженерно-транспортного обслуживания, с целью обеспечения соответствующих условий для автономного и непрерывного функционирования в расчлененном территориальном комплексе сейсмических районов;

- целесообразность выбора типологии многофункциональных жилых образований, комплексов и зданий, размещаемых на дефицитных городских участках сейсмоактивных территорий.

3. Обоснована необходимость комплексного освоения подземного пространства жилых образований, как эффективного и универсального средства повышения сейсмо-защитных свойств застройки и зданий, интенсивного использования дефицитных благоприятных территорий для сейсмостойкого строительства, обеспечения непрерывного и устойчивого функционирования жилой среды, инженерно-технической инфраструктуры, улучшения архитектурно-планировочных и эстетических качеств жилища. Предложены решения оптимального формирования и реконструкции жилой застройки, основанные на принципах:

- объединения необходимых видов жизнедеятельности, элементов социального, общественного, культурно-бытового и подсобно-вспомогательного обслуживания в целостную композиционно завершенную структуру жилых образований и комплексов на обособленных благоприятных территориях;

- формообразования сейсмоустойчивых конфигураций (пирамидальных, ступенчатых, наклонных и т.п.) за счет расширения оснований и корпусов зданий, устройства подземных и заглубленных этажей (прием "интегральный");

- размещения подземных линейных структур вокруг жилой застройки и между зданиями, сопряжением их в замкнутую схему инженерно-транспортных сетей, комплексно играющих роль сейсмозащитных экранов (прием "дифференциальный").

4. Выявленные закономерности воздействия и проявления разрушающих резонансных явлений, при различных сочетаниях грунтовых условий и типов жилых зданий и конструктивных систем определили принцип:

- формирование многоэтажной, средкеэтажной жилой застройки, "гибких" жилых зданий на грунтах I, II категории по сейсмическим свойствам (с большой частотой и малым периодом колебаний) и малоэтажной застройки и "жестких" жилых зданий на грунтах III категории (с малой частотой и большим периодом колебаний).

Разработанный метод выбора этажности, объемно-планировочной структуры и конструктивной системы (схемы) жилых зданий в зависимости от сейсмических свойств и инженерно-геологической характеристики грунтов, позволило установить, что наибольшей областью рационального применения обладают "жесткие" здания с широким корпусом, основанием и подземными этажами, отвечающие также требованиям геометрической пропорциональности, снижения центра тяжести, уменьшения площади потенциально заваливаемых зон и улучшения функционально-планировочных качеств.

5. С учетом выявленных особенностей сейсмического воздействия на рельефе, предлагается:

- формирование жилой застройки по принципу сокращения вертикальных (этажности) и горизонтальных параметров компоновочных базисных элементов - зданий, корпусов, секций и блоков, по мере увеличение сейсмичности, возрастания крутизны и высоты отметок застраиваемого участка;

- формообразование жилых зданий по принципу перпендикулярного расположения несущих элементов жесткости (стен, диафрагм, рам и т.п.) относительно горизонталей склона, согласно которому, рациональными следует считать типы жилых зданий с конструктивной системой (схемой) с поперечными несущими элементами жесткости, размещаемые параллельно склону, и наоборот, типы зданий с конструктивной системой (схемой) с продольными несущими элементами жесткости, размещаемые перпендикулярно склону. При этом наибольшей жесткостью и сейсмоустойчивостью обладаю здания с продольными несущими стенами, размещаемые перпендикулярно горизонталям склона.

6. Разработаны методы и средства реконструкций и модернизации аварийного жилого фонда, пострадавшего от ряда землетрясений, которые основаны на комплекс-

ном учете выявленных градостроительных, объемно-планировочных и инженерных требований и предполагают включение в преобразуемую объемно-планировочную структуру жилой застройки дополнительных объемов, сооружений инженерно-транспортного, подсобно-вспомогательного, социального обслуживания, горизонтальных и вертикальных коммуникаций, наружных элементов пластики и комфорта, с целью повышения сейсмоустойчивости (жесткости) зданий и улучшения сейсмозащитных и функциональных качеств жилища.

7. Проведенное исследование позволило установить, что в основе рациональных принципов функционально-планировочной организации, приемов застройки и реконструкции жилой среды сейсмоактивных территорий лежит комплексная оценка характера воздействия и взаимодействия таких важных природных факторов, как качество грунтовых условий, крутизна и сейсмичность участка. Раскрыт механизм влияния фактора сейсмичности территорий на разных структурных уровнях проектирования, что позволило разработать методические принципы и положения архитектурно-планировочного формирования жилой среды в условиях высокой сейсмичности территории.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Каким быть жилищу - вопросы формирования жилой застройки в сейсмичных районах. // Звартноц (Промышленность, Строительство и Архитектура Армении) -1991 г.-№5.

2. Некоторые аспекты формирования жилища в условиях высокой сейсмичности территорий. // Материалы Научной конференции МАРХИ.- М.-1991 г.

3. Проблемы комплексной реконструкции аварийного жилого фонда. //Жилищное строительство - М. - 1992 г. - №4

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ АРХИТЫи УГНО-ПЛАИИгииичмш и ФОРМИРОВАНИЯ ЖИЛОЙ СРЕДЫ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЙ СЕЙСМИЧНОСТИ ТЕРРИТОРИИ

Л

/ задачи и требования"

/ принципы и методы решения

7

• Обеспечение устойчивого функционирования н/х коиплекса территори алышх, социально-экономических и экологических систем._

• Выбор планировочных форм прсривного гралообра.човяиин; Разгрузка гипертрофированных центральных агломераций.«Развитие' средних,малых -городов 'О шоокии социашно-зкоиошкювюю потенциалом; ' »-.

• Выбор благоприятных территорий для градостроительства..Поддерка ние низкой плотности населеиия.«Собмодеиие экологического равнове сия.»Обеспечение устойчивого Функционирования аилои среды.

• Формирование расчлененной планировочиоИ структуры города..Органи зация непрерывных систем открытых пространств..Использование ш;яе нерко-геологпчсских,. сейсмических 'карт ограничений при функциональ но-плапировочном зонировании территории. ' ■■

•Обеспечение автономного функционирования каждой градостроительной единицы жилой среды..Выбор рациональной функционально-планировочной структуры селитебных зон. .

Децентрализации крупных промышленных и,-;сулмурпо-бытовых объектов Принятие, дискретного характера социалжо-бтового обслуниванмя обособленных семтебио-производствпн.ых районов.

•Требование устойчивого функционирования транспортной инйраегрукту ры города - магистралей, районных улиц, проездов и подъездов._

• Формирование кольцевых,закинутых сми транспортного обедудягшши кикдон чисти урбанизированной территории. Исключение лиме!шых, вет вистих, тупиковых приемов трассировки автодорог.

•Обеспечение непрерывного функционирования ипзеяерно-техиичеекого оборудования города, тлого района, микрорайона. _.*

• Устройство аварийных,альтернативных систем тшеиерных гашнуншя-ций.«Применение принципов, дублирования, кольцевания основных кончу иикацим.»Использование подземных проходных коллекторов,в качестве искомомтельного средства оейоиоаавдию территории путей зкранирова

НИН.

•Создание необходимых условий для проведения аварийно-спасательных мероприятии, предотвращающие возникнования вторичных Факторов пора аеиия (п'окаров и т.п.), развертывания востановителышх работ.

•Разработка и учет планов "желтых линии" города, жилого района, ! микрорайона - (максимально допустиьые зоны распространения завалов), ! являющихся регулирующим инструментом пропорциональности застраивав мых и открытых пространств.

0 Карта сейсмомихрорайонирования (СМР)

• Определение рациональной этажности жилой застройки с' учетом сейсмических свойств грунтов

• Определение принципиальной возможности освоения подземного |

-^„„„а игтпг.йи| с. \щртпм несушей способности и сейсмических с~ ..:тв

•Опргясленио рациональной.эталности, возионностей использования подземного пространства килой застройки в зависимости от грунтовых и сейсмических свойств участка .Выбор ■ этажности застройки с уче юм значении собственных колебаний зданий уг основных видов колоба пий грунтов. _

•Размещение гибких (многоэтажных) здании но грунтах первой и вто рой шюгории,и наоборот, кестких (аалоэтаипых) зданий на грунтах третт,ей категории.

•Выявление особенностей сейсмического Воздействия на склоновых тер риторипх и путей рациональной организации килой застройки, с учетом обеспечения сейсноустойчивости зданий и самих склонов._ _

•Формирование.иилоИ.застройки: парельофс!сойсмоактиишх территорий яо прящйпу сокращения габаритов - высоты"(этажности), ширины, дли и^ зданий по мере увеличении ¡срутизвы склона. -.. =

•Выбор рациональных способов шгаеиерно-тсхничесиого освоения, обра боткп склона, приемов размещения зданий относительно горизонталей, конструктивных систем и схем зданий, секции, отсеков.

"'Формообразования зданий и застройки па рельефе по принципу перпен дикулярного располонепин песущих элементов (степ, диафрагм, рам и т.п.) к горизонталям склона.

• Выбор обммно-илаиировочнои структура, конфигурации хилых зданий с повышенными сэисмоуиойчивыии качествами.«Обеспечение оптимальных нлотиостных показателей..Соблюдение необходимых разрывов между зла шшми застройки.

• Применение донов о широким корпусом или-осВоваииви - ямрамидаль яых, ступенчатых, иавлониих и т.п. форм, а подземными этапами, ов задающих повышенными оейсмоуетойчишаи свойствами^.

•Определение приемов застройки на основе принципа оптимального вы оора этажности, конфигурации зданий в зависимости от грунтовых и сейсмических условий.

Принятии многофункционального характера яйлой застройки первичными видами культурно-оптового обслуживания, включением новых функци Опально необходимых элементов регионального яилищэ, в единую компо зиционпую структуру, "дифоренциалышн"л "интегральным'' приемами

•Выбор конструктивных систем и схем зданий, соответствующих функционально-планировочным моделякорганизации регионального иилища, учи тывающие .социально-демографические и психологические особенности.

• Формирование конструктивных систем о большим шагом проле

тов, позволяющих трансформацию йупкциопалыю-плапировочной структуры квартиры, этэаа. , ..Симметрично; размещение основных элементов ассткости конструкции - коммуникационных узлов - коридоров, Галерей, лестничных 1ШСТ01 и т.п. ^

ш ш

•Реконструкция и модернизация аварийного яилого бонда, пострадавше го от землетрясений. Улучшение его функционально-планировочных ка честв.«Решение противоречия менду моральным и Физическим изпосами жилых зданий.

/

•Применение новых дополнительных функциональных элементов - искомо гателышх объемов, путем их пристройки,встройки, надстройки, размещения в подземном пространстве с целью одновременного улучшения сеМсмозащитных и йупкциападышх качеств.