Высотное общественное здание с каркасом из монолитного железобетона. 
Здание национальной библиотеки

Конструктивная часть

Здание Национальной библиотеки Беларуси состоит из двух основных объемов: высотного книгохранилища и обстроенного вокруг него 2-х-4-х этажного стилобата. Высотное книгохранилище отделено от стилобата противопожарной стеной и деформационным швом.

За относительную отметку 0.000 принята отметка 1-го этажа, что соответствует абсолютной отметке 217.700 в Балтийской системе высот.

Полезная нагрузка на перекрытия высотного книгохранилища принята 12кПа (на основании рекомендаций Миссии ЮНЕСКО для фундаментальной библиотеки БГУ от 25−29 октября 1999 г и технологических расчетов.).

Остальные нагрузки приняты согласно СНиП 2.01.07−85 «Нагрузки и воздействия». Нормативное значение веса снегового покрова So=0.70 кПа.

Нормативное значение ветрового давления Wo=0.23 кПа.

Высотное книгохранилище

Высотное книгохранилище представляет собой пространственную структуру симметричного кристалла, имеющего геометрическую форму ромбокубооктаэдра с максимальными габаритами 60*60*60м, запроектировано из монолитного железобетона и металлоконструкций, имеет 20 этажей с высотой этажа 3,0 м.

Основанием ромбокубооктаэдра является монолитная железобетонная плита 24.0*24.0 м, расположенная на отм. 12.600 (уровень 4-го этажа), опирающаяся на ядро жесткости и 16 базовых колонн по контуру плиты с шагом 6.0м. Верх плиты покрытия структуры 24.0*24.0 м на отм.72.600. Ядро жесткости и 16 базовых колонн жестко защемлены в монолитном железобетонном фундаменте с отм. -14.200 до отм. 0.000 и является стволом для всей структуры (полная высота ствола 86.8 м).

Ядро жесткости состоит из двух элементов: внутренний элемент — круг диаметром 9.6м, толщиной 0.4м; наружный элемент — правильный восьмигранник с размерами по толщине 18.0*18.0м, толщиной 0.4м. Между собой элементы ядра жесткости соединены диафрагмами толщиной 0.4м и радиально ориентированными железобетонными стенами толщиной 0.2м.

Между соединительными элементами ядра жесткости находятся монолитная лестница и шахта лифта.

Вся структура ромбокубооктаэдра связана с ядром жесткости через монолитные диафрагмы, диски перекрытий, систему колонн каркаса, горизонтальные обвязочные балки и вертикальные колонны внешнего контура здания.

По внешнему контуру с отм. 12.600 до отм. 21.600 предусмотрена железобетонная наклонная оболочка толщиной 0.2м, которая выполняет две функции: обеспечивает пространственную жесткость наклонной части каркаса и противопожарную защиту книгохранилища в связи со стеклянной крышей атриума.

Структура каркаса здания имеет 4 диафрагмы жесткости, которые расположены в объеме Н=60.0м под углом 90 в плане на всю высоту с отм. 12.600 до отм. 72.600, 4 дополнительные диафрагмы жесткости, установленные между основными на нижних 6 этажах с отм. 66.600 до отм. 72.600.

Толщина всех диафрагм с отм. 12.600 до отм. 30.600 — 0.4м, а c отм. 30.600 до отм. 72.600 — 0.3 м.

Структура монолитного железобетонного ромбокубооктаэдра выстроена сетке колонн шагом 6.0×6.0м с монолитными железобетонными безригельными дисками перекрытий толщиной 0.25м, наружными горизонтальными обвязочными балками сечением 0.3×1.0м и наружными вертикальными и наклонными обвязочными колоннами сечением 0.4×0.4м. При принятой конструктивной в верхних стержневых элементах каркаса (колоннах и наружных наклонных контурных стойках), начиная с отм. 54.6м возникают растягивающие усилия от 200кН до 2000кН в элементе. Поэтому верхние колонны и стойки внешнего контура структуры приняты из металла с последующим обетонированием.

В нижней наклонной части структуры стержневые элементы внешнего контура выполнены в сталежелезобетоне, что значительно повышает их жесткость.

Монолитная структура имеет дополнительные опорные узлы по периметру на отм. 18.600. Для этого по периметру фундаментальной плиты с отм. -14.200 до отм. 10.700 запроектирована вертикальная стена из монолитного железобетона с 28-мью колоннами, которая выполняет несколько важных функций:

по требованию противопожарной безопасности, стена отделяет вестибюль под книгохранилищем от стилобата;

в верхней зоне стена является опорой для сталежелезобетонного опорного кольца жесткости, которое воспринимает распор — растягивающие усилия, достигающие 15 000кН, от 28-ми наклонных стоек и системы кружал;

cтена, распологаясь по периметру фундаментальной плиты, является своеобразным пригрузом фундамента, который имеет большое значение для выравнивания напряжений под подошвой фундамента книгохранилища.

Фундамент запроектирован в виде пространственной 3-хярусной коробчатой структуры с ячейками 6.0×6.0м.

Толщина нижней монолитной фундаментной плиты составляет 1.2м, толщина стен коробчатой части фундамента равна 0,5 м, диски перекрытия имеют толщину 0.5м. Площадь фундамента под высотное хранилище на отм. -15.400 cоставляет 2950 м. В зоне верхней фундаментной плиты на отм. 0.000, для плавного перехода от ядра жесткости к конструкциям фундамента запроектировано 16 контрфорсов.

На общем фундаменте запроектирован лестнично-лифтовой ствол диаметром 10.0м с толщиной стен 0.4м до отм. 72.600, соединенный со зданием книгохранилища переходными лестничными галереями.

Таким образом, фундамент, ядро жесткости, структура ромбокубооктаэдра и лестнично-лифтовой ствол являются единой конструктивной каркасной пространственной железобетонной системой многоэтажного здания общей высотой от подошвы фундамента до верха, равной 88.5м с переменным сечением по высоте: в зоне фундаментной плиты минимальный размер 56.0м;

в зоне с отм. 0.000 до отм. 12 600 — 24.0×24.0;

в зоне типового этажа с отм. 30.600 до отм. 54.600 — 60.0×60.0м.

Для возведения здания высотного книгохранилища запроектирована поддерживающая металлическая оснастка (кружала) и песочные домкраты.

Расчет и конструирование несущих монолитных железобетонных конструкций пространственной структуры и фундамента высотного книгохранилища НББ выполнены Международным образовательным центром строительного факультета БНТУ под руководством д.т.н. профессора Т. М. Пецольда, УО «Полоцкий государственный университет» д.т.н. профессором Д. Н. Лазовским, инженером А. В. Поправко, главным инженером проекта Д. Н. Шохиной, главным конструктором проекта В. А. Потерщуком.

Воздействие монолитных железобетонных и металлических конструкций ведется в следующей последовательности:

• 1. Монолитный железобетонный фундамент Н=10.0м; F=2950м с отм. -15.400 до отм. -5.400.
• 2. Монолитные железобетонные конструкции с отм. -5.400 до отм. 0.000:
  • — стены ядра жесткости и контрофорсы;
  • — колонны, ригельная система на отм. -3.200, перекрытия ;
  • — стены лестнично-лифтового ствола;
  • — контурная стена с отм. -10.400 до отм. 0.000.
• 3. Монолитные ж/б конструкции с отм. 0.000 до отм. 12.600:
  • — стены ядра жесткости
  • — колонны Ф500мм, 700 мм, 900 мм;
  • — перекрытия;
  • — контурная стена;
  • — лестнично-лифтовой ствол.
• 4. Контурное кольцо на отм. 10.700 из металлоконструкций.
• 5. Монолитные ж/б и металлические конструкции с отм. 12.600 до отм. 30.600:
  • — монтаж стационарных металлоконструкций с отм. 11.455 до отм. 18.600;
  • — установка песочных домкратов на контурном кольце на отм. 12.000;
  • — монтаж временных поддерживающих металлоконструкций с отм. 12.000 до отм. 30.600.
  • — cтены ядра жесткости;
  • — колонны, диафрагмы, перекрытия;
  • — контурные обвязочные балки;
  • — лестнично-лифтовой ствол.
• 8. Демонтаж поддерживающих металлоконструкций с отм. 12.000 до отм. 30.600.

Стилобат

Максимальный диаметр стилобата — 167.5м.

Стилобат отделен от высокого книгохранилища противопожарной монолитной железобетонной стеной диаметром 57.8 м.

Основные конструкции стилобата — монолитный железобетонный каркас с круглыми колоннами диаметром 0.5м на 1-м, 2-ом, 3-ем этажах и сечением 0.5×0.5м в цокольном и подвальном этажах с сеткой колонн 6.0×6.0 и 7.2×7.2м.

Основные технико-экономические показатели архитектурного проекта.