Как строят небоскребы: Как строят небоскребы и почему они не падают

Содержание

Как строят небоскребы: lakhtacenter — LiveJournal

СИСТЕМЫ УСТОЙЧИВОСТИ ДЛЯ СВЕРХВЫСОКИХ

Первые небоскребы строились по каркасной технологии. Сотни стальных профилей несли всю нагрузку. На этот стальной несущий каркас крепились остальные конструктивные элементы здания.

Однако выше 300 метров стальной «скелет» из колонн и балок уже не так эффективен. Архитекторы фирмы Skidmore, Owings and Merrill (SOM) разработали совершенно новую структурную систему высотных зданий – «поддерживаемое ядро». По этой технологии ядро находится в центре, а по сторонам — опоры.

Сегодня эта технология лежит в основе почти всех современных сверхвысоких небоскребов, в том числе и 462-метрового Лахта Центра в Санкт-Петербурге.

фото Vitaliy Romanov
Человечество училось строить высокие дома постепенно. Когда-то дом в три этажа считался высоким. Потом небоскребом назвали десятиэтажное здание. В двадцатом веке рекордом стало строительство 440-метрового Эмпайр Стейт Билдинг. А вот за последние 15 лет появились технологии, которые позволили еще шагнуть вверх еще почти на 400 метров. Например, Burj Khalifa — 828 метров. В Саудовской Аравии строится Jeddah Tower, который будет выше 1 километра. В прошлом году в Китае все рекорды била 632-метровая Shanghai Tower.

К 2020 – прогноз – число мегатоллов, то есть зданий выше 600 м, достигнет 8.

Европа более консервативна, здесь самый высокий строящийся небоскреб – Лахта Центр — 462 метра. Находится он в России, в Санкт-Петербурге. Фото @Igor Brundasov

Как происходило освоение высоты?

В восьмидесятые годы 19-го века изобрели каркасное строительство. Идея принадлежит американскому архитектору William Le Baron Jenney. Больше не нужны толстые стены. Нагрузку взял на себя каркас – сотни стальных профилей – beams, вес каждого – несколько тонн. Монтируется поэтажно. Фасад и все остальное крепится к каркасу.
Технологию быстро освоили: The Trump Building, Chrysler Building, Flatiron Building, Empire State Building, American International Building, Woolworth Building – выходцы одной эпохи. Фото fototelegraf. ru

Выше 300 метров стальной скелет из колонн и балок уже не так эффективен в качестве системы устойчивости. В более позднее время пришло понимание, что стальные колонны, плавящиеся при сильном пожаре, несут риски коллапсирующего обрушения конструкции.

Альтернативные инженерные решения, легшие в основу системы устойчивости сверхвысоких объектов, появились в середине 60-х годов 20 века. Fazlur Khan, уроженец Бангладеша, работавший на архитектурную фирму Skidmore, Owings and Merrill (SOM), придумал инновационную конструкцию — «несущую трубу». Вместо привычной внутренней сетки из колонн инженер предложил использовать колонны по периметру, соединив их с мощной «сердцевиной» здания. По этой технологии были построены Sears Tower, John Hancock Center, World Trade Center.

На фото 1971-го года – строительство Willis Tower в Чикаго (до 2009 года — Sears Tower). Каркас состоит из девяти квадратных «труб», образующих один большой квадрат в основании. Каждая такая «труба» состоит из 20 вертикальных балок и множества горизонтальных. Все девять «труб» сварены до 50 этажа, затем идут семь труб до 66, к 90-му этажу остаются пять, а ещё на 20 этажей поднимаются оставшиеся две «трубы». Фото geektimes.ru

В начале 1980-х годов появились проблемы. «Труба» позволяет строить здания любой, даже заоблачной высоты. Есть лишь непременное условие: основание увеличивается пропорционально высоте постройки. Это резко ограничивает фантазии архитекторов.

В SOM приходит новый инженер-конструктор — Bill Baker, который вместе с архитектором Adrian Smith разработал совершенно новую структурную систему высотных зданий – «поддерживаемое ядро». По этой технологии ядро находится в центре, а по сторонам — треугольные опоры. Для наглядности можно сравнить с ракетой с длинными тонкими плавниками стабилизации. Так построено самое высокое искусственное сооружение на земле. SOM, создатели Burj Khalifa, сделали башню в форме трилистника. С набором высоты каждый его элемент сужается. У самой вершины ядро переходит в шпиль. Фото cdn. mapme.club, ae.bookmyshow.com, doka.com

Ядро – центральная конструктивная часть Лахта Центра. Это – железобетонный «позвоночник» здания, который возводился с помощью самоподъемной опалубки. Внешний диаметр в нижней части — 28 метров. Толщина стен ядра — 2,5 метра. Для бетонирования используется бетон по классу прочности выше, чем в фундаменте, — B 80. На кубометр бетона – треть занимает арматура. Внутри ядра размещаются все инженерные коммуникации — трубы и кабели, а также – вертикальный транспорт.

Вокруг ядра собирались этажи полезной площади длиной от ядра до наружного периметра от 8 до 18 метров. Всего в небоскребе 87 этажей.

Сегодня эта идея — «поддерживаемое ядро» — лежит в основе почти всех современных сверхвысоких небоскребов.

432 Park Avenue в Нью-Йорке, США. Высота 425 м. Фото designrulz.com, doka.com

Москва Сити. Фото asm-group.org, photo-day.ru, img-fotki.yandex.ru, radikal.ru

Если в пропорции высота небоскреба / поперечное сечение ядра значение больше 8, в конструкцию вводятся аутригеры. Это — плоские или пространственные конструкции — раскосные или безраскосные фермы, придающие конструкции горизонтальную жесткость и препятствующие прогрессирующему обрушению.

Например, в комплексе «Федерация» в ММДЦ «Москва-Сити» на 120-ти метровой высоте (32-36 этажи) небоскреба «Восток» смонтирована аутригерная рама – своеобразное кольцо жесткости — размером с пятиэтажный дом. Всего на «Востоке» четыре аутригерных этажа – с 32-го по 36-й, с 46-го по 50-й, с 60-го по 64-й и с 89-го по 93-й.

Evolution Tower в Москва Сити. Фото vkokorin.users.photofile.ru, asm-group.org

TAIPEI 101. Фото supertalls.fr

The Shard — небоскрёб в Лондоне. Фото akdemiryapiinsaat.com

Башня Lotte World Tower, Сеул, Южная Корея. Фото doka.com, asset.kompas.com, i.imgur.com

В сеульском 555-метровом гиганте два аутригерных уровня – на 39-ом – 44-м и 72-ом – 76-м этажах. Они соединяют ядро с восемью периметральными суперколоннами. Эти колонны противостоят опрокидывающему моменту, принимают на себя ветровые и сейсмические нагрузки, которые распределяются на стальные аутригерные фермы.

В петербургском Лахта Центре — четыре аутригерных уровня. Через каждые 16 этажей от центрального ядра горизонтально располагаются распорные элементы – десять мощных консолей, которые передают нагрузку на внешние колонны. Система постоянно балансирует между растяжением и сжатием. При этом почти на сорок процентов уменьшается опорный момент.

Walkie-Talkie в Лондоне. Фото cdn.vox-cdn.com

Socar Tower в Баку, 209 м. Фото Generosity Akhmedov (skyscrapercity.com)

30 St Mary Axe — 40-этажный небоскрёб в Лондоне, конструкция выполнена в виде сетчатой оболочки с центральным опорным основанием. Фото newsteelconstruction.com, avatars.mds.yandex.net

CCTV Building, Пекин, China. 234 метра высоты, 54 этажа. Завершённое в 2012 году, петлеобразное здание было «преднамеренной атакой» на привычные формы небоскрёбов – трехмерная композиции в виде петли с усиленным 75-метровым консольным выносом.

Обе башни отклонены от вертикали на 6 градусов и повёрнуты так, что поддерживают и уравновешивают друг друга. Главная особенность — пространственная решётка здания, формирующая основной объём. Её узор хорошо читается на фасаде здания. Фото mashpedia.com, krasfun.ru

Shanghai Tower. Фото inhabitat.com

62-этажный небоскреб One Thousand Museum в Miami. Внешняя оболочка делается с использованием армированного стекловолоконного бетона. Фото squarespace.com, hammer.lobster.media

150 North Riverside в Чикаго. Фото chicagoarchitecture.org, danieldschell.files.wordpress.com

Rothschild Tower в Тель-Авиве. Фото archdaily.com, wikimedia.org

Строительство Tribunal de Paris по проекту Renzo Piano. Фото i.ytimg.com

Ping An Finance Center в китайском Shenzhen. Высота – 599 м. Держат здание ядро и восемь композитных мегаколонн с диагональной фиксацией. Есть четыре аутригерных этажа и еще три технических. Фото skyscrapercity.com

Заканчивается строительство петербургского Лахта Центра. Фото @Nikita Bochkarev

Вершина мастерства: как в России строят небоскребы

  • Бизнес

Фото Егора Слизяка для Forbes

В ближайшие годы в Москве появится более 30 новых небоскребов выше 150 м. Как возводят такие гиганты — на примере проекта Capital Towers

Первой высоткой в России, превысившей отметку 100 м, стал московский храм Христа Спасителя, открывшийся для прихожан в 1883 году. Большевики храм взорвали, а на его месте решили соорудить Дворец Советов высотой 320 м, но затея не удалась. Неудачу советская власть компенсировала, построив семь «сталинских» высоток во главе с МГУ (235 м). Настоящий бум высотного строительства в новой истории России начался с середины 2000-х на площадке «Москва-Сити».

Сейчас в Москве введен в эксплуатацию 41 небоскреб высотой от 150 м, 21 строится, около 10 проектов начнут реализовывать в ближайшие два-три года. Из «золотых» площадок в центральной части столицы застройщики стараются выжать максимум, поэтому «вытягивают» свои здания максимально вверх. Но дело это непростое и дорогое — небоскребы остаются самыми сложными сооружениями в современном гражданском строительстве. Как их создают и какие трудности при этом преодолевают — в фоторепортаже Forbes.

Егор Слизяк для Forbes

Все высотные здания в зависимости от геометрии и погодных условий могут шататься, знаменитый небоскреб «Бурдж-Халифа» высотой 829,8 м в Дубае, например, при сильном ветре отклоняется от вертикали в верхней части на 1,5 м.

В конструкции зданий это учтено и вреда им нанести не может. Российский норматив колебаний для зданий высотой 300 м — 60 см.

По словам исполнительного директора Capital Group Михаила Хвесько, в расчеты Capital Towers заложены колебания 40 см на верхнем этаже при неблагоприятных погодных условиях.

Егор Слизяк для Forbes

Компания Capital Group сейчас ведет строительство трех небоскребов комплекса Capital Towers на Краснопресненской набережной между «Москва-Сити» и Центром международной торговли. Высота каждой башни — 295 м.

С 2009 года компания построила и сдала в эксплуатацию четыре комплекса высотой от 150 м в качестве девелопера, еще ряд проектов реализует как технический заказчик, управляющий строительством.

Егор Слизяк для Forbes

В разгар строительства Capital Towers в нем было занято более 2100 человек. На этажи рабочих доставляют подъемники, которые будут демонтированы после завершения работ.

Егор Слизяк для Forbes

В комплексе 837 квартир, в них предусмотрены разные варианты отделки. Средняя цена м2 в квартирах Capital Towers, которые продавались на Циан в январе, составляла 1,1 млн рублей.

Егор Слизяк для Forbes

Строительство одного этажа занимает в среднем 10 дней. После заливки бетона и набора им прочности (он подается на стометровую высоту под давлением 35 атмосфер, давление меняется в зависимости от высоты) центральный кран и монтажная площадка с быстросъемной опалубкой «переползают» по своим лифтовым шахтам на уровень выше, и начинается строительство следующего этажа. После окончания стройки кран и площадка будут демонтированы, в шахтах установят лифты.

Егор Слизяк для Forbes

Кран работает в основном на возведении несущей конструкции здания, стройматериалы и людей развозят по этажам грузопассажирские подъемники (по два на каждой башне), которые способны поднять 3,2 т груза на 300 м за восемь минут.

Егор Слизяк для Forbes

Площадь фасадов каждой башни — 40 000 м2. Фасадные панели поднимаются центральным башенным краном на выносные площадки, с них они вывешиваются для монтажа мобильным краном, работающим по периметру здания внутри одного этажа.

Егор Слизяк для Forbes

Перед началом строительства площадка была изучена геологоразведочными скважинами на глубину 80 м.

Егор Слизяк для Forbes

Затраты на системы пожарной безопасности могут достигать 4% стоимости всего проекта. В случае пожара, например, заработают устройства удаления дыма и подачи компенсационного воздуха, проникновению дыма на эвакуационные лестницы при открытии дверей будет препятствовать принудительное давление воздуха.

Егор Слизяк для Forbes

Орошение фасада предотвратит распространение пожара на другие этажи.

Егор Слизяк для Forbes

Три башни комплекса (66, 67 и 70 этажей) с пятью подземными уровнями стоят на фундаментных железобетонных плитах толщиной 2,5 м, которые связаны со сваями, уходящими на 25 м в грунт. На комплексе впервые было использовано ноу-хау компании — сваи с железобетонным сердечником, который увеличил несущую способность каждой с 700 т до 1600 т.

Егор Слизяк для Forbes

«Небоскреб — это всегда инновации, планка поднимается с каждым новым проектом, — говорит исполнительный директор Capital Group Михаил Хвесько. — При их строительстве очень много ограничений и разных требований, с которыми нужно считаться, — это и безопасность, и жизнеобеспечение всего здания. Если находишь интересное решение, которое везде ставит галочки и дает при этом высокое качество продукта потребителю, — это высший пилотаж».

  • Игорь Попов

    Редакция Forbes

#рантье
#строительство
#небоскреб

Рассылка Forbes

Самое важное о финансах, инвестициях, бизнесе и технологиях

Небоскребы: история строительства • Интерьер+Дизайн

Студия Ole Scheeren спроектировала два небоскреба с вогнутыми поверхностями и сотовыми узорами на фасадах в Сингапуре. Проект был разработан так, чтобы «символизировать тесные отношения между Малайзией и Сингапуром».

Отель Morpheus, Zaha Hadid Architects, Макао, 2018. Отель, расположенный в комплексе City of Dreams, имеет большие, текучие проемы, а наружная сетка экзоскелета, опутывающая железобетонное ядро, обеспечивает поперечную устойчивость всей конструкции.

Архитекторы NBBJ спроектировали штаб-квартиру международной корпорации Tencent в Шэньчжэне. Небоскребы предназначены для размещения 10 000 офисных работников.

Две башни в Эль-Кувейте (Кувейт Сити) архитектурной фирмы Gensler. Один из небоскребов — офисное здание, второй — отель с интерьерами, оформленными дизайнерами Yabu Pushelberg.

Небоскреб The XI, архитектурная фирма BIG, Нью-Йорк.


Небоскребы олицетворяют утопию превосходства — одну из самых роковых в двадцатом веке. Для кого-то они и сегодня остались памятниками человеческих амбиций. Для кого-то стали символами прогресса. А некоторые находят идею вавилонской башни по-прежнему привлекательной и даже сексуальной. 




Небоскребы воплотили стремление человека добраться до небес. Испокон веков это стремление символизировала Вавилонская башня. Высотные здания свидетельствуют о переуплотненности мира, когда на маленьком участке земли сконцентрировано много людей. Они символизируют город как таковой, мегаполис, то есть опять же Вавилон.


Самое высокое здание в западной части Канады —это 56-этажный стеклянный небоскреб с закругленными углами, разработанный фирмой Arney Fender Katsalidis.


Небоскребы, памятники человеческих амбиций, всегда были больше символическими сооружениями, нежели практически необходимыми. Для многих компаний это вопрос престижа — поцарапать своим офисом небо. 


Самое высокое здание в Европе. «Лахта Центр» создан для размещения штаб-квартиры «Газпрома» и открытых общественных пространств.Построен на берегу Финского залива. Общая площадь объекта — 400 тыс. кв. метров.


Небоскребы появились во второй половине XIX века в Чикаго. Большому количеству служащих в крупных компаниях требовались офисные пространства. Пожар 1871 года освободил площади в городе, а тут и технологии подоспели. Стальные каркасные конструкции позволяли строить здания большей высоты, чем традиционные. Одним из пионеров новых технологий стал архитектор Луи Салливан, построивший в Чикаго первые высотки.




Его Гаранти-билдинг имел всего 13 этажей, но для того времени это был гигант. Салливан был большим поклонником Ницше и утверждал, что растущая вверх архитектура выражает жизненную силу.  Ницшеанская идея сверхчеловека в небоскребе и правда просматривается. Вторым по важности техническим прорывом, ускорившим появление высотных домов, было изобретение лифта. В середине XIX века инженер Элиша Отис создал систему, позволяющую даже при разрыве каната удерживать кабину в шахте.


Башня Generali комплекса CityLife, Zaha Hadid Architects, Милан.


Высота Prism Tower — 144 метра. Архитектуру Кристиана де Портзампарка легко узнать по «стекающим» силуэтам — виртуозное владение формой делает его объекты похожими на струящуюся ткань. 


Небоскребы поначалу одевались в традиционный декор. Это была готика, ар нуво (как у Салливана) и даже классика. Они рвались ввысь но долго не могли перекрыть Эйфелеву башню — на тот момент самое высокое сооружение в мире. Это удалось лишь Крайслер-билдингу в 1930 году, а чуть позже в рекордсмены вырвался Эмпайр-стейт-билдинг. Два эти здания прочно вошли в подсознание западного человека.


Мифология небоскреба хорошо прорисована в фантастическом фильме «Метрополис» (1927). В нем запечатлен город будущего, имеющий четкую архитектурную иерархию: элита обитает в небоскребах, пролетариат ютится под землей. Крайслер- и Эмпайр-стейт-билдинг доказали, что символическое значение важнее утилитарных целей. 


Команда датского архитектора Бьярке Ингельса построила небоскреб Shenzhen Energy Mansion. Проект в Китае состоит из двух башен, которые волнистой формой фасадов гасят солнечные блики и уменьшают потери энергии.


Американские небоскребы 1930-х построены в стиле ар-деко. Именно они спустя двадцать лет вдохновили советских архитекторов на сталинские высотки. Правда, буржуазный источник вдохновения тщательно скрывался. Да и характер московских высоток традиционнее. (В композиции Московского университета, например, некоторые даже усматривают пятиглавие русского храма.) В них меньше упоения технологиями и фаллической сущностью вертикалей. Их роль — роль традиционных высотных акцентов в силуэте города (соборов, колоколен).


Торгово-деловой центр 3WTC в Нью-Йорке, архитектурное бюро Rogers Stirk Harbour + Partners.


Отрезвление после угарных лет ар-деко наступило, когда функционалист Мис ван дер Роэ построил в 1958 году Сигрэм-билдинг. Этот простой параллелепипед стал образцом для многочисленных построек второй половины ХХ века. В том числе для советской гостиницы «Интурист». Упрощение казалось достижением, но примитивные формы быстро надоели. «Интурист» обветшал и недавно был разобран. Еще печальнее судьба двух более знаменитых параллелепипедов. Башни-близнецы Всемирного торгового центра, построенные в 72-м Минору Ямасаки и долго державшие рекорд высоты, стали жертвами теракта 2001 года. В отличие от них Эмпайр-стейт-билдинг устоял, когда в него в 1945-м врезался самолет. Поклонники ар-деко видят в этом факте косвенное доказательство превосходства любимого стиля над модернизмом.




Башня PwC, архитектор Даниэль Либескинд.


Художественное превосходство в самом деле есть. Дело в том, что прямоугольный небоскреб с точки зрения композиции — полная анархия. Количество этажей в нем может быть любое: в этом случае завершенная композиция, целостный, организованный фасад в принципе невозможны. А при использовании традиционных элементов (базы или шпиля) есть хотя бы видимость завершенности и порядка.


Архитектурная студия Penda опубликовала изображения нового небоскреба в Тель-Авиве. В строении 116 метров высотой разместятся одно- и четырехкомнатные апартаменты, а также дуплексы и пентхаусы.  


В 1960-х годах начались и до сих пор продолжаются попытки разнообразить форму небоскребов. Их строили в виде призм, игл и фаллем. В последние годы появилось два новых направления строительства: экологическое и национальное. Первое представлено башней Мэри-Эггс Нормана Фостера. Яйцеобразная форма и уникальная конструкция позволили исцелить множество типичных «болезней», присущих гигантам. Разница давлений у разных фасадов обеспечивает естественную циркуляцию воздуха внутри небоскреба. Поэтому кондиционеры используются только 40 процентов времени (раньше свежий воздух в высотках был серьезной проблемой).


Жилой небоскреб 45 Broad Street спроектирован нью-йоркской архитектурной фирмой CetraRuddy. Строительство началось в 2017 году.


Башня Мэри-Эггс полупрозрачна, поэтому тень отбрасывает негустую. Благодаря особой конструкции у лондонского яйца удалось сделать небольшое основание (обычно оно занимает целый квартал). Иначе организация по охране памятников не позволила бы его строить. Европейские нормы охраны среды очень жесткие, и они соблюдаются, в отличие от Америки, где богатые застройщики умудряются их нарушать.




В 2018 началась работа над 200-метровой офисной башней, разработанной Foster + Partner. 42-этажный небоскреб строится для компании China Resources Land в Шанхае.


Самые высокие небоскребы сегодня строят в Азии. Вектор мирового развития перемещается от Атлантического океана к Тихому. Интересно, что построенные в Куала-Лумпуре башни-близнецы Петронас-тауэрс вовсе не повторяют западные образцы. Они имеют ярко выраженную форму буддийских храмов и напоминают органические початки, соединенные мостом-переходом. Их символическое признание Западом выразилось в том, что на фоне башен Петронас был снят фильм «Ловушка», как в свое время «Кинг-Конг» — на фоне Эмпайр-стейт-билдинга, а его ремейк — на фоне покойных близнецов ВТЦ.


Небоскреб Taipei Nan Shan Plaza вТайбэй. Проект японской студии Mitsubishi Jisho Sekkei.


Стремление ввысь по-прежнему будоражит воображение. Самые дерзкий проект небоскреба создан испанскими архитекторами Марией Северой и Хавьером Пиозом. Это 300-этажная башня в центре искусственного острова, способная вместить 100 тысяч человек. Целый город!  Разветвленный свайный фундамент заимствован у корневой системы кипариса. Она и внешне напоминает кипарис. Всякое творение природы имеет оптимальную структуру. Небоскреб с такими данными выдержит любые землетрясения и столкновения с самолетами.


В Сингапуре по проекту бюро BIG и Carlo Ratti Associati началось строительство небоскреба 88 Market Street с тропическими «оазисами».

Небоскребы 400 Lake Shore Drive в Чикаго. Проект студии SOM

Одно из самых высоких зданий Гамбурга начнут строить в 2021 году. Башня Elbtower станет самым высоким зданием —​ высота башни составит 235 метров.

Проект 150-метровой жилой башни на Александерплац в центре Берлина. Автор Фрэнк Гери.

Проект бюро Ole Scheeren для Barclay Village, который будет построен в Ванкувере.

Архитекторы Zaha Hadid Architects (ZHA) во главе с Патриком Шумахером представили проект 31-этажной башни на Мальте. Здание станет частью крупного проекта реконструкции в Пачевиле, курортном городе на восточном побережье острова.

Проект стеклянной башни от студии Adrian Smith + Gordon Gill Architecture. 160 Front Street будет построена в Торонто. Строительство начнется в 2019 году.

Проект компании OMA и архитектурного бюро Conrad Gargett —​ здание Southbank, которое может быть построено в Мельбурне.


Как строятся мегавысокие небоскребы

По данным Совета по высотным зданиям и городской среде обитания (CTBUH), органа по небоскребам, мы вступаем в эру «мегавысоких» зданий. Мегавысокие здания — это те, что выше 1968 футов. В настоящее время существует только три таких сооружения: Бурдж-Халифа в Дубае высотой 2717 футов, самое высокое здание в мире, построенное в 2010 году, Шанхайская башня, построенная в 2015 году в Шанхае, Китай, высотой 2073 фута и Королевские часы Мекки. Башня на 1,972 фута в Мекке, Саудовская Аравия, было завершено в 2012 году.

К 2020 году количество мегавысотных зданий увеличится более чем вдвое после завершения Шэньчжэньского финансового центра Ping An в Шэньчжэне, Greenland Center в Ухане, Merdeka PNB118 в Куала-Лумпуре, и Kingdom Tower в Джидде, Саудовская Аравия, которые в настоящее время находятся в стадии строительства. Чтобы построить этих гигантов, инженеры должны найти новые и инновационные способы противостоять гравитации, ветровым вихрям, поперечным и сейсмическим нагрузкам.

Первый в мире небоскреб, Home Insurance Building в Чикаго, был первым высоким зданием, в котором использовалась каркасная конструкция с использованием конструкционной стали для поддержки веса здания. Стремление строить выше началось, и, кажется, не видно конца тому, насколько высоким мы готовы строить. Через несколько лет мы увидим первое здание высотой 3280 футов (1 км), хотя предлагались и более высокие. Однажды мы можем даже увидеть небоскреб высотой в милю. Фрэнк Ллойд Райт предвидел один еще в 1956 позвонил в Иллинойс, что, по его словам, было технически возможно в то время.

Несущий каркас из конструкционной стали, созданный архитектором Уильямом Ле Бароном Дженни для здания Home Insurance Building, привел к созданию скелета Чикаго. Трубчатая конструкция, разработанная Фазлур Ханом в 1960-х годах, включала в себя колонны вдоль внешней стороны здания, которые соединялись друг с другом и с ядром здания. Это позволило увеличить полезную площадь в здании, поскольку требовалось меньше внутренних колонн, и они широко использовались в зданиях высотой более 40 этажей на протяжении десятилетий.

Различные воплощения, основанные на трубе, были разработаны на протяжении многих лет, например, ферменная труба и труба в пучке, которая использовалась для башни Уиллис (Сирс). Одним из ограничений системы труб является то, что основание здания должно расти пропорционально высоте, а это означает, что для сверхвысоких зданий требуется гораздо большая площадь основания.

Структурные системы продолжают развиваться и совершенствоваться. Для Бурдж-Халифа была разработана система опорного ядра с шестиугольным центральным ядром и тремя треугольными опорами для устойчивости. Башня Царства будет представлять собой следующую эволюцию этой структурной системы с опорным ядром.

Башня Царства/Изображение предоставлено: Jeddah Economic Company

Высокие здания качаются на ветру, они для этого и предназначены. Чтобы уменьшить раскачивание, которое ощущают обитатели здания, в некоторых небоскребах в верхней части здания установлены массовые демпферы. Демпфер представляет собой гигантский маятник, который действует как противовес и часто состоит из гигантских концентрических стальных пластин, уложенных друг на друга и сваренных вместе. Когда ветер ударяет в здание, заслонка будет качаться в противоположном направлении с той же частотой, чтобы уменьшить движение здания.

Демпфер с массовой настройкой Taipei 101 / Изображение предоставлено DJ Anderson

Шанхайская башня имеет демпфер массой 1200 тонн, подвешенный над вихретоковым демпфером. Демпфер вихревых токов изготовлен из большой медной пластины, покрытой магнитами. Электромагнитный заряд, создаваемый при прохождении демпфера массы над магнитами, усиливает демпфирующий эффект. Другие методы смягчения вихрей ветра включают сужение конструкции здания по мере его подъема, создание выемок или различных поперечных сечений, чтобы сбить ветер с толку, или наличие отверстий в середине здания, чтобы ослабить вихри.

Еще одно препятствие, с которым приходится сталкиваться инженерам, — транспортная система здания. Тяжелые стальные тросы, используемые для подъема лифтов, ограничивают высоту, на которой лифт может безопасно подняться, примерно до 1640 футов из-за веса тросов. Любой выше, и размер двигателя и мощность, необходимая для их подъема, вместе со структурой, необходимой для поддержки веса, становятся невозможными.

Доставить пассажиров на верхние этажи без длительных остановок или остановок в нескольких холлах для переключения лифтов — непростая задача. Двухэтажные лифтовые кабины и компьютеризированное управление используются для эффективной доставки пассажиров на желаемые этажи при минимизации времени ожидания. Новые достижения в области снижения вибрации и регулирования давления делают более высокие скорости движения более комфортными и менее вызывающими рвоту.

В 2013 году финская лифтовая компания KONE представила UltraRope с сердцевиной из углеродного волокна, покрытой покрытием с высоким коэффициентом трения. Этот новый трос весит на 90 % меньше, чем аналогичные стальные тросы, служит в два раза дольше, снижает потребление энергии на 15 % и позволяет кабине лифта подниматься на высоту до 3281 фута, что в два раза превышает текущую максимальную эффективную высоту стальных тросов. UltraRope впервые был установлен в отеле Marina Bay Sands в Сингапуре.

Лифты, использующие технологию UltraRope, устанавливаются в башне Kingdom Tower, строящейся в настоящее время в Джидде, Саудовская Аравия. Ожидается, что после завершения строительства этот мегавысокий небоскреб станет самым высоким зданием в мире, достигнув высоты 3281 фут. двигаться со скоростью 22 мили в час.

МУЛЬТИ/Изображение предоставлено ThyssenKrupp

ThyssenKrupp, с другой стороны, решает проблему тяжелых стальных тросов, полностью избавляясь от них. Благодаря полному отказу от использования тросов для подъема и опускания кабин лифта, MULTI от ThyssenKrupp означает, что лифты смогут подниматься на высоту, намного превышающую ту, которую позволяет технология KONE UltraRope. В дополнение к освобождению лифтов от ограничений по высоте, это снимет ограничение на возможность двигаться только в двух направлениях, вверх и вниз. Эта технология позволит кабинам лифта двигаться как горизонтально, так и вертикально, а несколько кабин могут работать в каждой шахте одновременно.

В прошлом году компания ThyssenKrupp представила рабочую модель своей системы MULTI в масштабе 1:3 в своем Инновационном центре в Хихоне, Испания. Они планируют подготовить полномасштабную модель для публичных демонстраций в следующем году на своей новой испытательной башне в Ротвайле, Германия. Испытательная башня, как ожидается, начнет пробную эксплуатацию в декабре.

MULTI использует ту же технологию линейного двигателя на магнитной подушке, что и шанхайский поезд на магнитной подвеске Transrapid. Transrapid International является совместным предприятием ThyssenKrupp и Siemens. Системы управления и функции безопасности для MULTI будут основаны на лифтовой системе ThyssenKrupp TWIN, которая позволяет двум кабинам лифта работать независимо друг от друга в одной шахте лифта. Самоходные кабины лифта будут оснащены многоступенчатой ​​тормозной системой и индуктивной передачей мощности от шахты лифта к отдельным кабинам.

Технологии также играют роль в проектировании и строительстве высоких зданий. Технология 3D-печати позволила инженерам легко создавать прототипы нескольких строительных компонентов и тестировать их в аэродинамических трубах. Информационное моделирование зданий (BIM) и компьютерное 3D-моделирование позволяют архитекторам и инженерам точно оценить, как здание будет работать в реальных условиях, что может привести к сокращению избыточных структурных элементов, на которые приходилось полагаться небоскребам прошлого.

Остается только гадать, сохранится ли тенденция возведения мегавысоких зданий. Стоимость по-прежнему будет фактором роста. В то время как в настоящее время строятся только четыре мегавысоких здания, в настоящее время по всему миру строится более 140 сверхвысоких небоскребов высотой более 984 футов.

Может быть, когда-нибудь CTBUH придется создать новую классификацию, например, «гипервысокий» или «гигавысокий». Предлагаемая Невеста залива на высоте 3780 футов в Басре, Ирак, должна превзойти Башню Царства, которая все еще строится, как самую высокую в мире.

Эксперты сходятся во мнении, что для большинства высотных зданий вопрос не столько в том, насколько высоко можно безопасно возвести здание, сколько в том, сколько денег кто-то готов заплатить, чтобы добраться до него.

Описание процесса строительства небоскреба

Небоскребы — одно из самых знаковых сооружений любого современного города. Они олицетворяют власть, роскошь и престиж любой культуры, к которой они принадлежат. Тем не менее, масштаб и техника, необходимые для строительства небоскребов, поражают.

Процесс строительства небоскреба обычно включает в себя выбор места, этап проектирования, земляные работы и подготовку фундамента, установку стального каркаса, внешнюю облицовку и внутреннюю отделку. После этого команда технического обслуживания вмешивается, чтобы обеспечить сохранение здания в наилучшем состоянии для использования.

В оставшейся части этой статьи каждый из этих шагов будет объяснен более подробно. Продолжайте читать для получения дополнительной информации и информации о типах материалов, используемых при строительстве небоскреба.

Этапы строительства небоскреба

Как и большинство строительных проектов, строительство небоскреба обычно происходит в шесть этапов.

Это:

1. Выбор площадки

Процесс выбора площадки является одним из важнейших этапов любого проекта строительства небоскреба. Он определяет, можно ли построить структуру, и рассматривает, как она повлияет на политику города и политику, касающуюся других объектов в этом районе.

Выбор участка включает в себя подробный процесс изучения грунта основания, добавление любых загрязнений в окружающую территорию и обеспечение того, чтобы они не влияли на другие строения вокруг него.

Другие важные элементы в процессе выбора площадки включают:

  • Выполнение тщательного анализа местных условий окружающей среды, таких как осадки и направление ветра.
  • Принимая во внимание любую сейсмическую активность в этом районе.
  • Оценка стоимости строительства в выбранном районе.
  • Оценка наличия земли под строительство.
  • Проверка соответствующих политик местных и федеральных органов власти.
Важность выбора площадки

При строительстве небоскребов в любой точке мира крайне важно убедиться, что они построены на устойчивом основании с минимальным риском изменения из-за последствий землетрясений или других стихийных бедствий.

Невыполнение этого шага может иметь негативные последствия для всех вовлеченных сторон.

Например, строительной компании, возможно, придется перестроить участок, если возникнут какие-либо проблемы, или сторонние компании могут подать на них в суд за причинение ущерба их имуществу.

Кроме того, не должно быть юридических ограничений при строительстве небоскребов, потому что они могут вызвать проблемы, если их не учитывать во время строительства.

Например, в городе может быть политика, гласящая, что никакие здания не могут быть выше определенной высоты в этом районе. Предположим, строительная компания игнорирует это и строит небоскреб. В этом случае они могут быть оштрафованы или заключены в тюрьму за нарушение этого закона.

Выбор места также имеет решающее значение, потому что он позволяет архитекторам проектировать конструкции в запланированной среде, а не проектировать конструкции, которые выглядят неуместно во время строительства.

Выбрав правильное место, архитектор может затем подготовить архитектурные чертежи и работать с инженерами, чтобы убедиться, что их идеи правильно вписываются в окружающую среду после постройки.

2. Архитектурное проектирование и проектирование

Когда дело доходит до строительства небоскребов, архитектурное проектирование и проектирование являются наиболее важными этапами.

Чертежи архитектора определяют, как будет выглядеть здание после завершения строительства. С другой стороны, расчеты инженеров определяют, сможет ли конструкция стоять сама по себе.

В большинстве случаев архитекторы работают с инженерами-строителями и другими проектировщиками над созданием конкретных планов своего небоскреба, учитывающих все системы внутри здания (например, водопровод и электричество). Этот начальный этап называется схематическим проектированием.

За эскизным проектом обычно следует этап детального проектирования, на котором разрабатываются более точные планы.

Создание этих детальных проектов включает в себя общение между различными группами экспертов, работающих вместе для завершения планов. Эти группы обычно включают:

  • Инженеры-строители – , ответственные за выполнение и реализацию проектов архитекторов.
  • Проектировщики механики, электрики и сантехники (MEP) – отвечают за проектирование таких систем, как отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха или HVAC.
  • Архитекторы — , отвечающие за проектирование уникальных особенностей зданий, таких как внутренняя отделка.
  • Руководители проектов – координируют действия всех сторон, участвующих в создании окончательных архитектурных чертежей.

Между тем, важно также убедиться, что другие работы были успешно выполнены до того, как небоскреб будет построен.

Например, если грунт нестабилен, создать устойчивый фундамент будет непросто. Таким образом, важно, чтобы вся эта работа была завершена и место было выбрано до того, как архитекторы и инженеры приступят к своим чертежам и расчетам.

3. Земляные работы и подготовка фундамента

Подготовка фундамента является одной из наиболее важных частей любого проекта строительства небоскреба, обычно выполняемого инженерами-строителями.

Как следует из названия, этот этап включает в себя подготовку места для подземного фундамента, способного выдержать вес небоскреба.

Процесс начинается с глубокого рытья земли для создания фундамента. Этот фундамент обычно состоит из бетонных колонн, уходящих глубоко в землю. Эти бетонные столбы поддерживают большую часть веса здания, позволяя ему стоять вертикально со стальным каркасом наверху.

Позволяет инженеру определить, какой вес может выдержать подземный фундамент. Затем эти данные используются в сочетании с архитектурным проектированием и инженерными расчетами, чтобы гарантировать, что конструкция не рухнет после ее завершения.

4. Строительство стальной рамы

После завершения разведки и всех необходимых подготовительных работ строители создают большую стальную раму, которая скрепляет все вместе во время работы.

Для этого рабочие сначала устанавливают сборные элементы на место с помощью кранов, а затем соединяют их болтами, которые затягиваются, чтобы удерживать конструкцию на месте. Этот процесс повторяется несколько раз, пока все стальные балки не будут установлены на свои места.

Большинство небоскребов имеют каркас из вертикальных колонн и горизонтальных балок, простирающихся вверх до 100 этажей. Поверх этого основного каркаса добавляются различные типы облицовочных материалов для создания внешних стен здания.

5. Внешняя облицовка

Внешняя часть небоскреба называется облицовкой, что, по сути, является просто другим словом для обозначения внешнего материала. В современных зданиях используется множество различных типов облицовки, включая стекло, стальные панели и бетон.

На этом этапе обычно участвует бригада рабочих, которые заливают бетоном всю площадь поверхности, придавая ей прочную и долговечную внешнюю оболочку.

Этот процесс повторяется несколько раз, пока все внешние поверхности не будут покрыты слоем бетона.

В некоторых случаях стекло также можно использовать в качестве облицовки небоскребов, хотя это, как правило, дороже, чем другие варианты.

Существует две основные причины, по которым необходима наружная облицовка:

  • Защищает внутреннюю конструкцию здания (особенно стальные балки) от внешних факторов, таких как ветер и дождь.
  • Это может быть эстетично; например, в высотных зданиях по всему миру используется яркое стекло, чтобы отражать свет и казаться более привлекательными для зрителей.

6. Установка внутренней отделки и фурнитуры

Последним этапом большинства строительных проектов является установка внутренней отделки и фурнитуры, такой как электропроводка, сантехника, двери, окна, лифты, системы отопления и противопожарное оборудование.

Эти функции обычно устанавливаются отдельными подрядчиками или группами специалистов в рамках строительной компании, которые работают в соответствии с архитектурными планами, созданными на этапе эскизного проектирования.

Этот процесс имеет основополагающее значение для строительства небоскребов, поскольку от него зависит безопасность рабочих, жильцов и посетителей.

Как и в любом коммерческом строительном проекте, обеспечение безопасных условий труда является одним из главных приоритетов строителей. Для достижения этой цели монтажные работы обычно требуют, чтобы вся площадка была ограждена от посетителей или потенциальных опасностей при установке материалов на конструкцию.

Решающие факторы при строительстве небоскреба

При строительстве небоскреба необходимо учитывать несколько важных факторов, которые гарантируют, что конструкция построена без сбоев или проблем.

К ним относятся:

  • Фундамент небоскреба должен быть спроектирован и установлен правильно, чтобы выдерживать его вес, выдерживать стихийные бедствия, такие как землетрясения, и обеспечивать прочную основу для будущих строительных работ.
  • Все материалы, используемые в проекте, должны быть предварительно протестированы, чтобы убедиться, что они могут выдерживать суровые условия, возникающие на больших высотах.
  • Инженеры должны определить наиболее подходящий архитектурный проект до начала строительства, чтобы они могли выбрать оптимальную систему стального каркаса с минимальными трудностями при сборке.
  • Учитывая потенциальную опасность работы на таких высоких конструкциях, требуются опытные рабочие, которые точно знают, что они делают.
  • Еще до начала строительства крайне важно соблюдать все применимые меры предосторожности и использовать для проекта небоскреба самые лучшие материалы.

Техническое обслуживание небоскреба

После завершения строительства небоскреба необходимо принять ряд мер предосторожности, чтобы обеспечить его долгие годы.

К ним относятся:

Регулярный осмотр здания

Важно регулярно проверять стены, окна, двери и фундамент небоскреба. Трещины или любые другие потенциальные повреждения могут повлиять на структурную целостность здания.

Эти проблемы необходимо решать сразу же, как только они будут выявлены.

Кроме того, все системы (отопление, вентиляция, противопожарная защита) должны быть проверены, а любые детали, которые не работают в полную силу, должны быть заменены.

Обеспечение надлежащей теплоизоляции здания

Небоскребы должны быть надлежащим образом изолированы для защиты от жары и холода путем обертывания всех открытых балок строительной изоляцией.

Это особенно важно, если окна не имеют двойного остекления или хорошо герметизированы, потому что это может уменьшить проникновение тепла или холода в здание.

Системы отвода дождевой воды

Важно, чтобы на крышах небоскреба была установлена ​​система отвода дождевой воды для отвода воды от здания и предотвращения затопления.

Это особенно важно, если небоскреб построен в районе с частыми проливными дождями.

Поддержание всех эскалаторов и лифтов в рабочем состоянии

Помогает обеспечить постоянную работу эскалаторов, лифтов и другого сопутствующего оборудования небоскреба.

При возникновении каких-либо проблем с этими системами крайне важно, чтобы ремонт или замена выполнялись немедленно, чтобы они не представляли угрозы безопасности.

Отслеживание разбитых окон или стекол

Разбитое стекло в результате несчастного случая или стихийного бедствия (например, урагана) может представлять серьезную угрозу безопасности, если его не отремонтировать сразу.

Разбитые оконные стекла должны быть заменены современными типами стекла, которые с меньшей вероятностью разобьются на опасные осколки, поскольку они проходят специальную термическую и химическую обработку, чтобы сделать их более прочными и безопасными для использования в высотных зданиях.

Поддержание огнетушителей в здании в хорошем состоянии

Если в здании возник пожар, важно, чтобы сотрудники и посетители точно знали, где находится ближайший огнетушитель.

Обслуживающий персонал здания должен следить за тем, чтобы эти устройства были в хорошем состоянии, регулярно проверяя их и заменяя любые детали, которые могут быть повреждены или работать неправильно.

Детекторы дыма и пожарная сигнализация

Детекторы дыма и пожарная сигнализация должны быть установлены в общественных зданиях, чтобы все знали о возможных пожарах. Эти устройства также могут помочь пожарным точно знать, где может быть очаг возгорания, когда они прибудут на место происшествия.

Часто консультируются с профессиональным поставщиком услуг по обслуживанию небоскребов, чтобы убедиться, что здание безопасно и правильно работает в течение всего года.

Строительство небоскребов: часто задаваемые вопросы

Какой материал лучше всего подходит для строительства небоскреба?

Сталь — лучший материал для строительства небоскребов. Он имеет относительно высокое отношение прочности к весу, что делает его прочным. Кроме того, он податлив, прочен и устойчив к износу, что делает стальные конструкции очень прочными после обработки.

Долговечны ли небоскребы?

Небоскребы, как правило, являются очень прочными конструкциями, срок службы которых составляет многие десятилетия. Со временем они могут стать менее стабильными из-за факторов окружающей среды, таких как землетрясения, дождь и повреждение ветром.

Крайне важно обеспечить использование надлежащих материалов для стальных каркасов и наружной облицовки на протяжении всего строительства, чтобы обеспечить длительный срок службы здания.

Как небоскребы не падают?

Небоскребы не падают, потому что большинство из них построено из стального каркаса, что снижает вероятность их опрокидывания, поскольку он сопротивляется боковым силам (например, сильному ветру), которые могут вывести его из равновесия или привести к разрушению конструкции.

Тем не менее, даже если небоскреб разрушится, он все равно может упасть. Это может произойти из-за отсутствия надлежащей распорки или проблемы с фундаментом.

Чтобы этого не произошло, инженеры используют методы анализа зданий, такие как структурное моделирование, чтобы обеспечить максимально прочную конструкцию небоскребов еще до начала строительства.

Источники

  • Forbes: 7 сверхвысоких зданий в разработке по всему миру
  • Министерство сельского хозяйства США: Часть 645 Строительная инспекция Национальный инженерный справочник
  • Университет Западного Мичигана: Этап эскизного проектирования
  • Университет Иллинойса: Процесс выбора площадки
  • Международный исследовательский журнал инженерии и технологий: Обзорное исследование по использованию стали в строительстве

Как строятся небоскребы? Простое руководство|Blackridge Research & Consulting

Люди всегда были очарованы архитектурой. Высота и размер зданий были необходимы для придания им величественного вида. Время шло, и люди перерастали свои земли, здания становились все выше и выше, чтобы вместить 9 человек.0283 больше в маленьком пространстве.

 

В каждом городском поселении эти возвышающиеся башни способствуют человеческому прогрессу, быстро увеличивая число жителей. Подумайте о мечтательных местах, таких как Сан-Франциско, Гонконг, центр Манхэттена, Ближний Восток, Куала-Лумпур или даже Новая Зеландия! Городской среде нужны небоскребы для своего развития!

 

Небоскреб – это здание высотой не менее 150 метров! Небоскреб высотой более 300 м — это сверхвысокий небоскреб. А тот, высота которого превышает 600 м, известен как мегавысокий небоскреб.

 

Но задумывались ли вы когда-нибудь, как строятся небоскребы?

 

Вот основные этапы строительства небоскреба:

  • Проект небоскреба
  • Фонд
  • Стальной скелет
  • Устройство полов и основные услуги
  • Крыша/шпиль здания

 

Проект небоскреба

Очевидно, что строительство небоскреба — непростая задача. Небоскребы должны противостоять основным силам природы, таким как гравитация, сильный ветер и другие. Препятствия, созданные природой, можно преодолеть, используя изобретательные инженерные методы и творческие замыслы.

 

Например, Шанхайская башня в Китае построена скрученной, чтобы сбить с толку набегающие ветры. Точно так же Lotte World Tower, расположенная в Сеуле, также вращает свое тело, чтобы уважать яростные ветры.

 

Разработано macrovector / Freepik

 

Дизайн нужен не только для обеспечения безопасности. Это тоже искусство. Архитектура лучше всего представлена ​​в великолепных зданиях, таких как Крайслер-билдинг, Флэтайрон-билдинг, Хадсон-Ярдс и Эмпайр-стейт-билдинг в Нью-Йорке. Кроме того, здание Уэйнрайт, башня Петронас, башня Центрального парка, и этот список можно продолжить!

 

Обычно строительство небоскребов ведется на подрядной основе. А дизайнера нанимают через любой из обычных строительных контрактов.

 

Фундамент

 

 

Как и любое другое здание, небоскреб требует прочного фундамента. Без прочного фундамента здание всегда может рухнуть.

 

Основной принцип основания небоскреба: «Чем глубже копаешь, тем выше строишь». Или «Размер основания пропорционален высоте здания». Но так больше не должно быть! С помощью ловких инженеров можно было даже построить небоскреб на песке. Помните, самое высокое здание в мире — Бурдж-Халифа — было построено на песке!

 

Обычно фундамент закладывают в скале. Но наличие коренных пород зависит от географии и геологии региона. Но, как мы упоминали ранее, чудеса инженерной мысли позволили построить высокое здание в любой точке планеты!

 

Стальной каркас

Следующим шагом после возведения фундамента является возведение несущей системы. Каркас небоскребов обычно изготавливается из стальных балок, так как они могут выдерживать большую нагрузку и большее сжатие.

 

 

Каркас является центральной частью конструкции. Вертикальные балки построены по периметру здания, и каждая сторона соединена горизонтальными ригельными балками с соседними сторонами. Для большей прочности диагональные балки соединяются от вершин к центру конструкции.

 

После того, как стальной каркас доведен до совершенства, в него заливают бетон, склеивая его.

 

И с помощью кранов стальная конструкция поднимается вверх до самого шпиля!

 

Устройство полов и основные коммуникации

Итак, каркас готов. Теперь пришло время наполнить его мышцами и жидкостью!

 

 

После изготовления стальной конструкции полы заасфальтированы. После полов выполняются основные работы, такие как вода, электропроводка, покраска. Также установлены транспортные услуги, такие как лестницы, лифты и скоростные лифты.

 

Затем Здания одеваются в блестящие очки разных цветов. Важно отметить, что эта повязка – не просто украшение. Это добавляет красоты зданию и городу. При строительстве небоскребов нельзя упускать из виду искусство архитектуры.

 

Итак, это все? Небоскреб готов?

 

Ну… почти! Но мы должны создать еще одну подструктуру!

 

Крыша или шпиль здания

С самого начала строительства шпили имели особое значение. Это потому, что их можно считать главой или венцом башен.

 

Естественно, это должна быть самая элегантная часть небоскреба.

 

 

Современные небоскребы имеют шпили, которые служат декоративно и функционально.