Здание в высоту, т.е. около башен и небоскребов

Термин «небоскреб» закрепился за высокими зданиями в конце 80 века как выражение общественного восхищения массивными сооружениями, возведенными в то время в Чикаго и Нью-Йорке. Формально небоскребы позже определялись на основе изобретений в области строительной техники, сделанных в 1891-х годах, позволивших строить высокие многоэтажные здания. По техническому определению небоскреб был основан на стальном каркасе, в отличие от конструкций, возведенных с использованием каменной кладки, которые исчерпали свои возможности в 1901 году со строительством здания Монаднок. Мэрия Филадельфии, построенная в XNUMX году, до сих пор остается самым высоким зданием, построенным по этой технологии. 

2560 пен Завершение строительства пирамиды Хеопса датируется этим годом. Гробница египетского фараона была высотой 146 м, а сейчас — из-за эрозии — имеет размеры 138,75 м. Здание впечатляет своими размерами — 2,5 млн м³ объем и 5,9 млн тонн массы. На его строительство ушло 2,3 миллиона каменных блоков весом от 2,5 тонн.

Пирамида возводится на самом плоском построенном квадрате (основании) (допуск отклонения 2 см). Интересно, что базовые блоки следуют направлениям света с точностью до 4 угловых минут. Хотя ученые сходятся во мнении, что объект представляет собой произведение инженерного и архитектурного искусства, остается загадкой, как древним мастерам удалось его построить. Пирамида Хеопса оставалась самым высоким сооружением в мире на протяжении 4 лет.

601 пен Строится Э-Теменская башня (1), храм, воздвигнутый в центре Вавилона по заказу Навуходоносора II. Он был построен в виде квадрата со стороной 90 метров, а также, как говорят, имел высоту 90 метров. Стены выполнены из обожженного и высушенного кирпича и синей глазури. Между слоями кирпича оставляли узкие вентиляционные каналы, а в качестве вяжущего использовали ил и битумную смолу. Башня с просторными террасами и лестницами создавала большое впечатление дороги в небо, и это впечатление усиливалось системой все более крупных ворот. Он был снесен около 478 г. до н.э.

1. Реконструкция башни Е-Темениан

около XNUMX века до н.э. В районе Эль-Мирадора, доколумбового поселения майя, построена ступенчатая пирамида Ла-Данта (2). Он был не только высотой 72 м, но и огромным (объемом 2,8 млн м³). Сооружение из массивных каменных блоков состояло из трех платформ, а наверху было три храма. Майя не использовали колесо для перевозки материалов, у них не было повозок или вьючных животных. До сих пор остается загадкой, как, используя силу своих мускулов и каменные и деревянные орудия, они строили такие парящие и величественные здания.

1311 из них Линкольнский собор (3) в Англии имел высоту 160 м. Строившийся двадцать лет, храм несколько раз повреждался и менялась его форма. Случилось так, между прочим, в результате землетрясения 1185 г., а в 1237 г. перестроенная центральная башня просто рухнула под собственной тяжестью. Впечатляющий эффект высоты был достигнут только спустя шестьдесят лет, когда башня с деревянными шпилями, покрытыми свинцом, была готова.

Для усиления самой конструкции строители применили тип свода с коньковыми ребрами, а сохранившийся первоначальный фрагмент свода над хором св. Архитекторы сейчас считают Hugo своеобразным и безумным решением, хотя и в какой-то степени эффективным. Сами шпили значительно нагружали конструкцию башни, а дополнительно в них помещались колокола. В 1548 году во время сопутствующей бури перегруженный шпиль обрушился и больше не восстанавливался. По этой причине собор утратил звание самого высокого здания мира после почти 250-летнего правления.

1549 Церковь св. Олафа в Таллинне (ныне Эстония), отныне носящего это имя почти полвека. Храм имел высоту 159 метров. Если верить легенде, Мастер Олаф — строитель святилища — упал с башни в конце работ, и это трагическое событие увековечено скульптурой внутри, в часовне Богоматери. Такая огромная башня была не только религиозным символом, но и маяком для торговых судов, направлявшихся в Таллиннский порт. В 1949 году самая высокая башня сгорела из-за удара молнии. После нескольких перестроек общая высота церкви теперь составляет 123,7 м.

1854 Американский изобретатель Элиша Грейвс Отис представляет первую современную конструкцию пассажирского лифта на Всемирной выставке в Нью-Йорке. Это был также первый лифт, защищенный от воздействия обрыва веревки. В основу концепции было положено использование храпового механизма, который «цеплял» пассажирскую клетку в случае обрыва троса.

Сам конструктор весьма эффектно представил эту систему (4). Он забрался в кабину и… перерезал веревки. Используемый предохранительный тормоз сразу же привлек внимание, и первая модель лифта Отиса с паровым двигателем была установлена ​​в универмаге EV Houghwot в Нью-Йорке. Изобретение изменило историю общественной архитектуры. Отныне жилые дома могли иметь более 5-6 этажей, а путь на более высокие этажи стал менее утомительным и более безопасным.

4. Репродукция презентации Отиса 1854 года.

1856 Британский инженер и изобретатель Генри Бессемер объявил и запатентовал технологию производства стали в промышленных масштабах. Разработанный им метод заключался в удалении из чугуна нежелательных примесей, главным образом избыточного углерода. Процесс происходил в специальной печи грушевидной формы, т.н. Бессемеровский преобразователь. Полученная таким образом сталь была более дешевой, но в то же время прочной и упругой, что обеспечило строительной индустрии идеальный материал для возведения каркасов высотных зданий.

1870 Завершено строительство башен собора в Кёльне (Германия), который при высоте 157,38 м стал самым высоким сооружением в мире. Рекордными были и сроки возведения храма – он длился… шестьсот лет!

Изнутри собор производит впечатление чрезвычайно высокого объекта. Нефы в главном зале не очень широкие и опираются на стройные колонны, они поднимаются к крестовому своду на высоту 43 м. Стены нефа, центрального прохода трансепта и алтаря украшены витражами. наверху.

Чтобы обеспечить прочность этой остекленной, хотя и каменной конструкции, каждый пролет был разделен поддерживающими арками. В результате силы давления свода над нефом передавались на внешние контрфорсы. Выступающие над крышей контрфорсы дополнительно защищали купол храма от ветра.

1884 На Национальной аллее в Вашингтоне находится статуя первого президента США Джорджа Вашингтона. Обелиск из белого мрамора, гранита и песчаника имеет египетские пропорции 1:10, высоту 169,3 м и ширину в основании 16,8 м. Для размещения каменных блоков на высоте использовалась система стрел и замков.

Элеватор с паровым приводом мог поднять 6 тонн камня, из которого каменщики построили вокруг железный каркас. После того, как работа была сделана, каркас перемещали выше и ставили следующий уровень блоков. Вершину каменного монумента венчает алюминиевая пирамида. Туристы могут подняться туда по внутренней лестнице или воспользоваться лифтом — изначально это был подъемный кран с паровым двигателем, но в 1901 году его заменили на электрический лифт.

5. Здание страхования жилья в Чикаго

1885 В Чикаго построено здание Home Insurance Building, первый в мире небоскреб, конструкция которого основана на стальном каркасе (5). После большого пожара в Чикаго в 1871 году одна страховая компания искала огнеупорный проект здания. Инновационный проект офисного здания разработал американский инженер и архитектор Уильям Ле Барон Дженни.

Он спроектировал здание на основе стального каркаса – ведь сталь была не только огнестойкой, но и легче (на 2/3, чем соответствующая конструкция по традиционной технологии) и могла нести более тяжелые нагрузки, чем кирпич. Это позволило увеличить площадь окон и спроектировать более освещенные кабинеты.

Этот тип конструкции позволял строить выше, чем раньше. Первоначально здание страхования жилья имело 42 метра в высоту и было 10 этажей, но вскоре были добавлены еще два уровня, в результате чего офисное здание увеличилось до 55 метров. гидравлические, безопасные лифты.

1888 Американский архитектор Лерой Баффингтон озвучил концепцию строительства 28-этажного небоскреба на основе стального каркаса. Идея была высмеяна и признана нелепой и непрактичной. Однако Баффингтон в том же году подготовил проекты настоящих небоскребов, 50- и 100-этажных. Он запатентовал все конструкции, на что у него ушло шесть лет.

1889 Эйфелева башня была введена в эксплуатацию по случаю Всемирной выставки в Париже (6). Сооружение высотой 300 метров установило новый рекорд высоты и заслужило бесспорный статус самого высокого здания в мире. Авторами проекта были Морис Кехлен и Эмиль Нугье — подчиненные, у которых Гюстав Эйфель выкупил авторские права.

Сам Эйфель был автором идеи соединения металлических элементов заклепками и обладателем патента на диагональную конфигурацию реберной конструкции, позволяющую строить даже выше предела 300 м. Для изготовления конструкции использовалась твердая порошковая сталь , из которого после ковки получали кованое железо (так называемая сварочная сталь).

Благодаря точным расчетам удалось равномерно распределить давление конструкции весом 9 тысяч тонн. тонн на грунте — 4,5 тонны на м². Лифт, использованный в башне, принадлежит компании американского изобретателя Элиши Отиса.

1930 Уолл-стрит, 40, ныне известная как Трамп-билдинг (7), построена в ознаменование «гонки небоскребов» в Нью-Йорке. Небоскреб был 70-этажным, высотой 282,5 метра и стильно оформлен, что принесло ему титул «жемчужины в короне Уолл-Стрит».

На момент открытия в мире действительно не было более высокого хозяйственного здания, а проект архитектора Гарольда Крейга Северанса считался шедевром. Из-за личного соперничества архитекторов 40 Wall Street быстро перестала быть лидером рейтинга высот.

Еще в мае 1930 года бывший партнер Северанса, архитектор Уильям Ван Ален, завершил строительство Крайслер-билдинг. Не менее красивый, также выполненный в стиле ар-деко, небоскреб Chrysler сверг не только своего нью-йоркского соперника, но и парижскую Эйфелеву башню. Однако вскоре выяснилось, что 319 метров в высоту и 77 этажей не слишком долго гарантировали господство Крайслер-билдинг.

1931 В следующем году в Нью-Йорке уже появился новый рекордсмен — Эмпайр Стейт Билдинг (8). Небоскреб строился рекордными темпами, так как на его строительство ушло всего тринадцать месяцев, а бюджет был почти вдвое меньше запланированного.

Эмпайр Стейт Билдинг имеет 103 этажа, включая один подземный этаж, и имеет высоту 381 м (с антенной на крыше 443,2 м). Отныне бесспорным символом Нью-Йорка стал инновационный дизайн. Ключевые элементы, такие как гидравлика, почтовые желоба, лифты и система защиты объекта от сильного ветра, расположены в центре здания. Аналогично располагались резервуары для воды, находившиеся на крыше в других многоэтажках. Это изменение должно было облегчить действия пожарных в случае пожара.

Кроме того, на каждом этаже был специальный телефон, который служил звуковой сигнализацией для предупреждения о пожаре. Стальной каркас здания покрыт асфальтом и залит бетоном для защиты металла от коррозии и повышения прочности конструкции. Эмпайр Стейт Билдинг утратил первенство лишь в 1972 году, уступив место башням Всемирного торгового центра.

1998 В рейтинге небоскребов американские небоскребы впервые в истории должны были уступить место зданиям из-за пределов США. Башни Петронас (9) — два небоскреба-близнеца, построенные в Малайзии, Куала-Лумпур, высотой 451,9 м. Фундаменты здания имеют глубину от 60 до 114 м, в них расположены четыре уровня.

Наземное строение имеет 88 этажей. Мост длиной 41 м, соединяющий башни между 42-м и 58,4-м этажами, не прикреплен напрямую ни к одной из них, а задвигается внутрь башен, что позволяет им стабилизироваться при порыве ветра. Аргентинский архитектор Сезар Пелли заложил основу конструкции из железобетона, который покрыт фасадом из стали и стекла.

2004 Очередной рекорд высоты — более полукилометра! — с этого года принадлежит Taipei 101, офисное здание, построенное в столице Тайваня. 509-метровый гигант, спроектированный тайваньскими архитекторами Чу-Юань Ли и Ван Чун-Пином, был вызовом.

Авторам приходилось учитывать сложные условия фундамента, тайфуны и землетрясения. Из-за неустойчивости грунта фундаменты были сделаны до уровня родной скалы. Подходящая конструкция — достаточно жесткая для защиты от ветра и достаточно гибкая для сейсмостойкости — была получена, среди прочего, благодаря жестким стальным рамам и использованию композитов.

Некоторые стальные колонны были залиты высокопрочным бетоном. До 25-го этажа здание имеет форму усеченной пирамиды, что повышает устойчивость всего здания к колебаниям, угрожающим устойчивости конструкции. Подвешенный между 88-м и 92-м этажами эффективный шар является элементом ветрозащитной системы — TMD (), преобразующей кинетическую энергию раскачивания здания в тепловую. Система чрезвычайно эффективна, а эффект амортизации пропорционален квадрату массовой скорости.

2008 Шанхайский всемирный финансовый центр в Китае строился так долго, что небоскреб потерял свой рекорд. Однако к границе он подходил на полкилометровой высоты — его высота 492 м, а этажность — 101 этаж. Башня, спроектированная в форме квадратной колонны, имеет аэродинамическую форму и легкую конструкцию. Авторы проекта, архитекторы из офиса Kohn Pedersen Fox Associates, вместо бетонного каркаса поставили каркас из центрального железобетонного ядра и массивных стальных колонн и балок. Две стороны здания были срезаны с противоположных углов и постепенно сужались кверху. Характерный трапециевидный туннель вмещает в себя два панорамных балкона, а также снижает нагрузку на здание из-за ветровой нагрузки.

2010 В Дубае сдана в эксплуатацию Бурдж-Халифа (10), настоящий колосс, размером приближающийся к 1 км – он вытягивается на 829 м и имеет 163 этажа. Американская студия Skidmore, Owings & Merrill LLP взялась ломать новые барьеры.

Форма самого высокого здания в мире отсылает к цветку пустыни, растению, также известному как перепончатокрылые, а центральное ядро ​​с тремя ответвлениями помогло добиться такого эффекта. Такой же керн идет непосредственно на 244-метровую. Каркас небоскреба до 154 этажей выполнен из железобетона. Вверху использовались более легкие стальные элементы, и весь фасад покрыт более чем 26 тыс. отражающее стекло и алюминиевые панели.

Стекло обеспечивает солнечные и тепловые характеристики. Высотное здание имеет интеллектуальную систему управления, позволяющую оптимизировать движение лифтов, кондиционирование воздуха, контролировать круговорот воды и даже очищать фасад. На основе анализа погодных условий система запускает сеть автоматизированных роботов для уборки фасада гиганта.

2015 Построена Шанхайская башня, самое высокое спиральное здание в мире и новаторский «зеленый небоскреб». Его высота 632 м, что соответствует 124 этажам. Дизайн, подготовленный американской студией под руководством китайского архитектора Цзюня Ся, отличается формой спирали, закрученной на 120 градусов и слегка сужающейся кверху на 55%. Такая форма оказалась оптимальной с точки зрения ветровых нагрузок и эффективного энергосбережения в помещениях.

Небоскреб состоит из девяти цилиндрических тел. Каждый имеет фасад с двойным остеклением. В пространстве между стеклянными стенами создан атриум для отдыха и релаксации. Есть, например, кафе, рестораны и зеленые зоны, улучшающие микроклимат и способствующие охлаждению здания.

Отражающие стеклянные поверхности сокращают работу кондиционера и потребление энергии. Кроме того, цилиндрические автономные твердые тела позволяют уменьшить перенос энергии. Небоскреб также использует энергию, вырабатываемую ветряными турбинами, размещенными на крыше. Вода для кондиционирования собирается, например, в наружных спиральных подоконниках. Благодаря экологическим решениям проектировщикам удалось снизить потребление воды в Шанхайской башне на 40% и энергии на 21% по сравнению с традиционными решениями.

Классификация высотных зданий и способы их возведения

Высотное здание – понятие неоднозначное и по-разному определяемое. В Польше закон определяет как высокие объекты, достигающие 25-55 м, и помещает те, которые превышают верхний предел, в группу по высоте. В Европе нижняя граница высотных зданий принимается равной 90-100 м, а в Америке — 100-120 м.

Классификация зданий по польскому законодательству

• низкий — это сооружения, высота которых не превышает 12 м (считая от уровня земли) или, иными словами, они не имеют более четырех надземных этажей;
• средней высоты — здания высотой 12-25 м или 4-9 надземных этажей;
• высокая — здания высотой 25-55 м или 9-18 надземных этажей;
• небоскребы — здания высотой более 55 м с этажностью более 18 этажей.

Технологии возведения высотных зданий.

Металлические скелеты. Изначально и форма, и конструкция высотных зданий были традиционными. Логика указывала на использование каменных конструкций, но все более высокие здания должны были иметь все более толстые фундаментные стены.

Во второй половине 1870 века появились чугунные рамы, затем стальные. Первые небоскребы, такие как Western Union Building 1890 года и Пулитцеровское здание (World Building) 2,7 года, имели смешанную структуру. Пулитцеровское здание имело ядро, поддерживаемое чугунными колоннами, а каменные стены на первом этаже достигали ширины XNUMX м. Внедрение стального каркаса позволило передавать вертикальные нагрузки без потери поверхности. Стальные каркасные конструкции, жестко соединенные между собой, обеспечивали зданиям достаточную жесткость.

Молярная техника. По мере увеличения высоты возрастали нагрузки, которые должна была нести конструкция. Вертикальная нагрузка всегда пропорциональна высоте. С другой стороны, ветровые нагрузки (горизонтальные), которые проявляют тенденцию к опрокидыванию здания, возрастают пропорционально квадрату высоты.

Одной из наиболее часто используемых технологий возведения высотных зданий стала стержневая технология, при которой здание опирается на центральный железобетонный стержень, иногда из стали, выполненный в виде высокой и толстостенной трубы из практически любое сечение. Внутри него обычно размещают лифтовые шахты. Фундамент обычно представляет собой массивную железобетонную плиту. На этой плите расположен железобетонный сердечник, который поддерживает стальные или железобетонные фермы, поддерживающие этажи здания.

Со временем сложилась смешанная молярно-рамная техника, при которой вал должен быть жестким, а боковые нагрузки в валу воспринимаются стальной конструкцией рамы при условии, что она дополнена большим количеством поперечных усилений. При строительстве Эмпайр Стейт Билдинг был использован метод, при котором жесткий вал воспринимает ветровые нагрузки, а шарнирно-сочлененная рама несет вертикальные нагрузки.

Мегаколонный. В последнее время при строительстве некоторых из самых высоких сооружений основная технология идет рука об руку с так называемым система мегаколонок. В основании такой конструкции большие колонны, размером даже до 5×6 м. Чаще всего это стальные коробки, залитые бетоном, размещенные в контуре фасада и в двух и более местах соединенные с ядром строение большими решетчатыми фермами, расположенными на технических этажах. Примером применения этой техники является здание Цзинь Мао в Шанхае.

Техника покрытия. Идея зданий-оболочек родилась в США в 50-х годах. Создателем системы покрытий считается Фазлур Хан. В этой технологии — в настоящее время основной технологии, следующей за основной, используемой при возведении самых высоких зданий, — речь идет об использовании наружных стен в качестве несущих систем, расположенных на краю небоскреба.

Они предназначены для имитации поведения тонкостенной трубы. Такая конструкция предназначена для того, чтобы выдерживать горизонтальные нагрузки, особенно в тех высотных зданиях, где внутренний вал слишком вялый, чтобы полностью воспринимать горизонтальные нагрузки. Поэтому конструкция требует, чтобы обечайочная система обладала значительной жесткостью и являлась основной несущей системой, избавляя очаг от этой функции. Одним из наиболее узнаваемых примеров каркасной системы были ныне несуществующие башни ВТЦ Нью-Йорка, где каркасная оболочка состояла из плотно расположенных колонн, расположенных через каждые 1,02 м, соединенных жесткими балками на высоте каждого этажа.

Эта сетка была утончена в основании здания, что позволило сформировать шестиэтажные вестибюли на первом этаже. Вариантов дизайнерских решений в технологии покрытия, конечно же, гораздо больше. Поскольку из него строят самые высокие небоскребы, его постоянно совершенствуют и совершенствуют. На его основе, например, была создана концепция мегаструктур, образованных связками модульных оболочек. Они позволяют полностью отказаться от внутренних шахт, что позволяет увеличить пролет зданий.