Небоскребы

Несомненно, как мне кажется, "зеленные" офисные и жилые здания привлекают к себе большое внимание общественности. Квартиры и коммерческие площади в них продаются и сдаются гораздо быстрее, чем в обычных типовых постройках. Да, преимуществ более чем достаточно. Таким образом, осталось дело за малым - внедрить передовые технологии во все сферы строительства и поставить это дело на поток не только в Китае, но и в других странах мира. 
 
 
 

3. Поворотная архитектура высотных зданий

Высотных зданий в последние годы получило распространение проектирование и строительство высотных зданий с поворотом этажей относительно центральной оси на различные углы. Такой прием позволяет максимально обеспечить этажи здания естественным светом, изменить воздействие ветровых нагрузок на высотное здание, обеспечить широкий обзор окружающей местности и, кроме того, получить необычную объемно-пространственную структуру, перебивающую монотонную плоскость фасадов.

Введение. 

   Так что же такое небоскреб? Все чаще и чаще мы слышим это понятие, ведь с развитием инфраструктуры, бизнеса, торговли, и транснациональных корпораций строительство небоскребов по всему миру становится неотъемлемой частью современности. 

Небоскрёб ( с англ. skyscraper) — очень высокое здание. Небоскрёб — это свободно стоящее сооружение, предназначенное для жизни и работы людей. В русском языке также используется термин «высотное здание» или просто «высотка».

     Самым первым небоскребом принято считать построенное в 1885 году в Чикаго здание «Хоум Иншуренс Билдинг» (The Home Insurance Bulding). Строение просуществовало до 1931 года. В нем было… 10 этажей, и для того времени его возведение оказалось настоящим прорывом в строительстве.

    ХХ век стал временем не только высоких технологий, но и очень высоких строений. Причины, по которым возводятся небоскребы, хорошо известны. Это, прежде всего, плотная городская застройка, нехватка и дороговизна земли в деловых центрах крупных мегаполисов.

      Пусть с опозданием, но тенденция появления высотных строений докатилась и до нашей страны. И если раньше вопрос «строить или нет небоскребы в России» был чисто теоретическим, то сегодня сразу на нескольких площадках идет активное возведение подобных зданий.

     Каждый небоскреб – это уникальный и единственный в своем роде проект, имеющий целый ряд особенностей.  

    На начало декабря 2011 года в мире насчитывается около 2552 небоскрёбов (высотой более 150 м), из них 56 — сверхвысокие; ведётся строительство более 600, в том числе 91 — сверхвысоких. Строительство ещё 147 небоскрёбов (из них 31 — сверхвысокие) пока приостановлено. Больше всего небоскрёбов (высотой более 150 м) в Китае (вместе с Гонконгом и Макао) — 823, в США — 665, в Японии — 159 и в Объединённых Арабских Эмиратах — 144, в Южной Корее — 129, в Австралии — 70. В России построен 21 небоскрёб, ещё 12 строится.

    И в своей работе я постараюсь  описать материалы и конструкции  небоскребов, привести интересные мировые примеры и рассказать о строительстве небоскребов в России. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      В 2006 году в Москве прошла конференция «Высотное строительство в России: проблемы и перспективы». Участниками было отмечено, что рынок девелоперских и строительных услуг оказался неподготовленным к решению многих задач, связанных со сложным и трудоемким процессом возведения небоскребов. Серьезные дискуссии вызывал девелопмент подобных проектов, их градостроительные, архитектурные, конструктивные, инженерные особенности.

Одной из основных проблем при строительстве  высотных зданий в России остается отсутствие общефедеральных СНИПов (строительных норм и правил), которые  бы регламентировали строительство  объектов высотой больше 75 метров. Пока застройщики вынуждены руководствоваться лишь местными нормами или разрабатывать индивидуальные для каждого здания.

Небоскреб – особенное во всех отношениях здание, требующее учета массы  нюансов. По мнению Билла Прайса (Bill Price), специалиста в сфере возведения высотных зданий, директора консалтинговой фирмы WSP Consulting Engineers London (Великобритания),при создании небоскребов взаимодействуют три группы элементов, которые аллегорически можно назвать природными стихиями – «Земля», «Ветер», «Огонь». «Земля» – это факторы, связанные с расположением, геологией и другими особенностями участка, на котором возводится здание. «Ветер» – это устойчивость, прочность сооружения, проблемы вертикальных коммуникаций, аэродинамика. «Огонь» – это блок вопросов, связанных с безопасностью и надежностью постройки, а также средства спасения при чрезвычайных ситуациях, прежде всего пожарах.

Каждый  фактор требует нетривиальных подходов. Часто именно при строительстве  небоскребов изобретались и впервые  применялись новые технологии. Например, при возведении легендарного Empire State Building в Нью-Йорке были разработаны такие решения, как каркасная металлическая конструкция из чугуна Богардуса и пассажирский лифт Отиса. Небоскреб состоит из фундамента, каркаса и прикрепленных к нему стен. В этом небоскребе основную нагрузку несет именно каркас, передавая ее непосредственно на фундамент. Благодаря такому новшеству проектный вес здания значительно уменьшился и составил 365 тысяч тонн.

Вопрос  «Ветра» (т.е. аэродинамики и устойчивости конструкции) достаточно оригинально решен при строительстве другого, самого высокого на сегодняшний день сооружения – башни Taipei International Financial Center (высота - 571 метр), построенной в 2004 году на Тайване. Панели этого небоскреба могут выдерживать порывы ветра скоростью до 300 километров в час. Их толщина достигает 3 сантиметров, панели могут «прогибаться» на глубину 18 сантиметров и возвращаться на место. А чтобы обезопасить небоскреб от последствий землетрясений, на крыше здания установлен металлический шар весом 600 тонн, который должен стабилизировать колебания, вызванные подземными толчками.

При проектировании высотного здания необходимо принимать  в расчет и факторы, не относящиеся  непосредственно к строительству. Заведующая отделом разработки и  апробации градостроительных нормативов НИиПИ Генплана Москвы Маргарита Лифановская говорит, что «согласно нормативам, на каждого жителя высотки должно приходиться не менее 5 кв. м озеленения. Традиционным благоустройством территории проблему не решить, поэтому придется строить зимние сады и прочее. Другая важная задача — обеспечить новые дома транспортной инфраструктурой и машиноместами».

Учитывать надо… даже тень! Американские ученые подсчитали, что 38-этажный небоскреб  способен отбрасывать тень длиной 300 м, закрывая в течение дня от солнечных лучей более 30 тыс. кв. м близлежащей территории. Между тем в любом городе существуют нормы инсоляции (время солнечного освещения квартир), которые нельзя нарушать.

Воистину, построить небоскреб – целая  наука. 

Конструкция

Сегодня в Москве самая часто используемая строительная технология — монолитная. Из железобетона отливают каркас здания, потом делают облицовку, возводят внутренние стены. В большинстве стран мира применяют другой вид конструкции каркаса — сварной из металлических швеллеров.

    Наши дома выходят прочнее и теплее (именно из-за климата, кстати, каркасная технология не нашла применения в России). Но у монолитных зданий есть и оборотная сторона — огромный вес постройки. Учитывая, что нью-йоркский Манхэттен — это гранит, а московские почвы в основном состоят из суглинка, долгие годы считалось, что сооружать у нас высотки вообще невозможно. Когда же строили, находили иной раз весьма нестандартные решения. Например, под зданием МГУ (на Воробьевых горах) бесперебойно работают холодильные установки, замораживающие грунт.

    Фундаменты небоскребов — плитные, то есть в основании здания лежит огромная железобетонная плита, отлитая прямо на месте строительства. Иные варианты просто невозможны. Нельзя, к примеру, построить небоскреб на фундаменте из свай — огромная масса сооружения просто вдавит их в землю.

    Что касается внешней отделки, то здесь каждый застройщик использует то, с чем он привык работать. Одни устраивают панорамное (от пола до потолка) остекление, другие — навесные вентилируемые фасады. Эти технологии применяют и в обычном невысотном строительстве. Каких-то специальных небоскребовских особенностей нет. 

Компоновка

Теоретически  в высотных зданиях можно разместить любые помещения — и жилые, и нежилые. Единственное ограничение, диктуемое технологией, сводится к тому, что на нижних этажах нельзя создать просторные помещения — на них давит огромная масса находящихся выше этажей, поэтому необходимы внутренние опорные стены или как минимум колонны. В остальном же начинку небоскреба застройщик вправе тасовать как душе угодно.

    В реальности, конечно, здравый смысл и принятые на рынке традиции диктуют каждому помещению его место. Подземные помещения и нижние этажи отдают паркингам и техническим службам — всевозможным насосным станциям и бойлерным. Выше, располагаются торговые центры, кафе и рестораны, предприятия бытового обслуживания, то есть места, куда ходят посетители. Еще выше — офисная зона: клиентов в бизнес-конторе, как правило, меньше, чем в магазине. На самом верху находятся жилые помещения — гостиницы или квартиры и апартаменты. Данное решение вполне объяснимо: для нормальной жизни требуется определенное уединение, и именно на верхних этажах поток посторонних можно ограничить. Кроме того, там больше света, тише и чище воздух — выхлопные газы от автомобилей столь высоко не залетают. И виды из окна, за которые состоятельные люди готовы платить, тоже лучше.

       И наконец, на самом верху нередко располагают еще один пласт объектов с хорошим видом из окна. В первую очередь это дорогие рестораны. Правда, желание их владельцев быть поближе к небу входит в конфликт с уже упоминавшимся стремлением жителей к уединению. Поэтому рестораны размещают, как правило, в нежилых зданиях. 

Техника

Высотное  здание должно быть оснащено теми же инженерными системами, что и обычные дома. Однако к этим системам здесь предъявляют повышенные требования, во-первых, по надежности — совершенно очевидно, что на 15-й этаж в случае поломки лифта еще можно подняться по лестнице, а на 50-й такой путь для многих чреват инфарктом. Во-вторых, требуется и большая мощность: в высоком здании проживают много людей, и воды и электричества должно хватать на всех.

     На таких объектах обязательно создают автономные энергосистемы, которые в случае отключения центрального электроснабжения гарантируют нормальное существование дома в течение трех-четырех часов: не прекратят работать лифты, продолжится подача воды, в квартирах будет электричество. Или например, в системе водоснабжения через каждые 12 этажей создают специальные технические помещения, где устанавливают дополнительные насосы, удерживающие давление воды на большой высоте. Благодаря этому водопроводные трубы прокладывают напрямую без использования накопительных резервуаров. При разработке лифтовой системы учитывают высоту здания, количество квартир на каждом этаже — это позволяет рассчитать объемы пассажиропотоков. Лифтовые кабины и шахты делают пожароустойчивыми.

      И, конечно, очень серьезно в небоскребах решают проблемы, связанные с обеспечением безопасности. Правила, предъявляемые к высотным зданиям, в разы жестче тех, что применяют к малоэтажным постройкам. Пожарная безопасность включает в себя систему оповещения: многочисленные датчики, реагирующие на малейшее изменение температуры и задымление, информация с которых поступает на единый автоматизированный пункт управления, где дежурит оперативный сотрудник. Также устанавливают системы активного пожаротушения — обычно это сплинкерные конструкции, которые распыляют в очаге возгорания воду или специальные гасящие составы. Вся используемая здесь техника, разумеется, сертифицирована государственными органами пожарной безопасности.

     Специалисты тщательнейшим образом разрабатывают систему эвакуации. Инструкции и планы на этот счет также согласованы с противопожарными службами и предполагают разные виды: вывод людей по лестницам, эвакуацию на лифте и даже на вертолете. В случае необходимости в действие вступает целая программа: загораются световые табло, указывающие пути эвакуации, включается голосовое оповещение, сотрудники служб охраны помогают жителям быстрее покинуть здание.