Как строят небоскребы
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
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