Статья опубликована в рамках: XI Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 06 мая 2013 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Архитектура, Строительство
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
- Условия публикаций
- Все статьи конференции
дипломов
РАЗВИТИЕ НЕБОСКРЕБОВ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ К НИМ ИННОВАЦИИ
Куаныш Ислам Муратулы
студент 2 курса, КазГАСА, г. Алматы
Ким Татьяна Эдуардовна
научный руководитель, магистр наук, ассистент проф. КазГАСА, г. Алматы
Возведение высотных зданий становится все более актуальным в мире, география строительства небоскребов неуклонно расширяется, к тому же, строительство высотных зданий помогает максимально эффективно использовать участки земли. Таким образом — повышается вместимость, эффективность эксплуатации и интенсивность использования территорий.
Облик современного мегаполиса трудно представить без небоскребов и все чаще они строятся энергетически самодостаточными, и экологически чистыми. В данном направлении применяется одна из наиболее эффективных схем — совмещения нескольких стандартных энергосберегающих систем. Электроэнергию генерируют за счет ветряных турбин, солнечных фотоэлектрических установок и газовых микро-турбин. Так же существуют проекты способные собирать и фильтровать дождевую, а также сточную воду. Подобная схема преобразования жидкости позволяет экономить финансовые затраты и сохранять водные ресурсы.
Буквально II века назад строительство зданий более 6 этажей встречалось редко. Причиной было неудобство использования лестниц без лифтов. Кроме того, всасывающие водяные насосы, применявшиеся в то время, не позволяли поднимать воду выше 5 этажа.
Развитие технологий: стали, железобетона и водных напорных насосов, а также изобретение лифтов позволили в десятки раз увеличить высоту зданий, что особенно востребовано в мегаполисах, где велика стоимость площади застройки [3].
Звание первого небоскреба носит построенное в 1885 году здание “The Home Insurance Building” в г. Чикаго, просуществовавшее до 1931 года. Архитектор Уильям Ле Барон Дженни — предложил новаторскую технологию строительства, при которой впервые был использован несущий каркас. Благодаря несущему каркасу общую массу здания удалось уменьшить почти на треть.
Впервые лифты в офисном здании появились в 1870 году в Эквитабл Лайф Билдинг в г. Нью Йорк.
Следующим шагом в развитии были каркасные сооружения. «Flatiron Building» — небоскрёб в г. Нью Йорк. Архитектор — Дэниел Бернхэм. Здание высотой 82 метра было построено в 1902 году.
Интересная особенность “Flatiron Building” заключается в том, что оно было одним из первых высотных зданий, конструкции которого крепились на каркас из стальных балок.
Сразу после появления первых небоскрёбов, развивается тенденция строительства высотных зданий.
В 1930 году закончено строительство «Крайслер-билдинг». Его высота 320-метров по шпилю, 282-метра по крыше. В здании 77 этажей.
1 мая 1931 года был открыт «Empire State Building». Его высота составляет — 443-метра по антенне, 381-метра по крыше. Он установил новый рекорд высоты, продержавшийся до 1972 года. Здание было построено в течении тринадцати месяцев [3].
Следующим шагом в развитии было создание системы кондиционирования. Впервые примененной в “UN headquarters” — в г. Нью Йорк (США).
Группа архитекторов создала 50 различных проектов и после проведённого отбора остановилась на концептуальной идее Ле Корбюзье.
Следующий шаг в развитии — скорость строительства.
“World trade center”. Архитектор — Минору Ямасаки. Год постройки 1973 год в г. Нью Йорк (США). Архитектурной доминантой комплекса были две башни, каждая по 110 этажей — Северная (высотой по крыше — 417 м, по антенне — 526,3 м) и Южная (высотой 415 м) [2].
Несущие стены собирались из готовых стальных блоков, вес каждого из которых 22 тонны, высота 12 метров (высота 4 этажей), ширина 3 метра. Благодаря блокам скорость строительства многократно возросла. Также увеличить скорость строительства помог кран «Кенгуру».
Следующей ступенью в развитии небоскребов было противостояние ветровой нагрузке.
“Willis Tower” — г. Чикаго (США). Высота небоскрёба составляет 443,2 м, количество этажей — 110. Начало строительства — август 1970 года, окончание — 4 мая 1973 года. Главный архитектор — Брюс Грэм, главный проектировщик — Фазлур Хан. Сооружение состоит из девяти квадратных труб, которые позволили зданию эффективно противостоять ветру. Каждая отдельная труба с квадратным сечением принимает на себя часть сильной ветровой нагрузки и поэтому давление на здание распределяется равномерно. Для того чтобы обеспечить зданию нужную устойчивость был организован прочный фундамент, поддерживаемый 114 сваями, вбитыми глубоко в землю [4]/
Следующий этап развития сейсмостойкость.
“Taipei 101” — г. Тайбэй. Этажность небоскрёба составляет 101 этаж, высота — 509,2 м, вместе со шпилем.
Здание из стекла, стали и алюминия поддерживают 380 бетонных колон, каждая из которых уходит в землю на 80 м. От опасности обрушения при урагане или землетрясении спасает огромный 660-тонный шар-маятник, помещённый между 87 и 91 этажами [5].
На сегодняшний день самым высоким зданием в мире бесспорно является “Вurj Кhalifa”. Его высота 828 м г. Дубай.
Специально для “Вurj Кhalifa” была разработана особая марка бетона, который выдерживает температуру до +50°C. Бетонную смесь укладывали только ночью, а в раствор добавляли лёд.
Асимметричная форма здания уменьшает эффект раскачивания от ветра. Здание отделано тонированными стеклянными термопанелями, уменьшающими нагрев помещений внутри, что уменьшает необходимость в кондиционировании [1]/
В фундаменте небоскреба применялось около 200 висячих свай, длиной 45 м и диаметром 1,5 м.
На графике 1 показан анализ рассматриваемых небоскребов, дана краткая характеристика. График хронологически построен по годам строительства.
График 1. (Высоты и год постройки)
В таблице 1 показан анализ рассматриваемых небоскребов, дана краткая характеристика примененных инновации. Таблица хронологически построена по годам строительства. (Примененные инновации)
Таблица 1.
«Equitable life building» (Эквитабл лайф билдинг (рис. 1)) Вклад в развитие небоскребов: появление первых лифтов в офисном здании. Что позволило строить здания высотой более 6 этажей. (рис. 1 Equitable life building) |
«The Home Insurance Building» и «Flatiron Building» (Хоум Иншуранс Билдинг (рис. 2) и Флэтайрон Билдинг (рис. 3)) Вклад в развитие: первый небоскреб и первые каркасные здания. Вес здания уменьшился, но при этом прочность повысилась. (рис. 2) (рис. 3) (The Home) (Flatiron Building) Insurance Building) |
«Chrysler building» и «Empire State Building» (Крайслер Билдинг (рис. 4) и Эмпайр Стейт Билдинг (рис. 5)) Вклад в развитие: тенденция в развитии строительство в высь. Сразу после появления первых небоскрёбов, развивается тенденция строительства (рис. 4 Chrysler building) (рис. 5 Empire State Building) высотных зданий. |
«UN headquarters» (Штаб квартира ООН (рис. 6)) вклад в развитие: новая система кондиционирования, позволившая использовать больше внутреннего пространства и полное остекление здания.
(рис. 6 UN headquarters) |
«World Тrade Сenter» (Всемирный Торговый Центр (рис. 7)) Вклад в развитие: увеличилась скорость строительства. Несущие стены собирались из готовых стальных блоков, что многократно увеличило скорость строительства. Также увеличить скорость строительства помог кран «Кенгуру».
(рис. 7 World Тrade Сenter) |
«Willis Tower» (Уиллис Тауер (рис. 8)) Вклад в развитие: повысилась способность небоскребов противостоять ветровой нагрузке. Чем выше здание тем большей ветровой нагрузке приходиться ему противостоять. Благодаря этой инновации ветер раскачивает это здание не более чем на 15 см. (рис. 8 Willis Tower) |
«Taipei 101» (Тайбэй 101 (рис. 9)) Вклад в развитие: повысилась сейсмостойкость высотных зданий, что позволило строить небоскребы в сейсмически опасных зонах. От опасности обрушения при урагане или землетрясении спасает огромный 660-тонный шар-маятник, помещённый (рис. 9 Taipei 101) между 87 и 91 этажами. |
«Вurj Кhalifa» (Бурдж Халифа (рис. 10)) На сегодняшний день является самым высоким зданием в мире, и сочетает в себе все инновации примененные в небоскребах о которых было рассказано. Асимметричная форма здания уменьшает эффект раскачивания от ветра. Здание отделано тонированными стеклянными термопанелями, уменьшающими нагрев помещений (рис. 10 Вurj Кhalifa) внутри, что уменьшает необходимость в кондиционировании. |
Небоскребы будущего (рис. 11) вполне возможно что их облик в будущем будет выглядеть так. Большинство из них будут экологически чистыми. Также возможно что они будут проектироваться не только на земле но и в воде и воздухе. (рис. 11 Небоскребы будущего) |
В будущем небоскребы возможно будут проектироваться под землей, на воде и под водой. На сегодняшний день существуют проекты подводных небоскребов. А также возможно появление парящих небоскребов. Проблему сейсмостойкости решили японские инженеры после цунами 2011 года в Японии. Система левитации состоит из сети датчиков, воздушного компрессора и искусственного второго фундамента под домом. Датчики распознают нестабильность земной поверхности, и через полсекунды начинает работать компрессор. Он нагнетает воздух в пространство между фундаментами, что позволяет поднять весь дом почти на 3 сантиметра. Вполне возможно что небоскребы будут парить за счет электромагнитных сил. Не исключено и строительство на склонах гор. Мы используем все больше и больше земли для строительства. В этой связи все ценнее становится компактная архитектура, занимающая минимум площади. Но есть решение даже с нулевой площадью — строить дома на крутых склонах гор.
Небоскребы будущего будут производить энергию и продовольствие, обеспечат его жителей чистым воздухом и водой. Они будут соответствовать всем экологическим стандартам строительства. Они будут строиться энергетически самодостаточными, и экологически чистыми. В данном направлении применяется одна из наиболее эффективных схем — совмещения нескольких стандартных энергосберегающих систем. Электроэнергию генерируют за счет ветряных турбин, солнечных фотоэлектрических установок и газовых микро-турбин. Так же существуют проекты способные собирать и фильтровать дождевую, а также сточную воду. Подобная схема преобразования жидкости позволяет экономить финансовые затраты и сохранять водные ресурсы. Кроме того для стран с жарким климатом будут использовать умные фасады. Инновационный, управляемый компьютером, динамический фасад открывается и закрывается в зависимости от движения солнца. Эта особенность зданий позволяет на 50 % сократить количество ослепительного солнечного света, которое проникает внутрь зданий, а значит, и уменьшить необходимость в кондиционировании помещений. Задумываются проекты, которые будут соответствовать нормам «BREEAM» и «LEED Platinum
Список литературы:
1.Бурдж Халифа.// Википедия — свободная энциклопедия-2007. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ (дата обращения: 02.04.2013).
2.Всемирный Торговый Центр // Википедия — свободная энциклопедия-2012. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ (дата обращения: 02.04.2013).
3.Небоскреб.// Википедия — свободная энциклопедия-2007. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ (дата обращения: 01.04.2013).
4.Сирс Тауэр.// Интернет журнал Construction Today-2009. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://ctoday.ru/article/modern_architecture/39/ (дата обращения: 04.04.2013).
5.Тайбэй 101// Википедия — свободная энциклопедия-2008. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/ (дата обращения: 03.04.2013).
дипломов
Оставить комментарий