Небоскребы: очень высокие технологии

Классическая конструкция здания подразумевает несущие стены и перекрытия. Однако подобная структура становится неустойчивой, если высота строения сильно превышает ширину. Поэтому инженерам первых высоток пришлось отойти от традиционной архитектуры и создавать строения как некую цельную конструкцию с несущим стальным каркасом. У современных небоскребов каркас начинается под землей со свай и представляет собой стальные трубчатые фермы, тянущиеся до самой вершины здания. Стены вокруг такого каркаса скорее носят декоративный характер, нежели выступают силовым элементом. Представьте себе Эйфелеву башню, обтянутую «скорлупой» из стекла и металла, — именно так выглядит современный небоскреб с точки зрения конструкции.

Возведение таких гигантов производится с помощью «прыгающих» кранов, закрепляемых в шахтах лифтов и поднимаемых по мере строительства. В сочетании с модульной технологией это позволяет строить небоскрeбы с чрезвычайно высокой скоростью. Самый высокий небоскреб, Бурдж-Халифа в Дубае, несмотря на финансовый кризис 2008 года, был сооружен всего за пять с половиной лет. Чтобы противостоять порывам ветра и вероятным землетрясениям, высотные здания конструируют с учетом собственных колебаний каркаса, порой прибегая к весьма интересным решениям.

Сильный ветер является не меньшим препятствием при таких высотах. Очень часто форма небоскреба бывает продиктована не только эстетическими воззрениями архитектора, но и аэродинамикой. Для снижения влияния порывов ветра высотные здания стараются делать неравномерными по высоте. Весьма непростой задачей является подведение коммуникаций. Инженерам приходится думать, как поднять воду на высоту в полкилометра. Для снижения нагрузки на трубопроводы подъем воды производится с помощью каскада насосов, расположенных по всей высоте сооружения.

Множество проблем, возникающих при строительстве небоскребов, порождает весьма интересные решения, а негативные факторы зачастую используются архитекторами во благо. Это отчетливо видно как в существующих небоскребах, так и в концептуальных моделях будущего.

Самые грандиозные строения последних лет

Бурдж-Халифа

Высота: 828 м
Год постройки: 2010
Место: ОАЭ, город Дубай
Самое высокое многофункциональное здание на сегодняшний день.

Королевская башня

Высота: 601 м
Год постройки: 2012
Место: Саудовская Аравия, город Мекка
Самый высокий отель в мире.

Тайбэй 101

Высота: 508 м
Год постройки: 2004
Место: Тайвань, город Тайбэй
Самое высокое офисное здание в мире.

Шанхайский всемирный финансовый центр

Высота: 492 м
Год постройки: 2008
Место: Китай, город Шанхай
В этом небоскребе находится самая высокая в мире смотровая площадка.

Международный коммерческий центр

Высота: 484 м
Год постройки: 2010
Место: Китай, район Гонконг
Этот небоскреб с площадью внутренних помещений 262 176 м2 оснащен 30 пассажирскими лифтами.

Башни Петронас

Высота: 451,9 м
Год постройки: 1998
Место: Малайзия, город Куала-Лумпур
Башни отличаются не только размерами, но и сложностью конструкции. Площадь всех помещений здания — 213 750 м2, что соответствует 48 футбольным полям.

Круизный лайнер «Oasis of the Seas»

Длина: 360 м
Год постройки: 2009
28 октября 2009 года произошло историческое событие: крупнейший в истории лайнер «Oasis of the Seas» был сдан заказчику после шести лет строительства.

Ан-225 «Мрия»

Длина: 84 м
Размах крыльев: 88,4 м
Год постройки: 1988
Самый большой в мире транспортный самолет был спроектирован и построен на Киевском механическом заводе в 1988 году.

Бурдж-Халифа: вертикальный город

Это самый высокий из ныне существующих небоскрeбов и самое высокое рукотворное сооружение на планете (высота со шпилем — 828 м). Для возведения подобного гиганта архитекторам и конструкторам пришлось изрядно поломать голову над построением инфраструктуры здания. Так как температура в Дубае часто превышает 40 °C, от архитекторов требовалось проведение колоссальных работ по обеспечению микроклимата внутри небоскреба.

Было разработано специальное остекление, способное отражать ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Также была создана система вентиляции, позволяющая эффективно использовать энергию ветра для снижения энергозатрат и обеспечения комфортных условий во всех уголках здания. Чтобы придать сооружению особую атмосферу, был разработан специальный ароматический состав, добавляемый в воздух в системе очистки.

Самый высокий в мире небоскрeб также может похвастаться и самыми скоростными лифтами — они способны развивать скорость до 10 м/с. Стоит, правда, отметить, что лифты тянутся не через весь небоскрeб, а поднимают людей только между промежуточными холлами на 43-м, 76-м и 123-м этажах. У подножья небоскреба в искусственном озере площадью 12 га находится музыкальный фонтан «Дубай», высота струй которого достигает 150 м.

Интересные факты. Стоимость сооружения составила $1,5 млрд, архитектором здания выступил американец Эдриан Смит. Подрядчиком стало строительное подразделение компании Samsung. Специально для строительства небоскреба был разработан особый бетон, который может выдерживать высокую температуру. Заливали его исключительно ночью, когда температура воздуха опускалась ниже 30 °C, при этом в раствор добавляли лед.

Дата постройки: 2010 год
Высота: 828 м
Количество этажей: 163
Место: ОАЭ, город Дубай
Время строительства: 5,5 лет

Вращающаяся башня: на острие технологий. Динамическая архитектура.

Одной из самых интересных концепций будущего являются небоскребы с динамической архитектурой. «Динамическая башня» — здание, планируемое к строительству в городе Дубай в Объединенных Арабских Эмиратах, — действительно поражает воображение. Огромный 420-метровый небоскреб будет состоять из центральной башни и «нанизанных» на нее этажей, способных вращаться индивидуально. Это позволит преображать вид небоскреба в любое время суток.

Кому-то может показаться, что такая конструкция потребует чудовищного количества энергии, и стоимость эксплуатации здания буквально взлетит до небес. Однако, по словам архитекторов, электроэнергию сможет вырабатывать само здание. Между каждым этажом будет располагаться ветряная турбина, а сами этажи будут покрыты панелями солнечных батарей. Это более 0,3 МВт электричества от каждого элемента, ежегодно в сумме дающих 1 200 000 кВт·ч.

По предварительным расчетам, количество энергии, поступающее с 420-метровой башни, сможет обеспечить не только само здание, но и еще несколько высоток. Дубайский небоскреб планируется построить в 2015 году, общие инвестиции
в проект уже составляют около $700 млн.

Шанхайский всемирный финансовый центр

Этот небоскреб был введен в строй летом 2008 года, его высота составила 492 м. Первоначально в верхней части здания планировалось создать отверстие круглой формы 46 м в диаметре для уменьшения сопротивления воздуху. Однако общественность во главе с мэром города воспротивилась такому решению, так как посчитала, что это будет похоже на восходящее солнце, присутствующее на флаге Японии. В результате отверстие приняло трапециевидную форму, что еще и удешевило сам проект. Небоскреб возведен в деловом центре Шанхая. На высоте 472 м находится прогулочная галерея с раздвижной стеклянной крышей и выставочным залом — самая высокая в мире открытая смотровая площадка.

Архитекторы спроектировали здание таким образом, что оно способно выдержать землетрясение в семь баллов, а риск внезапного обрушения фасада практически отсутствует. При этом весь небоскреб, включая постамент, стеклянный. Фасад здания выполнен из ламинированного стекла, которое улучшает оптические, акустические и энергосберегающие характеристики. Снаружи материал имеет жемчужно-серебристый отлив, изнутри он полностью прозрачен. Каждый 12-й этаж здания является защищенным и предназначен для того, чтобы укрыть от пожара людей в случае возгорания.

Интересные факты. Стоимость сооружения составила $1 млрд.
Здание успешно прошло проверки на сейсмоустойчивость и может выдержать землетрясение магнитудой до семи баллов. При строительстве инженеры учли трагический опыт катастрофы 11 сентября в США. В связи с этим было предусмотрено три варианта спасения людей: спуск по защищенным лестницам в середине здания либо
на лифтах по бокам, а также эвакуация с защищенных этажей.

Дата постройки: 2008 год
Высота: 492 м
Количество этажей: 101
Место: Китай, город Шанхай
Время строительства: 10 лет

Висячие сады семирамиды XXI века. Вертикальные фермы.

Отечественному обывателю чуждо понятие нехватки жизненного пространства, однако в таких странах, как Япония, Корея, Малайзия, и многих других эта проблема дает о себе знать в полную силу. Количество земель, пригодных для выращивания сельскохозяйственных культур, здесь весьма ограничено. Одним из самых интересных решений этой проблемы являются так называемые «вертикальные фермы». Подобные сооружения позволят заменить серьезные площади теплиц, ведь доступные для аренды пространства в современных небоскребах составляют десятки тысяч квадратных метров.

Одним из таких проектов является башня EDITT, разработанная для администрации городского строительства Сингапура. Это 26-этажное здание предполагает вместить 3841 м2 теплиц, 3567 м2 арендуемых площадей и более шести гектаров площади озеленения. Кроме непосредственного выращивания растений здание также может похвастаться обратным восстановлением 55,1% используемой жидкости (с помощью сбора дождевой воды) и высокой энергетической эффективностью за счет широкого использования солнечных батарей. Аналогичные проекты выдвинули многие архитектурные бюро по всему миру.

Штаб-квартира The New York Times

Здание головного офиса одного из старейших СМИ Соединенных Штатов — The New York Times — внешне ничем не выдает свои отличия от типичных современных небоскрeбов Америки. Однако 52-этажное сооружение из стекла, бетона и керамики таит в себе весьма высокотехнологичную начинку. Четыре торца крестообразного здания покрыты керамическими трубками, блокирующими доступ прямых солнечных лучей к остеклению. Само стекло выполнено по технологии максимального пропускания видимого спектра света и отражения инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Дополняют картину 18 000 индивидуально регулируемых ламп. Система кондиционирования размещена под фальшполом, что позволяет более равномерно распределять поступающий воздух.

Забор воздуха меняется в зависимости от температуры снаружи (если на улице прохладно, воздух очищается и подается в помещения, не проходя охлаждение). Общая композиция здания способствует максимальному использованию естественного освещения, снижению нагрузки на систему кондиционирования и суммарно позволяет сэкономить около 30% электроэнергии. Кроме того, около 40% энергии и обогрев здания обеспечиваются встроенной ТЭЦ, работающей на природном газе. Здание было спроектировано архитектором Рензо Пиано в 2001 году и стало самым «зелeным» сооружением Нью Йорка.

Интересные факты. Стоимость сооружения составила $600 млн. Нижний этаж здания остается полностью прозрачным и открытым, а проходящие мимо люди могут видеть, что происходит в холле. Данный небоскреб является самым экологичным зданием Нью-Йорка, однако проект так и не получил сертификат LEED (Leadership in Energy and Environmental Design — лидерство в энергосберегающем и экологическом проектировании).

Дата постройки: 2007 год
Высота: 319 м (с учетом шпиля)
Количество этажей: 51
Место: США, город Нью-Йорк
Время строительства: 4 года

Концепты будущего: подводное царство. Небоскрeб наоборот.

Борясь с недостатком жизненного пространства, архитекторы порой рождают весьма интересные концепции. Так, существует целый ряд проектов небоскрeбов, располагающихся под водой. У подобного решения есть несколько весьма существенных преимуществ. В теплых широтах, при недостатке территорий суши, такое сооружение пришлось бы весьма кстати: не нужно тратить много энергии на
охлаждение (что весьма существенно при жарком климате) и подвод коммуникаций к верхним этажам — более того, здание само может вырабатывать достаточно электричества за счет энергии волн.

Такому «водоскрeбу» не страшны землетрясения (вода вполне способна амортизировать даже очень сильные толчки). При грамотной реализации модульной конструкции спасение в случае пожара или частичного разрушения можно реализовать за счет отделения модулей и их подъема с помощью надувных баллонетов. Наиболее близки к этой концепции плавающий остров Project Utopia компании BMT Nigel Gee, а также «водоскрeб» (Water-Scraper) архитектора Сарли Адре Бин Саркума.

GT Tower East: волнистая архитектура

Небоскрeб GT Tower East, расположившийся посреди Сеула в Южной Корее, хотя и не очень высок (130 м), но резко выбивается из своего окружения. Причина — экстравагантный внешний вид: здание как будто слегка растаяло и пошло волнами. Такова задумка архитекторов Петера Ковенберга и Эдгара Бозмана из голландского бюро ArchitectenConsort. Их высокотехнологичное детище словно насмехается над старой архитектурой, где стены составляли основу и залог прочности конструкции. Однако достоинства этого небоскреба не ограничиваются внешним видом. Архитекторы постарались максимально подготовить здание к будущему.

Так, единственными фиксированными составляющими на этажах являются компактное ядро здания и серия колонн по периметру. Остальные объемы могут быть спланированы арендаторами по своему усмотрению. Это очень важно с учетом того, что тенденции в планировке помещений постоянно меняются. Задействованы в здании и технологии энергосбережения: вентиляция и освещение, встроенные в пол и потолок, частично обеспечиваются за счет энергии от солнечных батарей, расположенных по всему фасаду. В то же время обширное остекление (со стороны кажется, что окна тянутся от фундамента до самой крыши) позволяет значительно сэкономить на освещении в светлое время суток.

Интересные факты. Благодаря волнообразным изгибам фасада создается интересный визуальный эффект, преломляющий отражения неба, солнечных лучей и стоящих рядом построек. Создатели проекта применили в конструкции уникального небоскреба новейшие системы экологической устойчивости, которые обеспечат персоналу комфортную работу: установка солнечных батарей для выработки электроэнергии, изоляция фасадов, современные системы вентиляции.

Дата постройки: 2011 год
Высота: 130 м
Количество этажей: 50
Место: Южная Корея, город Сеул
Время строительства: 4 года

Экстренные ситуации: безопасность превыше всего. А что если пожар?

Одной из самых важных проблем, проявившихся при строительстве небоскребов, стало спасение из них в случае форс-мажорных ситуаций — например, пожара или землетрясения. Классические пожарные лестницы резко теряют эффективность, если количество этажей превышает несколько десятков. В итоге архитекторам приходится искать другие решения проблемы пожаробезопасности. Например, создатели уже упомянутого небоскрeба Бурдж-Халифа, вместо того чтобы покидать здание с высоких этажей во время пожара, предлагают укрыться в специальных герметичных убежищах, расположенных на приемлемом удалении от любой точки здания.

Есть и более экстравагантные решения, такие как набирающая популярность система «Baker Life Chute». Она представляет собой желоб-сетку, которую в случае пожара спускают одним концом из окна, а пожарная команда снизу закрепляет ее на некотором удалении от здания. Покидающие здание люди скатываются по желобу вниз, а натяжение позволяет плавно снизить скорость падения у земли.

ФОТО: Aguaviva, NormanChan, Chang-ChihLiao, zadirakavladislav, yuliufu, Essa Mohammad, Joe Skipper, smilingsunray, Anna Omelchenko, xy, zhudifeng, NikolausEssenwanger/Fotolia.com; «Легион-Медиа»; T.R.Hamzah Yeang Sdn. Bhd. International; Dynamic Communications Limited; BMT Group Ltd.; Mohammed Salem/Reuters; Alamy/Diomedia.com; Mark Lennihan/AP Photo; ConsortArchitects bv; Marshall Gerometta/CTBUH; SSgt Christopher A. Marasky/U.S. Air Force