Как строятся небоскребы. Самые головокружительные фотографии со строительства небоскребов нью-йорка

« Технология строительства небоскребов, первый небоскреб »

Первый в мире небоскреб имел всего 10 этажей, и его вряд ли можно было бы разглядеть среди современных городских зданий. Сегодня самые высокие небоскребы имеют более 100 этажей, а их высота превышает 400 метров. Уже много веков назад строители могли сооружать высокие соборы, однако небоскребы, предназначенные для размещения квартир и офисов, появились только в конце 19-ого века. Несмотря на потребность в более высоких жилых зданиях в переполненных центрах больших городов, необходимо было решить две проблемы: разработать безопасные методы высотного строительства и найти способ добираться до верхних этажей без одышки.

(Небоскребы образуют неповторимую линию горизонта на острове Манжэттэн, Нью-Йорк. Этот остров состоит из сплошного гранита, который служит идеальным основанием для части самых высоких в мире зданий.)

Каркасная конструкция

Традиционные здания имели несущие стены, поддерживающие всю конструкцию, и поэтому стены первых этажей высоких зданий должны были быть необычайно толстыми. Со времен был разработан новый метод строительства - т. н. каркасная конструкция. Для поддержки здания использовался стальной каркас, так что даже в небоскребах все стены можно было делать относительно тонкими.

(Свайные копры на площадке под строительство небоскребы. Забитые в землю стальные сваи используют для того, чтобы перенести вес здания на сплошное скальное основание под поверхностным слоем грунта.)

Лифты

Но оставалась другая проблема. Трудно было ожидать, что люди станут пешком подниматься на самый верх высокого здания. Пять этажей в домах с лестницами считались пределом. Идея лифта восходит к Древней Греции. Конструкторские разработки привели к появлению лифтов в зданиях в начале Х I Х в., однако первые образцы были крайне несовершенными. Одни лифты оказались раздражающе медленными, а те, что двигались быстрее - небезопасными: их тросы часто обрывались, что приводило к травмам. Поэтому первые лифты в зданиях устанавливались в основном для транспортирования грузов между этажами. Пассажирские лифты появились в 50-х годах Х I Х в. после того, как американский инженер Элайша Отис изобрел автоматическое предохранительное устройство. Оно предотвращало аварию лифта при разрыве тросов. Чтобы продемонстрировать надежность этого изобретения, Отиса подняли в лифте, после чего тросы разрезали. Вместо того чтобы рухнуть вниз, лифт дернулся путь вниз, лифт дернулся, но остался висеть, застопорившись благодаря предохранительному механизму. Эта демонстрация имела большой успех, и вскоре наряду с созданием каркасных конструкций использование пассажирских лифтов позволило начать строительство высоких зданий. Первым зданием, получившим статус небоскреба, был Хоум-иншуренс-билдинг в Чикаго (США). Это 10-этажное здание со стальным каркасом построили в 1885 г., а уже в 1931 г. снесли: к тому времени то, что раньше считалось умопомрачительно высоким, оказалось совсем небольшим. В том же году в Нью-Йорке был открыт Эмпайр-стейт-билдинг. При высоте в 381 метр (плюс 67-метровая антенна на крыше) это 102-этажное здание на протяжении 40 лет оставалось рекордсменом высоты. Небоскребы строят в Чикаго и Нью Йорке, поскольку цены на землю в этих городах настолько высоки, что выгоднее строить «башни», чем покупать больше земли и получать ту же площадь в более низких и широких зданиях. Долгое время казалось, что Чикаго и Нью-Йорк соревнуются за звание города с самыми высокими зданиями в мире, но теперь в эту гонку вступил Дальний Восток, и первое место занимает Куала-Лумпур- Шанхай.

(Стальной каркас для поддержания конструкции используется для того, чтобы стены не несли всей нагрузки и, следовательно, могли быть выполнены относительно тонкими.)

Ограничения

Высоту зданий ограничивают различные факторы. К примеру, «лес» из небоскребов на Манхэттэне (Нью-Йорк) невозможно устроить в Лондоне из-за различий в свойствах грунта. Остров Манхэттэн представляет собой громадную глыбу твердого гранита, а Лондон стоит на пласте мягкой глины, которая не выдержит зданий с высотой более 60 этажей. Еще одним фактором является ветер. Когда сильный ветер ударяет в небоскреб, на основание здания воздействует значительная сила. Чем выше здание, выступающее выступающее в данном случае рычагом, тем больше эта сила. Она возрастает примерно пропорционально квадратурату высоты, то есть сила ветра, действующая на 100-этажное здание, в 4 раза больше, чем на 50-этажное. Архитекторам приходится проектировать здания, которые могли бы противостоять непогоде: например, ураган может воздействовать на боковую сторону высокого небоскреба с усилием 15000 тонн. По этой причине высокие здания нуждаются в более прочных фундаментах. Необходимость перемещаться с этажа на этаж также ограничивает высоту. Небоскребы обычно вмещают большое количество людей, а долгое ожидание лифта в наш век скоростей неприемлемо. Поэтому в высоких зданиях устанавливают большее количество лифтов.

(Строительство офисов Гонконгско-Шанхайской банковской корпорации. Этот небоскреб имеет стальной наружный каркас, балки которого заполнены водой для предотвращения пожара.)

Колебания

Помимо того, что ветер оказывает на небоскреб значительное боковое воздействие, он может вызывать разрушительные колебания. Это часто происходит в местах, где на уровне земли ветры дуют по узким улицам через просветы между небоскребами. Как и любая другая конструкция, небоскреб обладает собственной частотой колебаний. Это тот уровень, при котором здание начинает колебаться под воз действием, например, ветра. Именно поэтому при сильном ветре некоторые небоскребы раскачиваются настолько сильно, что люди, находящиеся на верхних этажах, ощущают движение пола. В экстремальных случаях такие колебания сильно повреждают здания. К примеру, в 1974 г. из 60-этажного небоскреба Джон-Хэнкок-тауэр в Бостоне (США) выпали и разбились оконные стекла, когда здание стало раскачиваться на ветру. Когда здание изгибалось в одну сторону, оконные рамы на внешней части изгиба растягивались и стекла выпадали. При противоположном наклоне, рамы сжимались, и уцелевшие стекла лопались под давлением. Иногда на крышах небоскребов устанавливают массивные грузы, расположенные так, чтобы действовать в качестве противовесов. Когда здание начинает раскачиваться в одном на правлении, грузы движутся по рельсам, изменяя точку своего воздействия и помогая погасить движение здания, когда оно раскачивается в обратную сторону. Обычно это предотвращает опасное увеличение колебаний. Из-за большой площади, занимаемой зданиями, давление ветра, пробивающегося через промежутки между ними, иногда настолько велико, что валит пешеходов с ног. Такие ветры могут также проникать в высокие здания на уровне земли и подниматься вверх по шахтам лифтов, нанося значительный ущерб. Это одна из причин, почему шахты лифтов во многих небоскребах не проходят по всей высоте здания; вместо этого лифты работают парами: один обслуживает нижние, а второй - верхние этажи.

(Высокому зданию нужен глубокий фундамент.)

Ветрозащитные барьеры

Еще одна мера предосторожности заключается в наличии входных дверей-вертушек. Обычные двери могут позволить сильному ветру проникнуть внутрь, тогда как двери-вертушки обеспечивают практически полню воздухонепроницаемость. Перед началом постройки небоскреба архитекторы производят компьютерное моделирование проекта. Значения прочности материалов и деталей конструкции вводятся в компьютер, который может просчитать, как здание отреагирует на сильный ветер и другие внешние факторы - например, толчки при землетрясении. В случае необходимости проект корректируется с тем, чтобы повысить эксплуатационные качества здания, и проводятся дальнейшие исследования на масштабных моделях. Иногда в ходе этих испытаний обнаруживаются неожиданные проблемы. К примеру, в ходе испытания 1,4-метровой модели высокого здания в аэродинамической трубе, верхушка модели начала опасно колебаться. Измерения показали, что верхние этажи настоящего здания ходили бы из стороны в сторону на расстояние более 20 м в течение одной минуты. К счастью, компьютерное моделирование и аэродинамические испытания обычно устраняют основные недоработки проекта еще до начала строительства. Вдобавок эти тесты помогают современным архитекторам уменьшить степень избыточности или чрезмерной конструкционной прочности здания и, тем самым, уменьшают количество средств, затрачиваемых на стальные конструкции.

(Колебания, вызванные ветром, можно уменьшить путем установки на крыше грузов, движущихся по рельсам асинхронно по отношению к движению самого здания. Это нейтрализует опасные нагрузки, вызванные колебаниями.)

Жизнь наверху

Некоторые небоскребы представляют собой довольно мрачные сооружения, где жителей не покидает ощущение, что настоящая жизнь проходит далеко внизу. Однако хорошо спроектированные небоскребы могут предоставить своим обитателям высокий уровень комфорта. Почти во всех из них есть своя служба безопасности, что помогает уменьшить уровень преступности в этих мини-городах. Некоторые здания также предоставляют настолько широкий спектр услуг, что практически все необходимое находится в двух шагах. Вы можете отправиться на лифте в кинотеатр или библиотеку, за покупками в супермаркет на другом этаже или на тренировку в бассейн или спортзал. Некоторые даже ездят в лифте на работу, поскольку и жилье, и офис находятся в одном здании. Иногда за время поездки в лифте может измениться погода - верхушка небоскреба еще залита солнцем, а ниже уже висят тучи и льет дождь.

(Элегантное здание компании IBM в Париже - приятное отклонение от "блочной" формы многих небоскребов.)

Опасность пожара

Потенциальная опасность очень высокого здания заключается в невозмож ности быстрой эвакуации всех обитателей в случае возникновения пожара. Следовательно, небоскреб должен иметь встроенные системы пожаротушения, готовые немедленно сработать при обнаружении опасной концентрации дыма или высокой температуры. Огромные резервуары с водой размещены в верхней части здания для питания спринклерных систем; датчики, установленные по всему зданию, автоматически включают разбрызгиватели воды, расположенные на потолках. Противопожарная система также может закрывать огнестойкие двери, предотвращающие распространение огня из области возгорания на дру гие части постройки. В случае пожара шахты лифтов могут действовать как мощные дымоходы, вытягивая вверх пламя и дым и распространяющие огонь на другие этажи, поэтому лифты приходится отключать.

(Благодаря своему цвету этот небоскреб в Нью-Йорке меньше выделяется на фоне, чем другие здания.)

Компьютерный контроль

Для управления спринклерными системами и пожарной сигнализацией используются компьютеры. Они же управляют освещением, отоплением и системами безопасности в небоскребах. Здания, устроенные таким образом, называются «умными», поскольку управляют своим собственным функционированием и не требуют повседневного вмешательства людей. Многие небоскребы строятся исключительно под офисы. Это облегчает управление некоторыми службами, поскольку большинство работников приходят и уходят в одно и то же время. Например, можно установить простую систему с заданным временем действия для центрального отопления с тем, чтобы в зимнее время она включалась в рабочие часы и выключалась на всю ночь. Лифты, противопожарные системы, отопление и освещение зависят от наличия электроэнергии. При внезапном ее отключении жителям придется выбираться из здания по темным лестницам. Во избежание подобных ситуаций каждый небоскреб оборудован собственным генератором, который включается при отказе основного питания.

(Крайслер-билдинг в Нью-Йорке занимает сегодня 17-е место в списке самых высоких зданий в мире. Сооружение возведено в 1930 году и имеет 77 этажей (319м.), занятых офисами. Высота Сирс-тауэр в Чикаго 110 этажей.)

См. также:

В 1884 году в Чикаго было начато строительство первого небоскреба. В нем было аж целых 10 этажей! Однако уже в начале следующего века 10-этажным домом было никого не удивить, а главное строительство небоскребов в Америке переместилось в Нью-Йорк.

Многие видели фотографию сидящих на балке строителей где-то высоко в небе над городом, она часто встречается на постерах и обложках. И конечно, с замиранием сердца задавались вопросом: как? Как они туда попали и как они могут не дрожать от страха, а преспокойно есть свой ланч? Итак, этот пост о том, как строились небоскребы в Нью-Йорке.

Lunchtime atop a Skyscraper («Обед на вершине небоскреба») - фотография из серии Construction Workers Lunching on a Crossbeam - 1932 фотографа Charles C. Ebbets.

Такое чудо, как небоскреб, не стало бы возможным без изобретения стального каркаса. Сборка стального каркаса здания - самая опасная и сложная часть строительства. Именно качество и скорость сборки каркаса определяет, будет ли проект реализован в срок и в рамках бюджета. Вот поэтому клепальщики - самая важная профессия при строительстве небоскреба.

Клепальщики - это каста со своими законами: зарплата клепальщика за рабочий день - 15 долларов, больше, чем у любого квалифицированного рабочего на стройке; они не выходят на работу в дождь, ветер или туман, они не числятся в штате подрядчика. Они не одиночки, они работают бригадами из четырех человек, и стоит одному из бригады не выйти на работу, не выходит никто. Почему же в разгар Великой депрессии на это смотрят сквозь пальцы все, от инвестора до прораба?

На помосте из досок или просто на стальных балках стоит угольная печь. В печи заклепки - 10-сантиметровые в длину и 3-сантиметровые в диаметре стальные цилиндры. «Повар» «варит» заклепки - небольшими мехами гонит в печь воздух, чтобы разогреть их до нужной температуры. Заклепка прогрелась (не слишком сильно - провернется в отверстии и придется ее высверливать - и не слишком слабо - не расклепается), теперь нужно передать заклепку туда, где она будет скреплять балки. Какая балка когда будет крепиться, известно лишь предварительно, да и передвигать горячую печь в течение рабочего дня нельзя. Поэтому часто место крепления находится от «повара» метрах в тридцати, иногда выше, иногда ниже на два-три этажа. Передать заклепку можно единственным способом - бросить.

«Повар» поворачивается к «вратарю» и молча, убедившись, что «вратарь» готов к приему, щипцами бросает раскаленную докрасна 600-граммовую болванку в его сторону. Иногда на траектории уже сваренные балки, кинуть нужно один раз, точно и сильно.

«Вратарь» стоит на узком помосте или просто на голой балке рядом с местом клепки. Его цель - поймать летящую железку обычной жестяной консервной банкой. Он не двигается с места, чтобы не упасть. Но поймать заклепку он обязан, иначе она маленькой бомбой рухнет на город.

«Стрелок» и «упор» ждут. «Вратарь», поймав заклепку, загоняет ее в отверстие. «Упор» с внешней стороны здания, вися над пропастью, стальным стержнем и собственным весом удерживает шляпку заклепки. «Стрелок» 15-килограммовым пневматическим молотом в течение минуты расклепывает ее с другой стороны.

Лучшая бригада проделывает это фокус свыше 500 раз за день, средняя - около 250.

Опасность этой работы можно проиллюстрировать следующим фактом: каменщики на стройке страхуются по ставке 6% от зарплаты, плотники - 4%. Ставка клепальщика - 25-30%.

На здании Крайслера погиб один человек. На Wall-Street-40 погибло четверо. На Empire State - пятеро.

Каркас небоскреба состоит из сотен стальных профилей длиной несколько метров и массой в несколько тонн, так называемых beams. Хранить их при строительстве небоскреба негде - никто не позволит организовать склад в центре города, в условиях плотной застройки, на муниципальной земле.

Более того, все элементы конструкции разные, каждый может быть использован в одном-единственном месте, поэтому попытка организации даже временного склада, например на одном из последних построенных этажей, может привести к большой путанице и срыве сроков строительства.

Именно поэтому, когда я писал, что работа клепальщиков самая важная и самая сложная, я не упоминал, что она к тому же самая опасная и тяжелая. Работа тяжелее и опасней, чем у них - работа крановой бригады. Заказ на бимсы был согласован с металлургами еще несколько недель назад, грузовики подвозят их к месту строительства минута в минуту. Независимо от погоды, их необходимо разгрузить немедленно.

Деррик-кран - стрела на шарнире, находится на последнем построенном этаже, монтажники - этажом выше. Оператор лебедки может находиться на любом этаже уже построенного здания, ведь никто не собирается останавливать подъем и отвлекать другие краны для поднятия тяжелого механизма на несколько этажей повыше для удобства монтажников. Поэтому, поднимая многотонный швеллер, оператор не видит ни саму балку, ни машину, которая ее привезла, ни своих товарищей.

Единственный ориентир для управления - удар колокола, подаваемый подмастерьем по сигналу бригадира, находящегося вместе со всей бригадой десятками этажей выше. Удар - включает мотор лебедки, удар - выключает. Рядом работают несколько бригад клепальщиков со своими молотами (вы слышали когда-нибудь шум отбойного молотка?), другие крановщики поднимают по командам своих колоколов другие швеллеры. Ошибиться и не услышать удар нельзя - швеллер или протаранит стрелу крана, или сбросит с установленной вертикальной балки монтажников, готовящихся его закрепить.

Бригадир, управляя дерриком через двух операторов, одного из которых он не видит, добивается совпадения отверстий под клепку на установленных вертикальных балках с отверстиями на поднимаемом швеллере с точностью до 2-3 миллиметров. Только после этого пара монтажников может закрепить раскачивающийся, часто мокрый швеллер огромными болтами и гайками.

В на 6-й авеню есть памятник этим ребятам, установлен в 2001 году. Моделью стала самая известная фотка, она здесь в превью первая. Так вот, сделали памятник сначала точно так, как на фото, т.е. 11 чуваков сидят на балке. А потом самого крайнего справа убрали под корень. И только из-за того, что у него в руках бутылка виски! Я понимаю, если б это сделали у нас во времена Горбачева, но у них в 2001-м! Видимо, не хотели разрушать легенду про бравых парней. Теперь это десять вполне приличных ребят, сидящих на стальной балке. Нормально. Но как-то обидно.

Памятники отважным строителям

Высотное здание - это всегда красиво. Высотка как правило предстает доминантой для целого района и даже города. Однако для того чтобы возвести такое здание, всякий раз приходится «изобретать велосипед», придумывать особенные и уникальные инженерные и технологические решения. В России там, где начинаются небоскребы , кончаются правила.

Недавний форум небоскребов «100+ Forum Russia» прошел в Екатеринбурге и задал тон нешуточной дискуссии: зачем нужны высотные здания, какие плюсы у высотного строительства, оправдано ли подобное строительство экономически и, наконец, не пора ли подвести под высотную стройку прочную нормативную базу.

Уральцы пригласили к себе известных международных архитекторов, занимающихся высотным строительством, творческий коллектив строящейся московской башни «Федерация» (в дни форума выросла до отметки самого высотного здания в Европе), отечественных инженеров и строителей, интересующихся данной темой.

В чем сложность такого строительства? - поделился с журналистами заместитель главы администрации Екатеринбурга Сергей Мямин.- В России на все, что в пределах 75 м, еще существуют кое-какие нормы. На здания до 100 м норм уже практически нет, и каждый объект приходится возводить по особым лекалам. А если высотка «перевалила» за 100 м - это уже уникальное инженерное сооружение, которым можно гордиться едва ли не на мировом уровне.

Высотное строительство у нас - своеобразная terra incognita, - подтверждает и куратор форума, член Совета Федерации от Свердловской области Аркадий Чернецкий. - Для каждой конкретной высотки мы должны изобретать специальные техусловия. Это странный подход.

Навряд ли кто-нибудь станет возражать, что первостепенное в высотном строительстве - это надежность. Необходимо разработать такие «высотные» нормативы, с тем чтобы можно было, не переспрашивая каждый раз Москву, двигаться в данном направлении самостоятельно, выразили убежденность участники форума.

Отдельное заявление по данному поводу высказала замминистра строительства и ЖКХ России Елена Сиэрра и поведала что в министерстве полным ходом идет работа по формированию отечественной нормативно-технической базы по высотному строительству. Помимо того, ведомство озабочено улучшением предпринимательского климата в строительстве высотных зданий : в настоящее время количество административных процедур и согласований в этой сфере прямо-таки зашкаливает.

К высотному строительству у нас в стране смотрят по-разному. Одни считают высотки панацеей в условиях огромной плотности городской застройки. Другие склоняются к малоэтажному строительству, демонстрирующему более человечные масштабы. В сообществе участников форума завязалась дискуссия и об экономической целесообразности строительства небоскребов . Новая екатеринбургская высотка Opera Tower, например, потребует инвестиций в 5 млрд рублей. Удастся ли в результате заработать хоть какую-то прибыль?

На самом деле, высотное строительство может быть достаточно выгодным, - полагает Виктор Афанасьев, директор по развитию «Атомстройкомплекса», компании, строящей Opera Tower. - Удорожание высотного здания идет в первую очередь за счет более дорогих инженерных и противопожарных систем, которые здесь монтируются. Однако наличествует еще одна особенность. В небоскребах гораздо больше лифтов и лестниц, нежели в обыкновенном доме. Соответственно, ядро непродаваемых площадей разрастается. Если коэффициент полезных площадей в малоэтажках где-то 70-80%, то в высотках он намного ниже. Вследствие этого задача архитектора - рассчитать проект таким образом, чтобы «полезное» соотношение было выше, за счет удачных планировочных решений, грамотной прокладки коммуникаций, - подытожил он. При этом Виктор Афанасьев не стал скрывать, что «Атомстройкомплекс» намерен получить на строительстве небоскреба хороший девелоперский процент - 30-40%.

Построить небоскреб крайне сложно. Высотное здание - это другой фундамент, другой каркас. К примеру, при строительстве «Башни Федерация» было было потрачено 14 000 куб.м бетона – что стало рекордом книги Гиннеса. Необходимо учитывать ветровые нагрузки. Даже форточку на высоте 130 м надо проектировать, придерживаясь особым техническим условиям. В башнях «Москва-Сити» , как правило форточками могут пользоваться лишь обитатели верхних этажей.

Отдельная тема - энергоснабжение небоскреба. Под него надо делать резервирование электричества и теплоснабжения из городской сети, кроме того, продумывать дополнительные энергетические источники. У высотного здания энергозатраты, само собой, больше. Однако современные технологии позволяют существенно снизить энергопотребление за счет энергоэффективных элементов в конструкции и инженерии здания. Во всех небоскребах Сити электроснабжение осуществляется по I категории надежности, от двух независимых источников энергопитания, а в башне «Меркурий Сити» таким же образом построена система теплоснабжения. Таким образом, арендаторы и собственники не останутся без света и тепла даже в форс-мажорной ситуации.

Есть те, кого пугают проблемы, связанные с высотным строительством. Но большинство указывают только на преимущества небоскребов. - Небоскреб - это, по существу, улица, устремленная вверх, - говорит генеральный директор компании ЗАО «Башня Федерация» Михаил Смирнов. Все мегаполисы мира имеют свой Сити, свой квартал деловой жизни. Такие деловые районы, застроенные небоскребами, вы встретите в Лондоне, Нью-Йорке, Чикаго, Шанхае. Иметь свой офис в Сити - очень престижно. Сейчас и у Москвы есть свой Сити. Флагманский небоскреб Москва-Сити достиг уже 343 м, опередив по высоте самое высотное европейское здание «Меркурий Сити Тауэр» .

По сути, это новый стандарт комфортной жизни. Жить в Сити - это значит иметь уникальное, ни на что не похожее жилье с роскошным видом на Москву. Апартаменты в Сити (алтернатива квартирам в небоскребе) предоставляют высочайший уровень комфорта. Офис в Сити - это удобно для проведения переговоров любого уровня: не нужно добираться по пробкам к определенному часу, достаточно спуститься в ресторан или кафе в том же небоскребе, и вы на месте.

Наконец, считать Сити своим местом работы - это престижно. Даже сейчас, на этапе строительства, у нас нет недостатка в клиентах. Солидные фирмы стараются занять место или на более высоких этажах, или весь этаж целиком. А бизнес поменьше стремится осесть «под крылышком» у крупных компаний: таким образом легче формировать имидж успешной фирмы, - отмечает гендиректор башни «Федерация» Михаил Смирнов.

Еще 7 лет назад в Москва-Сити было страшновато приезжать. Территория была поделена на 20 участков, на многих из которых лишь начиналось строительство. Сплошная стройплощадка, общественного транспорта не было, припарковаться негде, даже таксисты не были в курсе, как сюда подъезжать...

Теперь совсем другое дело. Москва-Сити - это 11 сданных в эксплуатацию зданий из 23 запланированных. Общая площадь всех объектов, включая инфраструктурные, - 1,9 млн кв. м. Это будет огромный транспортно-пересадочный узел, соединяющий наземный транспорт, метро, железную дорогу (МЖД), вертолетную площадку и выход к речному транспорту. Одним словом, башня «Федерация» - это очевидный успех высотного строительства.

Как известно, не все известные небоскребы сразу и безоговорочно принимались населением. А некоторые так и не удалось возвести из-за ярого противодействия жителей города. К примеру, не был реализован проект «Охта-центра» в Санкт-Петербурге, офиса ОАО «Газпром», из-за того, что «фитиль» небоскреба якобы портил исторический пейзаж Северной столицы.

Были споры и по поводу Opera Tower в Екатеринбурге. Ведь небоскреб возводится аккурат на фоне областного оперного театра, построенного в чисто классических традициях. Однако сомнения екатеринбуржцев живо развеялись, когда они увидели модель высотки в 3D. Небоскреб на удивление гармонично вписался в городскую застройку.

Испортил ли Москву деловой центр Москва-Сити, который виден практически из всех мест столицы? Думается, не только не испортил, но стал той достопримечательностью, которой столь не хватало Москве XXI века.

Современный небоскреб по сравнению с обычным домом — как космический корабль по сравнению с самолетом: сложнейший инженерный объект и особая среда обитания. Последнее обстоятельство — повод узнать хотя бы вкратце, как устроена высотка и что на нее влияет сильнее всего. Ведь со временем немало москвичей будут жить или работать в подобных зданиях.

ВЕТЕР. Из-за больших высот и площади фасадов скорость ветра, обтекающего здание, увеличивается в разы (причем на уровне первых этажей ветер сильнее, чем на высоте 100 метров), а мощные воздушные завихрения могут создавать колебания, как при 4-5-бальном землетрясении. Порою возникает «завывание» вокруг здания. Но ветер может помогать, что выяснили немецкие исследователи: он гарантированно вытягивает дым при пожаре.

Ветер создает завихрения и с большей силой давит на прямоугольное здание (слева), но свободно обтекает округлое (справа, форма небоскреба Swiss Re Headquarters в Лондоне).

Давление ветра зависит от формы небоскреба. Наилучшая — круглая: воздух хорошо обтекает, не создавая завихрений. Второе место — форма овала, капли, треугольника со скругленными углами. На третьем месте — квадрат, ромб; на четвертом — спаренные высотки (обычно круглые), на пятом — Г- и Н-образные формы. Замыкает список форма пластины или волны: выглядит эффектно, но у здания чрезмерная парусность.
ГРУНТ. Сложно предсказать его поведение под огромной тяжестью небоскреба, поэтому делают замеры и при строительстве, и во время эксплуатации дома. В случае риска грунт укрепляют.
Фундамент . Наиболее распространены три его типа.

Для фундамента небоскребов применяют сплошную железобетонную плиту, коробку, сваи, а также их комбинацию.

Плитный — сплошная плита толщиной до пяти метров, или железобетонная «коробка», применяемая на устойчивых грунтах.

Свайный — разного типа сваи длиной до 30-40 метров и диаметром до шести метров, применяется на слабых грунтах.

Свайно-плитный — комбинированный вариант. Материалы . В основном сталь и бетон. Железобетонные конструкции огнестойки. Благодаря большому весу быстро гасят сейсмические и вызванные ветром колебания. Колонны и другие несущие элементы могут изготавливаться из еще более прочных стале- и трубобетона.
Хорошо держать удар ветра помогает жесткость «скелета» постройки, а сейсмических колебаний — напротив, его гибкость. Также здание, если оно грамотно спроектировано, должно сохранять устойчивость, даже если разрушатся одна или несколько его несущих конструкций.
ОБЛИЦОВКА. Фасады небоскребов — это в основном стальные профили и легкие навесные панели из особо прозрачного стекла, алюминия, полимеров. Популярны вентилируемые системы, отделанные натуральным или искусственным камнем, металлическими листами, фибробетоном (бетон с волокнами из металла и полимеров). Среди новейших видов облицовки — керамика с боросиликатным стеклом (в составе которого вместо щелочи — окись бора, что делает стекло пожароустойчивым), панели из металлической пены, нанокомпозиты, стеклянные панели с водоотталкивающим самоочищающимся слоем.
ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ. Их более тридцати: для обеспечения микроклимата (кондиционирования, отопления и вентиляции), водоснабжения и канализации, электроснабжения, мусоро- и дымоудаления, автоматики и диспетчеризации, охраны, аварийные, пожаротушения и так далее.
Высотка обязательно разделена на блоки с противопожарными преградами, и многие инженерные системы тоже делятся на участки. Например, чтобы вентиляции не мешали хаотичные потоки воздуха внутри дома (из-за разного нагрева стен по высоте), делают промежуточные технические этажи, шлюзы на лестничных клетках, лифтовых холлах и на входе в здание, двойные двери при входе в квартиры.

Схема действия вентилируемой фасадной системы и реальное фото.
Система водоснабжения имеет дополнительные насосы (примерно каждые 12-15 этажей), а мусоропроводы оборудованы перемычками (они разбивают воздушные потоки, не дают бумажкам и перышкам парить по колодцу и тормозят падение тяжелого мусора).
Вентиляция также проектируется отдельно для каждого блока. Поскольку на больших высотах окна зачастую не открывающиеся, они имеют клапаны и форточки-створки, а во всем здании обустроена механическая приточно-вытяжная вентиляция и автономное кондиционирование.
КОМПЛЕКСНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ. Небоскребы не зря называют «интеллектуальными зданиями»: контроль безопасности компьютеризирован, дабы избежать человеческой ошибки при управлении в экстремальных условиях десятками систем одновременно. Например, даже при пожаре все инженерные системы должны оставаться работоспособными.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ. То, что всегда работало против высоток (ветер, солнечная энергия), теперь внедряют в системы жизнеобеспечения. Например, оборудуют ветряные электростанции и солнечные батареи.

Огонь — главный враг высотных зданий

Возгорания в небоскребах крайне опасны, поскольку пожар стремительно развивается по вертикали (продукты горения распространяются со скоростью в несколько десятков метров в минуту), а средства спасения далеки от совершенства. Большее число жертв. По статистике, доля погибших в расчете на один пожар в зданиях высотой более 25 этажей в три-четыре раза выше по сравнению с 9-16-этажными. В здании высотой более 100 метров около половины находящихся там людей не смогут быстро покинуть его из-за физической усталости (наступающей уже после пяти минут спуска по лестнице), тесноты и неизбежной паники. Как спастись. В мире разработаны разные средства спасения с высоток через их фасады: прыжковые для свободного падения (тот же парашют), канатно-спусковые и рукавные устройства, «Одноразовый лифт» и другие. Но даже физически крепкому человеку непросто ими воспользоваться, не говоря уже о детях, пожилых людях, инвалидах — именно они и погибают первыми. Специалисты США и Европы считают, что лучшее средство эвакуации — лифты. Но не решены такие проблемы: лифты и их шахты должны быть негорючими и защищенными от пламени и дыма; нужна замена тросовому подъемному механизму (зависимому от электричества и уязвимому); падение лифта должно быть исключено; лифт должен вмещать сотни людей. Всего этого не обеспечивает ни один лифт в мире. Горят небоскребы (слева направо): в Мадриде в 2005 году, в Астане в 2006-м и в Пекине в 2009 году. Перспективное средство спасения — плавающие лифты. Новый способ эвакуации с помощью лифтов разработал ОАО «Московский институт материаловедения и эффективных технологий». Суть изобретения — использование столбов воды, поддерживающих специальные лифты, плавающие в эвакуационных шахтах. Еще два года назад в своей статье в журнале «Высотные здания» гендиректор предприятия Марсель Бикбау, академик РАЕН, сообщил, что плавающие лифты полностью соответствуют вышеперечисленным требованиям: защищены от воздействия огня и продуктов горения, не зависят от электроснабжения и т. д. Один лифт эвакуирует сотни людей. Такой лифт — это многоэтажная металлическая конструкция на понтоне с грузоподъемностью до нескольких сотен человек. При этом жильцы заходят в спасательный лифт сразу с нескольких этажей. А сами эвакуационные шахты становятся зонами безопасности: люди будут находиться в лифтах с нормальным воздухоснабжением, с освещением, баками с питьевой водой, средствами первой помощи. Изобретатели уверены, что объем воды, встроенный в верхней части высотки, кроме лифтов, поможет и тушению пожара, и устойчивости здания (для компенсации его колебаний).

ТРИУМФ-ПАЛАС — самое высокое жилое здание Европы

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ. Впервые на жилом здании использована система вентилируемого фасада. Фасад украшен вертикальными витражами. Во всех квартирах предусмотрены места для зимнего сада, угловое остекление от пола до потолка, французские балконы, огороженные высокопрочным многослойным стеклом.
В центральной части на уровне 25-го и 30-го этажей — по две террасные квартиры. Восемь секций здания завершают 12 двухуровневых пентхаусов площадью 250-350 метров с панорамным остеклением и террасами. Коммуникации предусматривают возможность индивидуального бассейна или каминной комнаты. Террасы оборудованы электрическим подогревом кровли. В каждом пентхаусе проходит индивидуальная ветка отопления.
Инфраструктура включает в себя: автомойку и автосервис, спорткомплекс, 25-метровый бассейн, финские и турецкие сауны, салон красоты, фитнес-центр, ресторан и т. д.

Чтобы увеличить изображение, нажмите на него

АРХИТЕКТУРА, ИНЖЕНЕРИЯ. Архитектура продолжает традиции сталинских высоток.
Конструкция : монолитно-железобетонный каркас; колонны/перекрытия; облицовка: полнотелый кирпич, трехслойная кладка.
Внешняя отделка: система вентилируемого фасада; керамогранитная плитка светлых тонов. Стилобат: иранский травертин и гранит, «рваный» облицовочный камень.
Инженерные системы: Лифты грузоподъемностью 630-2000 килограммов. Система очистки вертикальных витражей. Системы жизнеобеспечения: центральный тепловой пункт, теплообменники, десять насосных станций — 32 повысительных насоса, система резервного горячего водоснабжения; приточно-вытяжная вентиляция; кондиционирование; трансформаторная подстанция; три взаимодублирующих источника питания подключены к разным городским подстанциям; резервный дизель-генератор 1000 кВт.
Противопожарные системы: автоматического водяного пожаротушения (спринклер), автоматическая пожарная сигнализация, автоматического оповещения, противодымная вентиляция. Все инженерные системы круглосуточно в автоматическом режиме контролирует единая диспетчерская.

Ровно 130 лет назад (1 мая 1884 года) было начато строительство самого первого небоскрёба в мире – чикагского 10-этажного здания Страховой компании Home Insurance Building. Существование этого «гиганта» закончилось в 1931 году. Но настоящая история небоскрёбов с этого только началась…

Строго говоря, история возведения домов и до первого официально признанного самого первого небоскрёба в мире знает случаи строительства многоэтажных, в том числе и узких, домов и постройку целых городов из таких зданий, как, например, Шибам в Йемене.

Или, например, итальянских башен Болонью (12 век нашей эры) —

Первый общепризнанный небоскреб (Home Insurance Building) был не очень высоким по нынешним меркам – имел всего лишь 10 этажей согласно первоначальному проекту, общая высота здания составляла 42 метра.

Через несколько лет у этого самого первого небоскрёба в мире появились еще 2 этажа, и тогда высота его была уже 54,9 м. Уильям Ле Барон Дженни, американский архитектор, при проектировании первого небоскреба реализовал новаторскую технологию строительства, заключающийся в использовании несущего каркаса. До него в качестве несущей конструкции использовались внешние стены. Архитектор сделал расчет на основании прочностных характеристик материалов, приняв во внимание удельную прочность стали, которая в 10 раз превышает удельную прочность самого качественного бетона, не говоря уже о каменной или кирпичной кладке. За счет применения металлического каркаса как несущей конструкции удалось уменьшить практически на треть общую массу сооружения. Но создатель проекта все-таки не смог решиться на полный отказ от других несущих конструкций, из-за этого самый первый небоскрёб в мире имел также гранитные колонны и несущая задняя стена.

Реализация перехода на несущий стальной каркас была осуществлена в 1891 году, когда была построена 11-этажная башня Уэйнрайта в Сент-Луисе, автором проекта которой стал Архитектор Луис Салливан. Так что это здание может по праву оспорить звание «самый первый небоскрёб в мире» у чикагского сооружения.

Ни один небоскреб не может функционировать в полной мере без такого архитектурного элемента, как лифт. В истории небоскрёбов самым первым офисным зданием, где стали использовать лифты, стало Эквитабл Лайф Билдинг, построенном в Нью-Йорке в 1870 году.

Первые лифты работали на гидравлическом приводе, что налагало ограничение относительно высоты здания – оно не могло быть выше 20 этажей. Но в 1903 году фирмой Отис была разработана новая конструкция лифта, имеющего электрический привод. В нем нашла применение идея об уравновешивании веса кабины, идущей верх, весом второй кабины, которая двигается вниз. Эти нововведения позволили снять ограничения высоты подъема. Интересным решением для снятия ограничений по высоте здания стало и применение подъема с пересадками.

Самые высокие небоскребы мира. Фото .

Как только появились самые первые небоскребы в мире, в их строительстве началась самая настоящая гонка в возведении самого высокого здания. Самыми напряженными годами в истории небоскрёбов можно считать 20-е годы прошлого века, когда в Нью-Йорке одно за другим взметнулись ввысь несколько высотных зданий, которые претендовали на звание «высочайшего здания мира».

В Нью-Йорке в 1913 году появился 57-этажный небоскреб Вулворт-билдинг, имевший высоту 241 метр и построенный в стиле неоготика, который характеризуется сочетанием новейших достижений науки и традиционной архитектуры. На протяжении 17-ти лет этот небоскреб носил звание самого высокого здания в мире самого высокого небоскреба мира (фото ниже), и до сих пор горожане испытывают к нему особую любовь.

Фото Вулворт-билдинг в 1913 году –

… и сегодня —

Темпы этой гонки заметно замедляются в начале 30-х годов. Это десятилетие можно охарактеризовать возведением двух небоскребов. Первый был простроен в 1930 году на средства Уолтера Перси Крайслера, разместившего в нем офисы своей фирмы. Оно так и называется – Крайслер-билдинг, имеет 77 этажей и высоту по крыше 282 метра, а вместе со шпилем – 320 метров.

Но его обошел Эмпайр-стейт-билдинг, торжественно открытый 1 мая 1931 года. Именно это здание стало мировым символом небоскребостроения практически на полвека.

Оно имеет 102 этажа, высота по крыше составляет 381 метр, а вместе с антенной — 443 метра. Простроенное всего лишь за 13 месяцев, строение не сдавало рекорд высоты до 1972 года.

***

История небоскрёбов в СССР.

В Советском Союзе в 1937 году приступили к постройке самого высокого в мире небоскреба, которое должно быть высотой 495 метров. Однако Великая Отечественная война не позволила закончить этот проект, и после ее окончания к проекту уже не возвращались.

Однако небоскребы в Москве были построены, ими стали знаменитые семь сталинских высоток. Среди них самое высокое здание – это МГУ, имеющее высоту 240 метров. Именно это сооружение вошло во все мировые рейтинги небоскребов. Однако не они были первыми небоскребами, возведенными в Москве.

Еще в начале века, в 1912 году, был возведен Дом дешевых квартир Нирнзее, имеющего высоту 40 метров. На заре история небоскрёбов в СССР в Москве такие сооружения именовали «тучерезами».

Но самым высоким дореволюционным гражданским сооружением было здание Телефонной станции, возведенное в Милютинском переулке в 1908 году и имеющем высоту 78 метров. Технологии, применяемые русскими инженерами, позволяли уже в те времена возводить здания в 100 и даже в 150 метров, но постройка тучерезов ограничивалась как эстетическими, так и религиозными соображениями. Поэтому до середины 50-х годов гордое звание самого высокого здания Москвы носило средневековое сооружение – колокольня Ивана Великого, доминируя над архитектурными сооружениями столицы. Высота колокольни составляет 81 метр.

***

Последняя треть XX века ознаменовалась новой гонкой в строительстве небоскребов. Сложностью определения самых высоких небоскребов мира (фотографии которых мы и рассматриваем в данной статье) стала сложность архитектурных форм. Потому эти звания постоянно оспариваются, исходя из замеров, которые проводятся как по крыше, так и с дополнительными шпилями и антеннами. У считавшейся самой высокой 110-этажной чикагской башни Сирс-Тауэр, носящей ныне имя Уиллис-Тауэр и имеющей высоту 442 метра…

…это звание перехватили в 1998 году башни Петронас, расположенные в Куала-Лумпере и имеющие следующие критерии – 88 этажей, 452 метра высоты.

***

Потом появился в 2004 году небоскреб Тайбэй 101, имеющий 509 метров высоты и насчитывающий 101 этаж. Но и тогда Уиллис-Тауэр спорил за звание самого высокого небоскреба мира (фото ниже), если принимать в расчет находящуюся на крыше здания антенну.

Споры прекратило возведение Дубайской башни Бурдж-Халифа, которая превысила все рекорды. Эта башня имеет высоту по крыше 643 метра, по шпилю 828 метров, а насчитывает 150 этажей.

Фотографии этого рекордсмена просто поражают воображение –

***

В 2013 году Китай заявил о возведении в городе Чанша 220-этажного небоскреба Скай-Сити, имеющего высоту 838 метров. При этом возведением этого здания намеревались побить и еще один рекорд, построив его в рекордно короткие сроки – 90 дней.

Правда, в эти 3 месяца не включались подготовительные работы. Однако дата начала строительства все время переносилась, и теперь торжественное открытие здания планируют в мае 2014 года.

Но и эта высота не является пределом, строители хотят взять высоту более чем в километр. Небоскребы такой высоты заложены в нескольких странах – в Бахрейне – 1022-метровый, 1400-метровый (по шпилю) в Дубае («Аль Бурдж» или «Накхил»)

— 1007-метровая башня в Саудовской Аравии («Kingdom Tower») —