Общество

Анатомия небоскреба

13 ноября 2009 09:35
версия для печати
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

  • Адрес: Москва, Чапаевский переулок, 3.

  • Высота здания: 264,33 м.

  • Жилые этажи: 50.

  • Подземный гараж: шесть уровней, 1330 машино-мест.

  • Количество квартир: 987.

  • Площадь квартир: 105–400 м2.

  • Высота потолков: 3,15 м.

  • Строительство: «ДОН-Строй», 2001–2006 г.

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.


Над публикацией работали: Игорь Романенко (текст), Алексей Коньков, Юлия Аделова (дизайн, верстка)


В предыдущих выпусках:

Москва высотная

Сталинские высотки

Наш Манхэттен

Следите за новостями в Петербурге, России и во всём мире в удобном для вас формате: «Вконтакте», Facebook, Twitter, Telegram, Одноклассники



Лента новостей

Проверь себя

Что делать с "Лахта-Центром"?

Проголосовало: 858

Все опросы…