Полная версия

Главная arrow Строительство

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ НЕКОТОРЫХ СОВРЕМЕННЫХ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Выбор конструктивной системы здания во многом зависит от его высоты, места расположения, природных условий. Для очень высоких зданий чаще всего комбинируют конструктивные системы, набирая их из решений, указанных выше [17]. Примером этого является здание Тайбэй 101 (рис. б. 1-6.4).

Небоскреб Тайбэй 101 выстроен в столице Тайваня, Тайбэе. Для такого гигантского небоскреба трудно было выбрать более неудачное место, чем город Тайбэй на острове Тайвань. Мало того, что этот город расположен в Тихоокеанском геосинкли- нальном поясе (пояс тектонических разломов земной коры, где примерно раз в 10 лет происходят серьезные землетрясения), к тому же он еще и стоит на пути продвижения огромного числа тайфунов, зарождающихся в Южно-Китайском море.

Автор проекта китайский архитектор С. Y. Lee.

Высота небоскреба от земли до шпиля составляет 509 м.

Фундаменты здания свайные; здание опирается на 380 свай глубиной по 80 м каждая, из них около 30 м в скальном основании. Каждая свая имеет диаметр 1,5 м и может нести нагрузку в 1000-1300 тонн.

Каркас небоскреба образован тремя отдельными группами элементов конструкции, каждая из которых сложным образом взаимодействует с другими и должна выдерживать свой особый вид нагрузки.

Четыре пары мощных колонн сечением 2,4 х 3 м из бетона прочностью в 70 МПа образуют наружный несущий остов. Между 25 и 77 этажами эти сверхмощные бетонные колонны, взятые в стальной корпус, все более утончаются, а выше уровня 66 этажа становятся сплошь стальными. Ниже 26 этажа эти колонны раздвигаются под углом 8° (для увеличения общей устойчивости здания). В середине здания расположено ядро (ствол) жесткости из 16 колонн, соединенных стальными связями по всей высоте здания.

Наружный контур здания образует гибкая стальная решетчатая система, которая должна изгибаться во время землетрясения. Система крепится к мощным колоннам наружного остова.

Общий вид здания Тайбэй 101

Рис. 6.1. Общий вид здания Тайбэй 101

Подвеска демпфера

Рис. 6.2. Подвеска демпфера

Вся эта система колонн скрепляется между собой при помощи жестких этажей, расположенных через каждые восемь этажей. Каждый жесткий этаж образуется пространственной аутригерной фермой (высотой в один этаж). Эта ферма соединяет между собой колонны ядра жесткости и расположенные по периметру сверхмощные колонны, тем самым существенно расширяя площадь опоры здания и предотвращая возможность его опрокидывания.

Схемы конструктивного решения

Рис. 6.3. Схемы конструктивного решения

Для ограничения колебаний верхней части здания применена демпферная система (см. рис. 6.2). Основой ее является огромный 700-тонный шар, подвешенный как маятник. Он подвешен на 16 стальных тросах между 87 и 91 этажами. Его сфера, крупнейшая в мире, состоит из 41 стальной пластины, каждая толщиной 125 мм, что вместе составляет 5,4 м в диаметре. Движения этого гигантского маятника сдерживают 8 демпферов и масляные амортизаторы. Они закреплены к шару на уровне горизонтальной средней линии. Работа этих вязкостных демпфирующих устройств похожа на гидравлические амортизаторы. Во время раскачивания демп- 116

фера из этих устройств через маленькие отверстия выдавливается вязкая жидкость, что и поглощает энергию ветра. В случае катастрофической силы землетрясения или тайфуна (это бывает примерно раз в сто лет) шар будет раскачиваться с амплитудой до 1,5 м и встретит кольцо буфера-ограничителя, который снабжен восемью дополнительными вязкостными демпферами, именуемыми задержниками. Управление демпферами осуществляется с помощью компьютерной системы.

Еще два гасителя (по 7 тонн каждый) и сложная система амортизирующих пружин находятся в шпиле здания.

План типового этажа

Рис. 6.4. План типового этажа

Другим примером может быть завершенный в 2015 году небоскреб «Шанхайская башня». Здание расположено в районе Пудун в сердце Шанхая и возвышается над двумя другими небоскребами - башней Цинь Мао и зданием Шанхайского международного финансового центра. Строительная высота Шанхайской башни 632 м. Количество надземных этажей - 128. Количество подземных этажей - 5.

По форме Шанхайская башня напоминает слегка закрученную пирамиду с округлыми гранями и продольным швом - ребром, плавно завитым от основания до верхушки башни (рис. 6.5, 6.6). Угол поворота ребра - 120°. Такая форма здания и угол вращения позволяют на 25 % уменьшить воздействие ветровой нагрузки. Верхнее основание башни составляет около 55 % нижнего основания. Ограждающие конструкции здания двухслойные: внутренний контур отделяет помещения различного функционального назначения от «открытого пространства», или атриума в пределах здания, а внешний контур является наружной оболочкой и ограждает сам атриум и все здание в целом.

План типового этажа в нижней (слева) и верхней части

Рис. 6.5. План типового этажа в нижней (слева) и верхней части

Шанхайской башни

Шанхайская башня состоит из девяти отдельных зон, или зданий-цилиндров, установленных друг на друга и закрепление

Моделирование башни

Рис. 6.6. Моделирование башни: основная несущая структура, аутригерные этажи, оболочки, внешний облик

ных на сердечнике из монолитного железобетона. Каждая зона является автономным пространством и объединяется внешним атриумом высотой 12-15 этажей. В каждой зоне своя инфраструктура, общественные места и отдельное энергообеспечение (рис. 6.7).

Шанхайская башня признана самым «зеленым» небоскребом на планете. На верхних этажах здания установлены 27 ветрогенераторов, снабжающих здание (рис. 6.8). Двухслойная оболочка небоскреба обеспечивает отличную изоляцию от внешней среды и является мощным фактором энергосбережения.

Конструктивное решение Шанхайской башни

Конструктивная высота Шанхайской башни 580 метров (рис. 6.9). Несущий каркас состоит из железобетонного монолитного ядра, четырех пар сталебетонных суперколонн и четырех диагональных колонн, соединенных двойными горизонтальными поясами из металлических ферм. Ядро соединяется с колоннами при помощи ферм-аутригеров.

Навесные фасадные системы В и А

Рис. 6.7. Навесные фасадные системы В и А

Несущие конструкции и наружные атриумы

Рис. 6.8. Несущие конструкции и наружные атриумы

Общий вид Шанхайской башни

Рис. 6.9. Общий вид Шанхайской башни

Ядро жесткости центральное, идет от основания и состоит из секционированного монолитного сердечника В нижней части ядро квадратного сечения из девяти труб (ячеек) размерами 10 х 10 м каждая. Габаритный размер сердечника 30 х 30 м. В верхней части здания ядро приобретает крестообразную форму из пяти ячеек (угловые ячейки квадрата убираются), имеет квадратную в плане форму. Стены ядра жесткости из монолитного железобетона. Толщина стен в нижней части здания 1,2 м, в верхней части 0,5 м. Класс бетона С60/70. Для заливки монолитных стен ядра была разработана специальная модульная скользящая платформа с гидравлическим приводом и системой опалубочных лесов.

Перекрытия здания выполнены из монолитного железобетона в несъемной опалубке из профилированного листа. Толщина перекрытий варьируется от 155 до 220 мм. Диаметр перекрытий - 82,8 м в нижней части здания и 46 м в верхней.

Оболочки здания выполнены на выносных опорах, закрепленных в ядре здания (рис. 6.10, 6.11). Расчет конструкций здания сделан методом конечных элементов. Для испытания воздействий различных нагрузок применялось как компьютерное моделирование, так и натурные испытания моделей здания масштаба 1 : 500 на вибростенде и в аэродинамической трубе.

Монтаж ненесущих оболочек

Рис. 6.10. Монтаж ненесущих оболочек

Строительство нижней части несущего каркаса

Рис. 6.11. Строительство нижней части несущего каркаса

Фундамент небоскреба - буронабивные сваи с железобетонным монолитным плитным ростверком (рис. 6.12). Для устройства фундамента был разработан котлован глубиной до 34 м. Впервые в мире применены буронабивные сваи для здания высотой более 500 м в условиях залегания в грунтах основания пылеватых песков различной крупности и мягких глин.

Бетонирование ростверка

Рис. 6.12. Бетонирование ростверка

Длина свай - до 56 м, диаметр -1м. Количество свай около 950 шт. Расчетная несущая способность одной сваи - 10 000 кН.

Регулировка силы нагнетания свай, применение бетонной смеси класса С50 и специально разработанная техника нагнетания бетона позволили получить по результатам испытаний фактическую несущую способность сваи до 26 000 кН.

Толщина ростверка до 6 м. Железобетонный ростверк выполнялся методом непрерывного бетонирования на протяжении 63 часов. Общий объем бетона в ростверке составил 61 000 м3. Создание плиты ростверка таких габаритов стало возможным благодаря применению высокопрочной, пластичной, трещиностойкой, самоуплотняющейся бетонной смеси и высокой степени организации производства.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>