НЕБОСКРЕБЫ - ВИЗИТНАЯ КАРТОЧКА МЕГАПОЛИСА

Современный мегаполис сегодня уже немыслим без высотных зданий, упирающихся в облака. Архитектурные гиганты, представляющие собой различные вариации на тему стекла, бетона и металла - непременный атрибут крупнейших городов мира.

До 1950-х годов высотные здания строились исключительно в США. Прародителем современных небоскребов следует считать 9-этажное офисное здание, построенное во второй половине XIX века в Чикаго - городе, который в течение 4-5 поколений из небольшого поселения превратился в крупнейший индустриальный центр и долгое время диктовал всему миру моду на архитектурный стиль многоэтажек. Автором первой «высотки» был Уильям Ле Барон Дженни - учитель одного из основоположников «Чикагской архитектурной школы» (1883-1893), родоначальника рационалистического направления в архитектуре Луиса Салливена. В 1880-е годы XIX столетия в Чикаго они стали возводить 12-14-16-23-этажные здания, расположенные в одном квартале застройки, что было нехарактерно для того времени, причем, возводились не отдельные здания, как это делалось прежде, а застраивался весь деловой район.

В других городах высокие здания размещались изолировано друг от друга. Несмотря на то, что каждое здание имело свой фасад, отличный от другого, застройки не производили хаотичного впечатления. Возведенный в 1887-1889 годах по проекту Л. Салливена многофункциональный комплекс Auditorium с 17-этажной башней теоретики архитектуры относят к периоду функционально-технического освоения нового типа сооружений и выработки эстетического подхода к композиции подобных объектов.

Создание современных для того времени зданий потребовало новых подходов к проектированию и строительству. Так, в Чикагской школе в XIX веке был преодолен разрыв между конструкцией и формой, между архитекторами и конструкторами, который был присущ всему предшествующему развитию архитектуры. Применяя чистые формы, используя новые технические возможности, чикагские архитекторы придавали зданиям современную архитектурную выразительность, в которой конструкции и архитектура объединялись в единое целое. Если раньше строили из массивных каменных стен, не позволявших организовывать большие открытые пространства, то инженеры и архитекторы Чикагской школы впервые стали применять в зданиях металлический каркас. Первым зданием в Чикаго, при возведении которого был применен металлический каркас, было здание Страхового общества, построенное в 1884-85 годах.

В 1900-1920 годах в истории небоскребов начался период безудержной эклектики. К 1902 году была построена первая манхэттэнская высотка Flatiron (архитектор Дэниэл Х. Бернхэм) - хрестоматийный пример использования в архитектуре декоративных приемов стиля Beaux Arts. Знаменитые небоскребы Woolworth (архитектор К. Гилберт) и Tribune Tower (архитекторы Д.М. Хауэлс и Р. Худ) ознаменовали эру увлечения готикой.

Сменяли друг друга не только архитектурные стили и течения. Стремительно увеличивалась абсолютная высота многоэтажек. Построенный в Нью-Йорке в 1930 году 77-этажный небоскреб Chrysler Building (архитектор У. ван Ален), в архитектуре которого прослеживается влияние стиля ар деко, уже через два года уступил титул самого высокого небоскреба своему «земляку» - 102-этажному зданию Empire State Building (архитекторы Шрю, Лэмб и Хармон). Высота всемирно известного шедевра американского небоскребостроения вместе с телевизионной антенной составляет 450 метров.

В настоящее время из 150 самых высоких зданий, построенных в крупных городах на всех континентах, около одной трети стоит на земле США, затем следуют Канада, Франция, Германия, Великобритания и другие страны мирового сообщества. С 1980-90-х годов в гонку по вертикали включились Южная Америка, Австралия, Малайзия, Южная Корея, Япония, Тайвань, Гонконг и Китай. Сегодня восемь небоскребов из десятки рекордсменов мира находятся в Азии, причем пять из них построено в Китае за последние 15 лет.

Высотные здания, особенно здания значительной высоты - 250 метров и более, имеют свою специфику, существенно отличающую их от обычных зданий. К особенностям высотных зданий относятся:

• превалирующее значение горизонтальных (в первую очередь, ветровых) нагрузок над вертикальными;
• очень высокая нагрузка на несущие конструкции, в том числе на основания и фундаменты;
• повышенная значимость воздействия ряда природных факторов (сейсмичность, солнечная радиация, аэродинамика) и техногенных (вибрации, шумы, аварии, пожары, диверсионные акты, локальные разрушения) на безопасность эксплуатации;
• проблемы обеспечения совместной работы в несущих конструкциях таких материалов, как сталь и бетон, а также неодинаково нагруженных элементов конструкций, например, колонн и стен. В частности, использование в качестве жесткой арматуры стальных профилей, обладающих гладкой поверхностью, не подверженных усадке и ползучести, требует применения специальных конструктивных мероприятий по обеспечению надлежащего восприятия усилий между сталью и бетоном.

С развитием высотного строительства было разработано несколько конструктивных систем таких зданий: каркасная с диафрагмами жесткости, рамно-каркасная, бескаркасная с перекрестно-несущими стенами, ствольная, каркасно-ствольная, коробчатая (оболочковая), ствольно-коробчатая («труба-в-трубе» или «труба-в-ферме»). Выбор той или иной конструктивной системы зависит от многих факторов, основными из которых являются высота здания, условия строительства (сейсмичность, грунтовые особенности, атмосферные и в первую очередь ветровые воздействия), архитектурно-планировочные требования. Например, каркасные и рамно-каркасные системы применяют при высоте здания до 200-250 метров. По каркасной схеме был построен в 1913 году небоскреб в Нью-Йорке высотой 250 метров (60 этажей). Такая высота считается предельной для упомянутых систем, поскольку они не обеспечивают необходимой жесткости более высоких зданий. При строительстве высотных жилых домов и гостиниц в ряде случаев применяют схемы с перекрестно-несущими стенами, поскольку планировочная структура таких зданий соответствует этой схеме. Несущие конструкции этих зданий выполняют как в сборном, так и монолитном вариантах. Перекрестно-несущие стены благодаря большой жесткости могут быть достаточно эффективными в зданиях высотой до 150 этажей.

Огромное значение при проектировании высотных зданий придается проблеме безопасной эвакуации людей. Расчеты времени эвакуации теперь обязательно включают в проектные разработки, и в зависимости от расчетного времени эвакуации определяют пределы огнестойкости основных несущих конструкций. После обрушения башен Всемирного Торгового Центра была создана Особая группа по изучению строительных норм при Нью-Йоркском департаменте строительства, которой был сделан ряд выводов и рекомендаций, в том числе:

1. Запретить применение незащищенных металлических решетчатых балок и ферм.

2. Использовать доступные взрывоустойчивые материалы при устройстве лестнично-лифтовых узлов.

3. Проектировать большее количество лестничных клеток и более широкие лестницы.

4. Разрабатывать эвакуационные планы для высотного здания при авариях, не связанных с пожаром.

5. Обеспечить все высотные здания противопожарными дождевальными установками.

6. Ввести в действие паспорта (информационные карты) высотных зданий, в которых были бы отражены все их важные технические характеристики.

Кроме того, Особая группа пристальное внимание уделила проблемам прогрессирующего обрушения высотных зданий. Предусматривается проведение обязательного расчета на предотвращение прогрессирующего обрушения проектируемого здания. Устойчивость здания к прогрессирующему обрушению должна проверяться по методу «переменной траектории», а в случае невозможности его использования - по методу «особой локальной устойчивости». В рекомендациях Особой группы говорится также о целесообразности использования при проектировании высотных зданий статически неопределимых систем, обеспечивающих при аварийных ситуациях перераспределение нагрузок, даются рекомендации по рациональному проектированию узлов и стыков несущих конструкций, позволяющих при выходе из строя какого-либо элемента ограничиться локальным разрушением.

Современное высотное здание - это уникальное техническое сооружение. И обеспечение надежной работы и безопасной эксплуатации небоскребов является ключевым моментом «высотной» проблемы.