Автор: Пользователь скрыл имя, 08 Мая 2012 в 14:17, курсовая работа
Целями работы являются:
Понять смысл создания и функционирования небоскребов;
Изучить историю появления и развития небоскребов;
Проанализировать технологические особенности строительства небоскребов.
В соответствии с целями работы были поставлены следующие задачи:
Выяснить, как измеряют высоту зданий-гигантов;
Узнать, какие небоскребы самые высокие в мире;
Спрогнозировать дальнейшее развитие создания небоскребов.
ГЛАВА 1. Теоретические основы исследования небоскребов 7
1.1.История небоскребов 7
1.2.Технологии строительства и функционирования небоскребов 10
1.3. Лифт - неотъемлемая часть небоскреба 16
ГЛАВА 2. Самые высокие небоскребы 19
2.1. Измерение высоты и «глубины» небоскребов 19
2.2.Обзор высочайших зданий мира 20
2.3Некбоскребы будущего 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 34
ПРИЛОЖЕНИЯ 35
Современные небоскребы строятся по технологии стального каркаса (Табл.1.2.1). Сначала возводится каркас из стали, на него приходится весь давление. Стены чаще играют лишь изоляционную и декоративную роль, что позволяет делать их из стекла.
Таблица 1.2.1
Цикл создания обычного, современного небоскреба
Этап |
Функция |
Поиск площади для постройки |
Территория с устойчивым грунтом и хорошим месторасположением |
Роется яма к каменной поверхности |
Она должна поддерживать небоскреб |
|
Подпорки кладут на дно ямы |
Подпорки функционируют как крупные подложки, распределяющие вес |
Сооружение вертикальных балок и размещение их с помощью больших кранов |
Функцией этих балок будет поддержание вертикальной нагрузки |
Установка горизонтальных металлические брусьев между вертикальными балками |
Функцией этих брусьев есть содержание структуры здания |
|
Установка внешних стен |
Стены функционируют как завесы. Эти завесы ставят в конце или синхронно со строительством |
При строительстве небоскребов используются самоподъемные краны. Принцип работы таких кранов заключается в том, что с этажа на этаж, по мере возведения здания, краны поднимают сами себя. Перед началом строительства крановщики проходят специальную подготовку, т.к. от их действий зависит многое. Краны для постройки небоскребов производят только три компании: LIEBHERR, POTAIN, FAVKO.
По мнению сотрудников отдела по связям с общественностью компании «Капитал Групп», было бы не совсем верно утверждать, что технологии строительства стальных каркасных зданий прижились везде, в том числе и в России. «Существуют примеры частичного использования стальных каркасов, особенно в малоэтажном строительстве, т. е. смесь стального фасада с монолитным ядром. Но об активном применении чистых стальных каркасов говорить не приходится, - считают в «Капитал Групп».- Более широко используются монолитно-каркасные технологии».[стр]
В последние годы строители оценили бетон. Этот материал прочнее стали при сильном ударе и гораздо более устойчив к огню. Впрочем, бетон устойчив к давлению, но не к нагрузке. Вот почему в большинстве конструкций бетонные каркасы укрепляются стальными стяжками. Значительная часть жилых высотных зданий строится с бетонными каркасами.
Начиная с 1960-х, в строительстве небоскребов стала возрастать доля «сложных материалов», при изготовлении которых используются как сталь, так и бетон. Существует много вариантов компоновки стали и бетона: стальной скелет, обрамляющий бетонное ядро, или заглубленные стальные балки, взаимодействующие с бетонным покрытием, и другие решения.
«Использование металлических каркасных конструкций имеет свои плюсы и минусы, - отмечают в «Капитал Групп». - К очевидным минусам можно отнести их высокую себестоимость. Плюс использования таких конструкций состоит в том, что если изделие уже изготовлено и находится на стройке, то значительно сокращаются сроки возведения здания. Между тем без детальной сметы, составленной конструкторами, бывает трудно просчитать себестоимость проекта на этапе разработки архитектурной концепции. Использование стальных каркасов создает определенные ограничения в отличие от монолитных конструкций, которые дают архитектору практически полную свободу при решении внешних форм здания».[стр]
Впрочем, время диктует развитие новых технологий и материалов. Все больше небоскребов в последние годы строится на побережьях морей, заливов и океанов. Это делает их более подверженными влиянию ураганов и тропических циклонов, а значит, повышает требования к прочности, указывает на необходимость создания новых прочных материалов.
Создание небоскреба включает три этапа:
Сегодня в России самая часто используемая строительная технология - монолитная. Из железобетона отливают каркас здания, потом делают облицовку, возводят внутренние стены. В большинстве стран мира применяют другой вид конструкции каркаса - сварной из металлических швеллеров.
«Конструкция небоскребов на языке специалистов называется каркасно-стеновой, - говорит Юрий Синяев, директор по маркетингу группы компаний «Конти». - Свободная планировка, допустимая в относительно невысоких зданиях, здесь невозможна. Внутренние стены придают зданию большую жесткость - это необходимо с учетом того, что здание должно быть достаточно прочным и устойчивым. Следует также помнить, что для того, чтобы человек чувствовал себя комфортно, особенно на верхних этажах, необходимо ограничить колебания дома. Этого тоже можно добиться только за счет ужесточения каркасной схемы путем введения в нее стен».[стр]
Фундаменты небоскребов - плитные, то есть в основании здания лежит огромная железобетонная плита, отлитая прямо на месте строительства.
Что касается внешней отделки, то здесь каждый застройщик использует то, с чем он привык работать. Одни устраивают панорамное остекление, другие - навесные вентилируемые фасады.
Теоретически в высотных зданиях можно разместить любые помещения- и жилые, и нежилые. Единственное ограничение, диктуемое технологией, сводится к тому, что на нижних этажах нельзя создать просторные помещения - на них давит огромная масса находящихся выше этажей, поэтому необходимы внутренние опорные стены или как минимум колонны. В остальном же начинку небоскреба застройщик вправе тасовать как душе угодно.
В реальности, конечно, здравый смысл и принятые на рынке традиции диктуют каждому помещению его место. Подземные помещения и нижние этажи отдают паркингам и техническим службам - всевозможным насосным станциям и бойлерным. Выше, говорит Михаил Гороховский, первый вице-президент корпорации «БЕСТ-Недвижимость», располагаются торговые центры, кафе и рестораны, предприятия бытового обслуживания, то есть места, куда ходят посетители. Еще выше - офисная зона: клиентов в бизнес-конторе, как правило, меньше, чем в магазине. На самом верху находятся жилые помещения - гостиницы или квартиры и апартаменты. Данное решение вполне объяснимо: для нормальной жизни требуется определенное уединение, и именно на верхних этажах поток посторонних можно ограничить. Кроме того, там больше света, тише и чище воздух - выхлопные газы от автомобилей столь высоко не залетают. И виды из окна, за которые состоятельные люди готовы платить, тоже лучше.
И наконец, на самом верху нередко располагают еще один пласт объектов с хорошим видом из окна. В первую очередь это дорогие рестораны. Правда, желание их владельцев быть поближе к небу входит в конфликт с уже упоминавшимся стремлением жителей к уединению. Поэтому рестораны размещают, как правило, в нежилых зданиях.
Высотное здание должно быть оснащено теми же инженерными системами, что и обычные дома. Однако к этим системам здесь предъявляют повышенные требования, во-первых, по надежности - совершенно очевидно, что на 15-й этаж в случае поломки лифта еще можно подняться по лестнице, а на 50-й такой путь для многих чреват инфарктом. Во-вторых, требуется и большая мощность: в высоком здании проживает много людей, и воды и электричества должно хватать на всех.
На объектах обязательно создают автономные энергосистемы, которые в случае отключения центрального электроснабжения гарантируют нормальное существование дома в течение трех-четырех часов: не прекратят работать лифты, продолжится подача воды, в квартирах будет электричество. В системе водоснабжения через каждые 12 этажей создают специальные технические помещения, где устанавливают дополнительные насосы, удерживающие давление воды на большой высоте. Благодаря этому водопроводные трубы прокладывают напрямую без использования накопительных резервуаров. При разработке лифтовой системы учитывают высоту здания, количество квартир на каждом этаже - это позволяет рассчитать объемы пассажиропотоков. Лифтовые кабины и шахты делают пожароустойчивыми.
И, конечно, очень серьезно в небоскребах решают проблемы, связанные с обеспечением безопасности. Правила, предъявляемые к высотным зданиям, в разы жестче тех, что применяют к малоэтажным постройкам. Пожарная безопасность включает в себя систему оповещения: многочисленные датчики, реагирующие на малейшее изменение температуры и задымление, информация с которых поступает на единый автоматизированный пункт управления, где дежурит оперативный сотрудник. Также устанавливают системы активного пожаротушения - обычно это сплинкерные конструкции, которые распыляют в очаге возгорания воду или специальные гасящие составы. Специалисты тщательнейшим образом разрабатывают систему эвакуации. Инструкции и планы на этот счет также согласованы с противопожарными службами и предполагают разные виды: вывод людей по лестницам, эвакуацию на лифте и даже на вертолете. В случае необходимости в действие вступает целая программа: загораются световые табло, указывающие пути эвакуации, включается голосовое оповещение, сотрудники служб охраны помогают жителям быстрее покинуть здание.
Все здание обычно разделено на сектора. Их границей служат стены и межэтажные перекрытия, которые через каждые 10-15 делают с усиленной огнезащитой. В результате пожар, начавшийся в одном из секторов, не распространится на соседние. Между секторами размещают специальные нежилые помещения, отделанные изнутри негорючими материалами. В этих пожарных укрытиях, оснащенных запасами воды и воздуха, жители могут переждать пожар в течение нескольких часов.
На крышах высоток обычно
предусмотрены вертолетные
Функционирование высотного здания невозможно без современных лифтов, способных быстро поднять человека на сотни метров вверх. От лифтового оборудования зависят успех работы всего комплекса, комфорт и безопасность обитателей.
До изобретения первых лифтов, здания строили высотой всего лишь5-6 этажей, поэтому-то лифт - одна из главных частей небоскреба.
В 1853 году американский изобретатель
Элиша Отис показал миру безопасную
машину. Он продемонстрировал
Электрический элеватор начал использоваться в конце 19 столетия. Немецкий изобретатель Вернер фон Сименс в 1880 построил первый его образец. В дальнейшем такими лифтами были оснащены небоскребы, в том числе Эмпайр-Стейт-Билдинг, Всемирный торговый центр в Нью-Йорке, и другие высотные здания.
До сих пор все лифты работают при помощи электрической энергии. С тех пор скорость и безопасность его увеличилась.
С тем, как растут с каждым годом небоскребы - они должны не опаздывать в своем прогрессе.
Где же находятся лифты в небоскребах? Самое распространенное место - лифтовые кабины находятся в середине, или в ядре здания. Это делается для того, чтобы оставалось больше мест для окон и, чтобы большое количество людей могло без проблем заходить туда в одно время. Лифтовая система была придумана не только для сегодняшней системы, но и для будущей - когда все здания будут разделяться на сектора. Как было в двух башнях всемирного торгового центра в Нью-Йорке - в каждой из них было три секции. Они способны перенести вас на любой этаж выше, где вы садитесь в другой лифт, чтобы добраться до места назначения. Такая практика становится всё более распространенной, потому что это эффективно и сохраняет немало места. Если бы лифт делался сплошным через всё здание – это заняло бы больше места, плюс - Вы легко можете представить себе, в таком случае, капитальный ремонт лифтов. К тому же это забирало бы больше времени для отдельного человека дождаться своего лифта, ведь пришлось бы ждать пока он развезет всех вплоть до последнего этажа. Вы смогли бы пропутешествовать по 30 разным этажам, ожидая, чтобы добраться до последних двух.
Современные пассажирские лифты могут перемещать до тридцати человек со скоростями от 0,5- 4 м/с (обыкновенный лифт), до 17 м/с (высокоскоростной лифт).
Грузовые лифты перемещают до 10 т. груза со скоростями до 1,5 м/с.
Рабочим напряжением привода обычно является 380 вольт.
Лифты созданы с учетом всех требований безопасности, к тому же подъемники комфортны и быстры. Лифты пожароустойчивы. Все основные лифты располагаются в центральной части башен. Удивительно, но большинство из них - двухэтажные. Это значит, что если Вы вошли в «1-й этаж» подъемника, то лифт отвезет на нечетный этаж, а вот чтобы попасть на четные уровни придется, воспользовавшись эскалатором, переместится на 2-й этаж лифта.
Кроме того, лифты разделены на группы. Имеется разряд подъемников работающих на короткие дистанции, т.е., они осуществляют подъем пассажиров с 2-3 уровня. Следующая группа лифтов ездит только между средними этажами. Есть также и подъемники, работающие до верхнего этажа, а далее люди, которым нужно забраться еще выше, делают пересадку. Следующий «сорт» лифтов курсирует лишь между 3-5-ю последними (верхними) этажами. Они служат «буферной подушкой» для разгрузки пассажиропотока.
Основной проблемой является, конечно же, забота о человеческом здоровье. Скорость лифтов ограничена безопасностью человека. Человеческий фактор также лимитирует разгон лифтов и их тормозную реакцию. В дополнение, инженеры должны заботиться о длине кабеля, лимитируя вес некоторых кабин. Лифты безопасны, даже если сделаны из прозрачных материалов- опасаться нечего. Застрявший подъемник можно регулировать вручную, добравшись до него с кабины соседнего лифта, на этот случай придуманы съемные панели. Помогут в эвакуации сверхскоростные лифты-шатлы.
Решать нетривиальную задачу-кому же принадлежит первенство? - пришлось Совету по высотным зданиям и городской среде «CTBUH», признанному авторитету в области небоскребов. В итоге было озвучено целых четыре, в общем-то, равноправных подхода к измерению зданий: