Строительство здания ТайБэй 101

Самый безопасный небоскреб в мире - Taipei 101

тайбэй небоскреб конструкция символизм

Небоскрёб, расположенный в столице Китайской Республики - 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 геосинклинальном 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.

Тайбэй 101 в свое время отнял звание самого высокого в мире здания у башен Петронас-тауэрс в малайзийской столице Куала-Лумпуре, обойдя их на 55 м и достигнув высоты 507,77 м. Этажность небоскрёба составляет 101 этаж вверх и 5 этажей вниз, Тайбэй 101 стал первым небоскребом, построенным в зоне землетрясений и сильных ветров. Это требует смелого проектировочного новаторства. Каждая из этих двух видов опасностей предполагает особое и, в некотором смысле, противоречивое конструкционное решение. Так, в сейсмических областях здания должны обладать упругостью и гибкостью для поглощения энергии колебаний, а для противостояния сильным ветрам им нужна жесткость.

Для уравновешивания этих противоположных свойств проектировщики компаний "Торнтон-Томазетти инжинирс" и "Эвергрин консалтинг инжиниринг" использовали в конструкции небоскреба Тайбэй 101 массу различных технических новшеств - от внешнего каркаса для защиты от землетрясений до гигантского висящего шара, именуемого демпфером, который не позволяет зданию слишком сильно раскачиваться под ураганными ветрами.

Механизм обошелся владельцам Тайбэя в 4.000.000$.

В данном случае специалисты решили проблему, установив крупнейший в мире пассивный монолитный демпфер, настроенный на колебания с определение частотой. Он представляет собой 800-тонный маятник, состоящий из 41 стальной пластины, каждая толщиной 125 мм, что вместе составляет 5,4 м в диаметре, закрепленный на 92-этаже и играющий роль гасителя инерции здания. Когда дует сильный ветер, он раскачивается, зато небоскреб остается неподвижным. При нормальных условиях амплитуда колебаний этого шара стоимостью млн., подвешенного на стропах из высокопрочных тросов, находится в пределах 10 см. На уровне горизонтальной средней линии к шару прикреплены восемь вязкостных демпфирующих устройств, похожих на гидравлические амортизаторы.

Во время раскачивания демпфера из этих устройств через маленькие отверстия выдавливается вязкая жидкость, что и поглощает энергию ветра.

В случае катастрофической силы землетрясения или тайфуна, что бывает примерно раз в сто лет, шар будет раскачиваться с амплитудой 1,5 м и встретит кольцо буфера-ограничителя, который снабжен восемью дополнительными вязкостными демпферами, именуемыми задержниками. Это будет первый особо настроенный монолитный демпфер, открыто включаемый архитектором в интерьер здания.

Четыре пары сверхмощных колонн размером 2,4 x 3 м в поперечном сечении, по одной на каждую сторону, и сердцевина из 16 колонн вместе удерживают здание в вертикальном положении. Между 25-м и 77-м этажами эти сверхмощные бетонные колонны, взятые в стальной корпус, все более утончаются, а выше уровня 66-го этажа становятся сплошь стальными.

Словно огромная паутина, сверхмощные колонны окружает гибкая стальная решетчатая система, которая должна изгибаться во время землетрясения. Благодаря ей, обеспечивается наружный уклон стен здания и повторяется форма перевернутой пирамиды, никогда в современной строительной практике ранее не использовавшаяся. Однако подлинным конструкторским новаторством является способ скрепления всех колонн. Через каждые восемь этажей идет специальный технический отсек, - где проходят мощные стальные стропильные фермы высотой в целый этаж. Эти фермы соединяют между собой колонны сердцевины и расположенные по периметру сверхмощные колонны, тем самым существенно расширяя площадь опоры здания и предотвращая возможность его опрокидывания.

Здание из стекла, стали и алюминия поддерживают 380 бетонных опор, каждая из которых уходит в землю на 80 м, из них около 30 метров в скальном основании. Каждая свая имеет диаметр 1,5 метра и может нести нагрузку в 1000-1300 тонн

В течение короткого промежутка времени сразу после строительства небоскрёба в Тайбэе произошло два небольших землетрясения силой 3,2 и 3,8 балла. Некоторые учёные предположили, что эти землетрясения были вызваны сильным давлением башни на грунт. В частности, геолог Чэн Хун Линь из Национального университета Тайваня провёл исследования, показывающее, что Тайбэй 101 мог оказать разрушительное воздействие на геологические структуры под городом, способное вызвать землетрясение. Эта точка зрения, впрочем, не получила широкой поддержки.

Строительство небоскрёба началось в 1999 году. Официальное открытие состоялось 17 ноября 2003 года, в эксплуатацию здание было введено 31 декабря 2003 года. Стоимость небоскрёба составила 1,7 млрд долларов.

В этом небоскрёбе находятся самые быстрые лифты в мире, поднимающиеся со скоростью 60,6 км/ч. С пятого этажа до обзорной площадки на 89-м можно доехать за 39 секунд.

Начало возведения сооружение

Здание было подведено под крышу три года спустя, 1 июля 2003 года, тогда же новый мэр Тайбэя, Ма Инцзю, в качестве знака завершения строительства, закрутил символический золотой болт. Через три месяца был завершён шпиль здания.

Особенности конструкции

Тайбэй 101 сконструирован для эксплуатации в природных условиях, типичных для Юго-Восточной Азии - здесь нередки тайфуны иземлетрясения. Инженеры, работавшие над зданием, заявляют, что оно может выдержать порывы ветра до 60 м/с (216 км/ч) и сильнейшие землетрясения, которые бывают в регионе раз в 2 500 лет.^[1]

Задачей инженеров было спроектировать небоскрёб, одновременно не очень жёсткий для того, чтобы противостоять сильным ветрам и, в то же время, прочный, чтобы предотвратить поперечные смещения (боковой сдвиг). Низкая жёсткость предотвращает повреждения конструкции при сильных изгибающих моментах, при этом должен сохраняться высокий уровень комфорта сотрудников и посетителей башни, кроме того, недопустимы деформации, приводящие к дополнительной избыточной нагрузке на панели остекления и ненесущие перегородки. Обычно для увеличения прочности применяют усиления конструкции, например, раскосами. Также, высота Тайбэй 101 предъявляла инженерам дополнительные требования по устойчивости и прочности, что требовало внедрения инновационных методов строительства.

Прочность и, одновременно, нежёсткость башни достигается, в том числе, из-за применения в строительстве высококачественной стали. Здание поддерживают 36 колонн, включая восемь главных колонн из бетона с прочностью в 70 МПа. Каждые восемь этажей аутриггерные фермы соединяют колонны в ядре здания с внешней нагрузкой.

Устойчивость конструкции прошла испытания в 2002 году, когда 31 марта в Тайбэе произошло землетрясение силой 6,8 балла. Из-за землетрясения было разрушено два крана, установленных на строящемся здании, погибло 5 человек. Обследование показало, что никакого вреда землетрясением башне причинено не было, и строительство возобновилось.

Так же для предотвращении раскачивания небоскреба установлены два других гасителя колебаний, каждый весом 6 тонн находятся на вершине шпиля. Они смягчают удары ветра, действующие на верхнюю часть здания. Энергия колебаний, накопленная демпферами, гасится системой пружин, расположенных под демпферами.

Так же пришлось разрабатывать мощные вакуумные насосы мощностью 415 кВт, которые закачивали раствор для укладки межэтажных перекрытий на высоту примерно 450-470 м. Подача производилась по соединённым между собой каналам длиной более 470 м.

Тайбэй 101 стал первым зданием в мире, преодолевшим рубеж в полкилометра. Тайбэй 101 превзошёл по высоте предыдущего рекордсмена, башни Петронас, расположенные в Куала-Лумпуре, Малайзия на 57,2 м, и стал высочайшим зданием мира. До постройки титул самого высокого здания на Тайване сохраняла башня Тунтекс в Гаосюне (347,5 м, 85 этажей), а высочайшим зданием Тайбэя была башня Шин Кон (244,2 м, 51 этаж).

Различные источники, включая владельцев здания, дают высоту Тайбэй 101 в 508 метров, высоту крыши и верхнего этажа в 448 и 438 метров. Измерение при этом ведётся от поверхности платформы высотой 1,2 метра, расположенной у основания. Совет по высотным зданиям и городской среде при вычислении общей высоты здания включает также высоту этой платформы, поэтому, согласно Совету, высота здания составляет 509,2 метра.