Как растут небоскребы?

За последние сто лет человеческая цивилизация не только освоила воздухоплавание и шагнула в космос. Люди и жить стали ближе к небесам, изменив облик крупнейших городов многочисленными высотными домами.

Мировые столицы азартно соревнуются друг с другом в росте и изяществе своих небоскребов. И все это стало возможным благодаря одному изобретению, открывшему новую эпоху в строительстве, – применению металлического каркаса.

Новаторская технология

Самым первым небоскребом принято считать построенное в 1885 году в Чикаго здание Страховой компании, просуществовавшее до 1931 года. Первоначально оно имело всего 10 этажей и высоту 42 м; позднее, в 1891 году, были надстроены еще два этажа, а высота здания выросла до 54,9 м. Автор проекта – американский архитектор Уильям Ле Барон Дженни – предложил новаторскую технологию строительства, при которой впервые был использован несущий каркас.

Традиционно роль несущей конструкции выполняли внешние стены. Исходя из того, что удельная прочность стали примерно в 10 раз выше, чем у самого качественного бетона и каменной или кирпичной кладки, здания стали опираться на металлический каркас, поддерживающий как внешние, так и внутренние стены.

Благодаря несущему каркасу общую массу сооружений удалось уменьшить почти на треть. Архитектор не решился полностью отказаться от других несущих конструкций, поэтому здание имело также несущую заднюю стену и гранитные колонны.

В полной мере переход на несущий стальной каркас был осуществлен при строительстве в 1891 году 11-этажной башни Уэйнрайта в Сент-Луисе по проекту архитектора Луиса Салливана. Башня Уэйнрайта также по праву может претендовать на звание первого небоскреба.

К концу XIX в. в России и за рубежом были построены здания внушительных размеров, основные конструкции которых были выполнены из стали: это павильоны Нижегородской ярмарки, Бруклинский мост в Нью-Йорке, Эйфелева башня в Париже.

1 мая 1931 года был торжественно открыт Эмпайр Стейт билдинг, который установил новый рекорд высоты, продержавшийся до 1972 года. Примечательно, что здание было построено всего лишь за тринадцать месяцев. За неделю строились примерно четыре с половиной этажа, а в наиболее интенсивный период за 10 дней были возведены 14 этажей. 

Эмпайр Стейт билдинг – первое здание в мире, имеющее более 100 этажей. Здание весит 331 000 тонн, построено на двухэтажном фундаменте и поддержано стальной конструкцией весом в 54 400 тонн. В башне расположено около 1000 офисов, количество сотрудников составляет 21000 человек, что делает Эмпайр Стейт билдинг вторым по этому показателю зданием Америки после Пентагона.

Детище Отиса

Еще одним архитектурным элементом, без которого невозможно представить себе современный небоскреб, является лифт. Впервые лифты в офисном здании появились в 1870 году в Эквитабл Лайф Билдинг в Нью-Йорке. Но еще в 1854 году американский изобретатель Э.Г.

Отис продемонстрировал на выставке в Нью-Йорке первый безопасный лифт. Это устройство произвело настоящий фурор, но посетители выставки даже не представляли, какая битва за высоту начнется в ХХ веке благодаря вполне утилитарному изобретению Отиса.

Заметим, что о подъемниках в домах писал еще древнеримский архитектор Витрувий. Более поздние упоминания о них датируются VI веком (монастырь Святой Екатерины в Египте), XVII веком (Виндзорский замок в Англии), XVIII веком (Франция). В том же XVIII веке лифты появились и в России.

Отис же изобрел не сам лифт, а устройство, делающее подъемник безопасным, – так называемый «ловитель». Благодаря «ловителю» при обрыве каната лифт не падал в шахту, а оставался на месте.

Лифт играл важную роль уже в ходе работ по возведению небоскребов, выполняя функции подъемника строительных материалов. И металлокаркас поначалу представлял собой лифтовую шахту, которая «росла» по мере продвижения строительства.

Схема оказалась очень эффективной, и с 1890 по 1913 год в Нью-Йорке появилось еще шесть небоскребов, и среди них 57-этажный Вулворт билдинг высотой 242 метра. Такая высота впечатляет и сегодня, а уж в начале ХХ века она казалась просто фантастической.

Плюсы металлокаркаса

Во все последующие годы металлокаркас основательно потеснил другие строительные технологии. Использование металлоконструкций позволяет не только существенно увеличить этажность жилых и офисных зданий, но и ускорить строительство, а у архитекторов и дизайнеров появляется свобода творчества при планировке.

Сегодня сталь является одним из самых популярных и самых перспективных строительных материалов. Многочисленные технологические решения по применению стали и стальных конструкций постоянно совершенствуются. За счет этого в течение ста лет удалось добиться снижения на 30% веса металлокаркаса на единицу полезной площади строящегося здания.

Дома со стальным каркасом очень эффективны: 100% стальных изделий, т.е. практически весь металлолом пригодны для дальнейшего использования, 80% стальных элементов, применяемых в строительстве, произведены из переработанного металла. Благодаря новейшим разработкам современных строительных материалов, конструкции домов из стального профиля удовлетворяют всем требованиям теплоизоляции, акустики и комфорта.

Эта поистине революционная технология позволяет быстро и эффективно строить объекты самого различного назначения: частные дома и коттеджи высотой до 3-х этажей, а также многоэтажные здания металлокаркасом в качестве ограждающей конструкции.

Вековой спор о том, что лучше – железобетон или металлокаркас – привел к попыткам объединения их конструктивных особенностей. Первые сооружения на основе легкого металлокаркаса, омоноличенного бетоном, появились и в России. В качестве самого «свежего» примера можно привести строящееся в Екатеринбурге 136-метровое  здание торгово-развекательного центра «Призма».

Архитектурные изыски

Металлокаркас стал не просто ведущей строительной технологией, он внес немалую лепту в архитектурное многообразие зданий. В начале 1977 года в Парижском квартале Бобур было построено одно из самых популярных и спорных сооружений последних лет – Национальный центр искусства и культуры им.

Жоржа Помпиду. Здание Центра представляет шестиэтажный параллелепипед из стали и стекла, имеющий 166 м в длину, 60 м в ширину и 42 м в высоту. Внутренние пространства лишены опор и стационарных стен, все несущие элементы и коммуникации вынесены наружу.

Здесь впервые универсальные безопорные внутренние пространства было решено создать при помощи детально разработанной структуры металлоконструкций и независимой системы разнообразных коммуникационных связей.

В прессе архитектурный образ Центра Бобур часто сравнивался с химическим заводом. Подобные ассоциации вполне уместны, так как внешний вид Центра довольно точно выражает идеи индустриальной гибкости и машинной технологичности, заложенные в проекте.

В решении фасадов авторы порывают с «классическими» принципами архитектурной композиции, на основе которых развивалась вся европейская архитектура от античности до Ле Корбюзье включительно, и в первую очередь – с принципом композиционной завершенности («когда невозможно отнять или прибавить что-либо, не испортив общего»). Архитектура комплекса программно «не закончена» и ориентирована на изменения в будущем.

В России наиболее сложным с технической точки зрения стал монтаж башни «Евразия», расположенной на 12-м участке ММДЦ «Москва-Сити». 70-этажное здание (рис.2) имеет высоту 322 м от верха фундаментной плиты, высота типового этажа равна 4,425 м. В конструктивном отношении здание представляет собой систему «труба в трубе». Ядро жесткости – сталежелезобетонная конструкция из стальных колонн коробчатого и двутаврового сечений, объединенных железобетонными стенами-диафрагмами.

Вопрос цены

Металлические конструкции широко применяются при строительстве торговых центров, общественных зданий и спортивных сооружений, в меньшей степени – офисных и очень редко – в жилье. И это объяснимо: стоимость каркаса во многом зависит от шага несущих конструкций. В Москве построено только несколько жилых зданий в металлокаркасе.

Екатеринбург отличился в прошлом году, когда по этой технологии был возведен жилой дом на улице Московской. Девелоперу строительного объекта – НП «Уралэнергостройкомплекс» – удалось существенно снизить стоимость металлокаркаса.

В основе экономии лежал тщательный контроль на разных этапах строительства – от поставок металла, изготовления изделий и до оптимизации их сборки. Кстати, эта компания постоянно идет по такому пути: из последних примеров – строящееся оригинальное здание супермаркета «Леруа Мерлен» площадью 22 тысячи кв. метров, автосалон «Автобан-Запад-Плюс», где достигнуты хорошие показатели экономии металла.

Производство и монтаж металлокаркаса – это высокотехнологичный процесс с большой степенью заводской готовности конструкций. Благодаря этому каркас можно изготовить и смонтировать на стройплощадке с высокой точностью и в короткие сроки. При этом монтаж ограждающих панелей или стен можно доверить даже малоквалифицированному персоналу.

При использовании металлокаркаса удается сэкономить и за счет сокращения сроков строительства здания. Ведь все строительные проекты сейчас реализуются с привлечением заемных или кредитных средств, поэтому сокращение цикла строительства даже на 1–2 месяца сулит значительную экономию.

Когда в начале 1990-х годов отечественные компании «открыли» для себя монолитное домостроение и кинулись закупать разборную опалубку, мобильные бетонные заводы, растворные узлы и другое оборудование, для развитых зарубежных стран оно было уже «вчерашним днем». А «днем сегодняшним» было тогда и остается до сих пор строительство на основе каркаса из металлоконструкций. 

Другие светильники этого типа: