graduate student from 01.01.2021 until now
Moscow, Moscow, Russian Federation
BBK 85 Искусство. Искусствознание
The article highlights a number of methods that allow leveling the seismic impact on high-altitude objects in earthquake-prone areas. Examples of skyscrapers are given, in the architectural, planning and constructive solution of which methods of increasing seismic resistance are used.
high-rise buildings, tall building design, skyscraper, seismic, seismic resistance, earthquake
Районы повышенной сейсмической активности – это территории, которым свойственны природные явления, вызванные землетрясениями от 6 баллов и выше (по шкале Рихтера). В географии современного высотного строительства к таким областям относятся в основном страны Азии. Проектирование небоскребов в данных регионах базируется на детальном анализе рельефно-ландшафтных, гидрогеологических и природно-климатических особенностей района.
С 1970-х гг. основополагающие приемы построения высотных объектов в сейсмически активных зонах включали симметричность конструкций и общего объемно-пространственного решения, обеспечивающую равномерность распределения нагрузок. Среди наиболее распространенных форм плана выделялся квадрат, круг, реже прямоугольник или симметричные многоугольные фигуры. Разрабатывались уникальные конструктивные системы, оказывавшие непосредственное влияние на композиционно-пластическое решение небоскребов. Так, например, в знаковом сооружении «Пирамида Трансамерика» в Сан-Франциско архитектором Уильямом Л. Перейрой была реализована комбинированная система из внешних пространственных каркасных ферм над первым уровнем объекта, соединенных с внутренними рамами, высотой до 45-го этажа. Этот 260-метровый небоскреб пережил мощнейшее землетрясение в 1989 г. также благодаря специальному 16-метровому фундаменту из бетона и стали, запроектированному с учетом геологического анализа местности.
С начала 2000-х гг. благодаря различным исследованиям в области сейсмостойкого строительства появились знаковые решения в архитектурном формировании высотных зданий.
В современном высотном строительстве выделяется 3 наиболее распространенных метода, нивелирующих сейсмическое воздействие на объект.
1. Сейсмоизолирующие опоры (фундаменты)
Среди сейсмоизолирующих опор различаются эластомерные, пружинные, плоские скользящие и маятниковые. К наиболее применяемым относятся эластомерные, представляющие собой, как правило, свинцово-резиновые подшипники. При таком варианте во время землетрясения нижняя часть опоры двигается вместе с землей, а верхняя остается на месте, сохраняя положение небоскреба в пространстве. Примеры: Фестивальная башня Наканосима (Nakanoshima Festival Tower) в Осаке (h=200 м; 2014–2017 гг., арх. бюро Nikken Sekkei), Штаб-квартира корпорации «Симидзу» (Shimizu Corporation Tokyo Headquarters) в Токио (h=106 м; 2010–2012 гг., арх. корпорация Shimizu Corporation).
2. Демпферы (пассивный метод)
Демпферы – это устройства для снижения магнитуды вибраций в небоскребе. Одним из первых и наиболее ярких примеров применения такого решения является башня «Тайбей 101» (h=509,2 м; 1999–2003 гг., арх. бюро C.Y. Lee & Partners). В верхней части объекта на уровне 88–92 этажей находится инерционный демпфер – 800-тонный шар-маятник, подвешенный на 8 канатах, компенсирующий как сейсмические, так и ветровые нагрузки. На уровне шпиля располагаются еще два 6-тонных маятника-гасителя, также раскачивающихся в направлениях, противоположных вибрациям. Устойчивость небоскреба также обеспечивается аутригерными уровнями, запроектированными через каждые 8 этажей. Для снижения сейсмических воздействий демпфер используется и в «Шанхайской башне» (h=632 м; 2008–2015 гг., арх. бюро Gensler). Запроектированный на уровне 125 этажа, он является самым мощным в мире, весом порядка 1000 тонн.
3. Системы активного контроля сейсмостойкости (активный метод)
Наиболее затратным и эффективным решением является использование системы активного контроля сейсмостойкости, состоящей из 3 компонентов: датчиков для измерения толчков и реакции конструкций, программное обеспечение для вычисления управляющих сил, приводы для обеспечения необходимых сил управления. Ее преимущество заключается в том, что, в отличие от вышеперечисленных методов, данная система более гибко подстраивается под фактические нагрузки и деформации конструкций.
Таким образом, изучив различные варианты нивелирования сейсмических воздействий на высотные здания в районах, подверженных землетрясениям, можно сделать вывод о многообразии решений данной проблемы. С учетом природно-геологических особенностей местности и на основе комбинации перечисленных методов формируется наиболее оптимальное архитектурно-планировочное и конструктивно-техническое решение сейсмостойкого небоскреба.
1. Balagez'yan, A. A. Osobennosti proektirovaniya vysotnyh zdaniy v seysmicheskih rayonah / A. A. Balagez'yan, A. V. Mal'ceva // Nauka molodyh - buduschee Rossii: Sb. nauch. statey 3-y Mezhdunarodnoy nauchnoy konferencii perspektivnyh razrabotok molodyh uchenyh. V 6 t. T. 4. - Samara : SGTU, 2018. - S. 36-39. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?selid=36764150&id=36763873
2. Maklakova, T. G. Vysotnye zdaniya. Gradostroitel'nye i arhitekturno-konstruktivnye problemy proektirovaniya: [Monografiya] / T. G. Maklakova. - Izd. 2-e. - Moskva : ASV, 2008.
3. Halikova, A. S. Osobennosti proektirovaniya vysotnyh zdaniy v seysmicheskih rayonah / A.S. Halikova, O.S. Gamayunova // Inzhenernye issledovaniya. - Vyp. № 5(5). - Sankt-Peterburg: SPbPU, 2020. - S. 31-38. - URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47554398
Authors: Hrustalev Aleksandr
