Под высотным зданием обычно понимается такое здание, которое выше максимальной высоты, на которую люди готовы подняться; поэтому требуется механическая вертикальная транспортировка. Это включает в себя довольно ограниченный спектр использования зданий, в основном жилые квартиры, гостиницы и офисные здания, хотя иногда и торговые и образовательные объекты. Недавно появившийся тип - это многофункциональное здание, которое включает в себя разное количество жилых, офисных, гостиничных или коммерческих помещений. Высотные здания относятся к числу крупнейших построенных зданий, и их удельная стоимость относительно высока; их коммерческие и офисные функции требуют высокой степени гибкости.
Фундаменты
Фундаменты многоэтажных зданий выдерживают очень большие нагрузки, но используются системы, разработанные для малоэтажных зданий, хотя и увеличенные в размерах. К ним относятся бетонные кессонные колонны, опирающиеся на скалу или здания на обнаженной скале. Также используются несущие сваи и плавучие фундаменты.
Конструкционные системы
Ветровые нагрузки
Структурные системы высоких зданий должны нести вертикальные гравитационные нагрузки, но боковые нагрузки, например, вызванные ветром и землетрясениями, также являются важным фактором. Максимальные силы ветра с интервалом 100 лет значительно различаются в зависимости от местоположения; внутри континентов они обычно составляют около 100 килограммов на квадратный метр (20 фунтов на квадратный фут) на уровне земли. В прибрежных районах, где происходят циклонические штормы, такие как ураганы и тайфуны, максимальные силы выше, начиная примерно с 250 килограммов на квадратный метр (50 фунтов на квадратный фут).
Силы ветра также увеличиваются с высотой здания до постоянного или градиентного значения, поскольку уменьшается влияние трения о грунт. Максимальная расчетная сила ветра в высотных зданиях составляет около 840 килограммов на квадратный метр (170 фунтов на квадратный фут) в районах тайфуна.
Воздействие силы ветра на высокие здания двоякое. Высокое здание можно представить как консольную балку с закрепленным концом на земле; давление ветра на здание заставляет его изгибаться с максимальным прогибом вверху. Кроме того, обтекающий здание ветер создает вихри около углов с подветренной стороны; эти вихри нестабильны, и каждую минуту или около того они разлетаются по ветру, сменяя друг друга с одной стороны на другую. Изменение давления при отрыве вихря вызывает колебание или периодическое движение здания перпендикулярно направлению ветра.
Таким образом, при ветровых нагрузках существует несколько критериев эффективности, которым должно соответствовать высотное сооружение. Первый - это устойчивость: здание не должно опрокидываться; во-вторых, прогиб вверху не должен превышать максимального значения (обычно принимаемого за 1/500 высоты), чтобы избежать повреждения хрупких строительных элементов, таких как перегородки; и, в-третьих, раскачивающееся движение из-за образования вихрей не должно легко восприниматься обитателями здания в форме ускорения, обычно выражаемого в виде доли силы тяжести, или g. Порог восприятия бокового движения значительно варьируется у разных людей; небольшая часть населения может ощущать 0,003 г или 0,004 г. Рекомендация по восприятию движения - ограничить ускорение 0,010 g для сил ветра, которые будут повторяться с 10-летними интервалами. Четвертый критерий предполагает естественный срок конструкции здания. Это период вибрации, при котором колебательные движения консоли здания естественным образом усиливают и усиливают друг друга и могут стать достаточно большими, чтобы повредить здание или даже вызвать его обрушение. Собственный период здания должен быть менее одной минуты, что является периодом вибрации из-за распространения ветровых вихрей.
Если Вам понравилась статья, поставьте отметку «Нравится», подписывайтесь на канал, ждите много интересной и полезной информации