В статье автор пытается показать проблемы и возможные варианты их решения в мегаполисах.
Ключевые слова: землетрясение, демпфер, мегаполис.
Естественные природно-климатические условия оказываю огромное влияние на архитектуру зданий и сооружений различного типа. К основным природно-климатическим зонам с особыми зонами можно отнести следующее:
- Температурно-влажностный режим. Он должен характеризоваться хорошей температурой (+16°C) независимо от климатической зоны, и влажностью (наличии водяного пара в воздухе).
- Ветровой режим. Он характеризует скорость и направление воздушных потоков в конкретной местности.
- Инсоляция. Это прямое солнечное облучение помещений и территорий, применительно, как правило, к условиям жаркого и сухого климата.
- Естественная освещенность помещений. Ее уровень зависит от внешней освещенности, площади световых проемов, глубины жилых комнат и т. д.
- Рельеф местности. Этот фактор оказывает влияние на выбор приема застройки и формообразовании зданий и сооружений, возводимых в условиях холодного и жаркого сухого климата.
Эти факторы, несомненно, вызывают проблемы в проектировании, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Однако особое внимание хотелось уделить таким природным явлениям, как землетрясение и вечная мерзлота.
На примере Японии отчетливо видно, что эта страна при строительстве зданий основной проблемой ставит перед собой проблему землетрясений.
В 1923 году жители Токио столкнулись с землетрясением магнитудой 7,9. Эта катастрофа разрушила 250 тыс. домов и унесла жизни 140 тыс. человек.
В 1995 году землетрясение в Кобе унесло жизни более 6,5 тыс. человек. Это сейсмическая буря повлекла за собой уничтожение порядка 105 тыс. зданий. Так же более 144 тыс. сооружений и 85 % учебных заведений были частично разрушены. В данном случае японские небоскребы не соответствовали требованиям сейсмичности. Рабочие делали в башнях старого вида ненадежные перекрытия из дерева и многотонные крыши. Это, несомненно, позволило сгладит воздействие сильных ветров и тайфунов. Но вот при землетрясении слабые перекрытия рухнули, а тяжелые плиты на крышах способствовали продавливанию зданий сверху донизу.
Все же Япония научилась на своих ошибках. Она полностью изменила свой подход к строительству зданий и сооружений.
«Дома должны быть прочными и выдерживать всё, что погода на них обрушит…».
Юн Игараси -японский архитектор.
Был организован целый комплекс инженерных решений. Их смысл состоит в том, что бы минимизировать влияние сейсмической нагрузки на верхнюю часть постройки.
Сейсмостойкие здания должны отвечать таким требованиям как: симметричность конструктивных схем, соответствие строительных материалов, равномерное распределение массы. Главным элементом современных небоскребов является стальная рама, которая разветвляется от центральных опор — колонн, сделанных из стали.
Также чтобы уменьшить воздействие сейсмической нагрузки на высоту здания, применяют диафрагму жесткости.
Она распределяет энергию между вертикальными несущими конструкциями и инерционной демпферы.
Демпфер — специальное устройство, с помощью которого гасят вибрации и инерцию высотных конструкций. В большинстве случаев это массивный бетонный блок, который работает по принципу маятника, придавая ей обратную инерцию: конструкция будет наклоняться в одну сторону, а маятник ведет его обратно. Крупнейший демпфер установлен в небоскребе «Тайбэй 101».
Рис. 1. Небоскреб «Тайбэй 101»
Также к новой технологии строительства можно отнести Шанхайскую башню, высота которой достигает 632 метра. В данной башне наряду с двумя демпферами весом 300 тонн, стабилизирующую роль осуществляет отверстие в форме трапеции под крышей.
Огромное влияние уделяется не только первостепенным конструкциям, но и окнам. В Японии есть норматив, который ограничивает площадь стеклянного покрытия в зданиях из-за их хрупкости.
Поэтому окна должны отвечать нескольким требованиям:
- Работа «в две стороны», т. е. зимой сохранять тепло, а летом не пропускать летний зной.
- Противошумная функция.
В связи с этим в Японии стекла пронизывают специальной стальной нитью. В случае разрушения такого стекла происходит предотвращение крупных осколков.
Наряду с этими проблемами, в мегаполисах возникла проблема стоимости жилья в «высотках», т. е. такие города предусматривают под собой огромную численность населения. Трудозатраты и объем работы высок, как следствие растёт цена за квадратный метр.
В связи с этим возникает парадокс — государство строит для людей, но затраты велики, и как следствие, даже средний рабочий класс не может позволить себе проживание в небоскребах.
Таким образом, можно сделать вывод, что проблем, на самом деле, возникает бесконечное количество. Но из года в год, учась на своих ошибках и просчетах, люди совершенствуются в подходах к строительству зданий и сооружений.
Литература:
- https://www.kommersant.ru/doc/1634116
- https://tjournal.ru/stories/122461-arhitektura-myatezhnoy-prirody-kak-stroyat-doma-v-yaponii
