Как строят небоскребы и почему они не падают

632-метровая Шанхайская башня совершенно неподвижна. По сути, это самый устойчивый небоскреб в мире – ни ветер, ни другие погодные явления не способны нарушить ее равновесие. Впрочем, это иллюзия: конечно, колебания присутствуют, просто благодаря сверхсовременной демпферной системе ни один человек не почувствует «волнение» здания.

Представьте себе, что вы держите в вертикальном положении трость длиной примерно в метр. Если вы пошевелите рукой, придется приложить усилие, чтобы снова вернуть ее в устойчивое положение. Но если к верхнему концу трости прикрепить небольшой груз на пружине, его инерция компенсирует часть кинетической энергии законцовки, и резкое движение (рывок) последней превратится в плавное колебание. Представили? А теперь увеличьте эту конструкцию в несколько сотен раз — и получите Шанхайскую башню. Но как строят высокие здания, подобные этому, и почему небоскребы не падают?

Как китайцы строят небоскреб

Система, задействованная при ее строительстве, называется демпфером и способствует уменьшению амплитуды колебаний от ветра, а также снижению скорости «верхушки» здания, набираемой при этих колебаниях. Аналогичные демпферы — подпружиненные грузы — использовались некогда в болидах «Формулы-1» для снижения вертикальных колебаний носовой части автомобиля. Теперь их используют, когда строят небоскребы.

1. Спиралевидная форма здания позволяет снизить влияние ветра на 24% по отношению к аналогичному зданию в форме параллелепипеда. 2. Как и большинство небоскребов, возведенных после 11 сентября 2001 года, Шанхайская башня имеет массивную бетонную арматуру, пронизывающую здание по всей высоте. 3. Двухслойное остекление позволяет снизить нагрев внутренних помещений и упростить систему вентиляции. 4. Бетонный фундамент имеет толщину 3,3 м. Его заливка заняла 63 часа. Последние пять этажей Шанхайской башни занимает помещение, где установлен демпфер, гасящий колебания здания.Обычный демпфер, применяемый при строительстве, представляет собой «комплект» маятников — гибко сцепленных стальных пластин. Когда рабочие строят небоскреб, он отклоняется в одну сторону, а инерция пластин работает в качестве противовеса, толкая здание в противоположном направлении. Но такого демпфера для Шанхайской башни оказалось недостаточно.

1. Стальные кабели позволяют маятнику-демпферу свободно раскачиваться таким образом, что его инерция противостоит движению здания. 2. Маятник устроен очень просто – это 1000-тонный «штабель» из стальных пластин. 3. Гидравлическая система предохраняет маятник от слишком резких отклонений и слишком больших амплитуд. 4. Электромагнитная система активируется при движении маятника, усиливая демпфирующий эффект.Как строят небоскребы на последнем этапе

На последних этажах 632-метрового небоскреба колебания могут быть столь заметными, что вызовут у сотрудников или обитателей «воздушную болезнь», иначе говоря, людей будет укачивать! Не говоря уже о подсознательном страхе, связанном с обрушением здания. Поэтому китайцы, которые строят небоскреб, применили оригинальную технологию. На верхних этажах они установили тщательно рассчитанную массу — самый тяжелый груз, какой когда-либо использовался в архитектурных демпферах — и связали ее с мощным электромагнитом, создав первый в истории строительства индукционный демпфер. Без этого механизма мы бы не смогли увидеть, как строят небоскребы — они бы просто обрушились еще до начала строительства.

«Сердцем» устройства служит медная пластина площадью 100 м2, на нее установлено 125 мощных магнитов, и вся эта конструкция расположена под подвешенным демпфером классического типа. Когда здание сдвигается, 1000-тонный стальной груз движется над магнитами, вызывая появление электрического тока в пластине. Это, в свою очередь, создает сопротивляющееся движению демпфера магнитное поле, увеличивая демпфирующий эффект. При этом никакого активного контроля над системой не требуется, поскольку вся работа демпфера определяется правилом Ленца: «Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток». Вот так использование демпфера помогает улучшить процесс того, как строят небоскребы.

В результате получается как изящное инженерное решение, так и видимый результат. Архитекторы утверждают, что 99,99% посетителей последних этажей не чувствуют никаких колебаний даже летом, когда тайфуны в Шанхае особенно активны. Не секрет, что Китай строит небоскребы очень хорошо. Но это вопрос не только необходимости, но и умения, ведь, как вы уже могли заметить, строят небоскребы очень опытные люди с нестандартным мышлением.

Почему не падают небоскребы?

Мы уже поняли, как строят небоскребы, но не менее важным является процесс их эксплуатации. Почему же эти высокие здания не падают? На то есть несколько причин:

Небоскребы строят таким образом, что вес распределяется на них определенным образом. Даже если бы все несколько тысяч тонн его массы находились на одной из его сторон, он немедленно рухнул бы вниз, а не вбок;
Фундамент, на котором строят небоскреб, просто не дает ему упасть. Из-за большого веса здание скорее обвалится вниз, чем упадет как Пизанская башня;
В проект будущего здания изначально закладывается большая нагрузка, чем оно будет подвергаться при эксплуатации

Источник

Интересно - спасибо

4. Бетонный фундамент имеет толщину 3,3 м.(с) :нет:

То есть, если, например, поджечь эти магниты во время тайфуна, то после достижения точки Кюри они размагнитятся и здание завалится. Интересно.

Цитата:

632-метровая Шанхайская башня

632 метра! Жуть, какая громадина!
:шок:

Цитата:

Система, задействованная при ее строительстве, называется демпфером и способствует уменьшению амплитуды колебаний от ветра, а также снижению скорости «верхушки» здания, набираемой при этих колебаниях.

В общем, маятник Фуко с магнитом под ним.

Цитата:

В проект будущего здания изначально закладывается большая нагрузка, чем оно будет подвергаться при эксплуатации

В проект здания ещё будет закладываться спецподразделение по охране верхних 5 этажей.
Ведь если кто-то подорвёт тросы удерживающие 1000-тонный груз, то он полетит через всё здание пробивая перекрытия до самого фундамента.
С другой стороны, гидравлическая система в этом случае, должна мягко опустить груз на пластину с магнитами.
Но устоит ли небоскрёб при выходе из строя всей этой системы? Наверно устоит.
Но, всё-равно, жить или работать "там где идёт строительство или подвешен груз" как-то некомфортно.
:задумался:

dockkey писал(а):

4. Бетонный фундамент имеет толщину 3,3 м.(с) :нет:

Вот, меня тоже смущает эта цифра. Видел как заливали фундамент-подушку под 7-этажку, так там уже около метра было.
:задумался:

Небоскребы очень хорошо падают, если работает профессиональная бригада взрывателей. При так называемом теракте 11 сентября это кстати очень хорошо видно было на видео. Как последовательно срабатывали заложенные за неделю до этого заряды и здание складывалось само в себя.

Китайцы сделали башню в виде пирамиды, закрутили её спиралью рёбрами жёсткости для большей устойчивости. В Дубаях же сделали совершенно по-другому. Использовалась система противовесов.
Современные материалы позволяют делать такие прочные конструкции.

Наверно,
сверху офисы,
посередине - жильё работников этих офисов,
а на нижних этажах - магазины для работников этих офисов, фитнес-центры и мед-учреждения.
Экосистема, блин.
Почти Эппл.
:смех:

Наверно, с подобным подходом, всё очень быстро окупается.
И в случае пандемии легко заблокировать и продолжить работу.
:задумался:

Ещё небоскрёбы не падают потому, что про них пел, ныне усопший, уважаемый Вилли Токарев!

Просмотр доступен только для зарегистрированных пользователей

Ошибка , котлован под фундамент 33 метра !

tsuibin писал(а):

То есть, если, например, поджечь эти магниты во время тайфуна, то после достижения точки Кюри они размагнитятся и здание завалится. Интересно.

Это только если лисички возьмут спички ... или зажигалку... да ещё и во время тайфуна будут старательно поджигать ЭЛЕКТРОмагниты. :смех:

Таких башен может развестись со временем очень много в странах у кого не большая территория страны

Nothing0 писал(а):

tsuibin писал(а):

То есть, если, например, поджечь эти магниты во время тайфуна, то после достижения точки Кюри они размагнитятся и здание завалится. Интересно.

Это только если лисички возьмут спички ... или зажигалку... да ещё и во время тайфуна будут старательно поджигать ЭЛЕКТРОмагниты. :смех:

А где сказано про "ЭЛЕКТРОмагниты"?! Иногда, если промолчать, можно и за умного сойти.

Цитата:

А где сказано про "ЭЛЕКТРОмагниты"?! Иногда, если промолчать, можно и за умного сойти.

Тут сказано)

Цитата:

и связали ее с мощным электромагнитом, создав первый в истории строительства индукционный демпфер.

Lex_xl писал(а):

А где сказано про "ЭЛЕКТРОмагниты"?! Иногда, если промолчать, можно и за умного сойти.

Главное, что не стал возражать против лисичек со спичками. И не промолчал к тому же.))))