Расчёт Высотных и специальных сооружений. Центр Джона Хэнкока John Hancock Observatory
 Скачать 1.98 Mb.
|
|
Содержание Центр Джона Хэнкока Дизайн здания Центр Джона Хэнкока Интересные места в Центр Джона Хэнкока Интересные факты Крестовина на фасаде башни Коробчатые (оболочковые) системы Конструктивная система здания Система крестообразных связей с раскосной решеткой Наружная коробка со стальной раскосной решеткой Наружная оболочка из раскосной пространственной решетки из колонн и диагональных связей. Эффективные формы зданий Вывод Список литературы Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин) Кафедра ЖБК Доклад Тема: «Центр Джона Хэнкока / John Hancock Observatory» Выполнил: студент гр. 524з Зюзиков В.А. Проверил: Митасов В.М. Новосибирск 2022 г. Центр Джона Хэнкока (John Hancock Center) – небоскрёб, состоящий из 100 этажей, расположенный в Чикаго, в районе Streeterville. Проект небоскрёба в 1964 году разработал Jerry Woman, на момент разработки проекта, небоскрёб позиционировался как самое высокое здание в мире.  В строительстве небоскрёба принимали участие Bruce Graham и Fazlur Khan, которые не раз принимали участие в постройках высотных зданий, среди которых такие известные небоскрёбы, как Onterie Center, Willis Tower и другие. Финансирование постройки небоскрёба происходило за счёт «John Hancock Mutual Life Insurance Co» и именно в честь разрабатывающей компании было дано название небоскрёбу. Однако в 1967 году, когда здание насчитывало 20 этажей, строительство было приостановлено в связи с нарушением одного из технических методов постройки. Также было принято решение не возобновлять строительство небоскрёба до тех пор, пока инженерные проблемы не будут решены. Вскоре строительство было возобновлено, а в апреле 1969 года Ray Heckla – инженер, который являлся ответственным за постройку жилых этажей, т.е. с 44 по 92 этаж, переехал вместе со своей семьёй в небоскрёб, хотя строительство еще имело статус незавершённого. Годом окончания строительства John Hancock Center считается 1970 год. В настоящее время Центр Джона Хэнкока входит в пятёрку самых высоких зданий Чикаго, также небоскрёб относится к самым высоким зданиям США. В здании небоскрёба расположено множество офисов, ресторанов, магазинов, гостиниц, однако большая часть отведена под жилые помещения (приблизительно 700 квартир).  Дизайн здания Центр Джона Хэнкока (John Hancock Center) Дизайн здания выстроен в структурном экспрессионистском стиле. В постройке использовалась технология, которую используют в постройке многих других высотных зданий — это так называемая «трубчатая система». Она используется для достижения большой высоты здания, а также для того, чтобы здание при воздействии землетрясения или ветра сохраняло своё вертикальное положение. В 1995 году Центр Джона Хэнкока претерпел небольшие изменения в дизайне: в интерьер здания был добавлен чёрный гранит, мрамор, а поверхность была текстурирована известняком. Площадка эллиптической формы у здания является общественным оазисом, где растут сезонные насаждения и расположен четырёхметровый водопад.  Здание прекрасно выглядит в ночное время, когда сотни разноцветных огней, цвет которых меняется в зависимости от события, видны из различных уголков Чикаго. Примечателен тот факт, что, когда спортивные команды Чикаго выходят в плей-офф, цвета небоскрёба соответствуют цветам команды. Здание является одним из самых узнаваемых в мире и имеет множество наград за свой отличительный стиль. Интересные места в Центр Джона Хэнкока (John Hancock Center) Центр Джона Хэнкока (John Hancock Center) занимает выгодное положение, ведь находится в самом центре Michigan Avenue – в месте большого скопления туристов, жаждущих посмотреть различные достопримечательности этого уголка. На 95 этаже здания располагается ресторан, из окон которого прекрасно можно рассмотреть озеро Мичиган, а также далёкие и близкие улицы Чикаго. Интересным местом в здании является обсерватория, которая по праву может конкурировать со смотровой площадкой Skydeck, расположенной в небоскрёбе Willis Tower. Обсерватория позволяет рассмотреть Чикаго со всех сторон, то есть сделать обзор на 360 градусов. Посетителям обсерватории предлагается мультимедийная экскурсия на шести языках, которую рассказывает американский актёр Дэвид Швиммер. В период с января по март, обсерватория предлагает своим посетителям наведать каток и покататься на коньках по специальному ледовому покрытию, выдерживающему даже комнатную температуру. Этот каток является самым высоким в мире и располагается на 300 метровой высоте. На 44-ом этаже небоскрёба располагается еще один интересный объект – бассейн, который так же, как и каток, является самым высоким бассейном в мире. Кроме этого в здании располагается немало кафе, ресторанов, гостиниц, которые заслуживают, чтобы на них обратили своё внимание посетители и туристы. Интересные факты о Центр Джона Хэнкока (John Hancock Center) Центр Джона Хэнкока (John Hancock Center) — член Всемирной федерации высотных башен; Схему Центра Джона Хэнкока можно наблюдать на монете четверти доллара, которая была отчеканена в 2003 году; Цвет огней небоскрёба изменяется на Рождество, День Святого Валентина, День Святого Патрика, День Независимости США и Хэллоуин; Квартиры в небоскрёбе расположены преимущественно в его верхней части и поэтому жители квартир «под небом» зачастую звонят служащим нижних этажей, чтобы узнать какая погода и температура на улице. Высота здания, включая антенны, составляет 1500 футов (457 м), что делает его тридцать третьим по высоте зданием в мире. Лифты обсерватории 875 North Michigan Avenue производства Otis перемещаются по 96 этажам с максимальной скоростью 1800 футов/мин (20 миль в час; 9,1 м/с). Говорят, что лифты на смотровую площадку самые быстрые в Северной Америке, они достигают 95-го этажа за 38 секунд, если могут пробежать всю поездку на максимальной скорости. Крестовина на фасаде башни Одно из самых известных зданий структурный экспрессионист стиль, отличительная черта небоскреба Крестообразный внешний вид показывает, что обшивка конструкции является частью ее "трубчатая система". Это один из инженерных приемов, который использовали дизайнеры для достижения рекордной высоты; трубчатая система — это конструкция, которая удерживает здание в вертикальном положении при ветровых и землетрясениях. Эта X-образная распорка обеспечивает как более высокую производительность при работе с высокими конструкциями, так и возможность открывать внутреннюю часть пола. Такие оригинальные черты позволили 875 North Michigan Avenue стать архитектурной иконой. Он был впервые разработан бангладешско-американским инженером-строителем. Фазлур Хан и главный архитектор Брюс Грэм. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ НЕБОСКРЁБА ОБОЛОЧКОВОЙ СИСТЕМЫ В КОНЦЕ XX - НАЧАЛЕ XXI ВЕКА Понимание значения несущих конструкций при архитектурном проектировании и проектирование самих несущих конструкций подробно рассмотрены Хайно Энгелем. В частности, он отмечает, что задача несущих конструкций заключается не только в том, чтобы контролировать и нести конструктивный вес сооружения, но и воспринимать дополнительные нагрузки. Высотные конструкции для передачи вертикальных нагрузок нуждаются в значительных площадях поперечных сечений опор, которые ограничивают полезную площадь этажа. В связи с необходимостью ограничения до минимума поперечного сечения элементов, передающих нагрузку, для оптимального использования площадей, все пространственные элементы, необходимые для высотного здания, являются потенциальными несущими конструкциями: лестничные клетки, шахты лифтов, санитарно-технические каналы. Мне бы хотелось подробнее остановиться на технологии возведения зданий оболочковой системы, поскольку она является максимально жесткой конструктивной системой, потому что ее несущие конструкции расположены по внешнему контуру. Поэтому она наиболее часто применяется в проектировании самых высоких зданий - 200 м и выше. Коробчатые (оболочковые) системы применяют для повышения изгибной жёсткости высотных зданий. При этом на поперечный изгиб работают наружные несущие ограждения - оболочка. Безраскосая решётка прекрасно ведёт себя при размещении светопрозрачных ограждений по фасаду, но уступает раскосной в обеспечении жесткости конструкций. Жесткое ядро в виде балки коробчатого сечения, заделанной в основание, увеличивается до размеров наружной оболочки здания. Однако размеры здания в плане имеют ограничения, связанные как с обеспечением помещений требуемым естественным освещением, так и с созданием эффективных систем жёсткости. Одним из основных факторов, влияющих на трудоемкость и сроки сборки оболочек, является применение таких вспомогательных приспособлений, конструкция которых удовлетворяла бы следующим условиям: 1. Простота изготовления и первичной сборки при относительно малых затратах материала 2. Многократная оборачиваемость при минимально возможных затратах времени на разработку, перемещение и установку в очередное рабочее положение 3. Возможность устройства рабочих мест, крепления опалубки для замоноличивания швов оболочек, крепления освещения, ограждения, обеспечения безопасности производства работ. 4. Железобетонные сборные оболочки можно собирать на нулевых отметках с последующим подъемом и установкой всей оболочки в проектное положение. Такой способ работ не исключает потребности в выше указанных вспомогательных приспособлениях, но требует применения специфических устройств, для подъема целиком всей конструкции. Монтаж оболочек осуществляется в два приёма: полная сборка оболочки на нулевых отметках и подъем полностью смонтированной оболочки на проектную отметку. Установка элементов проводится двумя кранами грузоподъемностью по 25 т. Порядок сборки оболочки бы принят следующий: Укладывать угловые блоки, которые изготавливались совместно с опорными элементами контурных ферм. Разложить остальные элементы ферм, которые образовывали углы оболочки Замоноличить стыки нижнего пояса и выполнить первый этап натяжения напрягаемой арматуры. После сборки контурных ферм уложить плиты. Сначала собрать плиты угловых зон и в их каналы завести пучковую арматуру Каждый угол армировать 16-ю пучками из высокопрочной проволоки диаметром 5 мм с пределом прочности 17 000 кГ/см2 по 5 и 10 проволок в пучке. После уложить контурные плиты и средние. После окончания укладки плит на половине оболочки установить вторую половину леса, собрать четвертую контурную ферму и уложить оставшиеся плиты. По окончании укладки всех плит составить геодезическую схему и произвести рихтовку всех сборных элементов. Одновременно с рихтовкой плит подвесить опалубку для замоноличивания радиальных и кольцевых швов и в швы установить дополнительную арматуру. Значение данной инновации трудно переоценить. Эта система открыла возможность увеличения высоты зданий благодаря повышению их пространственной жидкости. Она позволила полностью освободить внутреннее пространство здания от колонн и диафрагм жидкости. В этой системе коммуникационную шахту можно расположить в любом месте, разделить на несколько коммуникационных узлов либо вообще вынести за пределы внутреннего объема. При этом расход материалов на перекрытия становится значительно меньшим, поскольку через них не передаются больше горизонтальные усилия. Упрощаются конструкции перекрытий - они могут быть плоскими. Построенный в Чикаго 100-этажный небоскрёб "Джон Хэнкок Центр" высотой 344 метра. Здание имеет усеченной пирамиды с размерами в основании 84,2x54,1 м. Функцию несущей конструкции наружной стены и всего здания выполняет мощная стальная раскосная решетка. Особенность этого здания состоит в том, что стальная решетка не скрыта за навесными панелями и стеклом, а открыта на фасаде как элемент архитектурного облика здания, достигается своеобразное единство конструкции и архитектуры. Это самое высокое в мире здание со смешанными функциями, признанное одним из шедевров высотного строительства.    Конструктивная система здания Коробчато-ствольная (труба в трубе) «труба в ферме». Эта конструктивная схема состоит из центрального ствола (ядро жесткости), который принимает на себя основную долю нагрузок, и периметральных несущих элементов: отдельных стоек (колонн), решетчатых систем (ферм, составных стержней и др.), пилонов, которые можно объединить в единую конструкцию. Жесткость, устойчивость и надежность такой системы обеспечиваются заделкой центрального ствола в фундамент. Наружные колонны и балки располагаются достаточно близко друг от друга, и каркас наружных стен превращается в оболочку с проемами. Все здание работает как полая трубчатая конструкция, консольно заделанная в грунт. Центральный ствол (труба) увеличивает жесткость здания, воспринимая горизонтальные нагрузки вместе с наружной коробкой (трубой) Система крестообразных связей с раскосной решеткой   На оконные заполнения в высотных зданиях действуют значительные ветровые и другие нагрузки. Стеклопакеты и рамы не только должны выдерживать ветровой напор, но и не допускать появления низкочастотных вибраций, опасных для человеческого организма. Крепление окон к стенам должно воспринимать многоцикловые знакопеременные нагрузки без увеличения податливости. В высотных зданиях окна в верхней части делают глухими - с продухами (для безопасности людей); в нижней части высотных зданий - окна с открыванием наружу на величину не более 10 см. Нагрузки на крепления и фурнитуру окон могут достигать нескольких килопаскалей (ветровые нагрузки от нисходящих потоков). Наружная коробка со стальной раскосной решеткой   Наружная оболочка из раскосной пространственной решетки. Н  едостаток коробок из безраскосной решетки - гибкость обвязочных балок. Их жесткость повышается при установке дополнительных диагональных связей (для восприятия сдвига). Тогда здания работают практически по схеме изгибаемой консоли.Наружная оболочка из раскосной пространственной решетки из колонн и диагональных связей. В  этой системе диагонали включаются в прямоугольную сетку балок и колонн. Диагонали совместно с обвязочными балками обеспечивают жесткость и устойчивость оболочки при ветровых нагрузках (как стены-диафрагмы) и воспринимают вертикальные нагрузки как наклонные колонны и распределяют их практически по всему сооружению. А обвязочные балки работают как жесткие пояса по наружному контуру.Такая конструктивная система при стальных каркасах применяется в зданиях высотой примерно до 100 этажей. Эффективные формы зданий Ветровые и сейсмические воздействия являются определяющими факторами проектирования высотных зданий. Использование высокопрочных материалов для несущих конструкций приводит к уменьшению размеров элементов и веса зданий, что в свою очередь обусловливает их большую гибкость и подверженность аэродинамическим воздействиям. Современные небоскребы характеризуются повышенными прогибами и колебаниями по сравнению с тяжелыми высотными зданиями строительства прошлых лет. Ограничение динамической реакции высотных зданий может быть достигнуто следующими методами: - увеличением жесткости путем применения эффективной конструктивной схемы; - увеличением веса здания (неприемлемо); - увеличением веса единицы объема здания применением большего количества материалов несущих и ограждающих конструкций (неприемлемо); - выбором эффективной формы здания; - созданием дополнительных усилий в здании для уравновешивания внешних горизонтальных воздействий. Жесткость здания может быть существенно увеличена с помощью наклона наружных стен, т. е. к усеченной пирамиде как у Джон Хэнкок Центр, Чикаго. Уменьшение величины горизонтального прогиба достигает 10-50 %, причем в наибольшей степени это проявляется в более высоких и узких зданиях. По расчетам при угле наклона наружных колонн всего 8° уменьшение горизонтального прогиба 40-этажного здания достигает 50 %.   ВЫВОД 1. История конструктивных систем начиналась со стеновых, и высота здания не превышала 25 этажей. Уже в 19 веке появилась каркасная система. А во второй половине 20 века внедрили оболочковую и ствольную системы. 2. Универсальной классификации нет. Классификации постоянно совершенствуются, появляются новые строительные системы. В Америке преобладает оболочково-ствольная, а в России о сих пор каркасная и стеновая. 3. Оболочковая система является наиболее оптимальной конструктивной системой на сегодняшний день. 4. Технология возведения зданий оболочковой системы наиболее простая, не такая трудоёмкая, как другие, к тому же, на строительство зданий оболочковой системы тратится наименьшее количество времени. Но скоро она станет не такой актуальной как сейчас, так как архитекторы придумывают ещё более экономные варианты. 5. Особенностью возведения высотных зданий оболочковой системы является то, что в зависимости от архитектурного решения, внешняя несущая оболочка может быть различной формы и конфигурации. Это позволяет архитекторам создавать здания практически любой формы и размеров. Список использованной литературы "Архитектурная бионика" / Ю.С. Лебедев ‒ М.: Стройиздат, 1990. ‒ 269 с. Алмазов В.О. Пути и методы противодействия прогрессирующему разрушению высотных зданий // Глобальная безопасность. 2006, июнь. С. 46–49. Граник Ю.Г., Магай А.А. Обзор зарубежного строительного опыта по высотному домостроению // Уникальные и специальные технологии в строительстве. 2004. № 1. С. 20–31. Граник Ю.Г. // Проектирование и строительство высотных зданий // ОАО «ЦНИИЭП жилища». Он-лайн энциклопедия зданий / http://www.zdanija.ru/. Давыдова, Г. В. Влияние демпфирования на статистические характеристики сейсмоизолированных зданий / Г. В. Давыдова // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. - 2008. - Вып. 1. - С. 38-41. Дыховичный, Ю. А. Конструирование и расчет жилых и общественных зданий повышенной этажности [Текст] / Ю. А. Дыховичный. - М.: Стройиздат, 1970. - 245 с. Козак, Ю. Конструкции высотных зданий [Текст] / Ю. Козак; пер. с чеш. Г. А. Казиной. - М.: Стройиздат, 1986. - 308 с. Козлов, М. В. Конструктивные схемы высотных зданий / М. В. Козлов, Е. Л. Безбородов // Вестник МГСУ. - М., 2011. - Вып. 1. - С. 153-160. Магай, А. А. Архитектура высотных зданий мира [Текст] / А. А. Магай; Новосибирск: Карт Мастер, 2008. - 140 с. Нагрузки и воздействия на здания и сооружения [Текст] / В. Н. Гордеев, А. И. Лантух-Лященко, В. А. Пашин- ский, А. В. Перельмутер, С. Ф. Пичугин; под общ. ред. А. В. Пе- рельмутера. - М.: АСВ, 2007. - 482 с. Севастьянов, В.В. Оценка сейсмической опасности для высотных зданий г. Москвы / В. В. Севостьянов, И. Г. Мин- дель, Б. А. Трифонов // Уникальные и специальные технологии в строительстве. 2006. - Вып. 1(4). - С. 56-62.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||