Реферат: Стальные конструкции - столетие каркасного строительства из стали

Очень убедительно выглядит переход  от скрытого к четко выявленному несущему каркасу, от сплошной фасадной стены к поставленным вне плоскости фасада сталь­ным конструкциям на примере типа зданий, который сложился в США в 50-е годы. Это двух-трехэтажные строения, развернутые в ширину и поставленные на свободной территории или за городом, с внутренним двором для освещения и огромными помещениями для конструкторских залов, скла­дов, лабораторий и т. д., которые занимают всю глубину плана. Наряду с преимущест­вами расположения среди природы мало­этажные здания экономичны благодаря сокращению внутренних коммуникаций и при соответствующей планировке — в силу высокой степени гибкости функционального использования.

Характерными ранними примерами малоэтажных зданий второй половины 50-х годов могут служить здание «Коннек­тикут Дженерал Лайф Иншуренс» в Ха­ртфорде (США), ставшее известным как первое сооружение с огромным рабочим помещением, и административное здание «Рейнолдс Металл компани» в Ричмонде (штат Виргиния, США). Оба здания проект­ного бюро СОМ. Они имеют гладкое стеклянное заполнение с мелким члене­нием навесных стен. Часто поставленные, облицованные алюминием, наружные ко­лонны в верхних этажах этого здания так изящны, что можно принять их за импосты окон, похожие на применявшиеся в инсти­тутском здании Сааринена, здании фирмы «Дженерал Моторс» в Детройте и исследо­вательском   центре   ИБМ,   которые   тоже представляют интересный вклад в раз­витие строительства малоэтажных зданий. С изяществом этих фасадов контрасти­рует мощь выступающих стальных каркасов в зданиях нового типа, например в инже­нерном корпусе «Армстронг Корк ком-пани» в Ланкастере (штат Пенсильвания), построенном в 1965 г. (проектное бюро СОМ), Низкий нижний этаж с конторскими и бытовыми помещениями имеет сетку колонн 5X8,75 м; в верхнем этаже высо­той 4 м продолжаются вверх лишь наруж­ные колонны продольной стороны; весь этаж полностью свободен от опор. Внутри просторного конструкторского помещения выделяются на основе модульной сетки с шагом 1,25 м с помощью передвижных стеклянных перегородок высотой до потол­ка отдельные помещения для конференций и кабинеты. Остекление внешней поверхнос­ти имеет горизонтальный модуль 2,5 м и расположено позади несущих стальных конструкций. Колонны и рандбалки, раз­личающиеся в обоих этажах соответствен­но нагрузке и длине пролета, четкая форма связей — все это, несомненно, относится к строгой школе Мис ван дер Роэ, но толь­ко еще в более отчетливой форме.

Около 1963 г. начался огромный подъем в американском высотном строительстве. При этом во главе остается Чикаго — из пяти высочайших зданий в мире три по­строены в городе, который в 90-е годы прошлого столетия приступил к строитель­ству первых высотных домов. Для новей­ших американских небоскребов особенно типичны поставленные снаружи несущие каркасы — не только как средство архи­тектонического оформления, но и как исходный пункт и основа для высокоэффек­тивных несущих конструкций нового типа. В течение нескольких лет высота торговых и жилых высотных зданий возрастала до 40, 60 и, наконец, более 100 этажей без чрезмерного увеличения строительных расходов в пересчете на единицу полез­ной площади.

Чем выше здание, тем сложнее переда­ча горизонтальных сил и обеспечение го­ризонтальной жесткости каркаса. Различные типы конструкций, обеспечивающих жест­кость, которые применялись в США в по­следние десять лет, символизируют этапы определенного прогресса в современном строительстве. В то же время это были раунды упорного состязания между двумя видами строительства — с применением стальных или железобетонных конструкций. Железобетон благодаря монолитной приро­де материала и применению конструктив­ного легкого бетона получил широкое распространение и применялся до тех пор, пока небоскребы не достигли такой высоты, когда железобетон уже не мог конкури­ровать со сталью.

Более жесткие функциональные требова­ния и экономические условия, интенсивная проработка, более высокие требования к проектированию и экономический конт­роль — все это придает архитектуре постро­ек незнакомое до сих пор напряжение. Из инженеров, которые изобрели новые несущие конструкции и системы обеспече­ния жесткости и выработали новую мето­дику проектирования для высотных зданий, здесь назовем только двоих: Фазлура Хана и инженера-архитектора Мирона Гольдсми-та; оба работали в бюро СОМ и оба учились в Иллинойском технологическом институте.

Соревнование железобетона и стали в высотном строительстве началось еще 1959 г. при проектировании здания «Харт­форд Иншуренс» в Чикаго. Передача ветровых сил в нем еще не составляла проблемы; она могла быть осуществлена с помощью массивных ядер жесткости, чему способствовала большая глубина зда­ния. Выставленные на фасад горизонтали и вертикали конструкции перекрытий демон­стрируют передачу вертикальных нагрузок, они олицетворяют традиционный архитек­турный принцип — принцип балок и стоек, нагрузки и опор.

Пластический эффект свободно стоя­щего высотного каркаса удалось еще боль­ше усилить в конструкции стального кар­каса «БМА-билдинг» в Канзас-Сити, закон­ченного в 1964 г. Сетка колонн здесь зна­чительно крупнее—10,8 м вместо 6,6 м, число колонн существенно меньше; окна заглублены, причем это впечатление усили­вается темным цветом остекления и алю­миниевых рам; башня при одинаковой приблизительно высоте имеет меньшие раз­меры в плане и открыто стоит на холме. При таких размерах пролета и при таком соотношении сторон корпуса здания желе­зобетонный каркас не мог конкурировать с металлом. Каркас выполнен из высоко­прочной стали, прогоны в обоих направле­ниях жестко сварены с колоннами. Каркас облицован белым мрамором.

Общественный центр в Чикаго, выстроен­ный с 1963 по 1966 г. К. Ф. Мерфи в сод­ружестве с проектным бюро СОМ и с привлечением широкой группы архитекто­ров, представляет собой сооружение, не­превзойденное по смелости и четкости форм из стальных конструкций. Это — на­ивысшая точка расцвета среди работ второй Чикагской архитектурной школы. Здание превосходит «БМА-билдинг» в Канзас-Сити, «Эквитейбл-билдинг» в Чикаго проектного бюро СОМ и «Континенталь-центр» в Чика­го К. Ф. Мерфи не столько высотой (31 этаж, 195 м), сколько неслыханными до сих пор пролетами перекрытия (26,5X14,7 м) Большой шаг колонн был обусловлен, во-первых, трудностями устройства основа­ния с помощью кессонов на 30-метровой глубине на подстилающей скале; во-вторых, особенно высокими требованиями, которые предъявлялись к многочисленным помеще­ниям непостоянного назначения: контор, конференц-залов, больших и маленьких залов судебных заседаний и т. д. Гибкость планировки простирается здесь даже на третье измерение, так как большие залы заседаний проходят через два этажа, а про­межуточное перекрытие может раздвигать­ся. В качестве несущих элементов пере­крытий в обоих направлениях применены решетчатые сварные балки высотой 1,5 м. Колонны крестообразного сечения из вы­сокопрочной стали, примененные впервые, оказались очень удобными для приварки прогонов в любом направлении в зависи­мости от сетки колонн с двух, трех или четырех сторон

Разделением вертикалей и горизонта­лей и сокращением сечений колонн в верх­них этажах достигнута наглядность всей структуры в отличие от скрытого намека на несущую структуру в фасаде здания на Лейк-Шор-Драйв. Заимствованная у того же здания металлическая облицовка не­сущего каркаса оптически и статически активизирована: рандбалки, как и колонны, одеты в бетон, поверх которого размещено покрытие из сваренных листов стали кор-тен. Листы стали, как и рандбалки, заанкере-ны в бетоне; это обеспечивает лучшее соединение и более высокую прочность несущего каркаса — колебания верхней части здания при порывах ветра значитель­но уменьшены. Поскольку для восприятия горизонтальных усилий недостаточно одних многоэтажных рам, предусмотрено похожее на примененное раньше в здании Сигрэм ( комбинированное обеспечение жесткости: в верхней половине здания только рамы, в нижней — рамы и располо­женные между колоннами ветровые связи.

Построенный в 1962 г. «Брунсвик-бил-динг» стоит напротив Общественного центра в Чикаго и убедительно демонстрирует на­ступление железобетона. Для обеспечения жесткости против воздействия ветра здесь применена система рам вместе с массивным ядром жесткости. Устойчивость наружной стены сильно подчеркнута: фасадные пи­лястры вырастают из мощного цокольного корпуса. Но, к сожалению, цоколь стоит не на земле, а поставлен, как на ходулях, на широко расставленные опоры. Такое реше­ние продиктовано требованиями городского транспорта, а также сложностью устрой­ства кессонного основания.

Постройкой в 1963 г. жилого «Каштано­вого дома» высотой 143 м было начато применение системы «труба» для железо­бетонного остова зданий. Продолговатый план и изменяемость квартирной планиров­ки не позволили устроить ядро жесткости, поэтому горизонтальные усилия полностью воспринимаются монолитной пространствен­ной структурой наружных стен, действую­щей как вставленная в фундамент труба. Рекорд высоты для американских железо-бетонных небоскребов был достигнут в 1968 г. постройкой 52-этажного (218 м) здания «Уан Шелл Плаза» в Хьюстоне (штат Техас). Здесь ограждение действует совместно с внутренней трубой массивного ядра жесткости («труба в трубе») — сходно со зданиями «КБС-билдинг» в Нью-Йорке, а также «Брунсвик-билдинг» в Чикаго.

Стремление к более эффективному ме­тоду обеспечения жесткости против воздействий ветра, более интенсивному использованию прочности и большой шири­ны диска наружной стены наблюдается и в металлическом каркасном строительстве. Однако здесь эти меры могут быть эконо­мически оправданы для зданий на 20, 40, 60 этажей выше, чем железобетонные зда­ния.

В здании «Юс Стил билдинг»  высотой 256 м в Питтсбурге ограждения треуголь­ного    ядра    жесткости    превращены    в каркасные диски и на углах жестко связа­ны друг с другом, образуя жесткую трубу, ь укрепленную  в   фундаменте   и  восприни-Щ мающую    все    горизонтальные    нагрузки Ц .  В  верхнем  этаже эта Z конструкция   в   виде   трубы   соединена  с помощью жестких консолей с наружными щ колоннами, которые включаются в работу при порывах ветра, воспринимая сжимаю­щие и растягивающие усилия при дефор­мациях трубчатого  ядра  и предотвращая искривление   плоскости   крыши;   при  этом они  уменьшают  размах  колебаний  верха здания.   Необычно   далеко   выставленные, необлицованные   главные   колонны   имеют наряду со статическими функциями другое важное значение для заказчика — мощней­шего   объединения    стальной    индустрии: они демонстрируют успех, которого строи­тельство их стальных конструкций добилось _  в   борьбе   против   обеих   «наследственных болезней» — пожарной    и    коррозионной .   опасности. Профили коробчатого сечения, как и облицовка отступающего назад фаса­да, состоят из атмосферостойкой стали и заполнены   водой,   подаваемой   системой охлаждения,   которая   в   случае   пожара должна        срабатывать        автоматически .

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13