Проект "Небоскребы в современном мире - "за" и "против"

" Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя образовательная школа №2 г. Задонска Липецкой области"

Исследовательская работа

Тема: "Небоскребы в современном мире - за и против."

Автор проекта: Галиев Николай ученик 4-а класса Руководитель: Коптева Наталья Викторовна учитель начальных классов

г.Задонск

2018 г.

Оглавление

1. Введение……………………………………………………………………..3 стр.

- История небоскребов…………………………………………………….3-6стр.

2. Небоскрёбы Москвы………………………………………………………….7стр.

3. Анатомия небоскреба……………………………………………………….8 стр.

4. Самые высокие небоскребы мира и их назначение………………12-21 стр.

5. Важность небоскребов в современном мире…………………………21 стр.

6. Результаты исследования…………………………………………….21-22 стр.

7. Заключение………………………………………………………………22стр.

1. ВВЕДЕНИЕ.

Небоскрёб — очень высокое здание с несущим стальным или железобетонным каркасом, предназначенное для жизни и работы людей. В русском языке также используется термин «высотное здание» или просто «высотка».

Минимальная высота здания-небоскрёба является спорной. В США и Европе небоскрёбами принято считать здания высотой не менее 150 м.

Небоскрёбы выше 300 м по определению Совета по высотным зданиям и городской среде называются сверхвысокими, а свыше 600 м — «мега-высокими».

До XIX века здания высотой более шести этажей строились редко. Это было связано с неудобством поднятия по лестницам на большую высоту. Кроме того, всасывающие водяные насосы, применявшиеся в то время, позволяли поднимать воду не более чем на 10 м.

Практически сразу после появления первых небоскрёбов разворачивается настоящая гонка в строительстве самого высокого из них. Особенно остро борьба разворачивается в 20-е годы XX века в Нью-Йорке, где одно за другим были построены несколько высотных зданий, претендующих на звание «высочайшего здания в мире».

В 1913 году в Нью-Йорке было закончено строительство 241-метрового 57-этажного небоскрёба Вулворт-билдинг, соединившего в себе новейшие достижения строительной техники и традиционную архитектуру (неоготика). В течение 17 лет небоскрёб считался самым высоким зданием в мире и до сих пор пользуется особой любовью горожан.

Эта гонка заканчивается в начале 30-х годов. В 1930 году закончено строительство 320-метрового по шпилю, 282-метрового по крыше 77-этажного Крайслер-билдинг. Его строительство инвестировал Уолтер Перси Крайслер, разместивший в этом здании офисы своей фирмы. Дизайн здания необычайно смел для того времени, его верхушка выполнена в виде нескольких повторяющихся сводов со всех четырёх сторон.

Не прошло и года, как 1 мая 1931 года был торжественно открыт ставший мировым символом небоскрёбостроения почти на полвека 443-метровый по антенне, 381-метровый по крыше 102-этажный Эмпайр-стейт-билдинг, который установил новый рекорд высоты, продержавшийся до 1972 года. Примечательно, что здание было построено всего лишь за тринадцать месяцев.

Советский Союз в 1937 году начал сооружение в Москве самого высокого (на тот момент) в мире 495-метрового небоскрёба — Дворца Советов, но оно было остановлено Великой Отечественной войной, после которой проект возрождён не был. Московскими небоскрёбами стали семь сталинских высоток, самая высокая из которых — Главное здание МГУ (240 метров) — вошла во все мировые рейтинги небоскрёбов.

2. Небоскребы Москвы.

Первые небоскрёбы в Москве назывались «тучерезами» (Дом дешёвых квартир Нирнзее, 1912 год, высота более 40 м). Самым высоким гражданским сооружением в дореволюционной Москве было здание Телефонной станции в Милютинском переулке (1908 год) — 78 метров. Русская инженерная мысль и практика строительных работ легко позволяла преодолеть уже в те годы рубеж в 100 и 150 метров, однако соревнование тучерезов сдерживалось эстетическими и религиозными соображениями. Вплоть до 1950-х доминантой исторического центра Москвы оставался рекордсмен средневековья — колокольня Ивана Великого (81 м). Все семь (а по изначальному плану — восемь) советских небоскребов были заложены в один день, 7 сентября 1947 года, в честь 800-летия Москвы.

И вот в 2007 году открывается 268-метровая «Башня на Набережной». Спустя два года рядом с «Башней на Набережной» вырастает «Город Столиц» — самый высокий комплекс зданий во всей Европе. 300-метровая башня «Москва». Проходит еще немного — и «Город Столиц» затмевает «Башня Федерация».

3. Анатомия небоскреба.

Современный небоскреб по сравнению с обычным домом — как космический корабль по сравнению с самолетом: сложнейший инженерный объект и особая среда обитания. Последнее обстоятельство — повод узнать хотя бы вкратце, как устроена высотка и что на нее влияет сильнее всего. Ведь со временем немало москвичей будут жить или работать в подобных зданиях.

ВЕТЕР. 

Из-за больших высот и площади фасадов скорость ветра, обтекающего здание, увеличивается в разы (причем на уровне первых этажей ветер сильнее, чем на высоте 100 метров), а мощные воздушные завихрения могут создавать колебания, как при 4–5-бальном землетрясении. Порою возникает «завывание» вокруг здания. Но ветер может помогать, что выяснили немецкие исследователи: он гарантированно вытягивает дым при пожаре. 
Давление ветра зависит от формы небоскреба. Наилучшая — круглая: воздух хорошо обтекает, не создавая завихрений. Второе место — форма овала, капли, треугольника со скругленными углами. На третьем месте — квадрат, ромб; на четвертом — спаренные высотки (обычно круглые), на пятом — Г- и Н-образные формы. Замыкает список форма пластины или волны: выглядит эффектно, но у здания чрезмерная парусность.

ГРУНТ. 

Сложно предсказать его поведение под огромной тяжестью небоскреба, поэтому делают замеры и при строительстве, и во время эксплуатации дома. В случае риска грунт укрепляют.

ФУНДАМЕНТ.

Наиболее распространены три его типа. 
Для фундамента небоскребов применяют сплошную железобетонную плиту, коробку, сваи, а также их комбинацию. 

Плитный — сплошная плита толщиной до пяти метров, или железобетонная «коробка», применяемая на устойчивых грунтах.

Свайный — разного типа сваи длиной до 30–40 метров и диаметром до шести метров, применяется на слабых грунтах. 

Свайно-плитный — комбинированный вариант.

МАТЕРИАЛЫ.

В основном сталь и бетон. Железобетонные конструкции огнестойки. Благодаря большому весу быстро гасят сейсмические и вызванные ветром колебания. Колонны и другие несущие элементы могут изготавливаться из еще более прочных стале- и трубобетона.
Хорошо держать удар ветра помогает жесткость «скелета» постройки, а сейсмических колебаний — напротив, его гибкость. Также здание, если оно грамотно спроектировано, должно сохранять устойчивость, даже если разрушатся одна или несколько его несущих конструкций. 

ОБЛИЦОВКА. 

Фасады небоскребов — это в основном стальные профили и легкие навесные панели из особо прозрачного стекла, алюминия, полимеров. Популярны вентилируемые системы, отделанные натуральным или искусственным камнем, металлическими листами, фибробетоном (бетон с волокнами из металла и полимеров). Среди новейших видов облицовки — керамика с боросиликатным стеклом (в составе которого вместо щелочи — окись бора, что делает стекло пожароустойчивым), панели из металлической пены, нанокомпозиты, стеклянные панели с водоотталкивающим самоочищающимся слоем.

ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ. 

Их более тридцати: для обеспечения микроклимата (кондиционирования, отопления и вентиляции), водоснабжения и канализации, электроснабжения, мусоро- и дымоудаления, автоматики и диспетчеризации, охраны, аварийные, пожаротушения и так далее.
Высотка обязательно разделена на блоки с противопожарными преградами, и многие инженерные системы тоже делятся на участки. Например, чтобы вентиляции не мешали хаотичные потоки воздуха внутри дома (из-за разного нагрева стен по высоте), делают промежуточные технические этажи, шлюзы на лестничных клетках, лифтовых холлах и на входе в здание, двойные двери при входе в квартиры.
Система водоснабжения имеет дополнительные насосы (примерно каждые 12–15 этажей), а мусоропроводы оборудованы перемычками (они разбивают воздушные потоки, не дают бумажкам и перышкам парить по колодцу и тормозят падение тяжелого мусора). 
Вентиляция также проектируется отдельно для каждого блока. Поскольку на больших высотах окна зачастую не открывающиеся, они имеют клапаны и форточки-створки, а во всем здании обустроена механическая приточно-вытяжная вентиляция и автономное кондиционирование. 

КОМПЛЕКСНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ.

Небоскребы не зря называют «интеллектуальными зданиями»: контроль безопасности компьютеризирован, дабы избежать человеческой ошибки при управлении в экстремальных условиях десятками систем одновременно. Например, даже при пожаре все инженерные системы должны оставаться работоспособными.

 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ. 

То, что всегда работало против высоток (ветер, солнечная энергия), теперь внедряют в системы жизнеобеспечения. Например, оборудуют ветряные электростанции и солнечные батареи.

Возгорания в небоскребах крайне опасны, поскольку пожар стремительно развивается по вертикали (продукты горения распространяются со скоростью в несколько десятков метров в минуту), а средства спасения далеки от совершенства.

Большее число жертв. По статистике, доля погибших в расчете на один пожар в зданиях высотой более 25 этажей в три-четыре раза выше по сравнению с 9–16-этажными. В здании высотой более 100 метров около половины находящихся там людей не смогут быстро покинуть его из-за физической усталости (наступающей уже после пяти минут спуска по лестнице), тесноты и неизбежной паники. 

Как спастись. В мире разработаны разные средства спасения с высоток через их фасады: прыжковые для свободного падения (тот же парашют), канатно-спусковые и рукавные устройства, «Одноразовый лифт» и другие. Но даже физически крепкому человеку непросто ими воспользоваться, не говоря уже о детях, пожилых людях, инвалидах — именно они и погибают первыми. 

Специалисты США и Европы считают, что лучшее средство эвакуации — лифты. Но не решены такие проблемы: лифты и их шахты должны быть негорючими и защищенными от пламени и дыма; нужна замена тросовому подъемному механизму (зависимому от электричества и уязвимому); падение лифта должно быть исключено; лифт должен вмещать сотни людей. Всего этого не обеспечивает ни один лифт в мире. 

Горят небоскребы (слева направо): в Мадриде в 2005 году, в Астане в 2006-м и в Пекине в 2009 году. 

Перспективное средство спасения — плавающие лифты.
Новый способ эвакуации с помощью лифтов разработал ОАО «Московский институт материаловедения и эффективных технологий». Суть изобретения — использование столбов воды, поддерживающих специальные лифты, плавающие в эвакуационных шахтах.

Еще два года назад в своей статье в журнале «Высотные здания» гендиректор предприятия Марсель Бикбау, академик РАЕН, сообщил, что плавающие лифты полностью соответствуют вышеперечисленным требованиям: защищены от воздействия огня и продуктов горения, не зависят от электроснабжения и т. д. 

Один лифт эвакуирует сотни людей. 

Такой лифт — это многоэтажная металлическая конструкция на понтоне с грузоподъемностью до нескольких сотен человек. При этом жильцы заходят в спасательный лифт сразу с нескольких этажей. А сами эвакуационные шахты становятся зонами безопасности: люди будут находиться в лифтах с нормальным воздухоснабжением, с освещением, баками с питьевой водой, средствами первой помощи.
Изобретатели уверены, что объем воды, встроенный в верхней части высотки, кроме лифтов, поможет и тушению пожара, и устойчивости здания (для компенсации его колебаний). 

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ. 

Впервые на жилом здании использована система вентилируемого фасада. Фасад украшен вертикальными витражами. Во всех квартирах предусмотрены места для зимнего сада, угловое остекление от пола до потолка, французские балконы, огороженные высокопрочным многослойным стеклом.
В центральной части на уровне 25-го и 30-го этажей — по две террасные квартиры. Восемь секций здания завершают 12 двухуровневых пентхаусов площадью 250-350 метров с панорамным остеклением и террасами. Коммуникации предусматривают возможность индивидуального бассейна или каминной комнаты. Террасы оборудованы электрическим подогревом кровли. В каждом пентхаусе проходит индивидуальная ветка отопления.
Инфраструктура включает в себя: автомойку и автосервис, спорткомплекс, 25-метровый бассейн, финские и турецкие сауны, салон красоты, фитнес-центр, ресторан и т. д.

АРХИТЕКТУРА, ИНЖЕНЕРИЯ. Архитектура продолжает традиции сталинских высоток.
Конструкция: монолитно-железобетонный каркас; колонны/перекрытия; облицовка: полнотелый кирпич, трехслойная кладка.
Внешняя отделка: система вентилируемого фасада; керамогранитная плитка светлых тонов. Стилобат: иранский травертин и гранит, «рваный» облицовочный камень.
Инженерные системы: Лифты грузоподъемностью 630–2000 килограммов. Система очистки вертикальных витражей. Системы жизнеобеспечения: центральный тепловой пункт, теплообменники, десять насосных станций — 32 повысительных насоса, система резервного горячего водоснабжения; приточно-вытяжная вентиляция; кондиционирование; трансформаторная подстанция; три взаимодублирующих источника питания подключены к разным городским подстанциям; резервный дизель-генератор 1000 кВт.
Противопожарные системы: автоматического водяного пожаротушения (спринклер), автоматическая пожарная сигнализация, автоматического оповещения, противодымная вентиляция. Все инженерные системы круглосуточно в автоматическом режиме контролирует единая диспетчерская.

Мы рассмотрели техническую часть небоскрёбов. Ну а сейчас пришло время насладиться красотой инженерных технологий, которые по всему миру неустанно модернизируются и мы с удовольствием можем любоваться на них и только удивляться насколько вперед шагнула наука и инженерия.

4. Самые высокие небоскребы мира и их назначение.

Бурдж-Халифа - самое высокое когда-либо существовавшее сооружение в мире. Точная высота сооружения составляет 828 м. 

Внутри комплекса Бурдж-Халифа размещены отель, квартиры, офисы и торговые центры. Здание имеет три отдельных входа: в отель, в апартаменты и в офисные помещения. На 43-м и 76-м этажах расположены тренажёрные залы, бассейны, смотровые площадки с джакузи. На 122-м этаже находится ресторан «Атмосфера» на 80 мест — это расположенный на самой большой высоте в мире ресторан.

Самая высокая смотровая площадка Бурдж-Халифа находится на 148-м этаже на высоте 555 метров. Еще две площадки расположены на 124-м (472 метра) и 125-м этажах.

Внутри здания не только охлаждается, но и ароматизируется благодаря специальным мембранам. Этот аромат был создан специально для Бурдж-Халифа. Стёкла не пропускают пыль и отталкивают солнечные лучи, позволяя поддерживать оптимальную температуру в здании, к тому же их ежедневно моют. Специально для Бурдж-Халифа была разработана особая марка бетона, который выдерживает температуру до +50 °C. Бетонную смесь укладывали только ночью, а в раствор добавляли лёд.

В здании установлено 57 лифтов. При этом только служебный лифт поднимается с первого этажа на последний. Жильцы и посетители небоскрёба перемещаются между этажами с пересадками. Лифты Бурдж-Халифа развивают скорость до 10 м/с.

У подножья небоскрёба в искусственном озере находится музыкальный фонтан Дубай. Его освещают 6600 источников света и 50 цветных прожекторов. Длина фонтана — 275 м, а высота струй достигает 150 метров. Фонтан имеет музыкальное сопровождение.

Шанхайская башня – одна из самых ярких достопримечательностей города 632 м, является по высоте первым в стране и третьим в мире сооружением.

В середине девяностых годов началось строительство района Пудун на сельскохозяйственных землях Восточного берега реки. 20 лет назад на месте современного Пудуна был тихий сельскохозяйственный район. Теперь же он стал международным деловым центром. Сейчас там повсюду новые высотные здания.

В ноябре 2008 года началась работа над одним из самых потрясающих небоскребов. Удивительная Шанхайская башня, высотой 632 метра станет вторым по величине зданием в мире, высочайшим как в Китае, так и среди сооружений возведенных в сейсмически активных зонах. Это самое современное строение подобного рода на планете. 128 этажей, 9 внутренних садов, будут работать жить и делать покупки в 16 тыс. человек. Настоящий небесный город.

Башни Абра́дж аль-Бейт – это самые высокие здания в Саудовской Аравии. Высота 601м.

Башни Абрадж аль-Бейт также известен как «Makkah Clock Royal Tower» огромный жилой комплекс который находится в Мекке, Королевство Саудовская Аравия. Здание уникально тем что ему принадлежит несколько мировых рекордов в моровом строительстве. В их числе: самый высокий отель мира, самая высока башня с часами в мире и крупнейшие часы, крупнейшее здания в мире по площади, второе самое высокое зданием в мире после Бурдж Дубай. Строительный комплекс построен в нескольких метрах от крупнейшей исламской мечети — Масджид аль Харам.

Это самое большое (но не самое высокое) сооружение в мире по массе, также это самое высокое сооружение в Саудовской Аравии и второе в мире после Бурдж-Халифа.

Здание расположено через дорогу к югу от входа в мечеть Масджид аль Харам, в которой находится Кааба. Самая высокая башня в комплексе послужит отелем, чтобы помочь обеспечить жилье для более чем пяти миллионов паломников, которые ежегодно посещают Мекку для участия в хадже.

Международный финансовый центр Пинань — комплекс зданий, включающий 599-метровый, 115-этажный небоскрёб в городе Шэньчжэнь, провинция Гуандун, Китай.

Lotte World Tower

Lotte World Tower — 123-этажный сверхвысокий небоскрёб, который находится в районе развлекательного комплекса Lotte World в Сеуле, Южная Корея.
Церемония закладки первого камня состоялась в 2005 году,
однако затем строительство было отложено из-за ограничений по высотности. Ограничения были сняты в 2009 году и уже в феврале 2010 года строительство возобновилось.
Согласно проекту, высота здания составляет 555 метров, что делает его одним из самых высоких зданий в мире. Надо сразу отметить, что Lotte World Tower – это хотя и самая впечатляющая, но отнюдь не единственная составляющая целого комплекса, чье официальное название Lotte World Tower & Lotte World Mall. Весь комплекс состоит из пяти основных объектов: небоскреб Lotte World Tower, кинотеатр (12 этажей или 78 м), универмаг для дорогих брендов Avenuel (10 этажей, 60 м), торговый центр Lotte World Mall (12 этажей, 76 м) и большой концертный зал. В LWT будут размещаться офисные помещения, жилые квартиры, шестизвездочный отель, рестораны, магазины, конференц- залы и прочее.

Итак, мы насладились красотами инженерной мысли, разобрались в плюсах и минусах строительства небоскребов. А так же на основании прочитанных и изученных материалов можно определить назначение небоскребов.

5. Важность небоскребов в современном мире.

Но остается открытым вопрос: «насколько нужны эти красивые высокотехнологичные здания?»

Безусловно, они нужны в основном для экономии земли там, где ее для строительства обычных домов не хватает и такая проблема часто возникает в нашей столице – Москве. Да и не только в Москве… в Китае эта проблема стоит намного острее и поэтому они вынуждены прибегать к таким сооружениям. Ведь в одном здании помещается огромное количество офисов и соответственно рабочих мест, а на верхних этажах живут люди в своих квартирах, наслаждаясь красотой города прямо из своего окна.

Но давайте все же обратимся к проведенным исследованиям среди моих одноклассников. Что же они думают на счет введения в нашу жизнь небоскребов и разделяют ли они мою увлеченность и восхищение ими?

6. Исследование и результаты исследования.

С помощью теста я выяснил предпочтения своих одноклассников.

Мои одноклассники ответили на вопросы так:

- "В каком городе ты видел небоскреб" - 10 человек ответили, что видели его только в фильме. Остальные писали разные ответы: в Москве,в Санкт-Питербурге.

На вопрос:

"Из чего был он сделан?" правильность ответа так же не впечатлила…

Многие не представляют из чего строят эти сооружения.

И потому ответ в основном был один: "из кирпича…"

Но теперь, после моего доклада, никто так точно не ответит, поскольку теперь знают как и из чего строиться небоскреб.

На вопрос: "На каком этаже в небоскребе вы хотели бы жить?" - только два человека предпочло бы проживать на последних этажах, и я был бы в их числе.

А вот на вопрос:

"Какие дома вам больше нравятся: небоскребы или малоэтажные?" - 15 человек ответило малоэтажные. И только 10 человек отдали свое предпочтение небоскребам.

На основании исследования можно сделать вывод, что мы ещё пока не очень хорошо понимаем что такое небоскребы и для чего они нужны в мире.

7. Заключение.

Однако, именно на основе исследования и проанализировав все данные, технические и другие моменты, касающиеся небоскребов, можно сделать вывод, что они нужны исключительно в тех местах, где не хватает земли для постройки малоэтажных домов, где много трудоспособного населения, но не хватает рабочих мест и мест, под строительство офисов.

Мои одноклассники в своем большинстве предпочли бы жить в малоэтажных домах, а за частую и в собственных частных домах. И я одобряю их выбор.

Гораздо спокойнее жить поближе к земле, иметь собственные коммуникации, не зависящие ни от каких либо технических проблем, которые могут вполне возникнуть в небоскребе.

Давайте жить в малоэтажных домах, квартирах, а небоскребами будем просто любоваться вечерами издалека.

Список используемой литературы:

1. Большая иллюстрированная энциклопедия Школьника, Москва, издательство «Махаон», 2005г, с.365

2. Гиннес.Мировые рекорды 2015 – Москва, АСТ, 2014гстр.196

3. Интернет сайты www.wikipedia.org,  interesnik.com, www.vashdom.ru, pochemuha.ru, sky-scraper2009.livejournal.com