Для такого гигантского небоскреба трудно было выбрать более неудачное место, чем город Тайбэй на острове Тайвань. Мало того, что этот город расположен в Тихоокеанском геосинклинальном поясе (пояс тектонических разломов земной коры, где примерно раз в 10 лет происходят серьезные землетрясения), к тому же он еще и стоит на пути продвижения огромного числа тайфунов, зарождающихся в Южно-Китайском море.
Тайбэй 101 отнял звание самого высокого в мире здания у башен Петронас-тауэрс в малайзийской столице Куала-Лумпуре, обойдя их на 55 м и достигнув высоты 507,77 м.
Тайбэй 101 стал первым небоскребом, построенным в зоне землетрясений и сильных ветров. Это требует смелого проектировочного новаторства. Каждая из этих двух видов опасностей предполагает особое и, в некотором смысле, противоречивое конструкционное решение. Так, в сейсмических областях здания должны обладать упругостью и гибкостью для поглощения энергии колебаний, а для противостояния сильным ветрам им нужна жесткость.
Для уравновешивания этих противоположных свойств проектировщики компаний «Торнтон-Томазетти инжинирс» и «Эвергрин консалтинг инжиниринг» использовали в конструкции небоскреба Тайбэй 101 массу различных технических новшеств – от внешнего каркаса для защиты от землетрясений до гигантского висящего шара, именуемого демпфером, который не позволяет зданию слишком сильно раскачиваться под ураганными ветрами.
Помимо конструкторской мысли XXI века, этот небоскреб стоимостью млрд. 640 млн. демонстрирует уважительное отношение к древним верованиям. Архитекторы местной компании «Си-Уай Ли энд партнере» спроектировали башню из восьми отчетливых ярусов, возвышающуюся над 25-этажной базовой частью.
Поднимаясь, каждый ярус расширяется и заканчивается открытой площадкой – в китайской культуре такая форма символизирует финансовое благополучие и вечную бодрость. Поскольку цифра 8 считается у китайцев особенно счастливой, каждый из этих восьми ярусов включает восемь этажей. Поэтому не удивительно, что в небоскребе Тайбэй 101 впоследствии разместятся Тайваньская фондовая биржа и многочисленные, стремящиеся к процветанию финансовые компании. Удача будет им всем очень кстати, когда неизбежно наступит время тайфунов и землетрясений.
Шпиль
В то время как большой, особым образов настроенный монолитный демпфер защищает основную часть сооружения, целостность 60-метрового шпиля башни обеспечивается двумя более мелкими демпферами, смягчающими почти постоянные удары ветра на высоте более 500 м.
Оставленные без внимания, подобные колебательные движения уже через какие-то десятилетия привели бы к ослаблению металла и катастрофическому обрушению конструкции. В этом ограниченном пространстве на поперечные балки, окружающие внутренние колонны шпиля, помещены четырехтонные демпферы. Накопленная этими демпферами энергия колебаний шпиля передается и гасится с помощью расположенной ниже системы пружин.
800-тонный шар на 88-м этаже
Небоскребы в зонах землетрясений конструируются таким образом, чтобы они могли изгибаться для поглощения сейсмической энергии. Но стоит расположить такую гибкую башню в районе сильных ветров, и пребывание на ее верхних этажах напомнит качку на палубе морского судна – не слишком приятное ощущение, когда находишься на высоте около 450 м над землей.
В данном случае специалисты решили проблему, установив крупнейший в мире пассивный монолитный демпфер, настроенный на колебания с определение частотой. Он представляет собой 800-тонный маятник, закрепленный на 92-этаже и играющий роль гасителя инерции здания. Когда дует сильный ветер, он раскачивается, зато небоскреб остается неподвижным. При нормальных условиях амплитуда колебаний этого шара стоимостью млн., подвешенного на стропах из высокопрочных тросов, находится в пределах 10 см.
На уровне горизонтальной средней линии к шару прикреплены восемь вязкостных демпфирующих устройств, похожих на гидравлические амортизаторы. Во время раскачивания демпфера из этих устройств через маленькие отверстия выдавливается вязкая жидкость, что и поглощает энергию ветра.
В случае катастрофической силы землетрясения или тайфуна, что бывает примерно раз в сто лет, шар будет раскачиваться с амплитудой 1,5 м и встретит кольцо буфера-ограничителя, который снабжен восемью дополнительными вязкостными демпферами, именуемыми задержниками. Это будет первый особо настроенный монолитный демпфер, открыто включаемый архитектором в интерьер здания.
Из зала ресторана и со смотровой площадки, соответственно, на 88-м и 89-м этажах, которые окружают декоративно оформленный шар диаметром 5,5 м, открывается панорама прилегающей местности. Доступ публики в этот ресторан (и к обслуживающему его высокоскоростному лифту) предполагается ограничить.
Это удивительное видео было сделано 12 мая 2008 в самом высоком небоскребе мира Taipei 101. В этот день случилось ужасное землетрясение в китайской провинции Сычуань, в результате которого 60 тыс. человек погибло и 20 тыс. считаются пропавшими безвести. В момент землетрясения в здании находились люди.
На чем он держится
Каркас небоскреба образован тремя отдельными группами элементов конструкции, каждая из которых сложным образом взаимодействует с другими и должна выдерживать свой особый вид нагрузки.
Четыре пары сверхмощных колонн размером 2,4 x 3 м в поперечном сечении, по одной на каждую сторону, и сердцевина из 16 колонн вместе удерживают здание в вертикальном положении. Между 25-м и 77-м этажами эти сверхмощные бетонные колонны, взятые в стальной корпус, все более утончаются, а выше уровня 66-го этажа становятся сплошь стальными.
Словно огромная паутина, сверхмощные колонны окружает гибкая стальная решетчатая система, которая должна изгибаться во время землетрясения. Благодаря ей, обеспечивается наружный уклон стен здания и повторяется форма перевернутой пирамиды, никогда в современной строительной практике ранее не использовавшаяся.
Однако подлинным конструкторским новаторством является способ скрепления всех колонн. Через каждые восемь этажей идет специальный технический отсек, – где проходят мощные стальные стропильные фермы высотой в целый этаж. Эти фермы соединяют между собой колонны сердцевины и расположенные по периметру сверхмощные колонны, тем самым существенно расширяя площадь опоры здания и предотвращая возможность его опрокидывания.
Подобное техническое решение напоминает использование лыжных палок – чем дальше друг от друга расположены опорные точки, тем труднее упасть.
Лифты
Вероятно, будет справедливо, если высочайший в мире небоскреб получит самые скоростные в мире лифты. Два лифта подобного типа (остальные 59 развивают близкую к рекордной скорость), разработанные фирмой «Лерч, Бейтс энд эссошиэйтс» доставят людей к смотровой площадке на 89-м этаже всего за 39 сек. В течение примерно 10 сек пассажиры такого лифта будут подниматься со скоростью 16 м/сек, тогда, как при спуске скорость будет ограничена примерно 10 м/сек – ради того, чтобы избежать неприятных ощущений в ушах.
Лифт фирмы «Брут» также может двигаться с приличной скоростью, но главная задача заключается в управлении этой скоростью и выработке надежных мер безопасности.
Лифты небоскреба Тайбэй 101, каждый из которых стоит более млн., впервые будут иметь герметизированную кабину, керамические колодки экстренного торможения и трехцилиндровый телескопический амортизатор, который поможет смягчить удар при аварийном спуске кабины.
Поскольку из-за перепадов температуры может произойти искривление направляющих рельсов лифта, компьютерная система управления демпферами на этом небоскребе также впервые будет в этом случае приводить в действие небольшие противовесы, исправляющие положение.
