Небоскребы будущего

«Подумать только, как неразумно содержать сто тысяч домов для сотни тысяч семей в сравнении с одним жилым сектором на сто тысяч квартир; а что такое домашняя библиотека по сравнению с централизованным хранилищем книгофильмов, индивидуальный телевизор по сравнению с системой видеоканалов? Если на то пошло, взять хотя бы наивную глупость бесконечного дублирования кухонь и ванных в каждом доме.

Разве могут они сравниться с автоматизированными блоками столовых и душевых, которые появились с развитием современной городской цивилизации!»… Эти строки из провидческого фантастического романа А. Азимова «Стальные пещеры», написанного почти полвека назад, сегодня вполне могут показаться выдержкой из презентации современного проекта небоскреба. Как фантастика становится явью прямо у нас на глазах, и что нас ждет в ближайшем будущем – об этом мы расскажем прямо сейчас.

Мачта из бетона

Слово skyscraper (небоскреб) – не современная придумка. Английские матросы, еще со времен чайных клиперов, называли так центральную – самую высокую – мачту. Поэтому, когда в конце XIX века появились технологии, позволяющие возводить здания практически неограниченной этажности, морской термин перебрался на сушу, обозначив вертикали, полностью изменившие городской ландшафт.

Главными «виновниками» высотного бума можно назвать лифт Отиса и железобетон: без первого изобретения строительство зданий выше 5 этажей было бессмысленным, а без второго – невозможным. Свою роль сыграло и развитие коммунальных сетей, вернее, оборудования, способного обеспечить удобство даже под крышей многоэтажного дома. А вот среди причин высотной гонки можно назвать и экономику (дорогая городская земля), и перенаселенность, и в определенном смысле моду. Они же определяют популярность небоскребов сегодня и, как минимум, в ближайшем будущем.

К слову, железобетон завоевал свои позиции не с первого раза. Изначально все высотки были каркасными, из стальных балок с деревянными перекрытиями. С выходом на массовый рынок бетонных технологий появились железобетонные системы из балок и колонн – это позволило увеличить внутреннее пространство здания. Потом, к середине XX века, сталь – уже современная, высокопрочная – взяла «реванш», породив целую генерацию каркасных небоскребов, вроде печально известного Всемирного торгового центра. Его пример показал несовершенство металла: оказалось, что при пожаре конструкция может терять прочность, ведя к «складыванию» всего сооружения.

Сегодня и, похоже, в ближайшие десятилетия бетон, вернее – монолитные технологии, будет «законодателем мод» в высотном строительстве. Достаточно взглянуть на уже готовые или вот-вот завершающиеся проекты небоскребов, иные из которых вскоре достигнут километровой высоты.

По иронии судьбы вместе с бетоном в небоскребы вернулось и дерево, правда, с «другой стороны» – как неотъемлемый элемент съемной опалубки. От нее, к слову, зависит очень многое: нагрузка на щит при заливке колоссальна – достигает 8 тонн на квадратный метр. Как ни странно, такое напряжение с успехом выдерживает… березовая фанера.

«Качественная ламинированная фанера, – говорит Андрей Кобец, менеджер по развитию продукта группы «СВЕЗА», мирового лидера в производстве березовой фанеры, – это высокотехнологичное изделие, представляющее собой склеенные между собой слои шпона, покрытые высокопрочной полимерной пленкой. По соотношению «вес/прочность» фанера превосходит даже сталь – это позволяет применять ее в строительстве высотных монолитных сооружений. Например, такие листы были использованы при возведении 400-метрового кувейтского небоскреба Al Hamra Firdous («Аль-Хамра Фирдаус») – одного из самых высоких в мире зданий, построенных исключительно по монолитной технологии».

Сегодня и завтра

Сегодня строительные технологии позволяют возводить сооружения до трех километров высотой. Однако пока такая вертикаль не востребована прежде всего потому, что доехать до «вершины» за разумное время довольно сложно. Поэтому, пока эта проблема не решена, большинство высоток не вырастает больше 500 метров. Однако даже и эта «скромная» высота требует настолько сложных технических решений, что порой разделить настоящее и будущее становится сложно.

Например, одно из самых известных (и еще недавно самых высоких) зданий мира – Taipei International Financial Center («Тайбей 101»), высотой более 500 метров – потребовало решения крайне непростой задачи: в чрезвычайно сейсмоопасном районе Тайваня, где, к тому же, не редкость ураганы, возвести небоскреб, способный выдержать землетрясение и мощный удар ветра. Решение архитекторы позаимствовали в ботанике.

Подобно стеблю растения башня способна гнуться благодаря особой конструкции металлических облицовочных панелей. Они имеют толщину 3 см и при этом могут прогибаться внутрь до 18 см, без проблем возвращая свою форму. В результате зданию не страшен ветер в 300 км/ч. А для стабилизации небоскреба во время подземных толчков (основная опасность состоит в чрезмерном раскачивании верха здания) на его крыше помещен огромный стальной шар весом в 600 тонн, работающий как противовес.

Полон футуристических идей и знаменитый Turning Torso («Крученый небоскреб») в шведском городе Мальме. Здесь бетонное здание (его автор – знаменитый испанский архитектор Сантьяго Калатрава) заковано в стальной экзоскелет (внешний каркас), подобно герою фантастического фильма. Само по себе здание «скромной» высоты (190 метров) имеет очень необычную форму – фактически, это спираль, делающая полный оборот по высоте. Чтобы возвести этот жилой комплекс, пришлось создать монолитную бетонную трубу, внутри которой проходят коммуникации и шахты лифтов. Самое же интересное – тот самый «экзоскелет», выполненный из конических стальных труб. Он охватывает весь периметр и  крепится к стенам между каждым модулем горизонтальными и диагональными трубами. Они, в свою очередь, стальными анкерами устанавливаются к углам конструкции. В результате, центральная часть отвечает за вертикальную устойчивость, а экзоскелет воспринимает мощную ветровую нагрузку (рядом море) и гасит вибрации от нее.

Фантастические решения воплощаются и в строящемся сейчас в ОАЭ Green Environmental Tower («Вращающийся небоскреб»). Это здание не поражает высотой – «всего» 310 метров, однако, оно буквально сошло со страниц произведений «киберпанка»[1]. Дело в том, что этажи этого небоскреба «следуют за солнцем» – вращаются, сообразно заданной хозяевами программе. В результате высотка «оживает», постоянно меняя свою форму.

Однако это не самое интересное: конструкция «зеленого небоскреба» способна вырабатывать электроэнергию, являясь, по сути, единым гигантским ветряком. Каждая из 50 горизонтальных ветротурбин, размещённых между этажами, развивает мощность до 300 кВт, и, по расчетам, всего 8-ми будет достаточно для полного обеспечения всех нужд сооружения. Кроме того, крыша здания станет полем из солнечных панелей. Избыток электроэнергии будет продаваться, причем планируется, что на этом можно будет заработать до 7 млн. долларов ежегодно. Новое слово в зодчестве сказала и технология возведения: треугольные блоки-сегменты будут «навинчиваться» вверх по направляющему центральному стволу башни, так что кран понадобится только для его возведения. Такой подход приводит к тому, что на сборку одного этажа требуется всего 3 дня.

Послезавтра

Сегодня загадывать далеко вперед – дело неблагодарное. Просто потому, что это «далеко» уже завтра может с успехом осуществиться буквально на соседней улице. Общая же тенденция развития «небоскребостроения» заключается в решении проблемы, точно сформулированной «отцом» биоклиматического дизайна – архитектором Кеном Янгом: «Слабое место классической конструктивной схемы – это то, что более 65% энергии потребляется на этапе эксплуатации конструкции здания. Каждый год от 36 до 45% затрат энергии приходятся на процесс строительства. Строительный мусор составляет почти четвертую часть всех отходов цивилизации…». И, как показывают вышеприведенные примеры, такие решения (минимизирующие энергопотребление и производство мусора) все чаще реализуются.

Впрочем, есть проекты, которые даже в наши дни кажутся фантастическими. Будут ли они построены? Время покажет. Например, в прошлогоднем конкурсе журнала Evolo, где рассматривались самые «безумные» проекты небоскребов, участвовало более 600 работ из 43 стран мира. Победителем стала китайская концепция жилого комплекса, которая не будет занимать ни сантиметра драгоценной городской площади. Небоскреб напоминает медузу, под гигантским, наполненным гелием, куполом которой подвешены «щупальца»-этажи с огромными площадками, где расположится все необходимое – от парков до офисов.

Подводная многоэтажка от интернациональной команды хотя и не получила первых мест, была отмечена жюри. Небоскребом назвать ее нельзя, ибо она уходит не ввысь, а вглубь, строя саму себя из пластикового мусора, загрязняющего океан.

Еще один китайский проект –  Rainforest Guardian («Страж тропического леса») – тоже не заслуживает звания небоскреба в строгом смысле этого слова. Предполагается, что гигантский летающий остров будет парить над Амазонкой, собирая воду в сезон дождей. Использовать накопленное предполагается в период сезонных же пожаров, а управлять летающей емкостью будет команда ученых-исследователей.

А вот концепция американцев –  Car and Shell Skyscraper: Or Marinetti’s Monster («Монстр Маринетти») – должна, по замыслу авторов, оживить «мертвый» Детройт. Огромная кубическая конструкция состоит из мириад вертикально интегрированных в общую конструкцию небольших участков с индивидуальными домиками и садиками на них. Дороги будут пронизывать все сооружение по вертикали. Таким образом, город и пригород объединятся на высоте, оставив окружающие земли для сельского хозяйства.

Еще один проект предполагает, что здание будет строить себя само. Для этого понадобится гигантский 3D-принтер на солнечной  энергии, само светило и много песка, который станет материалом для объемной печати. По замыслу авторов, такие башни уже в скором времени могут вырасти (в буквальном смысле) по всей Аравии.

Сегодня – удивительное время. Разделить, где кончается реальность и начинается технологическая сказка, порой просто невозможно, поскольку самые невероятные идеи внезапно осуществляются «в стекле и бетоне» прямо на глазах.