Высотные здания, упирающиеся в небо – уже неотъемлемая часть антуража огромных мегаполисов по всему миру. Хотя с той поры, как их начали массово строить, прошло по историческим меркам не так уж и много времени – 70-80 лет. Причем до Второй мировой войны их можно было лицезреть исключительно в городах Северной Америки, считавшейся прародителями архитектурных гигантов. Стоит отметить, что развитие небоскребов шло в двух направлениях: архитектурной стилистики и высотности. Так, в 1930 году был возведен 77-этажный Крайслер-билдинг, в чертах которого прослеживается влияние арт-деко, а спустя всего 2 года пальма первенства перешла к 120-этажному Эмпайр Стейт-билдинг, над проектом которого трудились целых три автора.
На данный момент из свыше 150 уникальных высоток порядка трети приходится на города США, за ними расположились Канада с Францией, а пятерку замыкают Великобритания и Германия. Впрочем, в 90-х годах в эту гонку по вертикали включились страны Южно-Тихоокеанского и других регионов – Китай, Южная Корея, Гонконг, Тайвань, Австралия, Япония и государства Южной Америки. Поэтому пять зданий с рекордной этажностью Китай построил всего за 15 лет.
Разумеется, строительство небоскребов с высотой свыше 250 метров имеют ряд отличительных особенностей. Во-первых, в их конструкции главенствующее значение отводится противостоянию горизонтальным, а не вертикальным ветровым нагрузкам. Во-вторых, такие гиганты испытывают колоссальное давление, оказываемое как на каркас, так и фундамент. В-третьих, в высотках заложена максимальная степень нейтрализации негативных природных (землетрясения, тайфуны, радиация) и техногенных (пожары, теракты, вибрация и т. д.) факторов. Наконец, в рекордсменах в значительной степени решен вопрос эффективной работы основных материалов (бетон и сталь) в нагруженных и ненагруженных элементах конструкций.
Развитие высотного строительство автоматически спровоцировало возникновение целого ряда инновационных конструктивных систем – с диафрагмами жесткости, ствольно-коробчатую и коробчатую, безкаркасную и иных. Выбор той или иной системы определяется приоритетными факторами опасности, которые, как планируют инженеры и геологи, будут воздействовать на здание. Также учитываются и архитектурно-планировочные технические условия. Так, если высота здания составляет 200-250 м, то используются каркасные или рамно-каркасные системы, как это было сделано при строительстве 60-этажного небоскреба в Нью-Йорке в 1913 году. Дело в том, что данный диапазон вертикали – предельный для таких систем, ибо при большей высоте строения они не способны обеспечить требуемую жесткость конструкции. Зато эта проблема отсутствует в небоскребах с перекрестно-несущими стенами, причем как в монолитном, так и сборном варианте. Соответственно, такие архитектурные гиганты могут взмывать вверх даже на 150 этажей.
Безопасность людей в высотных зданиях – это целый ряд инженерных схем, предупреждающих прогрессирующее разрушение небоскребов и обеспечивающие выживание до момента прибытия спасательных команд. Поэтому на этапе проектирования устойчивость грандиозных конструкций проверяют по двум методам – переменной траектории и особой локальной устойчивости. Более того, в рекомендациях особой группы, сформированной после обрушения зданий Всемирного торгового центра, указано: инженерные расчеты необходимо проводить таким образом, чтобы при выходе из строя любого существенного элемента нагрузка на разные части здания перераспределялась равномерно.