Сталежелезобетонные конструкции в строительстве высотных зданий
Сталежелезобетонная конструкция - это составная конструкция, новый вид железобетонной конструкции. Составная форма этих элементов многообразна, поэтому можно применять разные конструктивные системы. С помощью этих конструкций можно эффективно развивать преимущество стальных, сталебетонных и сталежелезобетонных элементов. Очевидно, увеличивается жесткость таких конструкций по сравнению со стальными, уменьшается расход стали и снижается себестоимость. По сравнению с железобетонной конструкцией можно уменьшить собственный вес, ускорить строительство, уменьшить площадь конструкции.
Конечно, у этой конструкции есть свои недостатки. Например, параметры прочности и пластичности железобетонных элементов хуже, чем у стальных конструкций. Требуется значительное количество исследований конструкций, в которых совмещены эти два элемента.
Поэтому сталежелезобетонная конструкция (далее - смешанная конструкция) имеет очевидное преимущество. Такие конструкции быстро развивались в 70-80-е годы XX века. В этот период построено 18 зданий высотой более 200 м, в основном в несейсмической или области низкой сейсмичности. В том числе самое высокое здание «Среднее серебро» в Гонконге высотой 70 этажей (369 м).
90-е годы XX века — начало XXI века
С 90-х годов XX века до начала XXI века в развитии высотных зданий произошли два изменения. Первое — скорость развития конструкций высотных зданий из железобетонных и смешанных конструкций обгоняет скорость развития высотных стальных зданий. Второе — развитие высотных зданий получило новый рост в Азии и Китае. Азия является основным районом строительства высотных зданий.
Скорость развития высотных конструкций из железобетона и смешанных конструкций обгоняет развитие высотных стальных конструкций
История развития зданий с высотой выше 200 м с начала XX до начала XXI века показана на рисунке Основные данные графиков взяты из статистической таблицы 100 самых высоких зданий в мире, которую опубликовала Международная комиссия высотных зданий и городского жилища в 1986, 1995 и 2002 годах. Проблематично сделать эту статистику более полной. Особенно мало статистической информации для высот 206 м, 226 м, 336 м. Немало высотных зданий с высотой 200-236 м пропущено. На этом графике можно последить тенденции развития высотных зданий и сделать вывод, что до начала 30-х годов XX века здания при высоте больше 200 м полностью выполнены из стальных конструкций. 70-е годы XX века ознаменованы бурным развитием высотных стальных конструкций, с начала 80-х годов XX века началось быстрое развитие высотных зданий со смешанными и железобетонными конструкциями. В 90-е годы XX — начало XXI века скорость их развития уже превышала стальные конструкции. Особенно наиболее динамично развиваются смешанные конструкции.
Динамика развития высотных конструкций
В 1996 году, в городе Гуанчжоу (Китай) построено 80-ти этажное здание «Чжунсинь» высотой 391 м. Это самая высокая железобетонная конструкция. В 1998 году в Куале-Лумпуре (Малайзия) построено офисное здание нефтяной компании в 88 этажей, 452 м, и в 2003 году в городе Тайбэй построен международный финансовый центр — 101 этаж, 455 м. Эти два здания выполнены из смешанных конструкций. Их высота превышала высоту здания Sears в Чикаго - самого высокого здания из стальных конструкций. Сейчас проектируется смешанная конструкция - Шанхайский глобальный финансовый центр, его высота - 492 м. В 90-х годах XX — начало XXI века скорость развития высоты и количества этажей зданий со стальными конструкциями уменьшилась. В этот период самое высокое здание — в Гонконге, центр «Среднее кольцо», 79 этажей, 350 м.
Одно из самых больших преимуществ смешанной конструкции - эффективное объединение стальных элементов с элементами из бетона и железобетона. В последние десять лет в смешанных конструкциях использовалась система гигантских конструкций, то есть эффективное объединение железобетонного столба и конструкции из профильной стали, трубобетона, гигантской стальной фермы, гигантской внешней трубы со стальной опорой. Эти новые системы конструкций могут использоваться не только в несейсмических, но и в сейсмических областях. Смешанные конструкции доказали свое преимущество в экономии материалов, безопасности, долговечности и устойчивости. Можно предсказать, что смешанные конструкции будут непрерывно и быстро развиваться.