Teraskonstruktsioonide arengu ajalugu mitme kõrguse hoonetes

Inimese konstruktsiooni ajaloos kasutasid inimesed selliseid looduslikke materjale nagu Maa, kivi ja puit esmalt ehitusmaterjalidena. Teaduse ja tehnoloogia edendamisega inimühiskonnas toodeti suures mahus rauda ja terast, tuues ehitusele tugeva ja suure jõudlusega materjali, võimaldades ehitada kõrgemaid ja ohutumaid hooneid.

Maailma raua- ja terasetööstus Euroopas arenes kõige varasemaks ning seega on ka varaseim raua- ja terasehooned Euroopas. 1720 Euroopa alustas maatraua laiaulatuslikku toodangut, 1784 on olnud küpsete raua tootmine, sel ajal hakkas Euroopa rauda kasutama sildade ehitamiseks, 18. sajandi lõpp, Briti puuvillaveskid hakkasid kasutama rauakolonni, raudkiire, et asendada algsed puitkombad ja talad, et saada esimest rauast kogumist (esimest raudade mahutavust) (Maailma suuremad kogused. Suurbritannias ehitati hoone (1793) ja esimene täielik rauaraami ehitise hoone (1797).

I raudprofiilide masstootmine Euroopas 1854. aastal, mis oli hoone jaoks mugavam, ja 1864. aastal maheda terase tootmine, millel olid paremad kinnistud, mis viis terasehoonete laiema kasutamiseni, ja 1872. aastal pariisi lähedal ehitatud šokolaadivabrik nimega Me-joonis 1-1), on Esimese mitmekordse terasega fragmen. Hoone ehitati puhtalt terasest luustikust, talad ja sambad olid jäigalt ühendatud ja kinnitatud, et taluda tuulekoormusi-konstruktsioonisüsteemi, mida tavaliselt kasutatakse tänapäevastes mitmekorruselistes terashoonetes.

Joonis 1-1

Raudkolonni struktuur, mis oli 19. sajandi alguses Ameerika Ühendriikidesse sisestatud kuni 19. sajandi lõpuni, kiirendades linnastumisprotsessi Ameerika Ühendriikides, mitmest kõrgemast terasest hoonetest Ameerika Ühendriikides kuni Ameerika Ühendriikide kiire arenguni. 1885 Chicagos Ameerika Ühendriikides viidi lõpule nn, mida peetakse maailma esimeseks kõrghooneteks-10-korruseliseks, 55 m kõrgusele kodukindlustushoones (joonis 1-2). Hoone kasutab terasest talasid ja rauasamba raami struktuuri, väline telliskivisein on endiselt koorma kandv sein. 1889. aastal Chicagos ehitatud 9-korruseline, 37-meetrine mandlikult hoone, kasutas ahvatlevat raami, kõrvaldades koorma kandvad seinad ja oli tegelikult maailma esimene tõeline kõrghoonete teraskaadme hoone.

Joonis 1-2

20. sajandisse, terasstruktuuri kujundamise meetodi parandamisega, astus Ameerika Ühendriikide terasekonstruktsiooni hoone kõigepealt pilvelõhkuja ajastusse. 1900 New Yorgis asuva 36-korruselise terasest konstruktsiooni pargihoone lõpuleviimise ajal oli sel ajal maailma kõrgeim hoone. 1907 New Yorgis lõpetas laulja hoone, 47-korruseline 187 m kõrgune, on maailma esimene moodne püramiid kui Egiptuse pikk kõrge kõrghoone. 1918. aastal lõpetas New York 60-korruselise, 242-meetrise keskväärtuse hoone, mis oli tollane maailma kõrgeim hoone. Ja 1931. aastal lõpetas New Yorgis 102-korruselise 381 m kõrguse Empire State'i hoone (joonis 1-3), see on verstapost kõrghoonete maailmas, see hoone, mis säilitab maailma kõrgeima ehitusrekordi 40 aastat.

Joonis 1-3

1965. aastal dr Fazlur Rahman Khan, SOM (Skidmore, Owings and Merrill) kuulus ehitusinsener USA arhitektuuriettevõte, esitas esiteks silokonstruktsiooni kontseptsiooni ning tuginedes selle uue struktuurilise kontseptsiooni ja kiiresti areneva arvutusliku struktuurilise mehaanika põhjal 1960. aastatesse (FEM 1-1) (FEM 1-1) (FEA TABLE) (FEA TABLE) (1-1-1-1) (1-1-1-1) (ja ehitas mitu super-High-terast terast) (ja ehitas mitu super-kõrget terast) ja ehitas mitu super-kõrget terast terast (ja ehitas mitu super-kõrgemast terast) ja ehitas 1-1-1-1. Searsi torn (joonis 1-5). Selle uue struktuurilise kontseptsiooni ja arvutusliku struktuurilise mehaanika kiire arengu põhjal on Ameerika Ühendriigid kavandanud ja ehitanud mitu üliperioodiga silindrilisi hooneid (tabel 1-1), sealhulgas tuntud maailmakaubanduskeskus (joonis 1-4) ja Searsi torn (joonis 1-5).

Joonis 1-4

Joonis 1-5

Lisaks Ameerika Ühendriikidele on Jaapan, kus on rohkem kõrghoonete terashooneid, mille põhjuseks on lisaks hästi arenenud raua- ja terasetööstusele ka maavärina vastupidavuse kaalumiseks veel ka oluline põhjus. Kuna Jaapan on mitme maavärina riik, pole Jaapani ehitusseadustikuni kuni 1963. aastani ainult hoonet ületatud 31 miljoni kõrge sätte ületamisele. Seismilistes, tulekahju-, tuule- ja muudes teadus- ja tehnoloogilistes küsimustes teatas Jaapan 1964. aastal suurte teadusuuringute läbimurdete seerias uue ehitusmääruse, mis tühistati hoone kõrguse piirangutel, mis viidi lõpule 1965. aastal, mis on esimene 22-korruseline 78-korruseline 78-aastane terasest kõrghoone Tokyos, Tokyos, uus Otani hotell. Pärast seda on Jaapani kõrghoonete terashooned olnud 36-korruselise 147 m kõrguse teras Kasumigaseki hoone kiire areng 1968. aastal sümbolina ehitatud, Jaapan sisenes tõesti kõrghoonete konstruktsiooni arendusperioodi. 1980. aastateks oli Jaapani terase kõrghoonete koguarv ainult USA-s ning kõrghoonete terasstruktuuri teadusuuringutes, terase arengu, tootmis- ja paigaldustehnoloogia parandamisel jne on saavutanud suurepäraseid tulemusi, kogunud rikkalikke kogemusi ja tekitanud tehniliselt omaenda omadusi. Praegu võtab Jaapanis valdav enamus uusi kõrghooneid üle 20 korruse.

Ühendkuningriik on Euroopas suurim terasest ehitustööde hoonetest, umbes 50% Ühendkuningriigi hoonetest kasutab terasest struktuuri, 1980ndate alguses on Briti mitmekesised ehitised erinevate materjalide konstruktsioonikompositsiooniga. Terasekonstruktsiooni tavaline kasutamine kõrghoonetes Ühendkuningriigis on saanud kasu Briti terase pikaajalisest toetusest ja investeeringust (hiljem CORUS-ist) teoreetilistes uuringutes, terase struktuuri tehnoloogilises arengus ja hariduses.

Kagu-Aasia on maailma majandusarengu hilineja, kõrghooneid hakati selles piirkonnas pärast 1970. aastaid suurel hulgal ehitama, kuid enamik neist on tugevdatud betoonkonstruktsioonid. Pärast 1990. aastatesse sisenemist on terasest struktuuri kasutamine kõrghoonetes muutunud üha tavalisemaks ja ülikõrgete terasest ehitiste hoonete arv on aasta-aastalt kasvanud, näiteks 71-korruseline 369-meetrine Hiina torni torn, mis on ehitatud 1988. aasta Hongkongis (joonis 1-6), ja 88-story 450-meetril, mis on ehitatud Malays. 1-7).

Joonis 1-6

Joonis 1-7

Lisaks 101-korruselisele, 508 m kõrgusele Taipei finantskeskuse hoonele (joonis 1-8), on Taipeis esindatud ülikergete terashoonete esindajad.

Joonis 1-8

Joonis 1-9

Tehnilistel ja majanduslikel põhjustel on Hiinas ehitatud kõrghoonete ehitised alates 1980. aastate keskpaigast. Sellest ajast alates on Hiina reformi ning avamise ja majandusarenguga ehitatud kümneid kõrghoonete konstruktsioonihooneid Shanghais, Pekingis, Shenzhenis, Guangzhou, Dalian, Xiamen, Shenyang, Tianjin jne, eriti Pudongi uue pindala arendamisel ja ehitamisel, mis on 48-st ehitamise ehitamisel ja ehitamisel. Jin Mao Tower (joonis 1-9), mis on praegu mandri-Hiina kõrgeim hoone, on nimetatud kolmandaks maailmas. 1998. aastal ehitati 88-korruseline 421-meetrine Jinmao torn (joonis 1-9), mis on praegu mandri-Hiina kõrgeim hoone ja kolmas maailmas, märkides, et Hiina kõrghooned on jõudnud maailma edasijõudnutele.