Дериан порылся в коробке, которую нес, и вытащил свёрнутый в рулон чертеж, который протянул Ян Цзину. «Это общий вид башни, которую я спроектировал. Взгляните. Честно говоря, когда я передавал этот проект принцу Аль-Валиду, я немного колебался. Общий стиль башни, которую я спроектировал, не очень соответствовал обычаям Саудовской Аравии, но больше соответствовал вашему китайскому стилю. Как вы знаете, я спроектировал два сверхвысоких здания в Китае: башню Цзиньмао и башню Цзыфэн, поэтому я питаю симпатию к этой стране. Этот проект также больше соответствует традиционному китайскому стилю».

Цзин открыл визуализацию и сразу же был очарован башней. С высоты птичьего полёта башня представляла собой слегка искажённую пятиконечную звезду — не идеальную, а с некоторыми вариациями. Что касается фронтальной визуализации, то она изображает шпиль, напоминающий треугольную пирамиду.

Он самый большой у основания, но постепенно сужается кверху, превращаясь в шпиль на самой вершине.

Он похож на трёхгранный штык, торчащий из земли и пронзающий небеса.

Хе-хе, видите, изначально я назвал это здание Пятизвёздочной Башней, потому что его общая структура образует узор из пятиконечной звезды, а пятиконечная звезда имеет особое значение для китайцев.

Её также можно назвать Башней Пяти Элементов.

Золото, дерево, вода, огонь и земля — одни из важнейших стихий вашей древнекитайской цивилизации, и пять углов этого здания символизируют эти таинственные пять элементов.

Хм, неплохо, довольно хорошо! Мне очень нравится этот дизайн. Но, Аде, откуда ты взял вдохновение для этого проекта?

Хе-хе, вот это совпадение. У меня есть внук, ему уже семнадцать.

Больше десяти лет назад, когда ему было пять, он играл с бумажным шариком, сделанным из нескольких равносторонних треугольных кубиков, — игрушкой, известной как пентагональный тетраэдр.

Цзин кивнул. Он уже видел эту игрушку-оригами раньше; она была поистине волшебной.

Поскольку каждая грань этого пентагонального тетраэдра образует пятиконечную звезду, меня внезапно осенило вдохновение.

Основываясь на этом принципе, я спроектировал эту башню в виде пятиконечной звезды.

После паузы Адриан продолжил: «Мы все знаем, что треугольники — самые устойчивые конструкции, поэтому многие основные конструкции сверхвысоких зданий построены именно из треугольников.

Вся конструкция этой пятиконечной башни-звезды состоит из пяти треугольников, поэтому она очень устойчива.

Что ж, архитектурная концепция Бурдж-Халифа, которую я спроектировал, была «Цветок пустыни». План представляет собой симметричный, распустившийся цветок с тремя лепестками; фасад представляет собой спираль, образованную 21 постепенно поднимающейся террасой, что делает всё здание похожим на бутон, готовый распуститься. В основе этого проекта лежит та же структура равностороннего треугольника.

Башня «Королевство», которую я спроектировал, также основана на этой концепции равностороннего треугольника.

Чтобы построить сверхвысокое здание, первым делом необходимо обеспечить достаточную устойчивость основной конструкции, и треугольник, несомненно, является лучшим выбором.

Цзин кивнул и сказал: «Аде, твоя концепция абсолютно верна. Для таких сверхвысоких зданий устойчивость — первостепенное значение».

Дриан улыбнулся и сказал: «Верно. Поэтому в моих проектах редко встречаются здания, полностью выполненные из стали». Здания, которые я проектирую, в основном железобетонные, и только самые верхние этажи имеют цельностальную конструкцию.

А? Могут ли используемые строительные материалы повлиять на устойчивость здания?

— недоуменно спросил Ян Цзин.

Конечно!

Выбор строительных материалов играет решающую роль в устойчивости здания!

Альберт, тебе следует знать, что два главных страха перед сверхвысокими зданиями — это землетрясения и сильный ветер.

Землетрясения трудно предсказать. Как правило, сверхвысокие здания строят в геологически стабильных районах, чтобы минимизировать воздействие землетрясений.

Но сильные ветры неизбежны. Воздействие ветра на небоскреб высотой более 400 метров является первостепенным фактором при его проектировании.

Чем выше здание, тем сильнее ветровая нагрузка на его верхние части и тем больше смещение.

Это пропорциональная зависимость, и ее невозможно избежать.

Однако воздействие ветра на небоскреб можно минимизировать, используя различные строительные материалы.

В 1960-х и 1970-х годах в мировом архитектурном сообществе существовало общее мнение, что цельностальные конструкции превосходят бетонные и подходят для сверхвысоких зданий. В результате в этот период было построено большое количество небоскребов со стальным каркасом высотой более 300 метров. Например, башни-близнецы Всемирного торгового центра в Нью-Йорке, построенные в 1971 году, достигли высоты 412 метров, а башня Сирс в Чикаго, построенная в 1974 году, достигла 442 метров.

Да, я понимаю. Похоже, цельностальные конструкции не очень огнестойкие, верно?

Обрушение башен-близнецов Всемирного торгового центра во время терактов 11 сентября было вызвано расплавлением стальных конструкций огнем, что в конечном итоге привело к их разрушению», — сказал Ян Цзин.

«Да, хотя стальные конструкции и снижают общий вес зданий, как вы упомянули, цельностальные сверхвысокие здания имеют существенный недостаток с точки зрения пожарной безопасности.

«Если бы башни-близнецы Всемирного торгового центра были построены из бетона, возможно, они бы не рухнули», — кивнул Адриан.

Кроме того, у полностью стальных сверхвысоких зданий есть ещё одна неизбежная проблема: чрезмерные перемещения верхней части.

В 1980-х и 1990-х годах было обнаружено, что полностью стальные конструкции больше не могут удовлетворить спрос на дальнейшее увеличение высоты зданий. Причина заключалась в том, что возросшая боковая жёсткость стальных конструкций не могла справиться с быстрым ростом высоты.

Другими словами, верхние части полностью стальных сверхвысоких зданий испытывают гораздо большие перемещения из-за ветра, чем бетонные конструкции».

Это ясно видно при сравнении моего проекта Бурдж-Халифа и башен-близнецов Всемирного торгового центра.

В моём проекте Бурдж-Халифа используется совершенно новая конструктивная система с бетонным основанием и стальной верхней частью.

На глубине от 30 метров под землёй до 601 метра над землёй конструкция представляет собой железобетонные стены жёсткости; От 601 до 828 метров конструкция стальная, а стальные каркасы с диагональными связями используются от 601 до 760 метров.

Всемирный торговый центр в Нью-Йорке представляет собой полностью стальную конструкцию, поэтому максимальное боковое смещение двух башен на высоте 412 метров достигало 1000 мм. В то же время бетонная конструкция Бурдж-Халифа испытывает максимальное боковое смещение всего 450 мм на высоте 601 метра.

Даже внутри самой Бурдж-Халифа, на вершине бетонной конструкции на высоте 601 метра, максимальное боковое смещение составляет всего 450 мм. Однако на вершине стального каркаса на высоте 760 метров максимальное боковое смещение резко увеличивается до 1250 мм.

К вершине стальной мачты на высоте 828 метров максимальное боковое смещение достигает 1450 мм.

Поэтому отели и апартаменты в бетонном каркасе Бурдж-Халифа расположены ниже 601 метра, а стальной каркас выше 601 метра используется под офисные помещения.

Смещение выше слишком велико, что делает его непригодным для проживания и пригодным только для офисных помещений.

Увидев эти данные, Ян Цзин невольно воскликнул с удивлением: «Неужели разница между стальными и бетонными конструкциями настолько существенна?»

Да, разница, вызванная выбором этих двух строительных материалов, поистине колоссальна!»

— уверенно заявил Адриан.

Смещение этажа — это распространённое физическое явление в сверхвысоких зданиях. Как правило, как только высота здания превышает определённый предел, оно смещается под действием боковых сил, например, ветра. Это неизбежное физическое явление, и чем выше этажи, тем больше смещение.

В общем случае, смещение означает горизонтальное колебание здания, в то время как одностороннее смещение — это колебание здания в одну сторону.

Чем больше смещение, тем менее устойчиво здание.

Всё просто: оно слишком сильно трясётся!

Если смещение превысит определённый предел, здание будет продолжать раскачиваться всё сильнее под действием боковых сил и в конечном итоге обрушится.

Поэтому в архитектурной отрасли действуют строгие правила в отношении коэффициентов смещения перекрытий сверхвысоких зданий. Если модель сверхвысокого здания не проходит испытания в аэродинамической трубе, строительство строго запрещено.

После завершения проектирования сверхвысокого небоскрёба для испытаний строятся несколько моделей разного масштаба. Например, общая модель, используемая для испытаний на жёсткость и аэроупругость, обычно масштабируется в масштабе 500:1, в то время как модели, используемые для локальных исследований ветровой нагрузки, обычно масштабируются в масштабе 250:1 или даже 125:1.

Эти испытательные модели наглядно демонстрируют влияние боковых напряжений на здание, тем самым определяя пригодность проекта.

Дериан продолжил: «Именно из-за значительной разницы в смещении между цельностальными и бетонными конструкциями, железобетонное ядро со стальным периметром стало стандартной формой для сверхвысоких зданий, начиная с 1980-х и 1990-х годов. Башня Цзиньмао, башня Цзыфэн, Бурдж-Халифа, а также башня Королевства и Гринленд-центр, все из которых я спроектировал, используют эту структурную форму».

Я помню, что Бурдж-Халифа была спроектирована с учётом местного стандарта ветра 55 метров в секунду в течение 50 лет.

Во время испытаний в аэродинамической трубе горизонтальное смещение модели под действием этого 50-летнего ветра было практически идентично максимальному смещению, измеренному после завершения строительства здания.

Таким образом, мой проект оказался абсолютно удовлетворительным.

Поэтому при проектировании этой пятизвёздочной башни я использовал ту же структурную форму, что и у Бурдж-Халифа и башни Королевства. Хотя эта конструкция ещё не прошла испытания в аэродинамической трубе, я считаю, что она должна соответствовать требованиям.

То есть, вы хотите сказать, что эта пятизвёздочная башня, или Башня Дракона, тоже будет иметь эту структурную форму?

— спросил Ян Цзин.

Да, эта структурная форма в настоящее время наиболее подходит для сверхвысоких зданий. Ну, я имею в виду с точки зрения финансирования и давления на грунт. Она лучшая. Конечно, если она пройдёт испытания в аэродинамической трубе, это будет ещё лучше.

Хм, вы только что назвали эту башню, которую я спроектировал, Башней Дракона?

«Ха-ха, конечно, потому что я назову её в честь своей компании.

Поздравляю, Аде, я принял ваш проект!»

С: Я кланяюсь, чтобы поблагодарить «Очень Ленивую Рыбу» за вознаграждение в 100 юаней.

м.