フランク・アンテリが超高層ビルと構造工学の進化について語る

Nov 18, 2023

フランク・アンテリは、超高層ビルの開発を専門とする構造エンジニアとして働いています。 次の記事では、フランク・アンテリが、これらの壮大な建物の進化と、それらが人間の創意工夫、工学的能力、芸術的ビジョンの具現化としてどのように誕生したかについて説明します。

1800 年代以来、超高層ビルは重力の法則に逆らっているように見えましたが、地球の核の強力な引力が単に消えたわけではないことは明らかです。 では、これらの高い塔はどのようにして倒れないのでしょうか?

超高層ビルが初めて登場したのは 1800 年代で、鉄鋼の大量生産により、非実用的な厚い壁や不当に広い基礎を必要とせずに建物の上向きの成長をサポートできるようになりました。 コンクリートを使用して基礎レベルの耐荷重能力を強化したことと、エレベーターの発明も重要な進歩でした。

フランク・アンテリは、洞窟での生存から空高く家を建てるまで、人類の創意工夫がどのように進化したかを説明します。

1800 年代、人々はかつてないほど多くの都市に集まり始めました。 この流入により市街路の面積に大きな負担がかかり、増加する人口にどのように対応するかという難しい問題が生じました。 省スペースの実用性の問題として、エンジニアは空に目を向け始めました。

フランク・アンテリ氏は、超高層ビルが初めて登場したのは 19 世紀だが、人間が高層ビルの建設に必要な物理的および数学的原理を理解した証拠は、古代エジプトのピラミッドやマヤの寺院にまで遡ると述べています。

地上の幅を制限しながら建物の高さを高めるという課題に関しては、構造エンジニアが立ち上がって、それ以来、進歩を続けています。 これらの偉業を実行できるようになったのは、垂直方向と水平方向の重量負担の比率をはるかに高くできる強度を提供する大量生産の鉄と鋼の開発でした。

これらの金属に加えて、構造技術者は、鋼の展性とコンクリートの安定性を組み合わせた鉄筋コンクリートの使用も開始し、建物の自重を支えるのに十分な頑丈な基礎を確保しました。

フランク・アンテリ氏は、これらの新素材を装備したことで、19世紀の技術者たちは、初期のエジプト人やマヤ人が使用していた幅広の横方向の枠組みに頼ることを避け、代わりに安定化する重量をより下方の狭い表面積に向けることができたと述べている。

エレベーターの発明は、複数の理由から超高層ビルの開発において極めて重要なステップでした。 大きな物体や重い物体を階段を数段上まで移動させるのは困難であるため、エレベーターは実用的な屋内移動手段となりました。 さらに、エレベーター シャフトは、建物の中心部で重量を支える「バックボーン」として重要な構造的役割を果たし始めました。

フランク・アンテリ氏は、超高層ビルが初めて登場して以来、エンジニアリングと技術の進歩により、実用的な安定性の問題だけでなく、建物の美的魅力も考慮することがますます可能になったと述べています。 1900 年代を通じて、超高層ビルは、ほんの数十年前に作られた基本的な長方形の柱よりもはるかに様式化され、華やかになりました。

建物の中心部の密度を減らし、外部デザインを追加するために、多くの超高層ビルには重量を支える外骨格が追加されています。 構造の安定化重量をより広い表面に分散させることにより、外骨格は、構造工学が建築における形状と機能をどのように組み合わせるかをもう 1 つ反映しています。

スタイルは現在、超高層ビルの設計において重要な考慮事項となっていますが、フロアプランの安全性と実用性を確保することが依然として各構造エンジニアの主な関心事です。

計画プロセス中、エンジニアは、建築材料の固定重量、建物内の物体や居住者の変動重量、特定の気候における冬季の雪や氷の潜在的な重量など、さまざまな要因を考慮する必要があります。 。

構造エンジニアは、さまざまな重量のバランスに加えて、土壌の質が土地の上に直接建物を建てることができるかどうか、より深くて頑丈な基礎を最初に設置する必要があるかどうかなどの環境要因も考慮する必要があります。 フランク・アンテリ氏は、気温の変化に対する建材の反応が異なるため、気候の種類や季節の変化も考慮する必要があると説明しています。

建築現場が、地震、火災、強風などの特定の自然災害が発生しやすい地域に位置する場合、そのような力によって引き起こされる構造の動きや潜在的な損傷を最小限に抑えるために、特定の横方向の補強材を設置する必要があります。

フランク・アンテリ氏は、設計プロセスに含まれる自然依存の考慮事項を超えて、構造エンジニアは必要な材料のコストも考慮する必要があると説明します。 その高さと大量の強力で高品質の金属の必要性を考慮すると、これらのプロジェクトの価格はかなり急速に上昇する可能性があります。

このような問題に対応して、エンジニアは従来とは異なる構造配置を使用することを選択する場合があります。 その一例がダイアグリッド システムです。ダイアグリッド システムは、梁を斜めのパターンで配置することで、従来のフレームよりも鋼材の使用量を減らします。

超高層ビルの建設における最も決定的な要素の 1 つとして、利用可能な資金の量が、建設に関与する物理学よりも建物の高さの分類に大きな影響を与えることがよくあります。 実際、多くのエンジニアは、超高層ビルの高さに関しては、まだ成長の余地がたくさんあると信じています。

フランク・アンテリ氏は、超高層ビルは都市人口の増加、鉄鋼の生産能力の発展、コンクリート補強の技術、構造技術者の戦略的な重量移動計算などに対応する必要性から生まれたと指摘する。 エレベーターなどの実用的な開発がさらに進むと、スタイルにより多くの注目が集まる可能性があり、その結果、今日世界中で多種多様な超高層ビルが誕生します。