Введение
Механический этаж, механический пентхаус, механический уровень или механическая площадка – это этаж высотного здания, предназначенный для размещения механического и электронного оборудования. Наиболее часто используется термин «механический», но также применяются слова «вспомогательный», «технический», «обслуживающий» и «инженерный». Они присутствуют во всех высоких зданиях, включая самые высокие в мире небоскребы, и связаны со значительными конструктивными, инженерными и эстетическими задачами. В то время как большинство зданий имеют механические помещения, как правило, в подвале, высокие здания требуют выделенных этажей по всей высоте конструкции для этих целей, по причинам, которые будут рассмотрены ниже. Поскольку они занимают ценную площадь (как и шахты лифтов), инженеры стремятся минимизировать количество механических этажей, обеспечивая при этом достаточный резерв в предоставляемых ими услугах. Как правило, для небоскребов требуется один механический этаж на каждые 10 этажей, используемых арендаторами (10%), хотя этот процент может значительно варьироваться (см. примеры ниже). В некоторых зданиях они сгруппированы, разделяя здание на секции, в других – равномерно распределены по высоте, а в третьих – в основном сосредоточены в верхней части. Механические этажи обычно включаются в нумерацию этажей здания (это предписано некоторыми строительными нормами), но доступ к ним осуществляется только через служебные лифты. Некоторые правила зонирования исключают механические этажи из расчета максимальной площади здания, что позволяет значительно увеличить его размеры; это, например, практикуется в Нью-Йорке. Иногда здания проектируют с механическим этажом на тринадцатом этаже, чтобы избежать проблем с арендой из-за суеверий, связанных с этим числом.
A mechanical floor, mechanical penthouse, mechanical layer or mechanical level is a story of a high rise building that is dedicated to mechanical and electronics equipment. "Mechanical" is the most commonly used term, but words such as utility, technical, service, and plant are also used. They are present in all tall buildings, including the world's tallest skyscrapers, with significant structural, mechanical and aesthetics concerns. While most buildings have mechanical rooms, typically in the basement, tall buildings require dedicated floors throughout the structure for this purpose, for a variety of reasons discussed below. Because they use up valuable floor area (just like elevator shafts), engineers try to minimize the number of mechanical floors while allowing for sufficient redundancy in the services they provide. As a rule of thumb, skyscrapers require a mechanical floor for every 10 tenant floors (10%), although this percentage can vary widely (see examples below). In some buildings, they are clustered in groups that divide the building into blocks, while in others they are spread evenly through the structure, and in still others, they are mostly concentrated at the top. Mechanical floors are generally counted in the building's floor numbering (this is required by some building codes) but are accessed only by service elevators. Some zoning regulations exclude mechanical floors from a building's maximum area calculation, permitting a significant increase in building sizes; this is the case in New York City. Sometimes buildings are designed with a mechanical floor located on the thirteenth floor, to avoid problems in renting the space due to superstitions about the number.
Структурные проблемы
Некоторые небоскребы имеют узкие ядра, требующие стабилизации для предотвращения обрушения. Обычно это достигается путем соединения ядра с внешними суперколоннами через регулярные интервалы с помощью аутригерных ферм. Треугольная форма распорок исключает размещение на них офисных помещений, поэтому в этих секциях вместо этого располагаются технические этажи, как правило, по два. Дополнительные стабилизирующие элементы, такие как динамические демпферы, также требуют технических этажей для их размещения или обслуживания. Такая планировка обычно отражается во внутренней схеме расположения лифтов. Поскольку почти всем лифтам требуется машинное отделение над последним обслуживаемым этажом, технические этажи часто используются для разделения шахт, расположенных друг над другом, для экономии пространства. Иногда непосредственно под этими этажами размещается пересадочный уровень или skylobby. Лифты, достигающие верхнего офисного этажа, также требуют надшахтных машинных отделений; их иногда размещают на полноценных технических этажах, но чаще – в механическом пентхаусе, который также может содержать телекоммуникационное оборудование и оборудование для мойки окон. В большинстве конструкций зданий это простая "коробка" на крыше, а в других – скрыта внутри декоративного шпиля. В результате, если учитывать верхние технические этажи в общей высоте, в небоскребе с такой конструкцией не может быть настоящего "офиса на верхнем этаже".
Механические проблемы
Помимо обеспечения структурной поддержки и управления лифтами, основное назначение механических этажей – это инженерные системы, такие как отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (ОВКВ). Они включают в себя воздухообрабатывающие установки, градирни (в механических пентхаусах), электрические генераторы, чиллеры, водяные насосы и так далее. В частности, задача подачи и поддержания водоснабжения на верхних этажах является важным фактором при проектировании небоскребов. Вода необходима для нужд арендаторов, кондиционирования воздуха, охлаждения оборудования и базового пожаротушения с помощью спринклерных систем (особенно важно, поскольку наземная пожарная техника обычно не может добраться выше десятка этажей). Неэффективно и зачастую невозможно, чтобы водяные насосы напрямую подавали воду на высоту в несколько сотен метров, поэтому используются промежуточные насосы и резервуары для воды. Насосы на каждой группе механических этажей работают как релейная передача на следующий этаж выше, а резервуары обеспечивают запас воды для нормальной работы и аварийных ситуаций. Обычно насосы обладают достаточной мощностью, чтобы перекачивать воду, минуя этаж с неисправными насосами, и подавать ее на два этажа выше. Особое внимание уделяется пожарной безопасности на механических этажах, где расположены генераторы, компрессоры и машинные помещения лифтов, поскольку в этих элементах масло используется в качестве топлива или смазочного материала. Механические этажи также содержат системы связи и управления, обслуживающие здание, а иногда и внешнюю связь, например, через большую антенну на крыше (которая физически закреплена внутри механических уровней верхнего этажа). Современные компьютеризированные системы управления ОВКВ минимизируют проблему распределения оборудования по этажам, обеспечивая централизованное дистанционное управление.
Эстетические проблемы
Большинство механических этажей требуют внешних вентиляционных отверстий или решёток для вентиляции и отвода тепла по всему или большей части периметра, что исключает использование стеклянных окон. В результате видимые "тёмные полосы" могут нарушать общий дизайн фасада, особенно если он полностью стеклянный. Различные архитектурные стили решают эту задачу по-разному. В стилях модернизма и интернационального стиля 1960-х и 1970-х годов, где форма следует за функцией, наличие вентиляционных отверстий не считается недостатком. Напротив, оно подчёркивает функциональную планировку здания, чётко разделяя его на равные блоки, отражающие расположение лифтов и офисов внутри. Это хорошо видно на башнях-близнецах Всемирного торгового центра и на башне Уиллис. В башне IDS в Миннеаполисе нижний механический этаж служит визуальным разделителем между торговым центром Crystal Court на уровне улицы и надземным переходом и офисной башней выше; верхний механический этаж (выше 50-го и 51-го этажей, самых высоких занятых этажей) выполняет роль "короны" здания. В то же время, дизайнеры современных постмодернистских небоскрёбов стремятся скрыть вентиляционные отверстия и другие механические элементы различными способами. Это достигается за счёт сложных углов стен (Башни Петронас), замысловатой решётчатой облицовки (Здание Цзинь Мао) или не остеклённых секций, которые выглядят как декоративные элементы (Тайбэй 101, крыша здания Цзинь Мао). Некоторые малоэтажные жилые (обычно многоквартирные дома или общежития) или нежилые здания, особенно построенные в архитектурном стиле, который поощряет использование элементов, таких как скатные крыши и/или колокольни, могут иметь механические этажи, замаскированные под чердаки или башни. В этом случае вентиляционные системы механического этажа воспринимаются как слуховые окна, форточки или аббатные сины (люверы в колокольне). Примеры включают некоторые здания в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA), такие как Додд Холл, у которого механический этаж замаскирован под чердак и колокольню.