Bâtiment de grande hauteur, également appelé gratte-ciel, bâtiment à plusieurs étages suffisamment haut pour nécessiter l’utilisation d’un système de transport vertical mécanique tel que les ascenseurs. Le gratte-ciel est un immeuble de grande hauteur très élevé.
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Les premiers immeubles de grande hauteur ont été construits aux États-Unis dans les années 1880. Ils sont apparus dans les zones urbaines où l’augmentation du prix des terrains et les grandes densités de population ont créé une demande pour des bâtiments qui s’élèvent verticalement plutôt que de s’étendre horizontalement, occupant ainsi une surface de terrain moins précieuse. Les immeubles de grande hauteur ont été rendus possibles par l’utilisation de cadres structurels en acier et de revêtements extérieurs en verre. Au milieu du 20e siècle, ces bâtiments étaient devenus une caractéristique standard du paysage architectural dans la plupart des pays du monde.
Les fondations des immeubles de grande hauteur doivent parfois supporter des charges gravitaires très lourdes, et elles consistent généralement en des piliers, des pieux ou des caissons en béton qui sont enfoncés dans le sol. Les lits de roche solide constituent la base la plus souhaitable, mais on a trouvé des moyens de répartir les charges même sur un sol relativement mou. Cependant, le facteur le plus important dans la conception des immeubles de grande hauteur est la nécessité pour le bâtiment de résister aux forces latérales imposées par les vents et les tremblements de terre potentiels. La plupart des gratte-ciel ont une charpente en acier ou en acier et béton. Leur charpente est constituée de colonnes (éléments porteurs verticaux) et de poutres (éléments porteurs horizontaux). Des contreventements ou des murs de cisaillement peuvent être utilisés pour conférer au cadre structurel une plus grande rigidité latérale afin de résister aux contraintes du vent. Des cadres encore plus stables utilisent des colonnes étroitement espacées au périmètre du bâtiment, ou bien ils utilisent le système de tubes groupés, dans lequel un certain nombre de tubes d’ossature sont groupés ensemble pour former des colonnes exceptionnellement rigides.
Les bâtiments de grande hauteur sont fermés par des murs-rideaux ; ce sont des feuilles non porteuses de verre, de maçonnerie, de pierre ou de métal qui sont fixées à la charpente du bâtiment par une série d’éléments verticaux et horizontaux appelés meneaux et muntins.
Le principal moyen de transport vertical dans un immeuble de grande hauteur est l’ascenseur. Il est mû par un moteur électrique qui fait monter ou descendre la cabine dans une cage verticale au moyen de câbles métalliques. Chaque cabine d’ascenseur est également engagée par des rails de guidage verticaux et est reliée à un câble électrique flexible qui fournit l’énergie nécessaire à l’éclairage, au fonctionnement des portes et à la transmission des signaux.
En raison de leur hauteur et de leurs importantes populations d’occupants, les tours nécessitent la mise en place minutieuse de systèmes de sécurité des personnes. Les normes de prévention des incendies doivent être strictes et des dispositions doivent être prises pour assurer des moyens d’évacuation adéquats en cas d’incendie, de panne de courant ou d’autres accidents. Bien qu’ils aient été conçus à l’origine à des fins commerciales, de nombreux gratte-ciel sont désormais prévus pour des usages multiples. La combinaison de bureaux, de logements, de commerces et d’hôtels est courante. Voir aussi construction de bâtiments.