Rostov-na-Donu, Rostov-on-Don, Russian Federation
Rostov-on-Don, Russian Federation
Rostov-on-Don, Russian Federation
GRNTI 67.23 Архитектурно-строительное проектирование
GRNTI 67.01 Общие вопросы строительства
OKSO 270000 АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО
BBK 302 Проектирование
BBK 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
TBK 54 Строительство
The article describes the concept of using atriums for the reconstruction of a complex of buildings to increase the density of urban construction and the efficiency of space use. A project has been developed for the reconstruction of the DSTU building complex with the organization of an atrium space. The relevance of such projects is investigated.
atrium, building frame, reconstruction, structural shell, finite element method, dynamic characteristics
Одним из передовых тенденций в мировой архитектуре является проектирование атриумного пространства. Термин «atrium» известен со времён античности; атриумом называли внутренний световой двор в жилищах. В современной архитектуре атриум – это большое открытое пространство внутри здания.
Применение уникальных атриумов даёт не только значительное увеличение общей полезной площади сооружения, но и придаёт такому сооружению более высокий статус, повышает рентабельность объекта. В лучших образцах современной архитектуры атриумы выступают пространственным ядром большого здания или комплекса зданий.
При реконструкции комплекса зданий создание атриума направлено на повышение плотности городской застройки и эффективность использования пространства. Атриум, как многоцелевое пространство, берет на себя роль вестибюля и коммуникационного узла, концентрируя внутренние горизонтальные и вертикальные сообщения и является промежуточной зоной, обеспечивающей постепенный переход от наружной среды к интерьеру.
Здания с атриумом в городских исторических центрах способны вдохнуть новую жизнь в город, возродить традиционный стиль городской жизни (рис.1).
Рис. 1 – Атриум в историческом центре
Внедрение атриумов в структуру зданий является эффективным планировочным решением. Часть зданий в виде многосветового пространства (три и более этажей), развитого по вертикали, смежного с поэтажными частями (галереями, ограждающими конструкциями помещений и т.п.), как правило, имеет верхнее освещение.
Атриумы используются и для реконструкции существующих зданий, посредством перекрытия внутреннего пространства двора. Это позволяет придать существующим зданиям более современный вид, а также объединить их с помощью этого пространства в одно сооружение. Развитие строительных и компьютерных технологий позволяет проектировать атриумное пространство как сложный пространственный элемент или даже систему сложных элементов, переходящих друг в друга.
Большие пролеты, соединенные опорами для остекления, представляют новый тип архитектурно-планировочных решений. В атриумных зданиях имеются большие публичные пространства, не зависящие от погодных условий. Светопрозрачные перекрытия атриумных пространств создают объемы различного типа. Среди них объемы только для передвижения больших масс, пространства с функциями больших рынков или огромных выставок, а также оно может представлять собой обширный и уютный ландшафтный сад, который даёт посетителям защитного сооружения возможность круглогодичного контакта с природой, вне зависимости от погодных условий.
Разработан проект атриума комплекса зданий ДГТУ в г. Ростове-на-Дону. Атриум расположен в пространстве внутреннего двора комплекса зданий. Учебные корпуса университета подлежат реконструкции за счет организации и перепланировки пространства, а также внутренней отделки фасадов зданий.
Атриум комплекса зданий ДГТУ предназначен для лекций, самоподготовки, отдыха и другого рода деятельности (рис.2).
Рис. 2 – Визуализация объекта в SketchUP
Внутренний двор атриума является самой главной и большой аудиторией комплекса зданий университета и основным общественным пространством. На территории двора расположен сборно-разборный кинотеатр-лекторий, который может использоваться как для учебных занятий, конференций и собраний, так и для отдыха. Мобильность амфитеатра позволяет максимально эффективно использовать функциональное назначение пространства атриума. Пространство двора благоустроено местами для отдыха, самоподготовки учащихся и зелеными насаждениями. Места для самоподготовки учащихся отделены от основного пространства стеклянной перегородкой для образования отдельного пространства, но при этом интегрированного с основной средой двора. Дизайн внутреннего объема атриума формирует целостную концепцию общественного пространства всего комплекса. Помещение атриума является сложным в плане. Высота покрытия меняется от 18,6 до 29 м. Внутреннее пространство атриума организовано как ландшафтный сад с расположенными в нем зонами самоподготовки учащихся, а также лекторий с возможностью демонтажа конструкций (рис. 3).
Рис. 3 – Организация внутреннего пространства
Объемно-планировочное решение сооружения представляет собой каркас, состоящий из треугольных ферм из труб, несущих на себе структурную оболочку сложной формы. Структурная оболочка покрытия состоит из треугольных элементов трубчатого металлического сечения с остеклением мультифункциональным стеклом. Нижняя часть ферм закреплена базой к ростверку из буронабивных свай, устроенных для усиления основания внутреннего двора, необходимого из-за потери своих достаточных несущих качеств существующих фундаментов старых корпусов ДГТУ. Фермы закреплены стяжками к зданиям, а также имеют закрепления закладными деталями к покрытию корпуса (рис. 4).
Рис. 4 – Фрагмент каркаса со структурным покрытием атриума
Разработана модель уникального сооружения со сложной геометрией в программном комплексе ЛИРА САПР (рис. 5).
Рис. 5 – Конечно-элементная модель каркаса атриума
Выполнен расчет каркаса атриума на статические (нагрузка от собственного веса конструкций; снеговая нагрузка; ветровая нагрузка) и динамические (пульсация ветра в различных осях) воздействия. Главные формы колебаний представлены на рис. 6-8. С первой по четвертую формы колебаний поступательные, пятая изгибно-крутильная. При расчете таких сооружений допускается учитывать динамическую реакцию по низшим собственным формам колебаний (по двум изгибным и одной крутильной или изгибно-крутильной).
Рис. 6 – Первая форма главных колебаний каркаса атриума
Рис. 7 – Вторая форма главных колебаний каркаса атриума
Рис. 8 – Пятая форма главных колебаний каркаса атриума
В табл. 1 представлены основные динамические характеристики пространственного каркаса атриума.
Таблица 1. Основные динамические характеристики атриума
Получены перемещения узлов конечно-элементной модели с учетом пульсационной составляющей ветровой нагрузки: максимальные перемещения по осям X, Y, Z составляют соответственно 20.9 мм, 5.27 мм, 19.6 мм, что не превышает нормативных значений.
Практическая значимость работы заключается в том, что конечно-элементная схема, представляющая собой пространственную стержневую систему, позволяет на стадии проектирования конструкций исследовать их работоспособность при воздействиях различного характера и дать рекомендации, направленные на улучшение работы каркаса.
Реализована концепция энергосберегающих технологий и максимального естественного освещения при проектировании атриума.
1. Ovsyannikova E.B. Arhitekturnaya tipologiya. - M.: TATLIN, 2015.
2. Ehhorn H., Reiss J., Kluttig H., Hellwig R. Energoeffektivnye zdaniya. Analiz sovremennogo sostoyaniya i perspektiv razvitiya na osnove realizovannyh proektov. Opyt nemeckih specialistov. // AVOK. - 2006.
3. Dragan V. I. Bol'sheproletnaya metallicheskaya strukturnaya konstrukciya sistemy «BrGTU» dlya strukturnogo pokrytiya. / Resp.Belarus', MPK 7, 2009.
4. Fermy, arki, tonkostennye prostranstvennye konstrukcii/Lebedeva N.V.; Ucheb. posobie. - M.: «Arhitektura-S», 2006
5. Rekomendacii po proektirovaniyu strukturnyh konstrukciy. CNIISK im. Kucherenko. / M., 1984.
6. E.I.Belenya «Metallicheskie konstrukcii» 1986 g.
7. Bednar M. J. The new atrium / M. J. Bednar. - New York: Mc Graw-Hill, 1986. - P.5-7.
8. Gordina E.Zh. Atriumnye prostranstva v vysotnyh zdaniyah. Etapy razvitiya / E.Zh. Gordina // Arhitekton: izvestiya vuzov. - 2009 - №28.
9. Sakson R. Atriumnye zdaniya / per. s angl. A.G. Rappaporta; pod red. V.L.Hayta. - M.: Stroyizdat, 1987. - 138s.
10. Oscar Riera Ojeda, James Mary O'Connor, Wendy Kohn. Campus and community Moore Ruble Yudell Architecture & Planning // Rockport Publishers, 1997.
