Ростов-на-Дону, Ростовская область, Россия
Ростовская область, Россия
Ростовская область, Россия
ГРНТИ 67.23 Архитектурно-строительное проектирование
ГРНТИ 67.01 Общие вопросы строительства
ОКСО 270000 АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО
ББК 302 Проектирование
ББК 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
ТБК 54 Строительство
ТБК 5411 Теоретические основы строительства
ТБК 5414 Строительные конструкции
в статье рассмотрена концепция горизонтальных небоскребов и объемлющих каркасов, направленная на получение максимума полезной площади в условиях плотной городской застройки. Объединение концепции горизонтальных небоскребов и принципов сокращения места. Разработан проект выставочной галереи в виде горизонтального небоскреба, позволяющий получить дополнительные площади и при этом сохранить старинные здания и природный ландшафт города. Исследуется актуальность и перспектива реализации таких проектов.
горизонтальный небоскреб, объемлющий каркас, урбанизм, плотная застройка
Актуальной задачей современного строительства является повышение эффективности использования участков земли небольшой площади и сохранение при этом существующих зданий, в особенности исторической застройки.
В последнее время, благодаря инновационным строительным материалам, новейшим технологическим разработкам и современному оборудованию, количество возводимых уникальных зданий и сооружений, отличающихся нестандартными конструктивными решениями, значительно увеличилось. Развитие инновационных технологий сделало возможным применение в практике проектирования горизонтальных небоскребов.
Концепция горизонтальных небоскребов дает возможность максимально сократить площадь строительства, что позволяет строить здания в условиях плотной городской застройки, сохраняя объекты культурного наследия, существующие здания, представляющие историческую ценность. Строительство в городской среде повышает плотность жилого фонда и представляет возможным развитие «депрессивных» промышленных зон.
Концепция горизонтальных небоскребов является новой градостроительной структурой, которая позволяет развить принципы устойчивого урбанизма. Устойчивый урбанизм — это приложение принципов устойчивого развития городов и гибких принципов дизайна, планирования и администрирования к городской застройке. С устойчивым урбанизмом связано движение «Экогород», также известное как экологический урбанизм, которое рассматривает способы построения городов на экологических принципах. Движение «Гибкие города» специально обращаются к проблеме исчезающих ресурсов, создавая местные сети распределения ресурсов для замещения глобальных поставок на случай больших перерывов.
Тенденция превращения городов в пешеходные, параллельно с элементами экологического урбанизма, с устойчивой городской инфраструктурой, замыкает кольцо на использование и включение всех источников ресурсов в город. Речь идет о повышении качества жизни путем размещения всех ресурсов на небольшом расстоянии от жилья и повышении качества предлагаемых продуктов.
Концепция горизонтальных небоскребов впервые была предложена Л. Лисицким в 20-х годах XX века. Сложность и дороговизна таких построек не дали воплотить эту идею в то время. Проекты горизонтальных небоскребов функционально пересекаются с популярным течением архитектуры середины XX в. – метаболизмом. Метаболизм – объединяет идеи архитектурных мегаструктур с органическим биологическим ростом.
Концепция «изменяемого пространства» легла в основу развития конструктивных решений архитекторов-метаболистов. Оптимальная конструктивная схема разрабатывалась на основе вариационных «ячеек», благодаря чему архитектурные композиции приобретали более разнообразный вид. Метаболисты воспринимали город как живой организм со свойственным организму процессом обмена материалов и энергии с внешним миром.
Японские архитекторы-метаболисты Кензо Танге и Арата Исодзаки в начале 60-х также внесли весомый вклад в развитие концепции «горизонтального небоскреба», разработав ряд урбанистических проектов в ее рамках, в частности «Воздушный город» (City in the Air) (рис. 1). Этот проект генетически явно связан с концепцией Л. Лисицкого, однако даже этим знаменитым архитекторам, воплотившим самые смелые свои замыслы, не удалось реализовать подобные проекты.
Рис. 1 – Воздушный город Кензо Танге и Арата Исодзаки
С развитием инновационных технологий проектирования, производства материалов, появления новых конструктивных решений концепция горизонтальных небоскребов стала возможной и перспективной.
В концепцию горизонтальных небоскребов заложено сохранение не абстрактной природы в общем смысле, чем занимается «зеленое строительство», а максимально возможное сохранение пространства для естественной природы на конкретном участке городской застройки. Рельеф местности, плодородный слой земли, растения как под зданием, так и вокруг него остаются нетронутыми.
Принцип сохранения места – это прямая альтернатива распространенному в практике способу строительства «под бульдозер», практике варварского уничтожения природы с единственной целью – упрощения процесса строительства. Впоследствии естественную природу приходится долго и болезненно восстанавливать путем «компенсационного озеленения», что обходится заказчику и природе дороже, чем это необходимо для сохранения места строительства в естественном виде, и приносит экологический вред.
Для достижения заданных целей, необходимо сохранить для природы место строительства, максимально сократив площадь застройки и подняв здание над землей. При этом поверхность земли под зданием остается свободной для регенерации растений (биоценоза) и подсобных функций (например, автостоянок). Синтез рассмотренных принципов дает уникальную возможность не только сохранить всю зелень на участках строительства, но и увеличить количество возвращаемой природе площади земли за счет озеленения кровель и опор. Данные идеи реализованы в совмещении концепции горизонтальных небоскребов и принципов сокращения места и регенерации биоценоза.
Концепция горизонтальных небоскребов реализована в проекте по реставрации строения без переселения жителей в г. Москве. В проекте здания московской гостиницы, расположенного в естественном природном ландшафте береговой линии, применены все известные на сегодняшний день способы интеграции с природой, включая озеленение крыш, вертикальное озеленение фасадов, создание оранжерей и т. д.
Проанализировав воплощенные проекты, основанные на концепции горизонтальных небоскребов, можно сделать вывод, что строительство многофункциональных комплексов перспективно как в условиях плотной городской застройки, так и в незастроенных районах.
Подъем основного строительного объема горизонтального небоскреба над землей дает возможность использовать поверхность земли эффективно, например, для общественных целей, автостоянок, парков, открытых площадей и т.п. Возможно использование кровли в качестве эксплуатируемой, например, для озеленения крыш, размещения солнечных батарей, обустройства зон отдыха, использования для выращивания садовых и сельскохозяйственных культур.
Основной принцип формирования рассматриваемой концепции в условиях плотной городской застройки заключается в функциональной и конструктивной автономности существующих построек и горизонтальных небоскребов, поднятых над ними. Идея автономности каркасов дает возможность осуществить ряд позитивных структурных преобразований существующего объемлющего каркаса за счет трансформации функционально-пространственной структуры здания, что позволяет без общей реконструкции зданий осуществлять необходимые преобразования элементов структуры.
Авторами разработан проект выставочной галереи на набережной реки Дон в г. Ростове-на-Дону (рис. 2).
Рис. 2 – Визуализация здания горизонтального небоскреба в г. Ростове-на-Дону
Архитектурная концепция здания включает интеграцию проектируемого здания в существующую плотную городскую застройку. Функциональное назначение архитектурного объекта - выставка архитектурных и строительных достижений, демонстрирующих применение современных архитектурных подходов, новаторских идей в цветовом и световом решениях, новых технологий, материалов и конструкций.
Здание состоит из четырех этажей, расположенных на высоте 25 м от поверхности земли. Общая площадь здания составляет 22,6 тыс. кв. м. Строительство выставочной галереи в виде горизонтального небоскреба позволяет получить дополнительные площади и при этом сохранить старинные здания и природный ландшафт города.
Вид на здание открывается как с левобережной зоны, так и с правого берега реки Дон. Благодаря удачному расположению и конструктивным особенностям объекта, даже при довольно большом скоплении людей, здание не будет препятствовать движению общей массы людей и машин на Береговой улице.
Конструкция горизонтального небоскреба представляет собой объемлющий каркас, обеспечивающий общую устойчивость здания. В связевом каркасе основные несущие конструкции образуются системой тяжелых ферм, балок, связей и вертикальных опорных элементов. Перекрытия сборные железобетонные являются ненесущими элементами. Тяжелые фермы воспринимают действующие на здание горизонтальные и вертикальные нагрузки и передают их через систему связей и балок на опоры горизонтального небоскреба, которые передают их фундаментам.
Сформированы две расчетные модели, загружения каркаса, статический и динамический расчеты выполнены методом конечных элементов с использованием программного комплекса ЛИРА САПР (рис.3).
Выполнен расчет каркаса здания при разных вариантах геометрической схемы горизонтального небоскреба с изменением конструкций опор и связей между тяжелыми фермами.
Рис. 3 – Первая конечно-элементная 3D модель горизонтального небоскреба
Второй вариант расчетной схемы разработан с увеличенным количеством связей и измененным видом опор.
Рис. 4 – Второй вариант расчетной схемы
Свайный ростверк под опорами здания состоящий из буронабивных свай, связанных монолитными плитами. В связи с тем, что опоры находятся в непосредственной близости с проезжей частью, предусмотрена защита от случаев наезда транспорта на опоры в виде двойных дорожных ограждений на участках, примыкающих к опорам.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная конечно-элементная схема, представляющая собой пространственную стержневую систему, позволяет на стадии проектирования исследовать работоспособность каркаса при динамических воздействиях различного характера, а также дать рекомендации по улучшению работы конструкций.
Подведя итоги, можно сделать вывод, что концепция горизонтальных небоскребов позволяет интегрировать архитектуру и природу, сократить площадь застройки и при этом не привязываться к существующим постройкам, а также обеспечить зеленую зону и природные места отдыха. Горизонтальные небоскребы актуальны для современного города, потому что они обеспечивают комфорт, экологичность, многофункциональность, сохраняют историческую застройку и развивают туристический потенциал городов.
1. Логинов В., От «зеленого строительства» к природоинтегрированной архитектуре. Принцип сохранения места. Проект Байкал. 2016. № 49.
2. Ehhorn H., Reiss J., Kluttig H., Hellwig R. Энергоэффективные здания. Анализ современного состояния и перспектив развития на основе реализованных проектов. Опыт немецких специалистов. // АВОК. - 2006.
3. Лисовский В.Г., Гашо Р.М. Николай Васильев. От модерна к модернизму. СПб.: Коло, 2011
4. English partnerships the housing corporation, Urban Design Compendium, LLEWELYN-DAVIES, 2007
5. Муллагильдин Р., Метаболизм: возвращение легенды // ARX. - Ноябрь-декабрь 2005. - № 1.
6. Соболев Г., Экологический Урбанизм. Концепция «ЭКО-ЗДАНИЯ В ПАРКЕ» (Часть 1), Строительный эксперт, 2014.
7. Алпатов В.Ю., Холопов И.С. Оптимизация геометрической формы пространственно-стержневых конструкций // Металлические конструкции. 2009. № 1. Т. 15. С. 47-57.
8. Абовский Н. П. Максимов А. В, Марчук Н. И. и др. Управляемые конструкции и системы - Красноярск: ИПК СФУ, 2009
9. Горбачев В.Н. Архитектурно-художественные компоненты озеленения городов: учеб. пособие для худож.-пром. вузов и архит. фак. /В.Н. Горбачев. - М.: Высшая школа, 2003. - 207 с.
10. Залесская Л.С. Ландшафтная архитектура: учеб. для вузов / Л.С. Залесская, Е.М. Микулина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1999. - 240 с.
