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
в статье рассмотрена концепция применения атриумов для реконструкции комплекса зданий для повышения плотности городской застройки и эффективности использования пространства. Разработан проект реконструкции комплекса зданий ДГТУ с организацией атриумного пространства. Исследуется актуальность таких проектов.
атриум, каркас здания, реконструкция, структурная оболочка, метод конечных элементов, динамические характеристики.
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. Овсянникова Е.Б. Архитектурная типология. - М.: TATLIN, 2015.
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. Драган В. И. Большепролетная металлическая структурная конструкция системы «БрГТУ» для структурного покрытия. / Респ.Беларусь, МПК 7, 2009.
4. Фермы, арки, тонкостенные пространственные конструкции/Лебедева Н.В.; Учеб. пособие. - М.: «Архитектура-С», 2006
5. Рекомендации по проектированию структурных конструкций. ЦНИИСК им. Кучеренко. / М., 1984.
6. Е.И.Беленя «Металлические конструкции» 1986 г.
7. Bednar M. J. The new atrium / M. J. Bednar. - New York: Mc Graw-Hill, 1986. - P.5-7.
8. Гордина Е.Ж. Атриумные пространства в высотных зданиях. Этапы развития / Е.Ж. Гордина // Архитектон: известия вузов. - 2009 - №28.
9. Саксон Р. Атриумные здания / пер. с англ. А.Г. Раппапорта; под ред. В.Л.Хайта. - М.: Стройиздат, 1987. - 138с.
10. Oscar Riera Ojeda, James Mary O'Connor, Wendy Kohn. Campus and community Moore Ruble Yudell Architecture & Planning // Rockport Publishers, 1997.
