Учебное пособие 800580

сейсмические нагрузки вызывают необратимые повреждения в конструктивных элементах и узлах и их разрушение.

Важный критерий выбора конструктивной системы и архитектурного формообразования высотного здания – учет сейсмической активности региона проектирования. Несущие конструкции должны рассчитываться при проектировании с учетом воздействия горизонтальных нагрузок, возникающих в результате воздействия ветра и землетрясений.

Направления разработки и проверки принципов сейсмической защиты высотных зданий:

инженерная сейсмология, предлагающая анализ и обобщение инструментальных и эмпирических данных о характере землетрясений с дальнейшим использованием их в практике проектирования и строительства;

теория сейсмостойкости высотных зданий и сооружений, определяющая методы расчета сейсмостойкости здания, способы проектирования и конструирования несущего каркаса;

практика высотного строительства с проверкой теоретического соответствия расчетов реальному воздействию сейсмических нагрузок.

Всейсмоопасных районах возводятся высотные жилые дома с определенным архитектурным обликом, возникающим из-за особенностей конструктивных систем, обязанных противодействовать сейсмическим нагрузкам. Современные методики расчета и конструирования предлагают несущие структуры высоток со способностью выдерживать критические показатели сейсмики.

Характер сейсмического воздействия зависит от формы, размеров и веса здания.

Принципы сейсмической защиты высотных зданий:

создание горизонтальной и вертикальной жесткости несущего каркаса;

применение материалов с их минимальным весом и со способностью выдерживать конкретные сейсмические нагрузки;

применение конструктивных решений и технических устройств (амортизаторы и демпферы), которые нейтрализуют сейсмическое воздействие.

Архитектурное решение здания в условиях воздействия сейсмических нагрузок необходимо разрабатывать с учетом физических закономерностей статической работы конструктивной системы. Применение композиционного

10

принципа тектонических закономерностей архитектурного формообразования (пропорционирование, ритмические и метрические построения, силуэтность, степень расчлененности деталями и т. д.) стало основной составляющей художественного образа высотного здания. Поиск концептуального своеобразия и выразительности архитектурного решения тесным образом связаны со спецификой конструктивных приемов и методов, экстремальными условиями работы элементов конструкций, возникающих при соответствующих сейсмических воздействиях. Объемно-планировочные решения высотного здания (поэтажные планы, разрезы, фасады, узлы и детали) должны быть специфическими и показывать работу конструктивной схемы с учетом сопротивления силам сейсмических нагрузок.

Классификация высотных жилых зданий с учетом соответствия принципам повышения сейсмостойкости и имеющие объемно-планировочную структуру, улучшающую характеристики сейсмостойкости

по типу плана:

−односекционные жилые дома с взаимно перпендикулярным и цен- трально-симметричным построением несущих конструктивных систем;

−многосекционные жилые дома с применением взаимно перпендикулярных конструктивных элементов и различного вида блокировкой секций;

по типу разреза:

−с неизменяемой формой разреза с перераспределением веса конструкций к низу здания;

−со ступенчатой формой разреза, образуемой за счет изменения типа квартир и перепланировки секций;

−террасный тип многоэтажного жилого дома за счет расположения террасных квартир в 5-7 нижних этажах;

−контрфорсный тип жилого дома за счет конструктивных и объемнопланировочных решений квартир.

Возможность использования конструктивных элементов для выявления основных закономерностей, связанных с архитектурными принципами построения внешней оболочки высотного здания на основе тектонических свойств конструктивной схемы и её элементов:

−изменение пропорций объема здания или его фасадной поверхности за счет горизонтальных делений, создаваемых ступенчатой формой здания, связей жесткости и т.п.;

−ритмические и метрические расчеты объемов и поверхностей здания за счет организации несущих стен-диафрагм и контрфорсов;

−конкретизация масштаба здания за счет соответствия между собой крупных и мелких конструктивных элементов (консоли, обрамление проемов, связи жесткости).

11

Принципы выбора формообразования высотного здания:

−антисейсмические показатели жесткости и устойчивости;

−распределение внутренних и внешних элементов в здании в соответствии с условиями оптимального восприятия сейсмических нагрузок;

−распределение конструктивных и архитектурных элементов на внешней оболочке здания для отображения тектонических свойств.

Варианты художественного отображения тектонических свойств конструктивной схемы обеспечивают возможности создания архитектурного своеобразия сейсмоустойчивых высотных зданий. Принципы архитектурной композиции и художественной выразительности связаны с сохранением архитектурных традиций, соответствующих региону проектирования. При этом, разнообразные приемы построения объемов согласно требованиям сейсмической устойчивости дают возможность создания разнообразных форм и силуэтов высотных объектов, позволяющих приближать образ здания к национальным архитектурным признакам региона.

Контрольные вопросы

1.Как учитываются средовые факторы при проектировании высотных зданий?

2.Какое влияние оказывает ветровая нагрузка в проектировании высотных зданий?

3.Как температурно-влажностные условия влияют на проектирование высотных зданий?

4.Перечислите особенности влияния сейсмических нагрузок на проектирование высотных зданий.

2.2. ОБЪЕМНО-ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ РЕШЕНИЯ

Объемно-планировочные решения каждого высотного здания или высотного комплекса, в отличие от распространенного мнения о прямой зависимости высотности от соотношения уровня верхних отметок, диктуют первоочередные повышенные требования в отношении устойчивости и надежности конструктивных систем высоток.

Сложилась практика современного проектирования и строительства для зданий выше 75 м – это разработка внутреннего планировочного ядра с включением в него лестничных клеток и лифтовых шахт.

Влияние силы и направления ветра – важный фактор при проектировании объемно-пространственного решения высотных сооружений. Форма здания диктуется и этим фактором в том числе.

Предполагаемые схемы объемно-пространственных решений формообразования высотных зданий с учетом изучения влияния ветровых потоков представлены в табл. 1.

12

Таблица 1 Объемно-пространственные решения высотных зданий [11]

«Хесперия хотэл» (Барселона, Испания) Арх.: Ричард Роджерс Партнершип энд Алонсо Балагер 32 этажа

«Джон Хэнкок сэнтэр» (Чикаго, Иллинойс, США)

Арх.: Скидмор, Оувингс энд Меррилл ЛЛП 100 этажей

«Осака Ворлд Трэйд центр билдинг» (Осака, Япония)

Арх.: Никкен Сэккей Лтд энд Манчини Даффи Эссошиэйтс 55 этажей

Текст и изображения в табл. 1 сохранены в неизменном виде из источника.

13

Продолжение табл. 1

Рассмотренные формы объемно-планировочных решений высотных зданий особо акцентируют внимание на цилиндрической и треугольной – у них можно отметить следующие преимущества:

−наименьшее значение величины поверхности по отношению к сопротивлению давления ветра (у здания прямоугольной формы расчетное давление увеличивается на 20-40 %);

−пространственная работа конструктивных элементов обладает высокими показателями экономичности и технологичности.

Объемно-планировочное решение высотного здания в форме эллипса и пластины позволяет объединять благоприятные условия ориентации по сторонам света и направлений преобладающих ветров, при этом учитываются наимень-

15

шие значения сопротивления ветру и дальнейшие мероприятия по ветровой защите дворовых территорий.

Оптимизация и эволюция форм высотных сооружений происходит для снижения воздействия на них природно-климатических факторов (табл. 2).

Текст и изображения в табл. 2 сохранены в неизменном виде из источника.

16

Окончание табл. 2

Разделение на два самостоятельных объема или разделение верхушки небоскребов с целью уменьшения общей ветровой нагрузки может быть осложнено эффектом увеличения скорости ветра между двумя частями объемов зданий. В таком случае необходимо в каждом конкретном решении рассматривать ори-

17

ентацию здания в соотношении преобладающих территориальных ветров и других климатических факторов.

Форма высотных зданий «усеченная пирамида» уменьшает влияние ветрового давления, и показатель крена здания (горизонтальный прогиб) снижается на 10-50%. При этом улучшается показатель экономичности строительства путем уменьшения сечений несущих конструктивных элементов.

Для снижения скорости воздействия приземного ветра на прилегающие к высоткам пешеходные пространства необходимо при создании проектов высотных зданий применять разработанные и опробованные архитектурные приемы:

−проектирование подиумов по периметру высотного здания, которые разделяют ниспадающие и другие ветровые потоки, уменьшая, таким образом, их силу на нижнем пешеходном уровне;

−разработка ландшафтного благоустройства прилегающей территории высотного здания или комплекса с применением МАФ (малых архитектурных форм), деревьев с низкой кроной, корректирующих ветровые потоки.

Проведение качественного, своевременного изучения и учета при- родно-климатических факторов, преобладающих на территории проектирования высотного здания, позволяет решить следующие задачи:

безопасность эксплуатации высотного здания или комплекса;

разработку рационального объемно-пространственного предложе-

ния;

проектирование современных фасадных решений разнообразных в соотношении к ориентации по сторонам света;

проектирование необходимых температурно-влажностных показателей в помещениях высотного здания;

выполнение нормативных мероприятий по организации эвакуации людей их высотного здания или комплекса.

Контрольные вопросы

1.Какие существуют особенности объемно-пространственных решений высотных зданий?

2.Назовите особенности оптимизации внешних форм высотных зданий.

3.Перечислите задачи, которые возможно решить после изучения при- родно-климатических факторов, преобладающих на территории проектирования высотного здания.

18

2.3. КОМПОЗИЦИОННЫЕ И ХУДОЖЕСТВЕННЫЕ АСПЕКТЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ВЫСОТНОЙ АРХИТЕКТУРЫ

Стилистические особенности различий небоскребов разных временных периодов анализировались в работах архитектурных историков. По системе К. Уиллис была предложена конкретная периодизация истории развития высотных зданий:

−вернакулярный период (до 1940-х гг.). В него входят стили историзм, постмодернизм – функционализм Чикагской школы, ар-деко – модерн 1920-х годов.

−интернациональный период (с 1950-х гг.). В этот период вошли модернизм и постмодернизм, изначально не предполагающие региональных признаков и характеристик.

Современность и дальнейший ближайший исторический период можно охарактеризовать существенным нивелированием стилистических разграничений архитектуры – новые архитектурные проекты и их реализации практически невозможно классифицировать. Архитектурные историки обозначили этот феномен как постметаболизм.

Постметаболизм – авторская архитектура, представляющая со-

бой сложный синтез композиционных особенностей различных культур, течений, стилей, школ и направлений, а также индивидуальных авторских инноваций.

Процесс становления структурно-композиционной организации формообразования высотной архитектуры можно разделить на два периода:

−начальный (древнейшее время – конец XIX в.) – определены основы композиционных приемов – прототипов современных высоток. Архитектура высотных сооружений выражала имиджевую характеристику могущества, процветания и власти.

−современный – выявлены три основополагающих периода сформированности композиции высотных сооружений:

1. Конец XIX века – 1980-1990 гг. Активное время возведения высотных зданий в США (г. Чикаго, г. Нью-Йорк), связанное с развитием промышленного производства. В тот период строительство небоскребов было обусловлено выгодным использованием многоэтажных пространств с малозатратным использованием небольших площадей, выделенных под застройку такими объектами. На этот процесс повлияли:

−высокая плотность застройки, связанная с активным ростом ценна земельные участки;

−изобретение «чикагской конструкции» – каркас из металлических конструкций дал возможность увеличивать этажность зданий без существенного

19