Учебное пособие 800580

влияния на толщину ограждающих конструкций. При этом максимально возможно возрастала площадь наружного остекления для получения лучших показателей естественного освещения интерьеров;

−изобретение, внедрение и усовершенствование Э. Отисом подъемных устройств – лифтов для высотных зданий;

−разработка и прогрессивное развитие механических, оптических, солнцезащитных, энергосберегающих технологий для использования большеразмерного витражного остекления.

Сложный процесс преобразования простейшей высотки в базовую архитектурную форму с использованием исходного формообразования, измененного с помощью декоративно-художественных, цветофактурных приемов и методов, можно сгруппировать в три направления формирования композиционных особенностей высотных объектов в архитектуре. Отличительные признаки первого направления формирования композиции высотных зданий:

−призматическое обобщенное базовое формообразование высоток с орнаментальной декоративно-пластической обработкой;

−разбивка, профилирование объема зданий с применением вертикально расположенных архитектурных элементов – эркеров, пилонов, складок, ребер;

−«телескопический» принцип распределения объемов зданий;

−внедрение в архитектурно-пространственное (объемное) решение высотных сооружений элементов и реплик архитектуры предыдущих эпох и стилей.

Небоскребы той эпохи отличались концептуальной схемой композиционных приемов, выраженных в призматически решенном объеме, с завершением кровли в виде шпиля и богатой насыщенной деталировкой внешнего облика.

«Чикагская конструкция» каркаса поначалу выражалась в виде многоуровневой стальной рамы призматического объема с разнообразными формами планов и приемами декоративного решения наружных ограждающих конструкций. Ранние небоскребы того периода отличает применение карнизов, портиков, рустов, барельефов из литого чугуна, аркад, колонн с каннелюрами, капителями, аркбутанов, контрфорсов.

Дальнейший процесс композиционного развития небоскребов был продиктован их имиджевой функцией, символизирующей могущество корпораций

иих государств. Проектирование и возведение «именных» небоскребов «Вулворт Билдинг» (высота 241 м, 1913 г.), «Крайслер Билдинг» (высота 319 м, 1930 г.), «Эмпайр-Стэйт Билдинг» (высота 448 м, 1932 г.) – начало процесас конкуренции за мировые рекорды высоты подобного рода сооружений.

Можно выделить общие признаки композиционных особенностей объем- но-пластического и декоративного решения знаменитых американских небоскребов 1920-1930-х гг. и высоток в СССР, построенных в Москве в 1950-е годы:

−выразительность сложного динамичного силуэта с одним шпилеобразным завершением кровли в виде шатра или пирамиды, или с определенным ко-

20

личеством нескольких завершений – большее по высоте находится в центре, а более низкие в прилегающих зонах композиционного решения;

−насыщенность пластического решения внешнего облика – активное применение скульптурных групп, орнаментов, барельефов, ордерной системы;

−эффектность стройности, легкости, изящества восприятия обшей композиции с применением методов профилирования объемов здания вертикальными архитектурными элементами – пилоны и складки сложного продольного

ипоперечного сечения;

−особенность преобладания или равномерного применения для наружной отделки светлых тонов отделочных материалов (каменные плиты, керамика) в соотношении к остекленным поверхностям, создающим темный тон.

2. Вторая половина XX века – настоящее время. Этот период можно охарактеризовать следующим:

−использованием в формообразовании высотных зданий многообразных возможностей композиционных приемов с применением плоского усечения граней призматических форм с разным поперечным профилем – наклонные плоскости, система параллельных наклонных плоскостей, система разнонаклонных плоскостей, ячеистые многогранные структуры;

−созданием сложной многогранной структуры путем соединения усеченных объемов призматических форм;

−применением полного или преобладающего остекления ограждающих конструкций высотных зданий.

Складчатость форм деталей композиции объемов высотных комплексов и зданий в отдельности становится неотъемлемым признаком выразительности применяемого метода. При этом созданию образа «небоскреба-кристалла» помогают дополнительные детали этого композиционного приема – диагональные раскосые решетки наружного каркаса стен из металла и зеркальные отражающие плоскости внешнего остекления. Возникновению и становлению «кристаллографического формообразования» в высотном строительстве способствовали авторские разработки мастеров советского авангарда 1920-х годов – проекты И. И. Леонидова (1902-1959), концептуальные предложения В. Ф. Кринского (1890-1971) и Н. А. Ладовского (1881-1941). Эти прогрессивные приемы и предложения в проектах стали новаторскими не только для своего времени, но

инапрямую повлияли на развитие высотного строительства последующих эпох. Особенно с конца 1960-х годов можно заметить существенный прогресс в сооружении «небоскребов-кристаллов», которые стали отличительным признаком новых художественных выразительных возможностей композиционных приемов в высотном проектировании и строительстве. Примерами таких имиджевых зданий стали: Hearst Tower (г. Нью-Йорк, США), Two International Finance Centre (Гонконг), Dubai Towers Doha (г. Доха, Катар), One World Trade Center (Freedom Tower) (г. Нью-Йорк, США), One Liberty Place (г. Филадельфия, США), Sears Tower и John Hancock Tower (г. Чикаго, США), Fountain Place

21

(первоначально Allaid Bank Tower) (г. Даллас, США), башня «Россия» (ММДЦ, Москва, Россия), Petronas Twin Towers (г. Куала-Лумпур, Малайзия).

3. 1970-е гг. – настоящее время. Этот период можно охарактеризовать следующими признаками:

−расширение перечня исходного формообразования – стали активно использоваться следующие формы: арка, кольцо, бутон, воронка, линза, пропеллер, спираль, шары;

−применение многообразных композиционных методов и приемов видоизменения первоначальной формы небоскребов: скручивание, изгиб, сужение/расширение, создание проемов различных конфигураций, самопересекание);

−особо активное развитие направления типологии «высотный ком-

плекс»;

−частое использование национальных традиционных мотивов в объемном и декоративно-пластическом предложении;

−преобладание в композиционных приемах оригинальности общего решения объема высотного здания, необычность его силуэта и пластики в соотношении к разработке деталей и фактур внешней оболочки. Этому способствовало одновременное применение разных по структуре, но при этом равных в композиционном смысле элементов и деталей сложносоставной композиции.

Художественный аспект формообразования высоток всегда связан с существующим соблазном преобладания в архитектурном проекте или строгой аскетики или вычурности украшательства. Поэтому этот творческий процесс должен быть подчинен рациональности архитектурно-художественных принципов синтеза искусств.

В свое время проводилась активная борьба с излишествами в архитектуре, что было характерно для времени эстетического идейного очищения, совмещенного с прямым стремлением к удешевлению всех технологических процессов проектирования и строительства. Это было связано с индустриальной неразвитостью, техническими несовершенствами, характерными для неустойчивых времен раннего развития общества.

Сегодняшний этап формирования высотной архитектуры можно охарактеризовать поисковой рациональностью в применении различных структур фасадных систем и возобновлением акцентирования на архитектурных элементах

идеталях. Этот факт можно противопоставить периоду конца ХIХ – начала ХХ века, когда архитектурное украшательство стало навязчивым, эклектичным, претенциозным, художественно шаблонным в использовании образов, символов и знаков. Под воздействием «идейно-стилевой чистки» были особо провозглашены следующие направления: рационализм, конструктивизм, функционализм, минимализм – с преобладанием в каждом из них эволюции хай-тека (англ. high – высокая; англ. technics, technique, technology – техника и технология).

22

Наряду с вышеизложенными фактами развития высотной архитектуры важными стали такие композиционные положения классической архитектуры, как масштабность и модульность.

Композиционный прогресс и эволюция архитектурного формообразования в высотном строительстве отмечены следующими характерными признаками:

высотные комплексы становятся преобладающими над единичными высотками;

применение законов бионики и биологических форм способствует новаторству в природном формообразовании для развития технического конструирования и композиционного моделирования;

развитие принципов торсионного и фрактального формообразования;

создание композиционных моделей высотных зданий и комплексов со сложноструктурными оболочками;

моделирование небоскребов с композиционно экстремальным направлением в архитектуре – эффект падения, эффект изгиба, создание «дырчатости» структуры, разбивка специфически тектонических объемов);

концепции динамической (кинетически трансформируемой) высотной архитектуры;

расширение номенклатурного перечня исходных форм и методов их изменения для формообразования высоток;

поиск и разработка эффективных и рациональных конструктивных предложений и архитектурных форм для сверхвысотного (> 850 м) строительства;

развитие экспериментального направления в моделировании и технологической апробации энергосберегающих и экологически эффективных технологий в проектировании, строительстве и эксплуатации высотных зданий и комплексов.

Контрольные вопросы

1.Как можно сформулировать периодизацию истории развития высотных зданий по системе К. Уиллиса?

2.Опишите феномен постметаболизма в архитектуре.

3.Какие существуют периоды структурно-композиционной организации формообразования высотной архитектуры?

4.Назовите особенности первого направления сформированности композиции высотных сооружений.

5.Перечислите особенности второго направления сформированности композиции высотных сооружений.

6.Какие существуют особенности третьего направления сформированности композиции высотных сооружений?

7.Сформулируйте художественные аспекты формообразования высотных зданий.

23

3. ПРИНЦИПЫ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ. «УМНЫЕ» НЕБОСКРЕБЫ

Яркий всплеск проектирования и сооружения «умных» высотных зданий заметен в развитии архитектуры небоскребов во всем мире. В наиболее экономически развитых странах проектам именно таких «умных домов» отдается предпочтение для реализации. «Умными» становятся высотные здания гостиниц, офисов, жилых домов и комплексов.

Заранее выработанные алгоритмы поведения систем жизнедеятельности здания позволяют создавать для пользователей комфортные, предсказуемые и управляемые ситуации и соответствующим образом их прогнозировать и управлять ими.

«Умное» («интеллектуальное») здание (англ. smartbuilding, smarthouse и intelligentbuilding) – системы высокотехнологичных инженерных разработок и устройств (инженерные системы и электроприборы, цифровые технологии) безопасности и ресурсосбережения, применяемые для наиболее комфортного пребывания людей в здании.

Чаще всего системы бывают взаимосвязаны между собой, и работа одной системы может руководить работой другой системы (например, система отопления здания + система кондиционирования здания).

«Дом трона» японского профессора Кена Сакамуры в Токио (конец 1980- х годов) – первое «умное» здание, в котором особо расположенные датчики погодных условий открывали фрамуги окон для ощущения дуновения свежего морского бриза, включали кондиционеры при пограничном повышении температуры в помещении, при громком прослушивании радио закрывали окна для комфорта соседей, при срабатывании звонка телефона понижали уровень громкости музыкальной аудиосистемы.

В современной архитектуре существуют примеры «интеллектуальных» зданий.

Меганебоскреб «Бурдж-Халифа» («Башня Халифа»), «Бурдж-Дубай»

(фото 1) – «Дубайская башня» архитекторов компании SOM (Skidmore, Owings & Merrill) и Эдриана Смита (англ. Adrian D. Smith), построен в период 20042010 гг. в г. Дубай (ОАЭ). Здание, ставшее самым высоким небоскребом по мировым масштабам, имеет высоту около 828 м и по форме приближается к структуре горного (пещерного) образования – сталагмита.

Функциональный состав здания задумывался с преобладанием жилых помещений – первые 37 этажей занимает отель наивысшего уровня обслуживания и комфорта, 45-108 этажи отведены для жилых квартир, остальные уровни

24

заняты офисными пространствами. Особенностью здания стала смотровая площадка с открытой террасой на 124 этаже.

Фото 1. Меганебоскреб «Бурдж-Халифа» («Башня Халифа») [1]. Арх. SOM (Skidmore, Owings & Merrill)

и Эдриан Смит (англ. Adrian D. Smith).

Построено в 2004-2010 годах, г. Дубай, ОАЭ.

До 2010 года назывался «Бурдж-Дубай» – «Дубайская башня»

Конструктивными и инженерными инновационными особенностями «Бурдж-Дубай» являются:

−ассиметричная форма здания предохраняет его от раскачивания при воздействии потоков воздушных масс – ветра;

−поверхность внешней облицовки здания площадью примерно 142 000 м2 выполнена из особого светоотражающего стекла, защищающего здание от воздействия высоких температур и от влияния на внутренний микроклимат ярких солнечных лучей. Затонированные термопанели из стекла специального состава понижают температурный уровень нагрева внутренних пространств, тем самым понижается нагрузка на систему кондиционирования здания в целом;

−внутренний обогрев и система кондиционирования функционируют на основе экологически безопасных энергетических источников – электрообеспечение здания осуществляется специальной электротурбиной, работающей на использовании принципов силы потока ветра. Также на наружной облицовке здания вмонтированы солнечные батареи, внешний вид которых является идентичным декоративным отделочным панелям из особого стекла. Для кондиционирования система конвекции создает комфортные условия температурного

25

режима внутри здания с помощью особого охлаждающего элемента, которым стала морская вода. Охлажденные до требуемой температуры воздушные массы через особо сконструированные мембраны поступают внутрь здания дополнительно ароматизированными специально созданным для меганебоскреба «Бурдж-Халифа» ароматом. Такие особо подготовленные воздушные потоки проникают в помещения здания через специальные решетчатые конструкции пола;

−из-за того, что в Дубае практически на протяжении всего годового цикла не бывает дождей (небольшое количество осадков отмечается лишь только в зимний период), уже традиционную для многих стран мира технологию сбора дождевой воды с последующим её процессом обработки и дальнейшим применением для обслуживания зданий и прилегающих территорий организовать невозможно. Но в жарком и влажном климате этого города при значительных показателях потребностей сооружений в охлаждении и кондиционировании воздуха было отмечено образование значительного количества конденсата. Поэтому в «Бурдж-Дубай» была создана и применена на практике методика сбора капель конденсата из окружающего воздуха, которые собираются по специальной системе трубопроводов и направляются в центральный сборный резервуар в подземных этажах. Таким образом, ежегодно собранные 40 млн л воды из конденсата направляются для оросительной системы, обслуживающей прилегающую территорию комплекса меганебоскреба. Это крайне важная технология для местности, где вода является самым ограниченным и потому ценным природным ресурсом;

−для обслуживающего персонала, жильцов, туристов и туристических групп в здании предусмотрено использование 56 сверхскоростных (10 м/с) бесшумных лифтов вместительностью до 42 человек.

340 on the Park (фото 2) – жилой небоскреб, построенный в Чикаго в 2005-2007 гг. архитектурной фирмой Solomon Cordwell Buenz. Это здание отмечено особой внутренней средой, комфортной для проживания в нем, и примечательно зимним садом, который занимает поэтажные уровни, начиная с 25 этажа. 16 квартир из всех имеющихся 343 в этом жилом небоскребе являются высококомфортными пентхаусами с достаточно роскошными площадями по размеру.

Конструктивными и инженерными инновационными особенностями 340 on the Park являются:

−собственная автономная система сбора и очищения дождевой воды, которая предназначена для использования в дальнейших технических целях - полноценный полив растительного ассортимента в зимнем саду;

−высокая степень герметизации оконных и дверных блоков, что способствует сокращению теплопотерь в небоскребе и повышению экономии при использовании внутреннего нагрева воды для нужд здания;

−

26

Фото 2. Небоскреб 340 on the Park [2]. Арх. фирма Solomon Cordwell Buenz.

Построено в 2005-2007 годах, г. Чикаго, США

−высококомфортные условия для проживания в 340 on the Park достигнуты благодаря грамотно спроектированной инженерами и реализованной строителями при возведении здания системе вентиляции. С её помощью поступающий внешний воздух очищается внутри сооружения, предохраняя его от загрязнения пылью и вредными летучими веществами, аллергенами и опасными микроорганизмами;

−фасадное решение с применением облицовки светоотражающими панелями служит принципиальным приемам сохранения тепла внутреннего микроклимата здания и защиты фасада небоскреба от перегрева. В каждой квартире инновационными инженерными технологиями обеспечено поступление оптимального количества солнечного света. Также фасадные панели являются приемом решения эстетической функции здания и особой смысловой нагрузкой

–в их зеркальной поверхности отражается окружающая 340 on the Park среда: деревья парка, водная гладь озера Мичиган, постоянно меняющееся в зависимости от погодных условий и времени суток пространство неба.

Контрольные вопросы

1.Сформулируйте понятие «умное» («интеллектуальное») здание.

2.Приведите примеры «умных» высотных зданий.

27

3.1. ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Факторы, оказывающие влияние на энергоэффективность высотных зданий, можно разделить: на внешние и внутренние.

Внешние факторы архитектурных возможностей, формирующие энергоэффективность высотных зданий:

градостроительные (влияние транспортной инфраструктуры, инженерных сетей, определенное территориальное размещение участка высотного здания);

природно-климатические (инсоляция – количество солнечных дней, ветровая нагрузка, количество и вид осадков, температурновлажностный режим);

экологические (снижение выбросов парниковых газов, взаимодействие природной и искусственно созданной среды, антропогенное воздействие на окружающую среду, экологическая безопасность);

социально-экономические (нормативно-правовое обеспечение проектирования, строительства и эксплуатации; создание государственных программ, посвященных внедрению принципов энергоэффективности и созданию экономической целесообразности и заинтересованности; создание и внедрение систем сертификации высотных зданий).

На современном этапе архитектурного проектирования определены следующие особенности высотных зданий и сооружений:

−преобладание показателей значений горизонтальных нагрузок (в основном потоков ветра – воздушных масс) над вертикальными;

−фактически максимальная нагрузка на конструкции оснований, фундаментов, несущих конструкций;

−особо определенные последствия влияния природных факторов (сейсмические условия, влияние солнечной радиации, аэродинамические показатели);

−влияние техногенных факторов на безопасную эксплуатацию (вибрационные воздействия, шумовые нагрузки, аварийные факторы – пожары, диверсии, локальные разрушения);

−решение проблем одновременно нагруженной работы несущих конструкций, выполненных из таких материалов, как сталь и бетон, и неодинаково нагруженных конструктивных элементов, как колонны и стены.

Проблема энергоэффективности является особо актуальной в проектировании и строительстве небоскребов, потому что именно этот вид зданий становится все чаще обязательным для центров крупных мегаполисов, являясь основным и преобладающим среди других объектов гражданского строительства потребителем энергии.

28

Выбор места расположения высотного комплекса в архитектурном проекте имеет важное значение при формировании объемно-планировочной структуры композиции здания, а значит, и выборе приемов и методов обеспечения энергоэффективности.

Чтобы не создавались стихийные транспортные кризисы, размещение и организация транспортной инфраструктуры и пешеходного движения должны предусматривать расположение нового высотного объекта в существующей структуре сложившейся территории с учетом возможности для движения, парковки, поворота/разворота различных видов городского транспорта и безопасного удобного движения пешеходов.

Особенно важно влияние высотных зданий и комплексов на нагрузку инженерных сетей систем жизнеобеспечения. Для снижения такой нагрузки необходимо применять инновационные и грамотные приемы уже на стадии проектирования – организация энергообеспечения с применением альтернативных энергоэффективных источников (генераторы энергии, размещенные на кровле, включение в структуру территории объекта сопровождающих элементов выработки энергии, создание моделей геометрии и формообразования здания, повышающих КПД работы и эксплуатации инженерных сетей).

Необходимо учитывать следующий признак современных мегаполисов - значительное уменьшение «зеленых» и общественных пространств. Поэтому расположение в составе высотных комплексов и отдельных зданий зимних садов, атриумов, входных пространств качественно улучшает их объемнопланировочную структуру. Общественные зеленые зоны, как правило, используются не только для разгрузки городской среды (места встреч, отдыха, общественного питания), но и для организации работы систем очищения/кондиционирования воздуха, функционирования естественной вентиляции.

Архитектурный проект также должен обращать внимание на влияние природно-климатических факторов на структуру и композицию объемнопланировочного решения для обеспечения энергоэффективности высотных зданий и комплексов. Все параметры окружающей среды проектируемого объекта должны быть учтены при оптимальных условиях эксплуатации.

Именно комплекс природно-климатических факторов может повлиять на решение архитектурно-художественной задачи с учетом выполнения условий энергоэффективной эксплуатации (формообразование здания; количество, расположение и параметры световых проемов; выбор и включение в структуру разнообразных архитектурных и конструктивных элементов – солнцезащитные устройства в жарком климате, вертикальное озеленение для зданий в умеренно теплом климате, особая структура внешних ограждающих конструкций и объ- емно-планировочного решения для минимизации затрат на обогрев помещений в зданиях в холодном климате).

Климат с преобладанием ветров позволяет включать в объемнопланировочное решение высотного здания ветрогенераторы (нужно учитывать их негативное влияние на птиц и создание ими вибрации особого «шумового

29