11059

Д.А. Калинина, М.М. Масанов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ПРИМЕНЕНИЕ СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ: ОСОБЕННОСТИ, ПРОБЛЕМЫ И ИННОВАЦИИ

Стеновые и кровельные светопрозрачные конструкции всё чаще стали использоваться в жилых и общественных зданиях. Связано это с тем, что среди бетонных построек не хватает новых и смелых решений, а «стеклянные» фасады являются редкими и завораживающими объектами современного строительства. Они визуально объединяют помещения с окружающей средой и обеспечивают необходимую освещённость внутри.

Концепцию объединения зданий с природой путём сплошного остекления фасадов в начале XX века сформулировал выдающийся немецкий архитектор-модернист Людвиг Мис ван дер Роэ.

Сегодня используются следующие системы фасадного остекления:

-«холодный фасад», где внешний слой панелей из стекла служит для защиты от погодных воздействий и как элемент визуального дизайна, а внутренняя полость непрозрачного заполнения фасада является вентилируемой для удаления избыточного тепла и влаги (рис. 1);

-«двойной фасад», при котором на некотором расстоянии от светопрозрачного стенового ограждения устраивается внешний экран из одинарного стекла (рис. 2); воздушное пространство между конструкциями служит для вентиляции, отвода воздуха из помещений и нагрева поступающего свежего воздуха;

-структурное и спайдерное остекление, где в единую конструкцию объединены металлический профиль и стекло с целью создания гладкого цельного «стеклянного» фасада. (рис. 3 и рис. 4)

390

Рис. 3. Структурное остекление: схема и внешний вид

Рис. 4. Спайдерное остекление: схема и внешний вид

Остеклённые ограждающие конструкции привлекают эстетически, но имеют определённый ряд проблем: они должны обладать высокой прочностью, пожарной безопасностью, низкой теплопроводностью, устойчивостью к изменению температур, воздействию ветра и ультрафиолетовых лучей. Самой главной проблемой таких ограждений в России является недостаточное сопротивление теплопередаче, так как через них тратится значительное количество тепла.

Технология электрического обогрева окон – разработана совсем недавно и служит для повышения температуры внутреннего воздуха при остеклённых фасадах в холодное время года. В качестве светопрозрачного ограждения может использоваться триплекс или двухкамерные стеклопакеты с прозрачным токопроводящим покрытием внутреннего стекла и низкоэмиссионным покрытием наружного стекла. Главное, чтобы оно было закалённым, иначе возможно появление трещин от высоких температур, которые иногда достигают 54°С. Данные стеклопакеты обладают высокой прочностью, способны снижать потери тепла зимой, предотвращают обледенения фасадов и обеспечивают таяние снега на остеклённых кровлях. В Европе решение проблемы снижения теплопотерь развивается в области разработки вакуумных стеклопакетов. Они представляют собой изделие из двух стёкол с зазором шириной не более миллиметра. Для обеспечения герметичности они спаяны по краям. Из камеры между стёклами откачивается воздух, что приводит к образованию

391

вакуума. Преимуществом является высокое приведённое сопротивление теплопередаче и отсутствие проблемы климатических нагрузок. Применение электростёкл и вакуумных стеклопакетов ограничено высокой стоимостью.

Рис. 5. Технология электрического обогрева окон

Альтернативным вариантом обеспечения тепловой защиты зданий является устройство «двойного фасада». Воздушная вентилируемая прослойка позволяет не только улучшить температурный режим внутреннего остекления, благодаря которому экономится энергия на отопление, но и обеспечить дополнительную защиту от шума. В тёплое время года данный вид остекления снижает температуру внутри помещения. Это происходит благодаря системе солнцезащиты в буферной зоне, в которой температура оказывается несколько ниже температуры окружающей среды.

Так же в современное строительство вошли и светопрозрачные кровли. Они проектируются как самонесущие, так и работающие в переплёте. Один из наиболее часто применяемых типов панорамной кровли – однокамерные стеклопакеты, закреплённые в переплётах из стальных или алюминиевых профилей. Для устройства светопрозрачной кровли помимо стеклопакетов могут использоваться триплекс и прозрачные материалы на основе полимеров: оргстекло, сотовый или монолитный поликарбонат, профилированный ПВХ и др. Факторы, которые влияют на выбор материала: звукоизоляционные параметры, воздухонепроницаемость, водонепроницаемость, сопротивление ветровой нагрузке, тепловому воздействию, долговечность, степень защиты от солнечной радиации. Необходимо учитывать также высокую травмоопасность обычного стекла в кровельных конструкциях, поэтому чаще всего применяются триплекс и закалённое стекло. Данные материалы

392

обладают высокой ударопрочностью и повышенными тепло- и звукоизоляционными характеристиками. Для светопрозрачных кровель характерны те же проблемы, что и для фасадов зданий. Кроме того, скопление снега на кровле зимой ухудшает обзор и освещенность помещений, повышает нагрузку на остекление. Очистка от снега таких крыш решается с использованием вентиляционного или обогревательного электрооборудования.

Рис. 6. Светопрозрачная кровля в ТРЦ «Седьмое небо» г. Нижний Новгород

В последние десятилетия наблюдается положительная тенденция увеличения числа светопрозрачных конструкций, их развитие и многофункциональность. Несмотря на все проблемы, которые сопровождают остеклённые фасады и крыши, стекло широко используется в различных странах, температурных и погодных условиях.

Литература

1.ПлотниковА.А. Архитектурно-конструктивные принципы и инновации в строительстве стеклянных зданий // Вестник МГСУ, 2015.

№11. – С. 7-15.

2.Гликин, С.М. Роль светопрозрачных конструкций в энергосбережении зданий // Строительные науки. Строительная теплофизика и энергосбережение, 2009. – С. 381-384.

3.Кузнецов, А.В. Новые тенденции и технологии в развитии светопрозрачных конструкций при проектировании общественных зданий

//Современные инновации, 2018. – С. 82-83

М.М. Масанов

393

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АРХИТЕКТУРНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ КРЫТЫХ ЛЕДОВЫХ АРЕН

Хоккей и фигурное катание всегда были суровыми видами спорта, так как раньше на коньках было возможно кататься только в зимний период года. У спортсменов различных странах, где зима по времени продолжается дольше, всегда было неоспоримое преимущество. Хоккей и фигурное катание возможно никогда бы не стали массовыми и профессиональными видами спорта, если бы не появились крытые ледовые арены, которые смогли обеспечить спортсменов ледовым покрытием круглый год.

Братья Лестер и Джо Патрики построили первую крытую ледовую арену в Канаде. Открытие «Патрик Арена» вместимостью 4000 человек состоялось в канун Рождества 1912 года в городе Виктория.

Рис. 1. «Патрик Арена»

Всего лишь через три дня братья Патрик открыли вторую ледовую арену – «Денман Арена», вместимость которой была колоссальной – 10000 человек. Стоимость постройки составила 210 000 тысяч долларов. Построенное сооружение из кирпича и дерева было оснащено самой большой холодильной установкой в мире.

Рис. 2. «Денман Арена» в 1913 году

394

Хоккейным центром нашей страны в 50-х годах являлся стадион «Динамо», а именно его Восточная трибуна, у которой обустраивалась ледовая площадка. Зрителям было не очень удобно наблюдать за всем происходящим, учитывая, что шайбу разглядеть было фактически невозможно. К тому же, капризы погоды приводили к переносу матчей. Именно с этим связанно появление легендарных «Лужников».

Дворец спорта «Лужники», ранее Дворец спорта Центрального стадиона имени Ленина был построен в Москве в 1956 году и вмещал в себя 13 700 зрителей.

Рис. 3. Дворец спорта «Лужники»

После этого в СССР началось массовое строительство ледовых дворцов во всех крупных городах, но при этом они мало чем отличались друг от друга и были однотипными.

На данный момент времени наблюдается колоссальный скачок в развитии современных многофункциональных ледовых арен, которые представляют из себя не просто игровую площадку и трибуны для зрителей под крышей, а целую самостоятельную систему, которая включает в себя множество различных функций.

Рассмотрим один из самых вызывающих объектов в Олимпийском парке, а именно Ледовый дворец «Большой» в Сочи.

Рис. 4. Ледовый дворец «Большой» в Сочи

395

Данное уникальное сооружение приковывает взгляды туристов со всего мира не только своим архитектурным решением, но также живописными окрестностями и технической оснащенностью.

На территории России проект такой сложности реализовывали впервые, поэтому над ним работали лучшие архитекторы, инженеры, конструкторы и технологи. Ледовый дворец задумывался как универсальный и многофункциональный, чтобы после проведения Олимпийских игр не простаивал просто так.

При возведении спортивного объекта было использовано множество светопрозрачных блоков и зеркальных металлических поверхностей. Они придали зданию легкий и воздушный вид. С помощью светопрозрачных конструкций внутренние помещения наполняются дневным светом, а солнечные лучи создают игру бликов. Вечером здание подсвечивается светом почти сорока тысяч лампочек. С их помощью на фасаде дворца можно воспроизвести любое изображение.

Рис. 5. Ледовый дворец «Большой» вечером

Ледовый дворец состоит из наземной и подземной частей, которые разбиты на 6 уровней. Из которых два уровня приходятся на подземную часть в виде искусственного холма, а четыре — на наземную, где и расположено основное хоккейное поле, которое имеет сдвижные трибуны.

Особое внимание в архитектуре строения привлекает конструкция покрытия, выполненная в виде купола размерами 190х140 метров.

В наше время Ледовые дворцы представляют из себя многофункциональные центры, которые соответствуют современным нормам и требованиям, а также являются местом притяжения туристов и болельщиков. В плане архитектурного и конструктивного развития такие объекты прошли долгий путь и сегодня они эстетически и функционально комфортные как для спортсменов, так и для зрителей.

396

Литература

1.Агеева Е.Ю., Филиппова М.А. Большепролетные спортивные сооружения: архитектурные и конструктивные особенности.: Учебное пособие. – Н. Новгород: Издательство Нижегородского гос. архит.– строительного университета, 2014. –84 с.

2.Интернет-источник «ГБУ КК Дворец спорта «Большой»» http://icepalace-bolshoy.ru/sample-page/

3.Интернет-источник «Первая ледовая арена» https://santevit.livejournal.com/616620.html?ysclid=l99r4tb8ow286643913

М.М. Масанов

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ВОЗВЕДЕНИЯ САМОГО ВЫСОКОГО ШАТРА В МИРЕ «ХАН-ШАТЫР» В КАЗАХСТАНЕ

Хан-Шатыр – величественный торгово-развлекательный центр, расположенный в столице Казахстана городе Нур-Султан. Название «Хан- Шатыр» переводится на русский язык как «Царь-Шатёр» или «Царь- Юрта». В облике этого замечательного сооружения, действительно, с первого взгляда узнаются колоритные черты конусной юрты кочевников, причудливо переплетённые с футуристическим дизайном. В нём располагается множество магазинов и ресторанов, шесть кинозалов, аттракционы. Также тут имеется и настоящий пляж, усыпанный песком, привезённым с побережья коралловых лагун Индийского океана.

Рис. 1. Хан-Шатыр

397

Уникальное здание построено по проекту выдающегося архитектора Нормана Фостера. Многие его замыслы, включая и Хан-Шатыр, удостоились восторженного описания в Книге рекордов Гиннесса.

На стадии проектирования команда архитекторов предлагала несущую конструкцию здания в виде огромного купола, но посовещавшись с инженерами металлических конструкций пришла к решению, что он будет очень тяжёлым и дорогостоящим. Поэтому рациональное решение было принято в пользу висячих конструкций, а именно шатра, который работает на растяжение. Такое решение по итогу оказалось в пять раз эффективнее в плане соотношения стали и объёма охватывающей территории.

Проект здания в 2006 году одобрил сам президент Казахстана и отметил выделяющийся неофутуристический стиль задумки Фостера. Данное сооружение обошлось в 250 миллионов долларов.

Рис. 2. Угол наклона опорного столба шатра 15 градусов

Уникальность объекта в том, что это самая большая конструкция, основанная на принципе натяжения. Только сила натяжения способна эффективно и равномерно распределить нагрузку без зон избыточного давления на какой-либо узел строения.

Величественное сооружение с первого взгляда кажется хрупким и почти невесомым, но это совершенно не так. При строительстве шатра было использовано 380 стальных тросов по 2,5 тонны весом каждый.

По проекту требовался наклон опорного столба шатра в 15 градусов. Для устойчивости шпиля его основанием стала гигантская тренога, которую сначала собрали полностью, при этом 2 опоры закрепили гигантскими шарнирами, а третью передвигали по рельсам. Операцию по монтажу треноги провели за рекордные двое суток. В ходе процесса использовали 16 гидравлических домкратов.

398

Рис. 3. Опора шатра

Проблему с налипшем снегом решили с помощью подвижного элемента, установленного в шпиль опоры, который осуществляет тридцатисантиметровые колебания.

Конус комплекса снаружи обтянут фторполимерным полупрозрачным покрытием, которое создавалось специально для уникального объекта в химических лабораториях компании Du Pont. Данный инновационный материал представляет собой эластичную плёнку, которая пропускает солнечные лучи, но отражает радиацию ультрафиолета, и в конечном итоге обеспечивает мягкое естественное освещение.

В ткань покрытия встроен миллион фотодиодов, с помощью которых Хан-Шатыр по вечерам превращается в уникальное световое представление.

399