1.4.4. Основы архитектурно-строительного проектирования

Строительство зданий осуществляется по индивидуальным и типовым проектам. Индивидуальным называют проект, предназна­ченный для возведения только одного здания. Типовые проекты –для возведения зданий при массовом строительстве. Разработка ти­повых проектов способствует внедрению в строительство унифи­цированных конструкций и деталей заводского изготовления, что повышает качество и удешевляет строительство. При разработке проектов зданий необходимо руководствоваться строительными нормами и правилами (СНиП), содержащими основные требования по объемно-планировочному и конструктивному проектированию зданий. Требования СНиП сводятся к тому, чтобы величины уси­лий и воздействий на конструктивные элементы не превышали предельных значений, по достижению которых здание не может быть использовано по своему назначению.

Проект - это техническая документация, состоящая из пояс­нительной записки, чертежей и сметы. Расчетно-пояснительная за­писка проекта включает в себя описание и обоснование планиро­вочных и конструктивных решений здания. Она содержит все не­обходимые статические, теплотехнические и другие виды расчетов. В расчетах учитываются свойства материалов, возможные сочета­ния нагрузок и воздействий, а также условия эксплуатации и осо­бенности работы конструкций и основания здания. При этом долж­ны быть соблюдены все требования нормативных документов, стандарты и технические условия, предъявляемые к качеству мате­риалов, изделий, производству работ и к эксплуатации зданий.

Основанием для проектирования является техническое зада­ние, получаемое от заказчика. В задании содержится:

1. Наименование объекта.

2. Место и сроки строительства.

3. Основные требования, предъявляемые к объекту.

Проект разрабатывается в одну или две стадии: первая стадия -проект и смета, вторая стадия - рабочие чертежи (фасад, планы,

разрезы, деталировки и т. д.). Несложные объекты проектируются в одну стадию - технорабочий проект.

Проектирование начинается с изыскания и технико-экономи­ческого обоснования. В ходе разработки проекта проектная органи­зация- согласовывает принимаемые решения с заказчиком, служба­ми коммунального хозяйства, с различными инспекциями и заинте­ресованными организациями. Законченный проект обычно подвер­гается экспертизе специалистами, назначенными заказчиком, после чего он им утверждается. Проекты, по которым нет необходимых согласований и которые не утверждены в установленном порядке, не имеют юридической силы и по ним нельзя вести строительство. После утверждения технического проекта здания разрабатываются рабочие чертежи, которые являются детализацией технического проекта и служат для производства строительных работ.

Проект открывается титульным листом, на котором приводят­ся основные данные об объекте, перечень рабочих чертежей и т. п. Пояснительная записка содержит описание архитектурно-планиро­вочных и конструктивных решений, необходимые расчеты, техни­ко-экономические и эксплуатационные показатели. Далее идут об­щие и специальные чертежи:

• планы, разрезы, фасады, фундаменты, стены, перекрытия, крыши и покрытия;

• конструктивные элементы, узлы и детали инженерных сис­ тем отопления, вентиляции, водоснабжения и др.

Современное индустриальное строительство основано на при­менении типовых проектов конструкции, деталей и изделий, рас­считанных на массовое строительство и производство специализи­рованными предприятиями стройиндустрии. Типовыми называются проекты и конструкции, имеющие наиболее рациональное решение и предназначенные для многократного применения. Количество проектов типоразмеров строительных элементов должно быть ог­раничено. Это упрощает их изготовление и удешевляет строитель­ство. Поэтому типизация сопровождается унификацией, т. е. приве­дением конструкций и деталей к небольшому числу одинаковых по форме и размерам типов. При этом имеется в виду их взаимозаме­няемость, что дает возможность замены одних элементов на другие без изменения основных проектных размеров здания. Наивысшей формой унификации является стандартизация, т. е. регламентация требований, предъявляемых к изделию.

Типовые конструкции и детали зданий стандартизируются и становятся обязательными как для изготовления, так и для строи­тельства (проектирования). Государственные стандарты устанавли­вают для конструкций, деталей и изделий определенные размеры, форму и качество, а также технические условия по изготовлению (ГОСТ 6629-89).

При проектировании необходимо предусматривать согласова­ние размеров здания с размерами выпускаемых промышленностью материалов, изделий и конструкций. Это возможно только в том случае, когда все строительные размеры подчинены определенной системе. Основой такой системы является принцип кратности всех размеров какой-либо величине, который называют модулем. В на­шей стране действует единая модульная система (ЕМС), в которой размер основного модуля М принят равным 100 мм. Все остальные размеры кратные М как в большую, так и в меньшую сторону. Ук­рупненных модулей семь: 2М, ЗМ, 6М, 12М, 15М, 30М, 60М - от 200 до 6000 мм. Дробных модулей шесть: 1/2М, 1/5М, 1/10М, 1/20М, 1/50М, 1/100М — от 50 до 1мм. Чаще всего в строительстве принимают модули 30М и 60М, исходя из которых размеры проле­тов зданий составляют 6, 9, 12, 18, 24, 30, 36 м, а шаг - 6, 12 м, вы­сота этажа - 3; 3,6 м.

При проектировании зданий для привязки мест расположения стен, колонн и других конструкций используются поперечные и продольные разбивочные оси. Продольные оси обозначаются за­главными буквами русского алфавита (А, Б и т. д., кроме 3, О, П, Ш, написание которых сходно с цифрами). Расстояние между про­дольными осями - это пролет. Поперечные оси обозначаются циф­рами (1, 2, 3 и т. д.). Расстояние между ними - это шаг. Таким обра­зом, основными объемно-планировочными параметрами здания яв­ляются: шаг, пролет и высота этажа:

• шаг – расстояние между поперечными разбивочными осями (условными линиями), определяющими расположение поперечных вертикальных несущих конструкций (1, 2, 3...);

• пролет - это расстояние между разбивочными осями несу-­ щих элементов, совпадающими с пролетом основной несущей кон-­ струкции перекрытий или покрытий (А, Б, В...);

• высота этажа - это расстояние от уровня чистого пола данного этажа до уровня пола вышележащего этажа.

При проектировании необходимо предусматривать согласова­ние размеров здания с размерами выпускаемых конструкций. Осно­вой для этого является ЕМС, в соответствии с которой все размеры в строительстве должны быть кратными 100 мм. В действительности в строительстве (наряду с ЕМС) существует три категории размеров.

I категория - номинальный модульный размер (L_o) - это рас­ стояние между разбивочными осями зданий или условный размер элементов конструкции вместе с зазором и швами;

II категория - проектный размер элементов, отличающийся от номинального на величину нормированного зазора (L_k= L_o – δ,где δ - зазор);

Ш категория - натурный размер или фактический размер кон­структивного элемента «в деле», отличающийся от конструктивно­го размера на 0,5L допуска, т. е. половину установленного (норма­тивного) допуска (L_нат.= L_k - 0,5L)

1.4.5. Архитектурная выразительность зданий и сооружений

Проектируемые и возводимые здания должны не только обла­дать определенными эксплуатационными свойствами, но и иметь приятный архитектурный облик, соответствующий их назначению. Самым существенным в архитектурной композиции зданий являет­ся единство формы и содержания. Композиция внутреннего про­странства подчиняется функциональным процессам, протекающим в здании. Объемно-пространственные структуры зданий создают, группируя отдельные объемы. Единства композиции здания доби­ваются соподчинением отдельных объемов, их членением в соот­ветствии с законами пропорциональности, ритма и масштабности.

Древнее представление о божественной пропорции трансфор­мированы современной наукой в идею симметрии, которая являет­ся ключом к единству природы. Пропорция - это понятие равного, одинакового, однородного изменения. Симметрия есть понятие равного, одинакового, однородного строения, сохранения. Пропор­ция является наиболее общим принципом организации пространст­венных структур. Из упорядоченного пропорционального измене­ния возникает симметрия и гармония.

Под архитектурной пропорциональностью подразумевают гармоничное соотношение между размерами здания и его отдель-

ными частями. При этом используют принцип равного изменения в виде прогрессии:

• арифметической (1, 2, 3...), в которой каждое последующее число больше предыдущего на одну и ту же величину;

• гармонической (1/2, 1/3, 1/4, 1/5), в которой последовательность чисел, обратных данным, образует арифметическую последователь­ность;

• геометрической (1, √2, 2, 2√2, 4, 4√2,…), где каждое по­ следующее число больше предыдущего в одно и то же число раз.

Числа арифметического, гармонического и геометрического рядов служат средством достижения гармоничных размерно-пространственных структур. Среди всевозможных средних наибо­лее совершенным признано так называемое «золотое сечение», ко­торое подразумевает деление отрезка на две неравные части так, чтобы большая из них была средним пропорциональным между всем отрезком и его частью. Золотое сечение выражается как 0,618 либо как 1.618. Если обозначить 1,618 = Ф, тогда 1/Ф = 0,618, а весь ряд: ...-0,146-0,236-0,382-0,618-1-1,618-2,618-4,236-6,854-..., ка­ждое число которого не только результат умножения предыдущего на число Ф, но и равно сумме двух предыдущих. Для триады золо­того сечения Ф1-Ф2-ФЗ ↔ 1-1,618-2,618 характерно, что Ф1/Ф2 = Ф2/ФЗ, ФЗ = Ф1 + Ф2, Ф2² = ФЗ.

Это отношение обнаруживается при рассмотрении самых раз­нообразных природных явлений и, по-видимому, отражает один из основных законов природы. В 1202 г. купец Леонардо из Пизы по прозвищу Фибоначчи («сын доброй природы») подсчитал макси­мально возможный приплод кроликов и обнаружил математиче­скую закономерность, сделавшую его имя знаменитым. Он открыл целочисленный ряд золотого сечения: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89..., отражающий закон единообразного роста. Этому закону под­чиняется рост всего живого, в том числе и человека. Например, три фаланги среднего пальца руки образуют триаду золотого сечения, но самое главное заключается в том, что если принять расстояние от пупа до макушки за 1, тогда от пупа до пят будет 1,618, а полная высота мужской фигуры составит 2,618, следовательно, они связа­ны золотым сечением. Очевидно поэтому все архитектурные фор-

мы, подчиняющиеся этому закону, воспринимаются человеком как гармонические.

В архитектуре используют и закономерности ритма, или чере­дования, соразмерных элементов. Ритм является одним из средств достижения выразительности композиции. Ритм бывает метриче­ский, когда элементы чередуются с равными промежутками, и гео­метрический.

Выбирая размеры отдельных элементов, учитывают масштаб. Под архитектурным масштабом понимают соотношение всех раз­меров здания по отношению к человеку. Особенно легко масштаб воспринимается, если в основе соотношений между частями зданий лежит единая система пропорций. Как отмечали древние, «из всех очертаний наиболее совершенны подобные самим себе». Таким об­разом, соразмерность тела человека, перенесенная архитекторами на здания, придает им красоту и гармоничность.

Существует множество элементов, которые могут придать зданию определенные пропорции, масштабность и архитектурную выразительность. Такими элементами являются:

• цоколь - нижняя часть наружной стены здания, выполненная из прочного декоративного материала и опирающаяся на фунда­ мент. Он предназначен для защиты стен от механических повреж­ дений и сырости. Кроме того, цоколь, как архитектурная деталь, может служить и украшением здания;

• карнизы - горизонтальные выступающие части стен, защи­ щающие их от атмосферных осадков и служащие украшением стен. Верхний карниз называется венчающим; промежуточные - между­ этажными; гладкие, слегка выступающие из плоскости стен полосы - пояски;

• проемы - для освещения, вентиляции и сообщения между помещениями решаются разнообразно как по форме, так и по декоративному оформлению;

• наличники - декоративный профиль, расположенный по периметру проемов;

• простенки - несущий, особо ответственный элемент стены между проемами;

• сандрики - отдельные карнизы различной формы, устраи­ ваемые над окнами и дверями для украшения и защиты проемов от атмосферных осадков;

• парапетная решетка - ограждение крыши у свеса из ка­- менных столбов с решеткой ограждения;

• перемычки -перекрытия проемов;

• лопатки - узкие вертикальные выступы прямоугольного се-­ чения. Если лопатки имеют оформление и элементы колонны (базу, капитель, утонение), тогда их называют пилястрами;

• балкон - открытые, огражденные площадки, выступающие из плоскости стен и сообщающиеся с помещениями здания;

• эркер - выступающая за плоскость стены площадка (прямо­ угольная, треугольная, многоугольная, полукруглая), огражденная со всех сторон стенами с окнами;

• лоджия - площадка, размещенная в габаритах здания и вы­ ходящая открытой стороной на улицу.

Приведенные основные элементы имеют широкое применение в зданиях старой и новой застройки. В зданиях старой застройки, кроме указанных элементов, следует выделить такие архитектурно-композиционные решения, как архитектурные ордера, колоннады и аркады.

Архитектурный ордер - совокупность колонн, антаблемента и пьедестала. Колонна - это опора в виде вертикального стержня, ко­торую можно расчленить на капитель, стержень и базу. Капитель –верхняя часть колонны, база - ее низ. Антаблемент - верхняя гори­зонтальная часть здания, поддерживаемая колоннами. Он состоит из архитрава, фриза и карниза. Пьедестал - это подставка под ко­лонну с базой и карнизом. Ордер, не имеющий пьедестала, называ­ют неполным ордером.

Все основные части ордера подчинены определенной законо­мерности и кратны некоторой единой мере, называемой модулем. В архитектурном ордере за модуль принимается нижний радиус колонны. Колонны должны быть пригодны «к подержанию тяжести и обладать красивым обличьем», поэтому они воспроизводят про­порции, крепость и красоту мужского тела. В архитектуре встреча­ется несколько разновидностей ордеров: греческий, римский, тос­канский, дорический, ионический, коринфский и сложный. Они различаются своими пропорциями, оформлением отдельных эле­ментов, богатством форм и украшений; например, колонны имеют различные базы и капитель, в одних ордерах ствол гладкий, в дру­гих он покрыт желобками (каннелюрами).

Колоннада - ряд колон, поддерживающих общий антаблемент. Обычно колонны устанавливаются на горизонтальную плоскость общего основания или пьедестала, называемого стилобатом.

Аркада - это ряд повторяющихся отверстий, перекрытых ар­ками. Элементами аркады являются: пилон - угловой простенок; архивольт - поясок, обрамляющий арку; импост - горизонтальный поясок на простенке между арками и по ширине равный архиволь­ту; замок - верхний средний камень арки.

Здания и сооружения на улицах города должны быть не толь­ко функциональны, но и красивы. Они должны создавать образ, ко­торому внутренне будет присуще совершенство. Важным элемен­том этого совершенства является природный или искусственно соз­данный ландшафт. Для этого используются исторически вырабо­танные законы построения архитектурных форм, знания свойств используемых материалов и правильно построенная взаимосвязь зданий и сооружений с окружающей средой.