Rostov-na-Donu, Rostov-on-Don, Russian Federation
Rostov-on-Don, Russian Federation
Rostov-on-Don, Russian Federation
GRNTI 67.23 Архитектурно-строительное проектирование
GRNTI 67.01 Общие вопросы строительства
OKSO 270000 АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО
BBK 302 Проектирование
BBK 308 Монтаж, эксплуатация, ремонт машин и промышленного оборудования
TBK 54 Строительство
TBK 5411 Теоретические основы строительства
TBK 5414 Строительные конструкции
The article describes the concept of horizontal skyscrapers and enclosing frames, aimed at obtaining the maximum usable area in a dense urban area. Combining the concept of horizontal skyscrapers and principles of reducing space. The project of the exhibition gallery in the form of a horizontal skyscraper has been developed, which allows to obtain additional space and at the same time preserve old buildings and the natural landscape of the city. The relevance and perspective of the implementation of such projects is investigated.
horizontal skyscraper, enclosing frame, urbanism, urban development
Актуальной задачей современного строительства является повышение эффективности использования участков земли небольшой площади и сохранение при этом существующих зданий, в особенности исторической застройки.
В последнее время, благодаря инновационным строительным материалам, новейшим технологическим разработкам и современному оборудованию, количество возводимых уникальных зданий и сооружений, отличающихся нестандартными конструктивными решениями, значительно увеличилось. Развитие инновационных технологий сделало возможным применение в практике проектирования горизонтальных небоскребов.
Концепция горизонтальных небоскребов дает возможность максимально сократить площадь строительства, что позволяет строить здания в условиях плотной городской застройки, сохраняя объекты культурного наследия, существующие здания, представляющие историческую ценность. Строительство в городской среде повышает плотность жилого фонда и представляет возможным развитие «депрессивных» промышленных зон.
Концепция горизонтальных небоскребов является новой градостроительной структурой, которая позволяет развить принципы устойчивого урбанизма. Устойчивый урбанизм — это приложение принципов устойчивого развития городов и гибких принципов дизайна, планирования и администрирования к городской застройке. С устойчивым урбанизмом связано движение «Экогород», также известное как экологический урбанизм, которое рассматривает способы построения городов на экологических принципах. Движение «Гибкие города» специально обращаются к проблеме исчезающих ресурсов, создавая местные сети распределения ресурсов для замещения глобальных поставок на случай больших перерывов.
Тенденция превращения городов в пешеходные, параллельно с элементами экологического урбанизма, с устойчивой городской инфраструктурой, замыкает кольцо на использование и включение всех источников ресурсов в город. Речь идет о повышении качества жизни путем размещения всех ресурсов на небольшом расстоянии от жилья и повышении качества предлагаемых продуктов.
Концепция горизонтальных небоскребов впервые была предложена Л. Лисицким в 20-х годах XX века. Сложность и дороговизна таких построек не дали воплотить эту идею в то время. Проекты горизонтальных небоскребов функционально пересекаются с популярным течением архитектуры середины XX в. – метаболизмом. Метаболизм – объединяет идеи архитектурных мегаструктур с органическим биологическим ростом.
Концепция «изменяемого пространства» легла в основу развития конструктивных решений архитекторов-метаболистов. Оптимальная конструктивная схема разрабатывалась на основе вариационных «ячеек», благодаря чему архитектурные композиции приобретали более разнообразный вид. Метаболисты воспринимали город как живой организм со свойственным организму процессом обмена материалов и энергии с внешним миром.
Японские архитекторы-метаболисты Кензо Танге и Арата Исодзаки в начале 60-х также внесли весомый вклад в развитие концепции «горизонтального небоскреба», разработав ряд урбанистических проектов в ее рамках, в частности «Воздушный город» (City in the Air) (рис. 1). Этот проект генетически явно связан с концепцией Л. Лисицкого, однако даже этим знаменитым архитекторам, воплотившим самые смелые свои замыслы, не удалось реализовать подобные проекты.
Рис. 1 – Воздушный город Кензо Танге и Арата Исодзаки
С развитием инновационных технологий проектирования, производства материалов, появления новых конструктивных решений концепция горизонтальных небоскребов стала возможной и перспективной.
В концепцию горизонтальных небоскребов заложено сохранение не абстрактной природы в общем смысле, чем занимается «зеленое строительство», а максимально возможное сохранение пространства для естественной природы на конкретном участке городской застройки. Рельеф местности, плодородный слой земли, растения как под зданием, так и вокруг него остаются нетронутыми.
Принцип сохранения места – это прямая альтернатива распространенному в практике способу строительства «под бульдозер», практике варварского уничтожения природы с единственной целью – упрощения процесса строительства. Впоследствии естественную природу приходится долго и болезненно восстанавливать путем «компенсационного озеленения», что обходится заказчику и природе дороже, чем это необходимо для сохранения места строительства в естественном виде, и приносит экологический вред.
Для достижения заданных целей, необходимо сохранить для природы место строительства, максимально сократив площадь застройки и подняв здание над землей. При этом поверхность земли под зданием остается свободной для регенерации растений (биоценоза) и подсобных функций (например, автостоянок). Синтез рассмотренных принципов дает уникальную возможность не только сохранить всю зелень на участках строительства, но и увеличить количество возвращаемой природе площади земли за счет озеленения кровель и опор. Данные идеи реализованы в совмещении концепции горизонтальных небоскребов и принципов сокращения места и регенерации биоценоза.
Концепция горизонтальных небоскребов реализована в проекте по реставрации строения без переселения жителей в г. Москве. В проекте здания московской гостиницы, расположенного в естественном природном ландшафте береговой линии, применены все известные на сегодняшний день способы интеграции с природой, включая озеленение крыш, вертикальное озеленение фасадов, создание оранжерей и т. д.
Проанализировав воплощенные проекты, основанные на концепции горизонтальных небоскребов, можно сделать вывод, что строительство многофункциональных комплексов перспективно как в условиях плотной городской застройки, так и в незастроенных районах.
Подъем основного строительного объема горизонтального небоскреба над землей дает возможность использовать поверхность земли эффективно, например, для общественных целей, автостоянок, парков, открытых площадей и т.п. Возможно использование кровли в качестве эксплуатируемой, например, для озеленения крыш, размещения солнечных батарей, обустройства зон отдыха, использования для выращивания садовых и сельскохозяйственных культур.
Основной принцип формирования рассматриваемой концепции в условиях плотной городской застройки заключается в функциональной и конструктивной автономности существующих построек и горизонтальных небоскребов, поднятых над ними. Идея автономности каркасов дает возможность осуществить ряд позитивных структурных преобразований существующего объемлющего каркаса за счет трансформации функционально-пространственной структуры здания, что позволяет без общей реконструкции зданий осуществлять необходимые преобразования элементов структуры.
Авторами разработан проект выставочной галереи на набережной реки Дон в г. Ростове-на-Дону (рис. 2).
Рис. 2 – Визуализация здания горизонтального небоскреба в г. Ростове-на-Дону
Архитектурная концепция здания включает интеграцию проектируемого здания в существующую плотную городскую застройку. Функциональное назначение архитектурного объекта - выставка архитектурных и строительных достижений, демонстрирующих применение современных архитектурных подходов, новаторских идей в цветовом и световом решениях, новых технологий, материалов и конструкций.
Здание состоит из четырех этажей, расположенных на высоте 25 м от поверхности земли. Общая площадь здания составляет 22,6 тыс. кв. м. Строительство выставочной галереи в виде горизонтального небоскреба позволяет получить дополнительные площади и при этом сохранить старинные здания и природный ландшафт города.
Вид на здание открывается как с левобережной зоны, так и с правого берега реки Дон. Благодаря удачному расположению и конструктивным особенностям объекта, даже при довольно большом скоплении людей, здание не будет препятствовать движению общей массы людей и машин на Береговой улице.
Конструкция горизонтального небоскреба представляет собой объемлющий каркас, обеспечивающий общую устойчивость здания. В связевом каркасе основные несущие конструкции образуются системой тяжелых ферм, балок, связей и вертикальных опорных элементов. Перекрытия сборные железобетонные являются ненесущими элементами. Тяжелые фермы воспринимают действующие на здание горизонтальные и вертикальные нагрузки и передают их через систему связей и балок на опоры горизонтального небоскреба, которые передают их фундаментам.
Сформированы две расчетные модели, загружения каркаса, статический и динамический расчеты выполнены методом конечных элементов с использованием программного комплекса ЛИРА САПР (рис.3).
Выполнен расчет каркаса здания при разных вариантах геометрической схемы горизонтального небоскреба с изменением конструкций опор и связей между тяжелыми фермами.
Рис. 3 – Первая конечно-элементная 3D модель горизонтального небоскреба
Второй вариант расчетной схемы разработан с увеличенным количеством связей и измененным видом опор.
Рис. 4 – Второй вариант расчетной схемы
Свайный ростверк под опорами здания состоящий из буронабивных свай, связанных монолитными плитами. В связи с тем, что опоры находятся в непосредственной близости с проезжей частью, предусмотрена защита от случаев наезда транспорта на опоры в виде двойных дорожных ограждений на участках, примыкающих к опорам.
Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная конечно-элементная схема, представляющая собой пространственную стержневую систему, позволяет на стадии проектирования исследовать работоспособность каркаса при динамических воздействиях различного характера, а также дать рекомендации по улучшению работы конструкций.
Подведя итоги, можно сделать вывод, что концепция горизонтальных небоскребов позволяет интегрировать архитектуру и природу, сократить площадь застройки и при этом не привязываться к существующим постройкам, а также обеспечить зеленую зону и природные места отдыха. Горизонтальные небоскребы актуальны для современного города, потому что они обеспечивают комфорт, экологичность, многофункциональность, сохраняют историческую застройку и развивают туристический потенциал городов.
1. Loginov V., Ot «zelenogo stroitel'stva» k prirodointegrirovannoy arhitekture. Princip sohraneniya mesta. Proekt Baykal. 2016. № 49.
2. Ehhorn H., Reiss J., Kluttig H., Hellwig R. Energoeffektivnye zdaniya. Analiz sovremennogo sostoyaniya i perspektiv razvitiya na osnove realizovannyh proektov. Opyt nemeckih specialistov. // AVOK. - 2006.
3. Lisovskiy V.G., Gasho R.M. Nikolay Vasil'ev. Ot moderna k modernizmu. SPb.: Kolo, 2011
4. English partnerships the housing corporation, Urban Design Compendium, LLEWELYN-DAVIES, 2007
5. Mullagil'din R., Metabolizm: vozvraschenie legendy // ARX. - Noyabr'-dekabr' 2005. - № 1.
6. Sobolev G., Ekologicheskiy Urbanizm. Koncepciya «EKO-ZDANIYa V PARKE» (Chast' 1), Stroitel'nyy ekspert, 2014.
7. Alpatov V.Yu., Holopov I.S. Optimizaciya geometricheskoy formy prostranstvenno-sterzhnevyh konstrukciy // Metallicheskie konstrukcii. 2009. № 1. T. 15. S. 47-57.
8. Abovskiy N. P. Maksimov A. V, Marchuk N. I. i dr. Upravlyaemye konstrukcii i sistemy - Krasnoyarsk: IPK SFU, 2009
9. Gorbachev V.N. Arhitekturno-hudozhestvennye komponenty ozeleneniya gorodov: ucheb. posobie dlya hudozh.-prom. vuzov i arhit. fak. /V.N. Gorbachev. - M.: Vysshaya shkola, 2003. - 207 s.
10. Zalesskaya L.S. Landshaftnaya arhitektura: ucheb. dlya vuzov / L.S. Zalesskaya, E.M. Mikulina. - 2-e izd., pererab. i dop. - M.: Stroyizdat, 1999. - 240 s.
