CC BY
33
ФОРМИРОВАНИЕ ОТРАЖЕНИЙ И ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ЗЕРКАЛЬНЫХ ФАСАДОВ ЗДАНИЙ
FORMATION OF REFLECTIONS AND CHOICE OF DESIGN OF MIRROR
FACADES OF BUILDINGS
Аннотация
Рассматриваются проблемы, связанные с формой и конструкцией зеркальных фасадов зданий. Описан подход к выбору рациональных проектных решений. Показано как при помощи лучевых эскизов сделать отражающую поверхность безопасной для птиц, нормализовать световой и тепловой режим в здании и вблизи него, интегрировать новое здание в сложившуюся среду, исключить ветровые колебания. Показано, что, по аналогии с линзой френеля, можно сделать формирование отражений независимым от формы здания вцелом.
Ключевые слова: фасады зданий, отражения, эффекты, проблемы, формы, конструкции, выбор.
Abstract
The problems associated with the shape and design of mirror facades of buildings are considered. The approach to the choice of rational design solutions is described. It is shown how, using radial sketches, to make a reflective surface safe for birds, to normalize the light and thermal conditions in and around a building, to integrate a new building into the current environment, eliminate wind fluctuations. It is shown that, by analogy with the Fresnel lens, it is possible to make the formation of reflections independent of the shape of the building as a whole.
Key words: facades of buildings, reflections, problems, effects, forms, structures, selection.
Стеклянные и, в особенности, зеркальные фасады находят всё более широкое применение в современной архитектуре. Их отражающие свойства могут выполнять различные функции, создавать как желательные, так и нежелательные эффекты. Это и 3D эффекты в так называемой параметрической архитектуре, маскирующие и другие оптические иллюзии [1-3].
Одной из проблем, связанных с фасадными отражениями является массовая гибель птиц, влетающих в невидимые для них фасады на скорости 60-80 км/час [4]. Всевозможные сетки, наклейки, шумовые экраны не решают проблему, а лишь создают новые. Решением может быть только проектирование зданий с учётом известного закона оптики: падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей поверхности, а угол падения равен углу отражения.
Если здание будет расположено в плотной окружающей застройке, часть его стеклянного фасада, расположенная выше соседних домов, должна иметь наклон для отражения горизонтального луча наклонно вниз. Это исключает отражение неба, дезориентирующее птиц, делающее здание невидимым для них (рис. 1, а):
Следует заметить, что эта проблема в той или иной степени относится и к зданиям, не имеющим сплошного фасадного остекления. Ленточное и даже рассредоточенное остекление, имеющее простенки, также может быть небезопасным для птиц.
ш
а)
б)
Рис. 1. Лучевые эскизы
Если перед фасадом здания расположено открытое пространство, как это имеет место в аэропортах, на первых прибрежных линиях, на склонах и уступах рельефа, то остекление должно иметь уклон по всей высоте фасада.
Уклон может быть постоянным, но достаточным, исходя из расчёта по лучевым эскизам, или переменным, увеличивающимся с высотой.
Здесь не рассматривается проблема безопасности фасадов высоких зданий, связанная с наружной подсветкой или ночным внутренним освещением, излучающим свет наружу. Это тоже привлекает и дезориентирует пернатых, но это решается в основном светотехническими методами.
Еще одним фактором, который оправдывает переменный, увеличивающийся с высотой уклон отражающих фасадов (при этом на нижнем уровне уклон может быть обратным) является требование нормативных значений освещённости, инсоляции и теплового режима в здании. Очевидно, что на верхних этажах часто требуется солнцезащита тогда как на нижних (в условиях плотной застройки, при низком альбедо или при наличии высокой растительности) света недостаточно [5-6]. Такая форма может также защитить от прямых солнечных лучей и в то же время обеспечить достаточное освещение рассеянным светом. При этом, форма близкая к параболоидной может привести к нежелательной фокусировке солнечных лучей и перегреву зоны фокуса (рис. 1, б).
По аналогии с линзой Френеля можно задать зданию любую желаемую форму, составив фасадное остекление из независимых ярусов или этажей с требуемыми поэтажными уклонами. Примером такого решения является известный небоскрёб Тайбэй 101 (рис. 2).
Ещё один подход решает несколько задач. Он заключается в придании фасаду рельефности. Складчатые фасады позволяют сделать зеркальный фасад видимым, предотвратить чрезмерный солнечный нагрев, уменьшить асси-метричные температурные деформации, связанные с односторонним нагревом.
Ш Э
н
и ш
н
и
а «
со 5
° £
р
0 и К х * о
5 *
о
£ £
1 *
I
з а
< *
зс °
, «
СО 5
0 £
V Л
г= Я
1 £
з |
* &
о в
а) б) в)
Рис. 2. Поэтажные уклоны: а — линза Френеля; б — поярусные уклоны; в — Тайбэй 101
Кроме того, это позволяет исключить ветровые колебания высотных зданий. Вертикальные складки разбивают воздушные потоки на мелкие вихри. Для здания Тайбэй 101 проблему ветровой динамики решили с помощью сложной системы активного сейсмогашения и демпфирования.
Другое решение — фасады двоякой кривизны (ненулевой гауссовой кривизны), не имеющие больших отражающих плоскостей, например, офисное здание в Абу-даби (рис. 3, а) или проект небоскрёба «Чикаго спайр» (рис. 3, б).
а) б)
Рис. 3. Фасады двоякой кривизны
Другим немаловажным фактором формообразования отражающих фасадов яв-
V/ V/ V/ Л V/
ляется их гармонизация с окружающей городской средой. С исторической застройкой новая архитектура гармонирует далеко не всегда и в этом может быть полезным отражение среды в зеркальном фасаде. Здесь тоже целесообразно задавать уклоны,
исходя из лучевых эскизов. Это позволяет получать отражение требуемой высоты, интегрируя здания в окружение.
Известны решения светоотражающих фасадов в виде отдельных статических и динамических солнцезащитных конструкций. Причём эти конструкции могут быть навесными, самонесущими и даже несущими. В последнем случае ограждающие конструкции передают нагрузку на каркас солнцезащитной оболочки. Каждое из этих решений также допускает целесообразные наклоны отражающих поверхностей. Из множества современных конструкций остекления, таких как стоечно-ри-гельная (открытая, полуоткрытая и закрытая), кассетная, модульная, секционная и смешанная, структурная, полуструктурная, спайдерная (планарная) и вантовая конструкции можно выбрать те, которые создают наиболее сплошное внешнее остекление, скрывающее за собой конструкцию крепления и переплёты. Это при правильном подходе позволяет максимально использовать все достоинства фасадных остеклений. А в основе зеркальных материалов могут быть использованы не только суперглянцевые виды стекла, в частности, флоат-стекло, но и полированные металлы (нержавеющяя сталь, титановые и алюминиевые сплавы) или экологически безопасное текстурированное стекло.
Литература
1. Самсонова А.А., Кошкин Д.Ф. Визуальная трансформация пространственной среды города на основе свойств отражающих поверхностей. Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2018. № 2 (44). С. 129-135.
2. Воронцова Ю.С. Оптические иллюзии как выразительное средство стрит-ар-та в культурной и территориально-пространственной среде города. В сборнике: Устойчивое развитие городской среды. АСИ СамГТУ. Самара, 2016. С. 10-13.
3. Савельева Л.В. Видеоиллюзии как средство организации зрелищного архитектурного пространства. Architecture and Modern Information Technologies. 2013. № 2 (23). С. 3.
4. Ананьин М.Ю., Ведищева Ю.С., Курдюкова Е.В. Стеклянные фасады и их безопасность для птиц. В книге: Проблемы безопасности строительных критичных инфраструктур (SAFETY2016) Сборник тезисов. Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, Строительный институт; НИЦ Надежность и ресурс больших систем и машин УрО РАН; Co-funded by the Erasmus+ Programme of the European Union; MARUEEB; под редакцией В. Н. Алехина. 2016. С. 36-41.
5. Тихенко Е.В. Влияние зеркальных фасадов на окружающую застройку. Достижения науки и образования. 2018. Т. 2. № 7 (29). С. 30-31.
6. Соловьёв А.К. Зеркальные фасады: их влияние на освещение противостоящих зданий. Светотехника. 2017. № 2. С. 28-31.
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
О.И. Шипков, Н.А. Каночкина, Л.И. Хохлова. Формирование отражений и выбор конструкции зеркальных фасадов зданий. — Системные технологии. — 2019. — № 30. — С. 122-125.
История статьи: Дата поступления в редакцию 14.03.19
Дата принятия к печати 16.03.19
ш
ш ОС
о
I-
и ш I-
М
X
и
ОС <
<
со О
О
X
s s J
X >
а н и I
о ¡е
^ о rf- ^ т 3 i ;
3 £
(Q
< Б
х ° - и со s
0 I
V га
1 а.
Э I ^ f
о е
