CC BY
30Концептуальные модели формирования структуры высотного здания
О)
о
сч
m
OI
О Ш
m х
<
m о х
X
Ульянова Елена Вячеславовна
архитектор, доцент кафедры «Архитектура общественных зданий», Московский архитектурный институт (государственная академия), elena.ul2011@yandex.ru
Огромное разнообразие небоскребов и дальнейшее стойкое повышение интереса к их созданию обусловили интерес архитекторов к способам сведения к минимуму негативных свойств, присущих небоскребам. Для архитекторов ценность представляет устранение недостатков посредством пространственного решения. Наиболее пригодным для генерирования универсального пространственного решения высотного здания является принцип ведущей роли общественного пространства. Вся возможная палитра небоскребов может выглядеть как варианты разнообразного сочетания темы вертикальной структуры и горизонтального пространства. Выявлены два принципа формирования структуры небоскреба. Первый: заполнение функциональными модулями несущего каркаса, основанный на прототипе высотных инженерных сооружений башенного типа. Второй основан на структуре внутреннего общественного пространства, представляющего собой «эндоскелет», который диктует расположение остальных функциональных модулей. Структура внутреннего общественного пространства, представляющая собой решетку из горизонтальных и вертикальных общественных пространств с развитыми пространственными узлами в ключевых точках, определяет и композицию всего небоскреба. Этот принцип обеспечивает наиболее рациональное устройство искусственной среды высотного здания. Ключевые слова: высотное здание, общественное пространство, пространственная структура, комфортная среда.
Благодаря несмолкаемым спорам в профессиональной среде и противоречивому отношению к высотному строительству, эта тема все более привлекает внимание архитекторов, инженеров, маркетологов, социологов, экологов, медиков и специалистов иных отраслей. Несмотря на все негативные аспекты, высотное здание сегодня является символом успеха, высокого уровня технологий, передовых разработок в области конструкций и инженерного оборудования, включая системы вертикального транспорта.[1-2]. Интерес представляют способы сведения к минимуму негативных свойств, присущих небоскребам и их воздействию на окружающую среду.
Необходимо заметить, что новейшие завоевания технической мысли в области производства материалов, конструкций и применения технологий в погоне за достижением экологического комфорта, часто оказывают неучтенное негативное воздействие на среду, которое возникает параллельно с производством и утилизацией материалов, применением технологий, расходом энергии на обеспечение высокого уровня качества жизни и тд[3]
Для архитектора задача локализовать возможные отрицательные аспекты высотности здания обусловлена, прежде всего, генерированием пространственного решения, отвечающего разрешению этого комплекса проблем.[4] Что же должен представлять собой небоскреб с точки зрения его пространственного решения.
Концептуальная модель высотного здания нашла свое отражение еще в высотных инженерных сооружениях. Башни обладают специальным техническим назначением и имеют, согласно определению CTBUH1, не более пятидесяти от общего объема площадей, предназначенных для постоянного пребывания людей. Башни телевизионные, радио, водонапорные,
1 CTBUH - Совет по высотным зданиям и городской среде (англ. The Council on Tall buildings and Urban Habitat, CTBUH)— международная организация, занимающаяся вопросами высотного строительства.
мачты, несущие провода электросети, вышки сотовой связи, маяки и т.д. Высотное инженерное сооружение, имеющее особый статус сре-довой доминанты, благодаря своему расположению или назначению, как правило, обладает каким-либо пространством общественного назначения.
Эйфелева башня имеет уровень, на котором расположен ресторан, следующий уровень это общедоступная смотровая площадка. Новый символ города Шанхай - телебашня «Восточная жемчужина». На высоте 263 метра в верхней сфере со стеклянной смотровой площадки открываются великолепные виды на город. Самая верхняя площадка - Space Capsule, находится на высоте 351 метр. Отдельный лифт, поднимающий на эту площадку, оснащён мониторами на потолке кабины. Пассажирам в лифте показывают скоростной выход в космическое пространство и прилёт на орбитальную станцию. В самом аудиовизуальном зале Space Capsule проводят голографическое шоу.
В сооружении под названием Tower Infinity центральное ядро и повторяющее его композицию общественное пространство, как коммуникационная связь. Этажи сгруппированы по высоте и группы подвешены к концевым троссам конструктивной системы здания. На отметке 200 м расположен элитный ресторан, на отметке 210 м - театр, фойе, буфет. На третьем верхнем уровне на отметке 383 м расположена публичная обсерватория и конгломерат смотровых площадок. (Рис.1)
Башня телевизионного вещания в Останкино с рестораном на отметке 328м, построенная по проекту коллектива авторов под руководством главного конструктора Н.В. Никитина - первое высокотехнологичное инженерное высотное сооружение с общедоступным общественным пространством на большой высоте в нашей стране.
Идея подвешивания функционального объема к конструкции сооружения активно развивается проектировщиками. Живописный мост в Москве, несмотря на большие расхождения с первой проектной концепцией все же реализован именно как объем общественного пространства, подвешенный к решетчатой арке.
Итак, для инженерных сооружений характерно абсолютное преобладание вертикального ствола и отсутствие горизонтальных уровней за исключением минимально необходимых для технического обслуживания. В градостроитель-но важных типах таких сооружений на некоторых уровнях появляется общественное пространство. В этих случаях даже незначительное по размерам общественное пространство определяет архитектурный облик таких объектов, имеющих первоначальное техническое назна-
чение, и вообще не причисляемых к гражданским зданиям.
Рис.1. Tower Infinity.Корея. Международный конкурс на проект башни Cheongna City in Incheon.
Другой концептуальной моделью высотного здания можно считать проекты, так называемых, горизонтальных небоскребов. В них доминирующая горизонтальная составляющая сочетается со стволами вертикальных коммуникаций. Название наглядно демонстрирует превалирующую горизонтальность объема сооружения. Но горизонтальные небоскребы представляют интерес тем, что являются сооружениями гигантскими, ничем не уступающими габаритами, в том числе и вертикальными, высотным зданиям в традиционном понимании этого словосочетания. При этом, горизонтальные мегаструктуры обладают некоторыми качествами, представляющими определенный аналитический интерес. Почему тема горизонтального небоскреба
х
X
о го А с.
X
го m
о
ю 5
М О
to
О)
о
CS
ю
Ol
О Ш
m х
<
m о х
X
столь популярна в архитектуре. В то время, как в США архитекторы пытались достичь максимальных показателей эффективности использования территории в густонаселенных районах деловых центров за счет повышения этажности, в Советской России одновременно с поисками форм утверждения социальной значимости идеи посредством вертикальных композиций шли поиски реализации той же идеи, но способом кардинально отличающимся.[5] Это концепции горизонтальных небоскребов Эля Лисицкого. Восемь небоскребов должны были быть построены по периметру Бульварного кольца на пересечении с радиальными улицами. Эти здания в 10-15 этажей представляли собой распластанные параллелепипеды конторских помещений, установленные на вертикальные «столбы», в которых размещались лестничные клетки с лифтовыми шахтами. Один устой уходил под землю между линиями метрополитена и служил ему станцией, у двух других проектировались остановки трамвая. В отличие от существующих систем небоскребов в проекте «горизонтальное», что означало «полезное» четко отделялось от вертикального, значащего «опоры». Каркас проектировался стальным, стекло должно было пропускать световые лучи и задерживать тепловые, а для перекрытий и перегородок предполагался тепло- и звукоизолирующий материал. Данный проект являлся первой попыткой создать в Москве целый ряд сооружений, выполненных в единой стилистике, которые смогли бы стать новыми доминатами в ансамбле города. Решение разместить высотные здания на Бульварном кольце было достаточно продуманным, ведь исторически Москва сложилась как город с явно выраженной радиально-кольцевой планировкой основных магистралей.[6]
Горизонтальный небоскреб вновь и вновь заявляет о себе. Этот принцип пытался реализовать в своих проектах «Токио - 60» Калатрава. (Рис. 2). По проекту американского архитектурного бюро Стивена Холла в 2009г. было построено здание горизонтального небоскреба Vanke Center в китайском городе Шеньжень. Длина здания (395 м) сопоставима с высотой знаменитого американского небоскреба Empire State Building (381 м).
Сегодня прием горизонтального нового сооружения, поднятого над старой застройкой, широко используется в Европе в старых городских районах с исторической застройкой, подвергаемых уплотнению в процессе реконструкции. К сожалению, это нарушает среду исторического города, как бы даже стирает качество городской застройки вообще, но сохраняет исторические объекты каждый в отдельности. Например, деловой центр de Brug в Роттердаме (проект JHK Architecten): под зависшим на опо-
рах современным офисом стоит нетронутое старинное здание в прекрасном состоянии. Этот же прием применен в Дюссельдорфе в Германии для строительства офисного цента Port Event Center.[7]
Рис. 2. Калатрава. Токио -60.
Все эти проекты имеют большие горизонтальные площади, все высоко подняты над землей, поверхность которой в границах проекции площади застройки занята ландшафтными парками. Горизонтальная составляющая грандиозных сооружений играет основную смысловую роль в композиции. Необходимо заметить, что все горизонтальные системы обладают большим количеством общественных функциональных зон и площадей.
С такой точки зрения вся возможная палитра небоскребов может выглядеть как варианты разнообразного сочетания вертикального и горизонтального пространства.
Причем ясно очерчиваются два принципа. Первый основан на заполнении функциональными пространственными модулями крупномодульного конструктивного каркаса. Он имеет огромный потенциал развития в связи с использованием металла и изобретением композитных составов с подходящими характеристиками для использования их при строительстве большепролетных конструкций.
Попытка посмотреть на высотное здание с точки зрения инженерной структуры, которая несет на своем каркасе как на «скелете» функциональные объемы имеет свое место в истории архитектуры. В 1919 г. художники В.Е. Татлин, И.А. Меерзон, М.П. Виноградов и Т.М. Шапиро, объединившиеся в «Творческий Коллектив», разработали проект и построили модель памятника Третьему Интернационалу. (Рис.3)
Рис.3. Башня Татлина.
Башня Татлина может восприниматься как мечта о новом типе архитектурного сооружения, и этот тип представляет собой инженерную структуру, к жестким узлам которой крепятся объемы, содержащие различные функциональные зоны, включая общественное пространство, рассчитанное на большое количество посетителей. Это три больших стеклянных помещения, подвешенных изнутри к сложной системе вертикальных стержней и спиралей. Объемы расположены один над другим и должны были вращаться с разной скоростью каждый вокруг своей оси. Нижний куб - здание конференций и съездов - со скоростью одного оборота в год. Над ним располагалось здание в форме пирамиды для исполнительных комитетов Интернационала. Скорость его вращения один оборот в месяц. В верхнем объеме цилиндра, скорость вращения которого составляла один оборот в день, должны были размещаться различные службы СМИ и телеграф. Четвертый объем — полусфера со скоростью вращения один оборот в час, предположительно предназначалась для художников. Башня наделялась огромным смыслом и была призвана символизировать воссоединение человечества, расколотого при постройке Вавилонской башни. Запланированная высота башни 400 метров, материалы — стекло и сталь.[6]
В наши дни проект получил новое воплощение у индийских архитекторов. (Рис.4)
Рис.4. Новое воплощение замысла на окраине Нью-Дэли.
На окраине Нью-Дэли планируется возвести небоскреб, в котором внутри каркаса, построенного по принципу Башни Татлина, подвешены этажи функциональных зон: общественных, жилых, социального обеспечения и т.д.
Этот принцип используется все шире в проектах мега зданий. Каркас, представляющий собой основу для пакетирования блоков зданий, содержащих различные функциональные зоны. Это и жилые модули, и объемы общепита, зрелищных, медицинских, образовательных учреждений и многих других, включая объекты первичной инфраструктуры и обслуживающего назначения. (Рис.5) [8]
Рис.5. Elevated Connectivity. Международный конкурс небоскребов eVolo. 2011 [8]
Второй наиболее перспективный принцип формирования структуры небоскреба основан на построении его внутреннего пространства. При этом, ведущую роль играет именно общественное внутреннее пространство мега структуры. Каждая зона специального назначения, будь то жилье или помещения административно-деловой зоны, образовательные учреждения или медицинские, стремиться к компактности и выделенности в пространстве по принципу функциональной принадлежности. Именно общественное пространство выступает как связующая основа.[9]
х
X
о
го А с.
X
го m
о
ю 5
М О
to
О)
о
см
ш
О!
О Ш
т х
<
т о х
X
Согласно позиции А. Габричевского, общественное пространство обладает способностью концентрироваться и образовывать «пространственное ядро», наделенное своим смысловым и функциональным значением.[10] Пространственные ядра связываются между собой пространствами канального типа: коридорами, галереями, вертикальными многосветными пространствами атриумов и вертикальными же пространствами, тяготеющими по геометрии к каналу или плоской полости. Использоваться подобное общественное пространство может самыми разными способами. Самый привычный - это создание рекреационных зон в объеме пространственного ядра. Но этот же объем может быть нагружен и специальными функциями: общепит, зрелищная зона, форум для информационного обмена, просветительская функция. Наибольший интерес представляют канальные общественные пространства. Их основная функция - обеспечение связи между пространственными ядрами. Горизонтальное пространство галереи часто используется для создания той же рекреации, и даже наполненной функциями первичной инфраструктуры. Но и вертикальное канальное пространство не замыкается в зоне вертикальных коммуникаций с целью обеспечения связи между этажами по высоте. В ряде случаев это пространство параллельно с рекреационной ролью играет и технологическую (например, обеспечение аэрации). Но интереснее его роль как именно общественного пространства, не всегда доступного физически, но обеспечивающего визуальный и психологический эффект раскрытия объема. В небоскребах с архитектурой, построенной на взаимодействии оболочек, в том числе и скрученных, такое пространство, имеет вид плоской полости, примыкающей к фасаду, и играет ключевую роль в структуре внутреннего пространства здания. Оно может быть заполнено зелеными насаждениями, водными объектами, предметами искусства в форме инсталляций. К нему могут примыкать или в него раскрываться системы общественных пространств этажей. Оно может только присутствовать в первозданном виде, что не уменьшает его значимость.
Итак, сочетание горизонтали и вертикали как в целом в построении структуры всего высотного здания, так и в построении его внутреннего общественного пространства, выступает в качестве ключевого принципа формирования архитектоники мегавысотного здания.[11]
С ростом высоты небоскреба возрастает объем и значение его общественного пространства, так как оно неизбежно выполняет больше функций, чем в здании меньшего размера, начиная с коммуникативной и заканчивая обеспе-
чением полноценности искусственной среды города-небоскреба.[12]
При этом структура его представляет собой, как было выше сказано сочетание горизонтальных и вертикальных общественных зон. Они играют роль основы или «скелета», вокруг которого группируются все остальные функциональные зоны.[12]
Таким образом, небоскреб для полноценного функционирования его искусственной среды должен представлять собой тип здания, продиктованный конструктивной каркасной системой, с заменяемым набором модулей и пустыми ядрами общественных пространств, обеспечивающими возможность дальнейшего развития. Роль пространственных связей в таком сооружении играет система канальных пространств общественного назначения, гарантирующая непрерывную связь между пространственными ядрами в системе модульного каркаса. (Рис.5)
Второй тип построения высотного здания основан на структуре его общественного пространства, обладающего свойствами композиционной основы или пространственного «эндо-скелета», оснащающего все здание непрерывными связями между пространственными ядрами различного функционального назначения. (Рис.6) [8]
Рис. 6. Конкурсный проект eVolo. 2001
Структура внутреннего общественного пространства, представляющая собой решетку из горизонтальных и вертикальных общественных пространств с развитыми пространственными узлами в ключевых точках, диктует и композицию всего небоскреба. При этом решетка может быть фронтальной, выстроенной в одной плоскости, или пространственной - в двух и более плоскостях. Пространственные решетки в свою очередь имеют различные модификации. Они могут быть концентрическими, с проявленным центральным пространственным ядром. Они могут иметь ветвевое строение. От центрально-
го пространственного ядра ответвляются общественные пространства канального типа, ведущие к пространственным ядрам местного значения. Эти пространственные ядра в свою очередь развиваются по вертикали и формируют собственные, подчиненные центральной пространственные структуры. И, наконец, собственно «решетки». Комплексы, в основе которых лежат «скелеты» общественных пространств, построенных как решетки: ортогональные (имеющие пересечение осей под прямым углом) и неортогональные (со сложной системой пересечения осей).
Подобным образом выстроенная композиция высотного здания или комплекса обладает потенциалом развития и не обременена комплексом проблем, свойственных небоскребу. В подобной структуре наилучшим образом решаются проблемы инсоляции и аэрации. Структура подлежит внутреннему и внешнему озеленению, в том числе, и компенсационному. Наличие развитой системы атриумных пространств и полостей для энергогенераторов обеспечивает принципы энергоэффективного подхода к проектированию. Но наиболее наглядным становится решение проблемы безопасности, и пожарной и террористической, так как решетка обеспечивает возможности эвакуации и устойчива к обрушению за счет геометрии. Поэтому искусственная среда подобного небоскреба демонстрирует качественные преимущества по сравнению с иными типами высоток.
Литература
1. Ауров В.В., Баушева М.Д., Ульянова Е.В. Общественные пространства города небоскрёбов// Архитектура и строительство России.-2014- №9 - стр.2-11 с илл.
2. Еженедельный archspeech: выпуск №120. СПЕЦПРОЕКТЫ / Небоскребы могут плохо влиять на людей./ Интернет издание. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://archspeech.com/article/neboskreby-mogut-ploho-vliyat-na-lyudey-na-issledovanie-problemy-vydelili-8-6-mln-evro Дата обращения: 11.04.2019
3. Логвинов В.Н. Природа и архитектура: путь интеграции. М. 2019. 218с.
4. Гельфонд А.Л. Общественное здание и общественное пространство. Дуализм отношений. //Статья. / Academia. Архитектура и строительство. №2. 2015.
5. Зуева П.П. Концепция «города башен» в работах Х.Корбета, Р.Худа и Х.Ферриса.// Наука, образование и экспериментальное проектирование. Труды МАрхИ: Материалы научно-практической конференции профессорско- преподавательского состава, молодых ученых и студентов. 13-17 апреля 2009 г. Сб. статей. М.: Архитектура-С, 2009, с.86-93.
6. Хан-Магомедов С.О. Архитектура советского авангарда: В 2-х кн. Под ред. Гинзбурга
H,И.-М. Стройиздат. 1996.
7. Сайт, содержащий обзоры архитектурных проектов и реализаций «Архи». [Электронный ресурс ] - Режим доступа: https://archi.ru Дата обращения: 10.04.2019
8. Сайт, посвященный результатам конкурса eVolo Magazine's Skyscraper Competition. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.yankodesign.com/2011/04/26/2011-evolo-magazine-skyscraper-competition-finalists/ Дата обращения: 08.08.2017)
9. Павлов Н.Л. Архитектура. Введение в профессию. / Н.Л.Павлов. - М.: Архитектура-С, 2018. - 472 с. с илл.
10. Габричевский А. Морфология искусства. М.: Аграф, 2002.
11. Wood A. Pavements in the sky: the skybridge: in-tall: building. // Urbanism. Arq. Vol 7, Nos3/4, 2003, p.325-332
12. Ульянова Е.В. Структура и функция общественного пространства высотного здания.// Международный электронный научно-образовательный журнал «Architecture and Modern Information Technologies» (AMIT). - 2017. - №3. Режим доступа: https://marhi.ru/AMIT/2015/3kvart15/index.php/ Дата обращения: 05.05.2019
The conceptual model of formation of structure of high-rise
buildings Ulyanova E.V.
Moscow Institute of Architecture (State Academy) The huge variety of skyscrapers and the further steady increase of interest in their creation led to the architects ' interest in ways to minimize the negative properties inherent in skyscrapers. For architects the value is the elimination of faults by means of spatial solutions. The most suitable for generating a universal spatial solution of a high-rise building is the principle of the leading role of public space. The entire possible palette of skyscrapers can look like a variety of options for combining the theme of vertical structure and horizontal space. Identified two principles of formation of structure of a skyscraper. First: filling the functional modules of the supporting frame, based on the prototype of high-rise engineering structures of the tower type. The second is based on the structure of the internal public space, which is an "endoskeleton", which dictates the location of the other functional modules. The structure of the internal public space, which is a lattice of horizontal and vertical public spaces with developed spatial nodes at key points, determines the composition of the entire skyscraper. This principle provides the most rational arrangement of the artificial environment of a high-rise building. Key words: high-rise building, public space, spatial structure, comfortable environment
References
I. Aurov V.V., Bausheva M.D., Ulyanova E.V. Obshestvennyie
prostranstva goroda neboskrebov// Architektura i stroitelstvo Rossii. - 2014. - №9 - str.2-11 s ill. 2. Egenedelny archspeech: vypusk №120. SPETSPROEKTY/ Neboskreby mogut ploho vliyat na lyudey./ Internet izdanye. [EHlektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: :http://archspeech.com/article/neboskreby-mogut-ploho-
X X О го А С.
X
го m
о
ю 5
М О
to
vliyat-na-lyudey-na-issledovanie-problemy-vydelili-8-6-mln-evro Data obrashcheniya: 11.04.2019 (In Russ.)
3. Logvinov V.N. Priroda i architektura: put integratsyi. M. 2019.
218 s.
4. Gelfond A.L. Obshestvennoe zdanie i obshestvennoe pros-
transtvo. Dualizm otnosheniy.// Statya/ Academia/ Architektura i stroitelstvo./ № 2. 2015.
5. Zueva P.P. Kontseptsia «goroda bashen» v rabotah H.Korbeta, R. Huda i H. Ferrisa.// Nauka, obrazovanie i eksperimentalnoe proektirovanie. Trudy MArchI: Materialy nauchno-prakticheskoy konferetsii professorsko-prepodavatelskogo sostava, molodych uchenych i studen-tov. 13-17 aprelya 2009 g. Sb. statey. IVI.: Architektura - S, 2009, s.86-93.
6. Han-Magomedov S.O. Architektura sovetskogo avangarda: v
2-h kn. Pod red. Ginsburga N.I. - M. Stroyizdat.1996.
7. Sait, soderzit obzory architekturnych proektov i realizatsiy «
Archi». [EHlektronnyj resursj. - Rezhim dostupa: https://archi.ru Data obrashcheniya: 10.04.2019 (In Russ.)
8. Sait, posvyashen rezultatam konkursa eVolo Magazine's Sky-
scraper Competition. [EHlektronnyj resursj. - Rezhim dostupa: http://www.yankodesign.com/2011/04/26/2011-evolo-magazine-skyscraper-competition-finalists/ Data
obrashcheniya: 08.08.2017 (In Russ.)
9. Pavlov N.L. Architektura. Vvedenie v professiyu. / N.L. Pavlov.
- M.: Architektura - S, 2018. - 472 s. s ill
10. Gabritchevsky A. Morfologia iskusstva. M.: Agraf, 2002.
11. Wood A. Pavements in the sky: the skybridge: in-tall: building. // Urbanism. Arq. Vol 7, Nos3/4, 2003, p.325-332
12. Ulyanova E.V. Struktura I funktsia obshestvennogo prostran-stva vysotnogo zdaniya.// Mezdunarodny electronny nauchno-obrazovatelny zurnal "Architecture and Modern Information Technologies"(AMIT). - 2017. - № 3 Rezhim dostupa: https://marhi.ru/AMIT/2015/3kvart15/index.php/: Data obrashcheniya: 05.05.2019
