CC BY
51Модульные быстровозводимые постройки. Функциональные возможности и эффективность применения
см см о см
о ш т
X
<
т О X X
Лошаков Павел Игоревич,
кандидат архитектуры, доцент кафедры дизайна архитектурной среды, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, pavelloshakov@mail.ru
Рассматриваются несколько направлений в современном архитектурно-дизайнерском проектировании, где применение модульных строительных систем даёт наибольший эффект. Главный потенциал применения модульных систем выражается в скорости возведения, автономности, экономичности и вариабельности планировочных решений. Особо отмечается экологическая составляющая, возможности снижения антропогенной нагрузки. Это особенно актуально в условиях строительства рекреационных объектов на заповедных и особо охраняемых природных территориях. Большую роль играет также возможность демонтажа и перемещения модульных построек для освобождения и восстановления территории. В качестве одной из наиболее актуальных сфер применения модульного строительства выделена архитектура чрезвычайных ситуаций - создание условий для размещения лиц пострадавших от природных и техногенных катастроф, а также мигрантов и беженцев, число которых в мире остаётся велико. При этом быстровозводимые конструкции из модульных элементов заводского изготовления оказываются едва ли не единственным рациональным способом строительства дающим гарантированный результат. К этому направлению примыкает «архитектура Коро-навируса» - системы позволившие в период пандемии оперативно развернуть необходимые медицинские блоки. Футуристические перспективы модульной архитектуры представлены примером разработки исследовательской базы на Марсе. В экстремальных условиях модульные структуры представляются практически единственным способом реализации обитаемой среды.
Ключевые слова: модуль, модульные структуры, быстро-возводимые сооружения, вариабельность, антропогенная нагрузка, архитектура чрезвычайных ситуаций, архитектура в экстремальных условиях.
Модульные структуры присутствуют и широко используются в архитектурной среде на протяжении всех исторических эпох и на разных уровнях организации архитектурной среды: от градостроительных объектов - до строительных изделий и деталей. Ключевые варианты трактовки понятия «модуль» в сфере архитектурного проектирования были проанализированы в нашей предыдущей публикации на эту тему [1]. Задача данной статьи -рассмотреть наиболее актуальные направления применения модульного принципа проектирования и возведения архитектурных объектов, а также тот положительный эффект который этот принцип обеспечивает на практике. Другая задача состоит в том чтобы показать примеры работы с модульными объектами в рамках подготовки магистрантов на кафедре Дизайна архитектурной среды Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета (СПбГАСУ).
Модульные рекреационные объекты
В последние десятилетия модульные приёмы строительства стали чрезвычайно популярны в области рекреационной архитектуры. Особый акцент на сохранении природы в её естественном состоянии, минимизация вторжения в охраняемые экосистемы привели к поиску подходящих строительных технологий и объемно-планировочных решений возводимых объектов. В первую очередь речь идёт о постройках на территории природных заповедников, резерватов, охраняемых природных территорий, где любое капитальное строительство вообще запрещено.
Задача формулируется в следующих тезисах:
- обеспечить максимальную заводскую готовность строительного объекта и его оборудования, что позволяет свести к минимуму работы непосредственно на площадке, количество строительных отходов, нарушение природного окружения;
- разделение постройки на модули с габаритами и весом пригодными для удобной транспортировки, которые затем могут быть собраны на месте установки с использованием простых монтажных операций;
- отказ от заглублённых капитальных фундаментов, возведение приподнятых над землёй построек, использование минимального количества свай или других типов опор;
- использование экологически безопасных, возобновляемых материалов, среди которых выделяется дерево и другие материалы на его основе;
- возможность демонтажа и/или перебазирования построек на другую площадку для предотвращения излишнего антропогенного воздействия на природную среду.
Широко известным примером реализации перечисленных подходов стал комплекс круглогодичных рекреационных жилых модулей возведённых командой образовательной организации Colorado Outward Bound School (COBS) в Колорадо, США, авторы проекта Colorado Building Workshop [2] (рис 1).
Рис. 1. Комплекс рекреационных жилых модулей, Колорадо, США, авторы проекта Colorado Building Workshop [2]
Объемно-планировочные решения данного комплекса сложились под влиянием нескольких характерных факторов: расположение в границах территории заповедника, значительная высота площадки над уровнем моря (более 3000 м), ограниченная доступность - наличие лишь узкой лесной дороги. Указанные факторы также повлияли на выбор строительных материалов и приёмов строительства. Конструкция модулей - полносборная каркасная система, отделка интерьеров и мебель выполнены из фанеры, что отвечает простой и демократичной стилистике комплекса.
Рекреационные модули очень изобретательно вписаны в рельеф площадки, хорошо взаимодействуют с ландшафтом, в частности, за счёт применения разновысоких опорных стоек. Кроме того, в этом комплексе внимания заслуживает большое разнообразие вариаций планировки отдельных жилых ячеек (не менее 7 типов) выполненных на основе единого базового модуля.
В настоящее время на кафедре ДАС СПбГАСУ разрабатывается несколько магистерских работ связанных с темой модульной рекреационной архитектуры. Одной из них является концепция экологического туризма с разработкой рекреационных комплексов нового поколения К.Д. Козленковой [3]. Особенностью этой работы является попытка сформировать модульную систему из объёмных ячеек индустриального производства применимую в условиях экстремального климата, причём как северного так и южного. Обязательным критерием также остаётся сведение к минимуму антропогенного воздействия - постройки будут размещаться в пределах особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Оригинальной особенностью этого проекта также является попытка автора отойти от простейшей геометрии исходных модулей (как правило, в форме куба или прямоугольной призмы) и найти возможности применения ячеек округлой формы (куполов, коконов), которые по мнению автора в композиционном отношении значительно лучше гармонируют с природным окружением.
Другой работой в области архитектуры рекреационных объектов является проект В.С. Березницкого посвя-щённый средовой реконструкции горнолыжного комплекса Шерегеш, расположенного в Кемеровской области и на сегодняшний день представляющего собой крупнейший горно-рекреационный центр Сибири [4]. Автор этого проекта разрабатывает методику, которая на базе трассировки существующих путей перемещения
людей и транспорта в пределах базового комплекса на верхних отметках зоны катания на лыжах, а также функционального зонирования комплекса, формирует пятна перспективной застройки. При этом учитывается задача обеспечить всесезонное функционирование объекта, которое существенно повышает его социально-экономическую эффективность. На следующем этапе эти пятна застраиваются на основе единой модульной планировочной сетки. Особенности строительства в горной местности, возможности доставки конструкций на место монтажа, а также обустройства инженерных коммуникаций оказывают решающее влияние на выбор объемно-планировочных решений.
Оба упомянутых проекта сейчас находятся в стадии разработки и мы ожидаем от них оригинальных решений и архитектурно-дизайнерских предложений, которые расширят перечень приёмов модульного строительства.
Архитектура чрезвычайных ситуаций
В наши дни мировые архитектурны издания все чаще уделяют внимание проблеме размещения беженцев, мигрантов, а также пострадавших в условиях природных и техногенных катастроф. В своей статье в ArchDaily Кристель Харрук (Christele Harrouk) напоминает о том что по данным Верховного комиссара ООН по делам беженцев сегодня в мире насчитывается 70 млн. насильственно перемещённых лиц и около 25,9 млн. беженцев [5]. Статья призывает найти новые подходы к решению архитектурных, градостроительных и социально-экономических аспектов при устройстве лагерей беженцев, так как фактически сроки их существования значительно превышают расчётные. Фактически в такого рода комплексах необходимо сочетать возможности быстрого развёртывания для обеспечения людей укрытием при чрезвычайных ситуациях и потенциал усложнения в дальнейшем из функционального состава и структуры при больших сроках существования и эксплуатации.
Рис. 2. Этапы формирования структуры лагеря беженцев и её наполнения согласно "An Alternative Handbook for Refugee Camp Design"[6]
В работе коллектива авторов из Университета Пенсильвании, США под названием "An Alternative Handbook for Refugee Camp Design" (Альтернативный
I I О
ГО >
п.
I
го m
о
ю о ю ю
справочник по проектированию лагерей для беженцев) [6] рассмотрены градостроительные и ландшафтные аспекты этого процесса с учётом возможности создания пространства не только удовлетворительного с точки зрения условий пребывания, но и экологически эффективного поселения с возможностью самостоятельного выращивания обитателями сельхозпродукции для собственного потребления (рис. 2). Следует отметить, что идея планировки и застройки лагеря для беженцев согласно данной разработке организована по модульному принципу с высокой степенью повторяемости типовых планировочных элементов для размещения жителей, а также для создания зон общественной активности, торговли, медицинского обслуживания, детских площадок и др.
В 2021 году на кафедре ДАС СПбГАСУ была выполнена магистерская ВКР на тему «Архитектурно-дизайнерское решение модульных жилых комплексов для чрезвычайных ситуаций» - автор Р.Э. Шакирова, руководитель П.И. Лошаков. В исследовании, которое предшествовало проектной разработке были выявлены основные требования подобному типу комплексов, а также строительные приёмы, позволяющие в сжатые сроки доставить и собрать на площадке быстровозводимые модули, требующиеся для обеспечения размещения людей и организации общественных функций жилого комплекса [7]. В работе была предложена система жилых модулей, которые формируются на основе набора однотипных элементов индустриального изготовления из которых можно собирать на площадке множество вариантов жилых ячеек различной вместимости и конфигурации (рис. 3)
wM
40X120 04 ... 80X90 05 ...
1К» ФО&О ними ©рФ©
Рис. 3. Жилые модули различной вместимости и пример их размещения в составе жилого комплекса для чрезвычайных ситуаций (магистерская ВКР, 2021, автор - Р.Э. Шакирова)
CN СЧ О
сч
О Ш
m
X
<
m о х
X
Планировочная и функциональная составляющая формирования комплексов для чрезвычайных ситуаций была смоделирована в работе на примере трёх типов ситуаций. Первый, базовый, тип предназначен для кратковременного размещения (до трех месяцев) и обеспечивает помимо расселения в модульных домах только первичные потребности - питание и оказание первой медицинской помощи. Второй тип - для временного размещения, - рассчитан на пребывание на срок до одного года и предусматривает, помимо жилья, ряд первоочередных общественных функций: центр социальной активности (клуб), предприятия торговли, центр по уходу за детьми (детский сад), амбулаторию и т.п. И, наконец, третий тип комплекса - для длительного размещения на срок более года, - представляет собой наиболее сложную функционально-планировочную структуру, включающую помимо частей социальной инфраструктуры присутствующих в предыдущих типах комплексов такие элементы как школа, больница, мастерские, помещения для отправления религиозных обрядов и др. На практике третий тип комплекса будет представлять их себя объединение нескольких комплексов первого или второго типа, в качестве своего рода микрорайонов, с добавлением общественного центра, в котором сосредоточены общие для всей агломерации функции.
Необходимость формирования общественных зданий и сооружений в составе проектируемого комплекса реализована в проекте на основе строительных деталей
предназначенных для возведения жилых модулей с добавлением к ним ограниченного набора большепролетных каркасных элементов. Заметное место в проекте отводится средствам формирования позитивной психологической среды. Для этого предусмотрены разнообразные приёмы компоновки домов и организации придомовой территории, обеспечивающие соседские коммуникации, игры детей, возможность занятия различными видами самодеятельной активности (в частности, выращивание полезных растений для собственного потребления).
Тематически и типологически к тематике архитектуры чрезвычайных ситуаций тесно примыкает «архитектура Коронавируса». Здесь также быстрое возведение необходимых структур из высокомобильных элементов заводского изготовления становится определяющим критерием. Мы уже приводили примеры разработок и реализованных проектов в этой области [1]. Новым характерным примером модульного объекта такого рода стала пристройка под названием Monash Health RESUS Facility в Мельбурне, Австралия [8]. Было необходимо оперативно увеличить пропускную способность приёмного отделения больницы, в связи с чем к проектированию и монтажу была привлечена компания SPACECUBE, которая специализируется на быст-ровозводимых объектах. Медицинский блок общей площадью 360 кв.м (строительная часть) был возведён за 15 часов (рис. 4).
Рис. 4. Модульный медицинский блок Monash Health RESUS Facility в Мельбурне, Австралия [8]
Рис. 5. Исследовательская база на Марсе на основе модульных систем (магистерская ВКР, 2021, автор - Д. Богданов)
Авторы проекта подчёркивают что данная строительная системы является не только гибкой в отношении возможных планировок, приёмов компоновки, оборудования и пр., что обеспечивает несомненные функциональные и технологические преимущества, но и является сборно-разборной. Это позволяет гибко реагировать на изменение потребностей в будущем, включая демонтаж и релокацию объекта.
Таким образом, исследования и экспериментальное проектирование по теме архитектуры чрезвычайных ситуаций показало значительный потенциал решения стоящих в этой сфере задач на основе применения модульных быстровозводимых систем. Приведённые примеры отлично иллюстрируют возможности и сферы применения модульных структур (в том числе, на базе транспортных контейнеров и сборно-разборных конструкций)
для обеспечения самых неотложных функциональных требований и преодоления исторических вызовов.
Архитектура в экстремальных условиях
В завершение необходимо назвать ещё одну сферу экспериментального проектирования, где использование модульных приёмов и строительных систем является, по сути, безальтернативным. Это архитектура космических баз на Луне и Марсе. Судя по количеству проводимых в последние годы международных архитектурных конкурсов на подобную тему - это одно из актуальных направлений, привлекающих устойчивый профессиональный интерес. В то же время, нельзя сказать, что речь идёт о каком-то особом, невиданном направлении развития архитектуры и строительных технологий. Это такая же архитектура для экстремальных условий, как и
X X
о
го А с.
X
го m
о
м о м м
CS CS
о
CS
о ш m
X
3
<
m О X X
создание арктических, антарктических или высокогорных станций, проекты обитаемой среды в мировом океане и многое другое.
Один из проектов (магистерская ВКР) на эту тему был выполнен 2021 году на кафедре ДАС СПбГАСУ. Проект называется «Исследовательская база на Марсе на основе модульных систем» - автор Д. Богданов, руководитель П.И. Лошаков. Исследование предшествовавшее проектированию включало в себя как анализ физических условий среды и, соответственно, эксплуатационных требований к объекту, так и изучение доступных в этих условиях материалов и конструкций для его возведения [9]. В частности, были рассмотрены различные варианты переработки и использования местных материалов с целью создания различных строительных элементов и даже мебели и оборудования для интерьеров. Модульный принцип сразу был заявлен в качестве принципиального алгоритма проектирования, так как марсианская база очевидно представляет собой динамически меняющийся во времени объект составляемый из специализированных модулей присоединяемых к стартовому объёму с которого начинается формирование базы (рис. 5).
По сути, это универсальный принцип организации объектов в экстремальной среде, в частности в космосе. Убедительным примером может служить Международная космическая станция (МКС), которая работает на околоземной орбите с 1998 года. Её архитектура целиком базируется на модульном принципе, который позволяет постоянно поддерживать оптимальную «конфигурацию» объекта за счёт добавления, удаления или замены отдельных модулей среди которых есть обитаемые отсеки, лаборатории, складские и технические модули. В качестве временных модулей используются и космические корабли, на которых осуществляется доставка экипажей и грузов на станцию. «Организация обитаемой среды (по сути, архитектурной среды) в таких условиях может базироваться исключительно на модульном методе с использованием готовых к эксплуатации, преимущественно автономных блоков, образующих системы более сложного порядка» [1].
Проведённый обзор коснулся нескольких актуальных сфер применения модульных строительных систем в современной архитектурной практике, а также в отраслях проектирования, которые остаются отчасти футуристическими, однако разрабатываемые в них концепции и приёмы имеют прямую связь с повседневной жизнью. В первую очередь мы обращали внимание на структурную составляющую, использование мобильности и функциональной гибкости модульных построек, возможности ускорения строительства за счёт использования элементов высокой заводской готовности и минимизации объёма работ на площадке. Напомним, что это даёт и большой экологический эффект.
При этом отдельного исследования заслуживает применение модульного принципа организации архитектурно-планировочной структуры объекта, когда «модульность» является скорее композиционным приёмом, чем технологической необходимостью, и таких примеров существует немало. Хотя и в этом случае высокая повторяемость тех или иных стандартизованных по размерам, форме, пропорциям элементов даёт положительные результаты с точки зрения логистики, техники и экономики строительства.
Заключение
Приведённые выше примеры магистерских работ показывают возможности использования тематики модульной архитектуры в научных и проектных работах в рамках университетского курса обучения. Разнообразные сферы приложения модульных принципов позволяют студентам расширить свой кругозор и работать с материалом, который отвечает их профессиональным интересам, а также в должной мере проявлять фантазию и творчество. Поэтому мы ожидаем новых исследований и проектов посвящённых теме модульной архитектуры.
Литература
1. Лошаков П.И. Модульные структуры как метод организации архитектурной среды // Строительные материалы и изделия. 2022. Том 5. № 1. С. 37 - 55. https://doi.org/10.34031/2618-7183-2022-5-1-38-53 (дата обращения 22.09.2022).
2. COBS Year-Round Micro Cabins / Colorado Building Workshop URL: https: // www.archdaily.com/801848/cobs-year-round-micro-cabins-colorado-building-workshop?ad_medium=gallery (дата обращения
03.09.2021).
3. Яковлева К.С., Козленкова К.Д. Концепция экологического туризма в рекреационных комплексах нового поколения. Архитектурно-дизайнерское решение для Кольского и Крымского полуостровов // Инновации и инвестиции. - 2022. - № 7. - С. 122-127. - EDN VYRBFN.
4. Лошаков, П. И., Березницкий В. С. Универсальная методология проектирования и способы реализации объектов на горных территориях на примере горнолыжного комплекса Шерегеш // Экономика строительства. -2022. - № 7. - С. 44-51. - EDN MGUPZF.
5. Christele Harrouk. Refugee Camps: From Temporary Settlements to Permanent Dwellings URL: https://www.archdaily.com/940384/refugee-camps-from-temporary-settlements-to-permanent-dwellings?ad_source=myarchdaily&ad_medium=bookmark -show&ad_content=current-user (дата обращения:
16.09.2022)
6. Helen Elizabeth Yu. Student Project: A Landscape Framework for Refugee Camps. URL: https://worldlandscapearchitect.com/student-project-a-landscape-framework-for-refugee-camps-helen-yu/#.YRZHd4gzZPZ (дата обращения: 16.09.2022)
7. Шакирова Р.Э., Лошаков П.И. Гибкость общественных пространств в условиях временного проживания // Современные общественные пространства как инструмент развития городской среды: материалы III Межрегиональной научно-практической конференции [11-12 мая 2021 года]; Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. - Санкт-Петербург: СПбГАСУ, 2021. - С. 87-92
8. Monash Health RESUS Facility URL: https://www.archdaily.com/943908/monash-health-resus-facility-
spacecube?ad_source=myarchdaily&ad_medium=bookma rk-show&ad_content=current-user (дата обращения: 16.09.2022)
9. Богданов Д., Лошаков П.И. Обустройство общественных пространств модульных систем с применением местного сырья на планете Марс // Современные общественные пространства как инструмент развития городской среды: материалы III Межрегиональной научно-практической конференции [11-12 мая 2021
года]; Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. - Санкт-Петербург: СПбГАСУ, 2021. - С. 36-41
Modular high-speed structures. Functionality and application efficiency Loshakov P.I.
Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering JEL classification: L61, L74, R53
Several directions are considered in modern architecture and design, where the application of modular building systems gives the greatest effect. The main potential of modular systems is expressed in the speed of construction, autonomy, economy and variability of planning solutions. The ecological component and the possibility of reducing the anthropogenic load are emphasized. This is especially true in the context of the construction of recreational facilities in specially protected natural areas. The ability to dismantle and relocate modular structures to vacate and rehabilitate territory is also important. As one of the most relevant areas of modular construction, the article singles out the architecture of emergency situations - creation of conditions for accommodation of persons affected by natural and man-made disasters, as well as migrants and refugees, whose number remains high in the world. In this case, fast-moving constructions from modular elements of factory manufacture are almost the only rational way of construction giving a guaranteed result. To this direction adjoins the «architecture of Coronavirus» - systems that allowed during the pandemic to quickly deploy the necessary medical units. The futuristic perspectives of modular architecture are represented by the example of the development of a research base on Mars. In extreme conditions, modular structures are almost the only way to realize a habitable environment.
Keywords: module, modular structures, high-speed construction, variability, anthropogenic load, emergency architecture, architecture in extreme conditions.
References
1. Loshakov P.I. Modular structures as a method of organization of
architectural environment // Building materials and products. 2022. Volume 5. 1. P. 37 - 55. https://doi.org/10.34031/2618-7183-2022-5-1-38-53 (date of request 22.09.2022).
2. COBS Year-Round Micro Cabins / Colorado Building Workshop URL:
https: // www.archdaily.com/801848/cobs-year-round-micro-cabins-
colorado-building-workshop?ad_medium=gallery_(date of request
03.09.2021).
3. Yakovleva K.S., Kozlenkova K.D. Concept of ecological tourism in the
recreational complexes of the new generation. Architectural and design solution for the Kola and Crimean Peninsula // Innovations and investments. - 2022. - 7. - P. 122-127. - EDN VYRBFN.
4. Loshakov P. I., Bereznitsky V. S. Universal methodology of design and
methods of realisation of objects in mountain areas on the example of the ski complex Sheregosh // Economics of construction. - 2022. - 7. - P. 44-51. - EDN MGUPZF.
5. Christele Harrouk. Refugee Camps: From Temporary Settlements to
Permanent Dwellings URL: https://www.archdaily.com/940384/refugee-camps-from-temporary-settlements-to-permanent-dwellings?ad_source=myarchdaily&ad_medium=bookmark-show&ad_content=current-user (date of request 16.09.2022).
6. Helen Elizabeth Yu. Student Project: A Landscape Framework for Refugee
Camps. URL: https://worldlandscapearchitect.com/student-project-a-landscape-framework-for-refugee-camps-helen-yu/#.YRZHd4gzZPZ (date of request 16.09.2022).
7. Shakirova R.E., Loshakov P.I. Flexibility of public spaces in conditions of
temporary residence // Modern public spaces as a tool for the development of the urban environment: materials of the III Interregional scientific and practical conference [11-12 May 2021]; Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering. - Saint Petersburg: SPbGASU, 2021. - p. 87-92.
8. Monash Health RESUS Facility URL:
https://www.archdaily.com/943908/monash-health-resus-facility-spacecube?ad_source=myarchdaily&ad_medium=bookmark-show&ad_content=current-user (date of request 16.09.2022).
9. Bogdanov D., Loshakov P.I. Arrangement of public spaces of modular
systems with the use of local raw materials on the planet Mars / Modern public spaces as a tool for the development of the urban environment: materials of the III Interregional scientific and practical conference [1112 May 2021]; Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering. - Saint Petersburg: SPbGASU, 2021. - p. 36-41.
X X
о го А с.
X
го m
о
to о to to
