CURVILINEAR FORMS IN THE ARCHITECTURE OF SPATIAL FRAMEWORKS OF HIGH-RISE BUILDINGS
Authors: Ибрагимов А.М. , Данилов А.И. 
Published: July 2024

Рассматриваются некоторые аспекты развития каркасного металлостроительства с позиций геометрии и формообразования несущих конструкций строительных объектов. Предлагается альтернативный подход к формированию конструктивных схем с применением в качестве основных несущих элементов криволинейных стержней. Это могут быть круглые и параболические арки или сегменты различного очертания и ориентации. Предлагаемая концепция позволяет сформировать большие внутренние объёмы, сохраняя несущую способность каркаса. Наличие свободных внутренних пространств большого объема в зданиях типа «небоскрёб» способствует решению большого числа проблем, в том числе и коммуникативного характера. Несмотря на многообразие внешних форм высотных зданий, в их несущих стальных каркасах, тем не менее, преобладают прямые линии и перпендикуляры. Например, перехватывающие фермы проектируются с параллельными поясами, вписанными в уровни перекрытий, а элементы криволинейной формы остаются на втором плане, в основном в декоративных арках фасадов и куполах покрытий. В качестве альтернативы возможно применение перехватывающих стальных элементов в форме выпуклых (арочные) или вогнутых (жесткие нити, ванты) отдельных плоских кривых или образующих сегменты оболочек. Такие элементы должны работать соответственно в основном на сжатие или растяжение либо образовывать более жесткие двухпоясные системы. Наиболее привычным вариантом, по-видимому, может быть применение круговой арки. Однако более эффективными могут оказаться конструктивные системы параболической формы. Эти же элементы способны эффективно работать и в регулярных решетках «колонны-ригели», перераспределяя силовые потоки. Таким образом, включение криволинейных элементов в работу стального каркаса позволяет сформировать комбинированные конструктивные системы качественно иного типа. Не исключена возможность применения подобных конструктивных решений в принципе, в пользу чего говорят их функциональность, неограниченный диапазон вариантов компоновки. Данная архитектурная концепция может рассматриваться как новая, при этом открывается перспектива формирования целого класса оригинальных архитектурных решений.

The paper considers the aspects of frame metal construction development from the perspective of geometry and shaping of load-bearing structures in construction objects. The authors offer an alternative approach to the formation of structural schemes using curved rods as the main bearing elements. These can be round and parabolic arches or segments of different shapes and orientations. The proposed concept allows building large internal spaces, while preserving the load-bearing capacity of the frame. The presence of free and spacious internal spaces in skyscraper buildings addresses a number of problems including those associated with communications. Despite the external diversity of high-rise buildings, their load-bearing steel frames, however, are dominated by straight lines and perpendiculars. For example, intercept trusses are designed with parallel belts embedded in the floor levels, while curved elements remain in the background, mainly in the decorative arches of facades and domes of coverings. Alternatively, it is possible to use intercepting steel elements in the form of convex (arched) or concave (rigid threads, shrouds) separate flat curves or forming segments of shells. Such elements should work, mainly for compression or stretching, or form more rigid two-belt systems. The most familiar option, apparently, can be the use of a circular arch. However, parabolic structures are considered to be most effective. These elements can also work effectively in regular "column-crossbar" grids, redistributing power flows. Thus, the inclusion of curved elements in the work of steel frames makes it possible to form a qualitatively different combined structural system. Such design solutions have potential application as evidenced by their functionality and the unlimite range of layout solutions. This architectural concept can be considered novel. It offers a whole range of original architectural solutions.