Композиционные особенности структурного формообразования оболочек высотных зданий

УДК: 72.01

Коротич М.А., Коротич А. В.

Композиционные особенности структурного формообразования оболочек высотных зданий

Аннотация

В работе рассмотрены принципы и способы формообразования внешних оболочек современных высотных зданий и сооружений, а также особенности эволюции их архитектурных форм.

Korotich M.A., Korotich A.V.

COMPOSITE FEATURES STRUCTURAL FORMATION OF THE FORM ENVIRONMENTS OF HIGH-ALTITUDE BUILDINGS

In the article areprinciples and ways offormation ofexternal environments ofmodern high-altitude buildings and constructions, and alsofeatures ofevolution oftheir architecturalforms considered

Формообразование, принципы, архитектура, форма, высотныездания, оболочки, художественная выразительность.

Коротич

Михаил

Андреевич

аспирант УралГАХА

Коротич

Андрей

Владимирович

д-рарх., профессор, Заслуженный изобретатель России

Краеугольный камень» креативной концептуальной архитектуры - базовые принципы и методы структурно-композиционного формообразования. Не являются исключением и высотные здания, художественная выразительность архитектурных форм которых напрямую зависит от таланта и степени «формотворческой оснащенности» современного архитектора.

В настоящее время установлено, что объемно-пластические и цветофактурные параметры внешних оболочек высотных зданий никак не связаны с их принципиальным конструктивным решением: «Небоскреб

является формой искусства и относится к прочим великим конструкциям, спроектированным в соответствии с эстетическими критериями. Для проектирования высотных зданий нет и никогда не было абсолютно никаких правил, и для каждого небоскреба существует множество вариантов фасадов» (А.-И. Юкстабль) [1; с. 3].

Избавление от широко распространенного многолетнего заблуждения, что «объемно-пластическое решение здания своими фасадами должно непременно соответство-

вать его конструктивно-тектоническому строю, правдиво отражать его», открывает перед концептуалистами-«высотниками» новые перспективы и художественные возможности.

Конструктивная схема большинства построенных в мире высотных зданий

- каркасно-ствольная; но при этом какое художественное богатство и разнообразие выразительных форм внешних оболочек демонстрирует современная высотная архитектура! Сегодня ееневозможно представить без причудливых волнообразно изогнутых Signature Towers Захи Хадид, здания-паруса Burj Al Arab Томаса Райта, здания-цветка в Макао, вихревой спирали Twisting Torso Сантьяго Калатравы, футуристического консольного «кольца» Пекинского Телецентра - и везде используется давно известная стандартная конструктивная система горизонтальных монолитных дисков-перекрытий, жестко соединенных с ертикальными стойками и диафрагмами!

Архитектура воздействует визуально воспринимаемыми внешними формами, художественно-эстетическое богатство которых определяет богатство мироощущения чело-

века. Можно представить, каким убогим было бы современное зодчество, если бы фасады тысяч «высоток» адекватно отражали один и тот же конструктивно-тектонический строй! Поэтому одна из злободневных задач - избавление архитектуры от избитых «клише», провозглашенных давным-давно и долгие десятилетия насаждаемых теоретиками в качестве незыблемых базовых композиционных принципов архитектурного формообразования.

Авторами предложен новый подход к структурному формообразованию внешних оболочек высотных зданий, моделируемых вне зависимости от конструктивно-тектонических схем и внутреннего функционально-утилитарного наполнения последних.

Исходный принцип моделирования высотных структур

заключается в создании обобщенной базовой формы оболочки высотного здания, которая на втором этапе формообразования подвергается детальной декоративно-художественной разработке в различных объемно-пластических и цветофактурных вариантах.

Обобщенная базовая форма оболочки высотного здания моделируется путем преобразования простейших исходных форм, перечисленных ниже. Вместе с тем, в качестве обобщенной базовой формы оболочки высотного здания может быть изначально выбрана какая-либо простейшая исходная форма без ее дальнейшего преобразования:

- призмы (прямые, наклонные, усеченные);

- пирамиды (прямые, наклонные, усеченные);

- антипризмы + призматоиды;

- антипирамиды + бипирамиды;

- цилиндры (прямые, наклонные, круговые, эллиптические, сложные);

- конусы (прямые, наклонные, круговые, эллиптические, сложные);

- цилиндроиды (прямые, наклонные);

- коноиды (прямые, наклонные);

- однополостные гиперболоиды (вращения, эллиптические);

- двухполостные гиперболоиды;

- гиперболические параболоиды с различным контуром;

- эллипсоиды вращения: а) «диск»;

б) «дыня»;

- торы: а) «кольцо»; б) «яблоко»;

- «бутоны»: а) вращения; б) «дольки»;

- многогранники (правильные, полуправильные, звездчатые и

др-);

- катеноиды.

Способы преобразования простейших исходных форм

представляют собой некоторые совокупности объемно-пространственных операций-приемов, производимых с формой в определенной последовательности с определенной целью, и могут быть систематизированы по типу воздействия на исходную форму.

1 Отсечение участков исходной формы (плоское, цилиндрическое, коническое, торообразное, гиперболическое, сложное).

2 Присоединение к исходной фор-

ме (касательное или свзаимным пересечением): а) абсолютно

идентичных форм (в том числе самопересечение); б) самоподобных разномасштабных форм (в том числе по принципу построения фрактальных структур);

в) геометрически однородных форм; г) геометрически разнородных форм.

3 Деформация исходной формы или ее фрагментов: а) растяжение; б) сжатие; в) изгиб; г) излом; д) сдвиг; е) кручение; ж) гиперболическое искривление; з) слоистая мультипликативная деформация; и) шарнирная трансформация: - решетчатых структур; - дискретных поверхностей (в т.ч. плоскости).

4 Складчатая или решетчатая аппроксимация гладких исходных форм.

5 Соединение нескольких геометрически разнородных, но композиционно равнозначных исходных форм в единую комбинированную базовую форму оболочки высотного объема.

6 Сочетание вышеназванных способов в различных вариантах.

Основными композиционными принципами моделирования обобщенной базовой формы оболочки высотных объектов являются:

1 Регулярность - геометрическая упорядоченность структуры, обусловливающая визуальное прочтение основных ритмических и симметрических закономерностей построения объема;

Архитектурные концепции высотныхи сверхвысоких зданий для России и зарубежныхстран. Авторский коллектив: КоротичА. В., приучастии Коротича М. А. и Коротича И. А. Права авторов защищены.

Архитектурные концепции высотных и сверхвысоких зданий для России и зарубежныхстран. Авторский коллектив: Коротич А. В., при участии Коротича М. А. и Коротича И. А. Права авторов защищены.

2 Четкое выявление особенностей рельефа формы оболочки ребрами (линиями) разграничения участков формообразующих поверхностей;

3 Сочетание самоподобных разномасштабных элементов друг с другом по определенной визуально воспринимаемой закономерности;

4 Цельность и простота общей формы объема в контрасте с дробностью (рельефностью) поверхности;

5 Обусловленность заданной общей базовой формой оболочки логичного, оптимального гео-

метрического структурирования (паркетирования) составляющими элементами; при этом геометрия какого-либо элемента общей базовой формы оболочки обусловливает логичную геометрию соседних элементов, а также схему его дополнительного подразделения1;

6 Веерообразное (винтообразное) расположение составляющих элементов;

7 Характерный и динамичный силуэт;

8 Контраст фактур («гладкое

- рельефное (члененное)») и материалов («зеркальное - ма-

товое», «прозрачное - непрозрачное», «светлое - темное» и

ДР-)-

Все вышеназванные принципы суммируются в общий принцип гармонического построения архитектурных форм - принцип «композиционной структурной логики», сущность которого состоит в создании композиционно целостных, логичных и единых геометрических мотивов построения форм без включения чужеродных, случайных или лишних структурных элементов, вносящих дисгармонию.

Декоративно-художественная разработка обобщенной базовой формы оболочки высотного объекта заключается в вариантном моделировании композиционнозначимых деталей и фрагментов фасада, его цветофактурного решения, а также вариантов ночного освещения.

Композиционно значимыми деталями высотных сооружений являются: 1) решетки (навесные солнцезащитные, декоративные, элементы витражных ограждающих конструкций, конструктивные элементы несущего наружного каркаса: фермы и трубчатые распорки); 2) фонтаны; 3) скульптуры; 4) вертолетные площадки; 5) входные группы; 6) элементы завершения (вращающиеся рестораны, шпили, мачты, флагштоки и т.д.); 7) форма оконных проемов или рисунок витражной разбивки; 8) наружные либо видимые снаружи атриумы; 9) экраны; 10) акцентирующие контрастные элементы (сферы, конусы, кубы, тенты и др.); 11) пластические (в т.ч. сталактитовые) фрагменты оболочки; 12) светильники ночной подсветки; 13) опоры.

Цветофактурное решение оболочки определяется характеристиками выбранных облицовочных материалов, а также применением приема «аппликации», которая может быть: а) поверхностной (когда отдельные фрагменты внешней оболочки выделяются материалом и цветом, образуя разнообразные рисунки на ее поверхности); б) чешуйчатой (когда отдельные фрагменты оболочки частично выводятся из ее общей аппроксимирующей поверхности, образуя характерную чешуйчатую

'Условие оптимального паркетирования формы - минимум типоразмеров составляющих элементов идлин сторон.

фактуру); в) рельефной (когда отдельные фрагменты внешней оболочки выполняются в виде рельефных панелей или полос).

Художественная ночная подсветка высотных доминант города представляется весьма актуальным направлением современной архитектуры, особенно для жарких стран, где сосредоточено большинство «высоток», а ночная жизнь мегаполисов более интенсивна, чем днем. Различные варианты ночной подсветки позволяют многократно и динамично изменять образ высотного здания, вызывая у зрителей фантастическое мироощущение (в частности, именно такой визуальный эффект достигается динамичной ночной подсветкой отеля Burj Al Arab в Дубае) [2; с. 292].

Эволюция архитектурных форм высотных зданий

Исследования показали, что нельзя говорить о строгой последовательности развития и сменяемости различных композиционных типов высотных зданий. Например, архитектурные формы высотных «кристаллов» хронологически появились намного раньше таких современных и выразительных форм, как «спирали», «пропеллеры», «бутоны», «кольца» и «арки», однако при этом не стали менее актуальными в контексте развития мировой высотной архитектуры. В настоящее время они развиваются параллельно с остальными типами форм и получают ранее неизвестные выразительные архитектурные трактовки. Периодически различные архитектурные формы «высоток» в разных странах получают приоритетное развитие, что обусловлено непредсказуемым сочетанием самых разнообразных факторов (финансовых, технологических, тенденций моды и проч.). Проследить здесь какие-либо закономерности не представляется возможным.

Вместе с тем, можно выделить три основных последовательных этапа смены общих формообразующих концепций, композиционных принципов и приемов моделирования оболочек высотных зданий.

1-й этап - орнаментально-декоративная разработка фасадов простейших призматических базовых форм (первые высотные здания Чикаго и Нью-Йорка к. XIX-H. XX вв.).

2-й этап - структурное преобразование простейших призматичес-

ких базовых форм путем отсечения их фрагментов или присоединения дополнительных объемных элементов» (широчайший спектр «кристаллических» форм высотных зданий Америки и Европы начала и сер. XX в.).

3-й этап - деформационное преобразование простейших базовых форм путем их изгибания, скручивания, смещения, сужения-расширения и др. Спектр современных актуальных форм «спиралей», «бутонов», «арок», «колец», «пропеллеров» в различных странах от Австралии и Юго-Восточной Азии до Ближнего Востока - к. ХХ-н. XXI вв.).

Перспективы развития архитектурных форм высотных и сверхвысоких зданий

Получат дальнейшее композиционно-художественное развитие башенные комплексы, составленные из двух и более высотных объемов, которые по степени взаимного сходства могут быть: а) идентичными; б) самоподобными (один из объемов комплекса представляет собой уменьшенную копию другого); в) композиционно родственными. Перспективно локальное размещение таких комплексов в особых зонах, где концентрируется вся высотная застройка (по типу парижского Дефанса), что позволит в рамках сложившейся градостроительной системы создавать высокоплотные «вертикальные города» с автономным энергообеспечением, собственной сетевой и транспортной инфраструктурой.

Перспективны высотные здания с торсионными и фрактальными оболочками, обладающие высокой архитектурной выразительностью.

Будет развиваться архитектура «высоток» со сложной и иррегулярной пластикой поверхности, напоминающих биоформы, а также кинематическая архитектура трансформируемых высотных объемов. Весьма вероятен прогресс экстремальной архитектуры «падающих» зданий.

Развитие архитектурных форм сверхвысоких небоскребов (свыше 850 м) будет происходить по следующим принципиальным структурно-композиционным направлениям: 1) пучок плотно составленных разновысоких призм-пилонов, ступенями поднимающихся к вершине; 2) конусы и конические спирали в наружной конструктивной решет-

ке; 3) пирамиды и пирамидальные спирали в наружной конструктивной решетке; 4) отдельно стоящие столбы-пилоны, объединенные горизонтальными диафрагмами (блоками этажей) через определенные промежутки по высоте; 5) пирамидальные или клиновидные пилоны с уменьшающимся к вершине сечением, состыкованные вдоль центрального ствола (в т.ч. с горизонтальными диафрагмами, в наружной конструктивной решетке) и образующие многолучевой план сооружения.

Заключение

В настоящее время в Дубае компанией EMAAR завершено строительство 807-метровой башни Burj Dubai, а компания Nakheel в самый разгар экономического кризиса объявила о начале строительства небоскреба Al Burj высотой 1010 м - скоро архитектура перешагнет километровый рубеж высоты.

В Кувейте планируется построить Mubarak Tower (1001 м), а в Бахрейне - Murjan Towe» (1022 м). Параллельно в Саудовской Аравии планируется возведение 500-этажного небоскреба высотой 1600 м.

Высотное строительство, несмотря на жесткую всестороннюю критику, пессимистические прогнозы его многочисленных противников и вопреки глубокому экономическому кризису, продолжает свое развитие, восхищая техническим совершенством и поражая воображение: тот, кто хоть раз постоял на крыше сверхвысокого небоскреба и посмотрел на Землю с высоты птичьего полета, спускается с рукотворных «небес» уже дру-гимчеловеком.

Список использованной литературы

1 Маклакова Т. Г. Высотные здания. Градостроительные и архитектурноконструктивные проблемы проектирования. - Изд. 2-е, доп. - М.: Изд-во АСВ,2008. - 160 с., ил.

2 Щепетков Н.И.Световой дизайн города / Учеб. пособие. М.: Архитек-тура-С, 2006. 320 с., ил.

Редакция приносит извинения за непредставление сведений об авторском коллективе архитектурных концепций высотных зданий, изображенных в статье М.А.Коротича и А.В.Коротича «Систематизация архитектурных форм высотныхзданий: композиционный аспект», опубликованной в №1, 2009 г.

Авторский коллектив концепций вуказанной статье: Коротич А.В., при участии Коротича М.А. и Коротича И.А. Права авторов защищены.