Архитектурная комбинаторика и формообразование

АРХИТЕКТУРА. ДИЗАЙН

УДК 711. 01: 745

АРХИТЕКТУРНАЯ КОМБИНАТОРИКА И ФОРМООБРАЗОВАНИЕ О.В. Гетманченко, Л.Н. Макогон

Рассмотрена проблема организации архитектурной среды и архитектурного формообразования на современном этапе развития общества, решение которой позволит выйти за рамки обыденного (т.е. привычного, накопленного) сознания и опыта и продвинуться к новым формам, смыслам, которые отразили бы мировоззрение грядущей эпохи - эпохи информационного общества.

Ключевые слова: архитектурная комбинаторика; формообразование; композиция; масштабирование.

ARCHITECTURAL COMBINATORIAL THEORY AND GENERATION OF

GEOMETRY

O.V. Getmanchenko, L.N. Makogon

We considered the problem of organization of architectural area and architectural generation of geometry at the modern level of social development. The solution of this problem will allow us to go out of the borders of conventional consciousness and experience and go ahead to the new forms, ideas, which will reflect the outlook of the coming epoch - the epoch of informative society.

Key words: Architectural combinatorial theory, generation of geometry, composition, scaling.

Архитектурное пространство составляет основу искусственной среды жизнедеятельности современного человека. Организуя, планируя, формируя пространственную среду, архитекторы учитывают и используют определенные свойства и закономерности построения физического пространства. А именно: осевую направленность, распределение по странам света, подобие линейных очертаний и определенность физических границ сре-довых объектов, пропорции в формировании целого и частного объема, а также динамичное или статичное смысловое выражение их внутреннего содержания. Широко известные свойства пространства и принципы организации архитектурной среды и архитектурного формообразования на современном этапе развития общества являются объективной системой знаний, используемых и передаваемых в профессиональной архитектурной деятельности. Архитекторы, выполняя конкретную творческую задачу, используют эту наработанную базу знаний о пространстве и представлений об окружающем мире, материалах, внешней форме и внутреннем содержании объекта. Суть этих знаний находит отражение в существующих стереотипах творческих решений, специальной и нормативной литературе по архитектуре и строительству.

Архитектурная форма и процесс формообразования присутствуют буквально в любом объекте. Комбинаторика заставляет выявлять закономерности в различном решении проектных задач в целом, и в детальной проработке в частности. Она несет в себе бесконечное количество вариантов, заставляя находить все новые решения и сочетая творческий процесс и вполне рациональные приемы проектирования (поскольку проектный процесс представляет собой непрерывный поток комбинаторных операций). При формировании современной среды жизнедеятельности уже недостаточно суммы известных знаний и навыков объемно-пространственного формообразования. Исследования в этой об-

ласти тесно связаны с проблемами автоматизации проектирования, что позволяет использовать метод формообразования на основе различных комбинаций.

В настоящее время назрела необходимость проникнуть глубже в существо пространства, понять какие еще существуют ресурсы взаимодействия с ним, а также увидеть как человек или здание взаимодействует с пространством, и наглядно определить границы внешней и внутренней частей пространственного объекта.

Архитектурно-теорети ческие исследования

Теоретики архитектуры видят в пространстве главный признак архитектуры. Современное концептуальное обоснование пространственного мира складывается из многих мировоззренческих позиций, изложенных в архитектурно-теоретических исследованиях последних десятилетий. Одним из основоположников комбинирования так называемых «беспредметных элементов» является Яков Георгиевич Чернихов (1889 - 1951). «Умение фантазировать и претворять образы, фантазии в видимые начертания есть первая основа новой архитектуры», - утверждал Чернихов. «Своеобразие архитектурно-графического языка Чернихова во многом питалось глубоким увлечением проблемами орнамента и ритма («ритмы старше образов - и в сознании, и в искусстве») и поразительным мастерством во владении всеми известными видами графической техники, которую считал вторым языком цивилизации нового века. Поэтому необходимо свободно владеть им, уметь выражать с его помощью мысли и представления, конструировать и компоновать новые формы. Применение и использование так называемых «беспредметных» форм, так например, путем сочетания между собой ряда прямых линий или комбинирования различных плоскостей и поверхностей можно получить впечатление какого-то определенного здания или сооружения» (рис. 1) [1]. Я.Г. Чернихов раскрывает то, что входит в понятия «отвлеченность», «беспредметность» на примере планиметрии, стереометрии, начертательной геометрии и математики: это точка, линия, плоскость, поверхность, объем. Если представить, что черниховское архитектурное формообразование - это некий текст, то алфавитом для написания такого текста являются именно «беспредметные» элементы. Обучая своих студентов не копировать то или иное построение, а, постигая внутреннюю логику, «компоновать» его, Я.Г. Чернихов добивался изумительных результатов: «Мне удалось доказать, что графической грамотности можно также научиться, как можно человеку вообще стать грамотным» (Я.Г. Чернихов «Мой творческий путь»).

а)

б)

в)

Рис. 1. Сооружение можно создать, например, только при помощи параллелепипедов (а),

цилинцилиндров

Он был создателем новой системы по наглядным пособиям, в которой большое значение отводилось графическим задачам, раскрывающим сущность построения через игру вариаций. С этой целью он работал над созданием «Энциклопедии геометрического черчения», «Методов изображения» и т.п., позднее Чернихов пришел к циклу, основанно-

му на возможностях чисто формальной структурной комбинаторики. Его название - «ари-стография» можно перевести с греческого как «изображение лучшего».

Принципы, используемые в комбинаторике

Архитектурную комбинаторику легко обнаружить, если сравнивать повторяющиеся устойчивые формы, которые можно отнести пользуясь современной терминологией к категории морфотипов, которые применяются в разных областях их распространения для формирования планировочной структуры города, в планах отдельных зданий и комплексов, в композиции и пластике фасадов, а также универсальные морфотипы, которые проникают в разные сферы формообразования. Комбинаторика осуществляется по многим направлениям и не сводится к простым перестановкам элементов и их сочетаниям. Это нечто большее, чем геометрическая игра с формой.

Попытка понять из чего и как складывается пространство жизненной среды, привела к необходимости рассмотреть проблему с точки зрения геометрического построения и использовать наглядность и изобразительность такого точного методического инструмента, каким является наука о плоскостях и линиях. В архитектуре эти элементы пространства используются напрямую: прежде чем здание будет существовать, создается его умозрительная модель, реализуемая далее в чертежах (рис. 2).

Рис. 2. Типовые и индивидуальные элементы

Использование в комбинаторике одного или нескольких повторяющихся элементов привело к одному из самых важных явлений в архитектуре - сочетанию типового (повторяющегося) и уникального элементов. Комбинаторика типовых и индивидуальных элементов весьма богата по своей палитре. Чаще всего в качестве типового элемента используется простая геометрическая форма: квадрат, прямоугольник, многоугольник, треугольник и т.д. И выполняются следующие операции с элементами: изменение размера, изменение количества, изменение конфигурации и «раскрашивание», то есть изменение внутреннего содержания объекта. Использование нескольких типовых элементов или сочетание типового и универсального элементов может повысить уровень комбинаторной сложности.

Использование таких приемов может быть использовано в различных способах применения: единое пространство, конструкция (рис. 3), помещение, элемент фасада (рис. 4), элемент декора (рис. 5) и т.д.

Прием изменения внутреннего содержания одинаковых планировочных ячеек, так называемое «раскрашивание», может использоваться в различных вариациях. Это могут быть вариации в расстановке перегородок и мебели внутри заданной ячейки и планировочные вариации в границах заданной сети дорог, используя комбинации из элементов, выделенных разными характеристиками.

Рис. 3. Типовые конструкции [2] Рис. 4. Жилои дом Рис. 5. Элемент декора

комбинируется из ячеек-блоков. Источник: http://www. и-

Архитектор К. Куракава [9] pn.ru/files/stati/arhistones.jpg

Плоские и пространственные решетки

Если рассматривать наиболее распространенные идеи в области архитектурной комбинаторики, то использование плоских и пространственных решеток приводит к наиболее полному обеспечению упорядоченности структуры объекта. Вносят в него начало регулярности. Различные решетки встречаются в градостроительных системах, в планах, фасадах, в конструктивных структурах зданий, а также в отдельных частях зданий и деталях. Решетки очень разнообразны по своему строению: от простейшей квадратной сетки до сложнейшей орнаментальной композиции. В архитектурном проектировании чаще всего используются плоские геометрически правильные решетки (рис. 6). Они разнообразны по своему строению. Диапазон их изменений огромен. Пространственные решетки получили распространение в проектировании большепролетных конструкций. В этой области пространственные решетки дали существенные результаты: облегчение конструкций, технологичность изготовления, простота монтажа, надежность и особый эстетический эффект, порождаемый их изяществом и легкостью (рис. 7). «Модульность и повторяемость элементов конструкций (плит перекрытий, ригелей) открывали путь к индустриальным методам строительства» [2].

Псевдорешетки представляют собой имитацию совмещенной решетки, но результат совмещения нельзя считать решеткой, потому что не совпадают узлы исходных решеток, а значит нарушается принцип периодичности. В практике довольно часто употребляют регулярную планировочную сетку, которая не обладает указанными свойствами, но создает эффект упорядоченности объекта. Вариантов псевдорешеток бесконечное множество. В комбинаторном отношении они вряд ли уступают решеткам.

Коллажирование решетки чаще всего применяется не по прихоти архитекторов, а вызвано спецификой пространства и конструкций разных частей здания или зданий в комплексе. Встречаются, конечно, проекты, где коллажирование подается как художественный прием, как композиционная задумка автора. Работы, в которых решетка несет скорее декоративный, нежели конструктивный смысл, обозначают определенную стилистическую линию в архитектуре 70-80 гг. XX столетия (рис. 8). Использование приемов коллажирования решеток или комбинирование с контуром плана может быть увязано с конфигурацией участка, формой и физическими размерами пространства [3].

Комбинируя ячейки сетки с линией контура, можно убедиться в большом комбинаторном потенциале решеток: на одной решетке можно получить множество контуров и

«пятен». И в техническом отношении комбинаторика с контуром проста. Также ее варианты возможно выполнять с использованием компьютерной графики (рис. 9).

<ыт

гг

„ ' "г—

Рис. 6. Геометрические решетки [2]

Рис. 7. Пространственные решетки [2]

3/-

ггЧ

Д V

;----7::

\ -_

Рис. 8. Псевдорешетка [2]

Рис. 9. Комбинации с линией контура [2]

При использовании решеток часто применяются пропуски и неполные решетки. Изъятие звеньев решетки можно производить любым способом: произвольно (случайно) или согласно какому-либо принципу. В результате чего в систему вносится эффект случайности и, таким образом, достигается разнообразие решений. В данном случае гармония композиции зависит от интуиции и вкуса автора, который, соблюдая условия решетки, находит в ней нужный фрагмент, «пятно», контур, ритм элементов и т.п. по законам лежащим вне решетки (рис. 10).

Рис. 10. Использование неполных решеток в архитектуре [6]

Исходя из обзора работ по применению решеток в архитектуре, необходимо отметить следующее:

- решетки любого вида оказывают мощное регулирующее воздействие на компоновку объекта;

- компоновка объекта с помощью решетки открывает огромное поле комбинаторных операций с заданными правилами и элементами;

- несмотря на свою простоту, комбинирование на решетках способно решать задачи любой сложности и нести большую смысловую нагрузку.

«Форма и пространство - это вечные архитектурные средства, составляющие базовый «словарь» зодчего. Рассмотрим способы взаимосвязи форм и пространства и их организации для формирования окружающей среды. Как претворять их в гармоничные, полезные и осмысленные архитектурные пространства и объемы? Как решать с их помощью разнообразные архитектурные проблемы?» [2].

Формирования окружающей среды и пространства

Архитектура воспринимается при движении в пространстве и во времени, воплощается в жизнь с помощью строительных технологий своего времени, отвечает программе проектирования в соответствии с природно-климатическими условиями и местоположением. Визуальные связи поддерживают восприятие архитектурного объекта и его взаимоотношения с окружающим ландшафтом и застройкой, а климатические особенности и рельеф местности диктуют форму возводимого строения.

Интеграция в архитектуре взаимодействующих частей может быть простой наружной формы со сложной внутренней функциональной организацией пространства, соответствующей своему природному окружению и застройке, частью которой она станет. Согласно замыслу зодчего рельеф земной поверхности, на которой возводится сооружение, также можно преобразовать: разровнять, насыпать или углубить, создать искусственный рельеф, геопластику или устроить террасами, платформами для строений. Любое архитектурное сооружение, будь то дом, двор, квартал, улица или город состоит из первичных элементов, которые так или иначе сочетаются между собой, группируются, собираются в различные структуры, согласно пространственной решетке контекста и программе проектируемого объекта, и образуют трехмерный каркас архитектурного пространства.

Пространственная решетка состоит из осей, направляющих линий существующей застройки, рельефа, природного окружения и т.д. Относительно этих воображаемых линий элементы могут располагаться симметрично или нет, иметь линейную форму, особенно если они состоят их однотипных объемов, организованных вдоль основных маршрутов движения, служить ограждением или приспосабливаться к рельефу местности.

Плоскости наружных стен не только ограждают внутреннее пространство, но и определяют форму здания, обрамляют дворы, улицы, площади и другие общественные зоны, а также сами могут состоять из более мелких линейных элементов (рис. 11).

Рис. 11. Линейные элементы фасада - окна, эркеры, ребра и плоскости стен [7]

Несущие стены, поставленные параллельными рядами, становятся границами линейных пространственных объемов. Сооружения могут состоять из вертикальных и горизонтальных плоскостей и наделяться четкими плоскостными свойствами. Повторяющиеся линейные элементы, например колонны, являются конструктивным элементом, они образуют сквозные решетчатые границы пространственных зон.

Вертикальные и горизонтальные элементы вместе формируют пространственный объем. Плоскость определяет границы и пределы объема, качества заключенного в него пространства определяются размерами, формой, цветом, фактурой плоскостей и их пространственной взаимосвязью.

Любой объем состоит из верхней, нижней и стенной плоскостей - эти плоскости (потолок, крыша, пол, основание постройки и вертикальные поверхности стен) вместе формируют архитектурное пространство. Плоскость пола можно сделать ступенчатой, приподнять или опустить, выделить в зависимости от назначения архитектурного объекта. Наружные стены не только очерчивают внешние границы, массу, но и определяют внешний облик здания. Поставленные параллельными рядами стены через проемы или разрывы в стенах создают взаимосвязанные линейные пространственные ряды. А если выставить ряды стен перпендикулярно друг другу, то образуются ячейки и здесь уже можно говорить о сетчатых структурах пространства.

Сетки могут быть прямоугольными или многоугольными, в зависимости от пространственных визуальных осей контекста. На примере генплана комплексного развития и расширения больницы Kolding Hospital в Дании (рис. 12) видно, что прямоугольная структура комплекса позволяет природной зелени проникать в здание, и весь больничный комплекс воспринимается как единое целое. Здания и окружающий их ландшафт долины реки Кольдинг дополняют друг друга.

Сочленение вертикальных и горизонтальных плоскостей может наделять сооружение плоскостными свойствами, это могут быть ассиметричные композиции из простых прямоугольных форм или выдвигающиеся из вертикального массива и нависающие над землей массивные горизонтальные объемные поверхности различные по фактуре и цвету.

Рис. 12. Шмидт Хаммер Лассен реконструкция госпиталя в Дании [8]

Способ расположения и сочетания элементов и частей композиции, составляющих единое целое, часто относится к формальной структуре. Форма имеет контур или конфигурацию, а также визуальные свойства: размеры-пропорции, цвет выделяет форму из окружения и фактуру, от которой зависит степень отражения и поглощения света. Расположение формы относительно окружения, угла зрения, стран света, уровня земли и других объектов окружения, степени устойчивости формы относительно поверхности земли - все это очень влияет на зрительное восприятие объекта проектирования, кроме того имеет значение фоновое окружение, поэтому очень важна работа с контекстом.

Рассматривая композицию форм, мы сводим ее к простым правильным первичным формам: круг, квадрат и треугольник. Самой правильной считается круг и бесконечное множество вписывающихся в него многоугольников.

Круг - центричная, уравновешенная, замкнутая в себе фигура, образующая самостоятельный центр в пространстве. Из кругов и сегментов можно составить различные композиции.

«Круг и квадрат - вот буквы алфавита, применяемые авторами в качестве основы лучших произведений... (К.-Н. Леду). Все в природе есть круг. Чтобы хотя бы как-то приблизиться к творениям природы, создать нечто столь же совершенное и в то же время, удобное и безопасное для жизни человека, архитекторы испокон веков пытались решить задачу по нахождению идеальной планировочной структуры. Очень часто они использовали в построениях планов различных сооружений формы круга и квадрата, считали их идеальными, особенно круг. Радиально-лучевые композиции очень часто применяются в архитектуре и градостроительстве. Большинство идеальных городов в плане имеют центрическую радиально-лучевую планировку (рис. 13). Радиально-гексагональные структуры, преобладающие в планировке идеальных городов, наиболее оптимальны по критерию компактности и минимизации длины периметров (путей, дорог, коммуникаций).» [5].

Рис. 13. Радиально-лучевая планировка. Крепость - звезда Буртанж, Гронинген. Нидерланды.

Архитекторы А. Лупичини и Б. Лорини [9]

Квадрат олицетворяет чистоту и рациональность. Это статичная нейтральная фигура становится динамичной, если поставить ее на один из углов.

Рис. 14. Регулярная композиция правильных форм - прямоугольников.

Жилой дом Накагин в Токио. 1972 г. Архитектор К. Курокава [10]

Треугольник символизирует стабильность и является в высшей степени устойчивой фигурой, но если поставить его на одну из вершин, он может упасть на одну сторону.

На основе этих фигур (круга, квадрата и треугольника) можно составить различные пространственные планировочные сетки, примеров применения простых и комбинированных сеток в архитектуре и градостроительстве множество (рис. 14-16).

Сочетание и взаимодействие между собой различных форм бывает регулярным и нерегулярным, формы могут быть правильными и неправильными. Основные правильные формы - это уравновешенные и симметричные по одной или более осям формы, сфера, цилиндр, конус, куб, пирамида.

Рис. 16. Регулярная симметричная композиция правильных форм - кругов и прямоугольников. «Белые башни». Мадрид (Испания). 1961-68 гг. Архитектор Саенц де Оиза [10]

Неправильные - это те, которые имеют разные по характеру части, не имеющие никакой последовательной связи друг с другом, асимметричные и более динамичные, чем правильные формы. Правильные формы могут вписываться в неправильные и наоборот.

Рис. 17. Нерегулярная композиция правильных форм - прямоугольников в круге.

Социальный детский сад. Богота (Колумбия). Архитектор Джанкарло Мазанти [11]

Квадратные модули помещений возрастных групп детского сада, заключенные в круг ограждающих конструкций открытых игровых пространств, которые соединяются переходом со звездообразным двором и вся эта композиция вписана в прямоугольник квартала (рис. 17).

Поиск оптимального функционального и формального решения идет параллельно: одно проистекает из другого. Архитектурный порядок возникает тогда, когда организация частей наглядно выявляет их взаимосвязи друг с другом и сооружения в сложное, но гармоничное целое. Архитектура, в первую очередь, предназначена для людей. Ее конечной целью является создание таких проектных решений, которые полностью удовлетворяют потребности человека. Понимание, определение и формулировка архитектурных проблем, которые выработаны на протяжении многих тысячелетий архитектурной истории, помогут архитекторам расширить и обогатить свой диапазон, познакомиться с главными элементами формы, объема, научиться организовать и манипулировать ими, разрабатывая идею проекта.

Подводя итоги исследований в области комбинаторики и формообразования, хочется отметить глобальность данной науки, ее универсальность и вездесущность. Несомненное присутствие комбинаторики во всякой проектной деятельности невозможно оспаривать и путь от идеи к форме идет напрямую через архитектурное формообразование. Конечно, пока единой методики формализации комбинаторных действий нет, но даже несовершенные методики создают единый фундамент в создании наиболее продуктивного направления для продвижения в этой области.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Чернихов Я. Г. Основы современной архитектуры. Издание Ленинградского общества архитекторов [Электронный ресурс]. URL:http://www.icif.ru/cycles.htm

2. Пронин Е.С. Теоретические основы архитектурной комбинаторики. М.: Архитектура-С, 2004.

3. Марков В.И. Комбинаторный тренинг в развитии пространственного мышления. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2012. №2. С.158-164.

4. Чинь Ф.Д. Форма, пространство, композиция. М.: АСТ. Астрель, 2005.

5. Макогон Л.Н. Принципы идеального города в проектировании Новой школы XXI века. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 6. С. 79-88.

6. http://www.proiz.rU/portpholio/svid_o_dopuske/project/9

7.http://www.arhinovosti.ru/2012/07/11/zhilojj-kompleks-maillen-ot-urbanus-shenchzhen-kitajj /

8. http:// shl.dk/eng/#/home/about-architecture/kolding-hospital

9. http://newpix.ru/krepost-zvezda-burtanzh-bourtange

10.http://kannelura.info/?tag=japan;

11.http://arttobuild.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=3433&Itemid=1

Информация об авторах

Гетманченко Ольга Владимировна, доцент кафедры «Архитектурное проектирование», руководитель фирмы «ГеоПарк», член СА России, тел.: (3952) 40-51-56, 89041122423, e-mail: geopark7@gmail.com; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Макогон Любовь Николаевна, доцент кафедры «Архитектурное проектирование», тел.: (3952) 40-51-56, 89041325618, е-mail: L.Mak.11@rambler.ru; Иркутский государственный технический университет, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Information about the authors

Getmanchenko O.V., associate professor, Architecture Projection Department, «Geo-Park» principal, member of Soviet Army of Russia, tel.: (3952) 405156, 89041122423, e-mail: geopark7@gmail.com; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

Makogon L.N., associate professor, Architecture Projection Department, tel.: (3952) 405156, 89041325618, е-mail: L.Mak.11@rambler.ru; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.

УДК 712

ЭЛЕМЕНТЫ ПАРКА - ЗНАКИ ЭПОХИ.

ИРКУТСК

К.Г. Иванова

В статье рассматривается влияние социокультурных процессов на архитектуру парковых сооружений на примере города Иркутска (середина XX века). Исследования касаются популярных мест отдыха иркутян (сад Парижской коммуны, ЦПКиО, парк 300-летия Иркутска, площадь Труда).

Ключевые слова: парковые сооружения; стиль; история архитектуры; Иркутск.

PARK ELEMENTS - SIGNS OF THE EPOCH. IRKUTSK

K.G. Ivanova

We considered the impact of socio-cultural processes on the architecture of park constructions at the example of Irkutsk city (the middle of the 20 th century). The research involves popular leisure places among the citizens of Irkutsk (garden of Paris Comunna, Central Park of Culture and Rest, Park of Irkutsk 300 anniversary, Trud Square).

Key words: park constructions, style, history of architecture, Irkutsk.