Фасадные и конструктивные системы в архитектуре высотных зданий за рубежом

Авторы: А.В. Семочкин; научн. рук. — Е.С.Баженова

В практике проектирования и строительства высотных зданий за рубежом существует наработанная за десятилетия практика стандартизированного подхода к проектированию. Так, например, на ранних этапах формирования концепции производится разбивка объекта на функциональные зоны в предполагаемом архитектурном объеме и вертикальном зонировании [stacking]. В процессе работы формируются габариты пролетов конструкций, необходимых для удовлетворения требованиям функционального зонирования, и высота помещений в зависимости от их функции для согласования высотности объекта с согласующими органами управления.

На рисунке 1 показан пример выполнения альбома архитектурно-градостроительной концепции, где хорошо видно влияние разбивки объекта на функциональные составляющие не только в контексте объекта, но и прилегающей застройки. В связи с тем, что правильный анализ функционального зонирования объекта доступен только архитектору, в зарубежной практике архитектор заключает основной договор с заказчиком, в то время как инженерные организации участвуют в работе в рамках договора подряда с архитектором [5]. 

Кроме того, архитектор за рубежом хорошо знаком с методикой распределения функций объекта на основании энергоэффективности с привязкой к климатической зоне, что позволяет базировать решение на устоявшихся в использовании конструктивных и фасадных системах. Вышеперечисленные факторы накладывают высокий уровень ответственности на архитектора и предполагают выполнение анализа разделов подрядными организациями для принятия взвешенных решений на этапе концепции. 

75ebb789e9f7c40faa09d892945160ea.png

Затем команда архитекторов делает предложение по конструктивной и фасадной системам, на основании габаритов лестнично-лифтового узла, полученных из функционального зонирования, и продаваемой площади [coreefficiency] на основании требований заказчика. Первичный выбор конструктивной системы зависит от двух возможных направлений: необходимости освободить от несущих конструкций помещение для создания гибкого открытого плана, либо облегчить наружный периметр здания за счет добавления несущих элементов внутри помещения. Первое направление также применяется в сейсмических районах, где промежуточные элементы конструкции могут привести к непредсказуемому поведению объекта при землетрясении [7]. Второе направление применяется для увеличения площадей остекления, создания видов на прилегающие ландшафты и застройку, или улучшения инсоляции помещений.

2adfa395a96d6ee0671d57360ef1cfd9.png

Вариант конструкции на рисунке 2 позволяет увеличить продаваемую площадь, и создать возможность гибкого распределения площади между арендаторами в условиях меняющегося рынка. При явных преимуществах в продаваемой площади частая расстановка колонн по периметру может создать сложности при разработке фасада, и негативно повлиять на архитектурный облик здания. Поэтому требуется детальное изучение и разработка фасада на этапе концепции и согласование с заказчиком. 

Вариант конструкции на рисунке 3 обходится значительно дешевле, а следовательно подходит для жилья, но при этом предполагает детально разработанные планировки помещений на этапе концепции. Оба метода имеют положительные и отрицательные стороны, поэтому часто применяется комбинированный метод с внедрением диагональных опор по периметру наружного контура здания на этажах, требующих большепролетные пространства для коммерческих помещений или зон рекреации.

Внедрение диагональных опор также способствует трансферу нагрузок с одной конструктивной системы на другую, что создает дополнительное обоснование к использованию комбинированного подхода. Например, в здании 300 N. Michigan переходная конструкция позволила перейти то более экономичной каркасной структуры жилой части к более дорогой большепролетной системе в коммерческой и торговой зонах, в то время как диагональные опоры служат объектом в зоне рекреации. Ограничивающим фактором для архитектора является присутствие диагональной структуры в орнаменте и пластике фасада. 

8908e372045aae61618ff31b7f243bd3.png

Выбор конструктивной системы влияет на дальнейшую разработку высотного здания и конечную стоимость реализации объекта, но не мало важным аспектом является и уровень интеграции фасадной конструкции с выбранной конструктивной системой. На примере рассмотренного рисунка 2 частые вертикальные колонны для сопротивления ветровой нагрузке препятствуют использованию модульных стеклянных панелей, из-за отсутствия доступа к фасаду в области колонны. В связи с этим появляется необходимость добавления глухих вертикальных фасадных панелей в зоне колонн, что устанавливает жесткие рамки в работе архитектора. Последний вынужден применять глухие облицовочные материалы, такие как метал, камень, кирпич, или применять облицовку алюминием за плоскостью стекла [shadowbox]. В случае с рисунком 3. возможно использование относительно не дорогой оконной системы, предполагающей температурный шов каждые 20 фут.

В случае если конструктивная система предполагает постнапряженные перекрытия, возможно использование гибридной фасадной системы (Рисунок 8), удобной в монтаже и более экономичной чем модульная. В связи с отсутствием дорогостоящих контурных балок в постнапряженных системах, возможна совокупная оптимизация стоимости конструктивной и фасадной систем здания. Таким образом взаимозаменяемость фасадных конструкций в условиях выбранной основной конструктивной системы здания добавляет гибкость в дальнейшем развитии проекта. Накопленная многолетним опытом база знаний по фасадным и конструктивным системам высотных зданий, позволяет архитектору за рубежом выступать в роли консультанта по формированию бюджета на этапе концепции [5], что способствует увеличению качества объекта и повышает роль архитектора в его реализации.

e2cc6618faf4eb4b2067a241e3c6819e.png

  Библиография:

  1. Кужин М.Ф., «Методика выбора организационно-технологических решений при устройстве навесных фасадных систем» //
  2. Леденев П.В., «Определение ветровых воздействий на навесные фасадные системы с учетом влияния вентилируемой воздушной прослойки» //
  3. Зуева П.П., «Американский небоскреб: истоки и эволюция» // Москва, 2009
  4. Молодкин С.А., «Принципы формирования архитектуры энергоэффективных высотных жилых зданий» // Москва, 2007 г
  5. A101, Стандартная форма договора между Заказчиком и архитектором, Американский институт архитекторов [AIA], 2017 г.
  6. Ochshorn J., «Wall sections: Curtain walls and glazing systems», 2018 г. https://courses.cit.cornell.edu/arch262/notes/11b.html
  7. Gabor Loran, FAIA, “Seismic design principles”, 2016 г. https://www.wbdg.org/resources/seismic-design-principles

Комментарии