Принципы композиции
Признаки композиционного построения является наглядным проявлением тех важнейших принципов композиции, которые лежат в основе композиционного построения. Этими принципами являются:
Принцип целесообразности
Принцип единства сложного (целостность произведения)
Принцип доминанты (наличие главного, ведущего начала)
Принцип подчинения частей в целом
Принцип динамизма (движение - основа жизни и искусства)
Принцип равновесия, уравновешенности частей целого
Принцип гармонии (гармоническое единство элементов формы между собой, единство формы и содержания в композиции на основе диалектического единства противоположностей).
Все эти принципы проистекают из естественных, объективно существующих факторов, из особенностей восприятия человеком реально существующей действительности и из социально-биологической потребности в познании, в искусстве как в способе освоения мира и как форме общественного сознания. [Е. А. Грегорян, "Основы композиции в прикладной графике"]
80. СРЕДСТВА КОМПОЗИЦИИ
К основным средствам архитектурной композиции относятся ритмометрические ряды, симметрия, масштабность, пропорции, тектоника, контраст, нюанс, тождество. Самая старая известная нам работа по этой теме — античный трактат «Десять книг об архитектуре» — служила учебником всем архитекторам с XV по XIX века.
Мы различаем в архитектуре два вида ритмических закономерностей (порядков): метрическую, или метр, и собственно ритмическую закономерность — ритм. Метрический ряд – характеризуется закономерным повторением одинаковых элементов и интервалов между ними. Сочетание нескольких рядов, элементы которых различаются по одному или нескольким свойствам, образует сложный метрический ряд. Ритмический ряд – характеризуется закономерным изменением элементов ряда, интервалов между ними или тех и других одновременно. Простой ритмический ряд построен на закономерном изменении периода ряда по одному или нескольким объективным свойствам формы. Сложный ритмический ряд имеет в периоде сложную форму или совокупность форм. Периоды закономерно изменяются.
Симметрия — соответствие в расположении частей относительно центра. Это одно из самых сильных средств композиции, которое обычно обеспечивает ей статичность. Асимметрия — понятие, противоположное симметрии, создает динамическое развитие композиции. Сочетание симметрии и асимметрии влияет на баланс гармонии и равновесия.
Масштабность – определяет такое соотношение размеров частей, членений и деталей архитектурного сооружения, которое гармонично сочетается с размерами человека и окружающей средой. Если понятие "масштаб" относится к абсолютным величинам, то понятие "масштабность" определяет относительное соответствие воспринимаемых человеком форм архитектурного произведения размерам человека.
Пропорции — один из важнейших методов достижения выразительности, выражает соотношение частей между собой, а также по отношению ко всему произведению в целом. Эти соотношения отрезков, площадей и объемов выражаются целыми и иррациональными числами. Пример отношений целых чисел - "египетский треугольник" - 3:4:5, примененный в пирамидах Древнего Египта, пример иррациональных отношений - "золотое сечение" - деление отрезка на две неравные части так, чтобы целое относилось к большей части, как большая часть к меньшей. Пропорции определяют соразмерность и гармоничность элементов архитектурных форм. Пропорции в архитектуре часто привязываются к параметрам человека. Все сооружения служат человеку и должны быть ему соразмерны. В древние времена части человеческого тела стали естественной основой всех единиц измерения. И сейчас все размеры мы сравниваем с человеческим ростом, это важно и с точки зрения эргономии, и с психологии.
Контраст — резкое противопоставление качеств объекта, например объемов, пространств, вертикалей.
Нюанс, в отличие от контраста, изображает сходство объектов с незначительными отличиями. Исходным состоянием является полное совпадение, идентичность, тождество.
Композиционными средствами являются также тектоника (художественно выявленное конструктивное строение здания) и ориентация (или направленность) частей архитектурного сооружения в сторону композиционного центра.
81. РИТМОМЕТРИЧЕСКИЕ РЯДЫ
Важное средство приведения элементов архитектурных форм к единству - ритм (соразмерность, стройность), с помощью которого достигается необходимая соразмерность и выразительность произведения архитектуры. Ритм создается равномерным повторением форм и интервалов (элементы орнамента, колонны в храмах, окна в современных жилых домах и т. п.). Художественный эффект композиции, достигаемый привлечением ритма, заключается в организующей силе и выразительности закономерного повтора как самих элементов композиции, так и интервалов между ними, а также в закономерности качественного их изменения, развития. Мы различаем в архитектуре два вида ритмических закономерностей (порядков): метрическую, или метр, и собственно ритмическую закономерность — ритм.
Метрический ряд – характеризуется закономерным повторением одинаковых элементов и интервалов между ними. Сочетание нескольких рядов, элементы которых различаются по одному или нескольким свойствам, образует сложный метрический ряд
а) простой метрический ряд в одномерном пространстве;
б) простой метрический ряд в двухмерном пространстве;
в) простой метрический ряд в трехмерном пространстве;
г) метрический ряд как средство организации элементов формы в единое целое сообщает целому статичность
Примеры сложных метрических рядов:
а, б) сложный метрический ряд в одномерном пространстве;
в) сложный метрический ряд в двухмерном пространстве;
г, д, е) простые метрические ряды, сочетание которых образует сложный ряд (в);
ж) сложный метрический ряд. Период его – совокупность трех форм;
з, и, к) простые метрические ряды, сочетание которых образует сложный ряд (ж)
Ритмический ряд – характеризуется закономерным изменением элементов ряда, интервалов между ними или тех и других одновременно. Простой ритмический ряд построен на закономерном изменении периода ряда по одному или нескольким объективным свойствам формы. Сложный ритмический ряд имеет в периоде сложную форму или совокупность форм. Периоды закономерно изменяются.
Примеры простых ритмических рядов:
а) период ряда может меняться за счет изменения свойств формы;
б) период ряда меняется за счет изменения среды;
в) период ряда меняется за счет изменения свойств формы и среды одновременно. Ритм сообщает всей системе динамичность;
г, д) различные объективные свойства могут изменяться параллельно (нарастая или угасая в одном направлении) или встречно (нарастая или угасая в противоположных направлениях). В первом случае (г) динамичность формы выражена сильнее; во втором – динамичность нарастания массы элементов по диагонали (сверху вниз и слева направо) нивелируется убыванием насыщенности тона в том же направлении (д);
е) простой ритмический ряд в трехмерном пространстве
Примеры сложных ритмических рядов:
а) сложный ритмический ряд в одномерном пространстве;
б) сложный ритмический ряд в двухмерном пространстве;
в) сложный ритмический ряд в трехмерном пространстве
Закономерность, метр и ритм широко распространены в формах природы: пчелиные соты – метрические ряды; раковина улитки построена в ритмической закономерности; морская звезда – сложный метр двух закономерностей; семена подсолнуха расположены ритмическими рядами, а лепестки по краю подсолнуха составляют метрический ряд.
82. ВИДЫ СИММЕТРИИ
Важное средство достижения единства и художественной выразительности композиции в архитектуре - симметрия. Симметричными считают тождественные элементы формы относительно точки (центра), оси или плоскости симметрии. Применяют в архитектуре и асимметрию. Асимметрия — понятие, противоположное симметрии, создает динамическое развитие композиции. Примеры композиционно цельных асимметричных сооружений - Спасо-Преображенский собор в Пскове (XII в.) и жилой дом на Смоленской площади в Москве (И. Жолтовский). Роль асимметрии в композиции архитектурных форм - в выявлении динамики художественного образа сооружения. В сложных композициях могут сочетаться симметрия и асимметрия. Сочетание симметрии и асимметрии влияет на баланс гармонии и равновесия. Ярким примером такого сочетания является собор Василия Блаженного в Москве (1555-1561, Барма, Постник Яковлев).
Зеркальная симметрия — это тип симметрии объекта, когда объект при операции отражения переходит в себя.
Осевая симметрия - фигура называется симметричной относительно прямой
Вращательная симметрия — термин, означающий симметрию объекта относительно всех или некоторых собственных вращений. Трансляционная симметрия может рассматриваться как частный случай вращательной — вращение вокруг бесконечно-удалённой точки.
Центральную симметрию относительно точки A называют преобразование пространства, переводящее точку X в такую точку X′, что A — середина отрезка XX′. Фигура называется симметричной относительно точки A, если для каждой точки фигуры симметричная ей точка относительно точки A также принадлежит этой фигуре.
Скользящей симметрией называют композицию симметрии относительно некоторой прямой и переноса на вектор, параллельный . Скользящую симметрию можно представить в виде композиции 3 осевых симметрий.
83. МАСШТАБНОСТЬ
Одно из средств создания композиционного единства - масштабность: соразмерность формы и ее элементов по отношению к человеку, окружающему пространству и другим архитектурным формам. Масштабность – определяет такое соотношение размеров частей, членений и деталей архитектурного сооружения, которое гармонично сочетается с размерами человека и окружающей средой. Если понятие "масштаб" относится к абсолютным величинам, то понятие "масштабность" определяет относительное соответствие воспринимаемых человеком форм архитектурного произведения размерам человека. Здание может быть масштабно или немасштабно как по отношению к размерам человека, так и по отношению к соседним зданиям, к площади, на которой оно находится, и т.д. В планировочной практике существует понятие масштабности планировочных элементов – кварталов, проездов, площадей, зданий того или иного типа.
84. ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЕ ОТНОШЕНИЯ
Пропорции (пропорциональность) – одно из средств гармонизации архитектурных сооружений. Оно означает соразмерность, соотношение между архитектурным сооружением в целом и его частями, между частями и их элементами для достижения выразительности сооружения. Эти соотношения отрезков, площадей и объемов выражаются целыми и иррациональными числами. Пример отношений целых чисел - "египетский треугольник" - 3:4:5, примененный в пирамидах Древнего Египта, пример иррациональных отношений – названное Леонардо да Винчи "золотое сечение" - деление отрезка на две неравные части так, чтобы целое относилось к большей части, как большая часть к меньшей. Приближенный ряд чисел "золотого сечения" (3:5, 5:8, 8:13, 13:21 и т.д.) назван рядом Фибоначчи. Пропорции определяют соразмерность и гармоничность элементов архитектурных форм. Пропорции в архитектуре часто привязываются к параметрам человека. Все сооружения служат человеку и должны быть ему соразмерны. В древние времена части человеческого тела стали естественной основой всех единиц измерения. И сейчас все размеры мы сравниваем с человеческим ростом, это важно и с точки зрения эргономики, и с психологии.
85. ТЕКТОНИКА
Термин тектоника происходит от др.-греч. τεκτον (tektos) — строить, возводить, что в дословном переводе означает «устроение» (или построение). В отношении искусства (или в целом эстетики) тектоника может быть названа видимой конструкцией целого, выраженной через членение и соотношение конструктивных (несущих) частей художественной или архитектурной формы. Отсюда, понятие тектоничность — есть одно из важнейших свойств, определяющих степень (или зримость) отражения на поверхности формы её конструктивной основы. «Тектоничное произведение» в своём максимальном выражении имеет вид почти голой конструкции.
В индустриальной, коммуникационной и даже парадной архитектуре второй половины XX века сугубая тектоничность формы здания, моста или иного объекта часто выражала себя также в прямой форме, когда основные несущие конструкции (опоры, балки или подвесы) выходили на поверхность сооружения и составляли характерную основу её внешнего облика. Однако не только конструкция. Равным образом тектоника может находить своё выражение и через свойства материала, из которого построено целое.
Тектоника — является достаточно важной дисциплиной также в промышленном и художественном дизайне. Именно она определяет, насколько форма изделия должна соответствовать его конструкции (или внутренней структуре), а также технологии изготовления и природе материала. Также тектоника обуславливает связь важнейших характеристик промышленного изделия — его конструктивной основы и формы во всех её сложных проявлениях (например, в пластике, пропорциях, повторах, характере и т.д.)
Архитекторы могут идти двумя противоположными путями: подчеркивать конструкцию здания либо же скрывать её, либо попытаться найти что то среднее.
Пример использования конструкции как архитектурно-художественный элемент это все или почти все работы Сантьяго Калатрава.
Сантьяго
Калатрава, здание вокзала
Пример скрытой конструкции
Музей
Гуггенхайма в бильбао Френка Герри
86. КОНТРАСТ-НЮАНС-ТОЖДЕСТВО
Тождество, нюанс и контраст являются классическими средствами композиции, с помощью которых решаются многие композиционные задачи. Эти категории можно назвать количественно-качественными, так как они выражают сложный процесс накопления количественных изменений в различии форм и перехода их в новое качество. Контрастно-нюансные отношения определяют взаимодействие между композицией и окружающим пространством (или формой и фоном), между двумя или несколькими композициями, между частями одной и той же композиции, между композицией и ее деталями. Тождество, нюанс и контраст присутствуют в любом произведении искусства, однако заметно проявляются в том случае, если какое-то из них преобладает и приобретает роль ведущего отношения в структуре формы.
Тождество – это равенство, совпадение одного или нескольких объективных свойств у различных форм.
Нюанс – незначительное отклонение объективных свойств у двух или нескольких форм, при котором сходство их выражено значительно сильнее, чем различие.
Контраст – резкое количественное различие объективного свойства у форм, различие, доведенное до степени противопоставления. Контраст как противопоставление, борьба разных начал в композиции – всегда был одним из наиболее широко используемых средств в живописи, архитектуре, моделировании.
Сущность композиции, построенной на контрасте, в активности ее визуального воздействия. Примеры контраста проявляются при сопоставлении: низкого – высокому, светлого – темному, горизонтали – вертикали, фактурного – гладкому, пластически сложного – спокойному и простому. Противопоставление двух начал в композиции уже само по себе делает форму заметной, выделяя ее среди других. Использовать контраст – значит вызвать внутреннюю борьбу в композиции, обострить ее и найти гармонию в сопоставлении противоположностей.
Нюанс по значимости в композиции не сравним с контрастом, однако он заслуживает ничуть не меньшего внимания, поскольку нюансировка формы – задача более сложная. Контраст, как правило, обусловливается компоновкой, всей конструкцией изделия. Что же касается нюанса, то это сфера чисто художественного осмысления формы и материала.
87. ЦВЕТ В ФОРМООБРАЗОВАНИИ
Цвет очень важный элемент архитектурного дизайна. При помощи цвета выделяют наиболее важные элементы сооружения или скрывают ненужное. При помощи цвета можно намеренно усложнить или упростить архитектуру. Можно исказить настоящую конструкцию. Так же цвет служит для информирования человека. Так на заводах красным выделяют опасные движущиеся элементы, а зеленым безопасные. Иногда краску используют для того чтоб нарисовать несуществующие элементы, так на фасадах могут нарисовать окна или колонны. Такой прием характерен для Французских домов. В наши дни серость типовых проектов, которая бросается в глаза все больше и больше, стремятся «разукрасить». Панельные дома раскрашивают в радужные цвета.
Поверхности, окрашенные сильно разбавленными светлыми тонами, акцентируют внимание зрителя, так как они отражают наибольшее количество света. Они хорошо подчеркивают основные конструктивные элементы архитектуры. Приглушенные же, нейтральные тона не оказывают на поверхность существенного влияния.
Разделяют две основные группы цветов: ахроматические и хроматические. Ахроматические цвета отличаются один от другого только степенью яркости. Между самыми яркими (белыми) и самыми темными (черными) существует множество оттенков серого цвета. Хроматические – это цвета и их оттенки, которые мы различаем в спектре. Они отличаются друг от друга по трем признакам: цветовой тон, насыщенность, светлота и яркость.
Приемы:
1. Яркость. Зрительно выделяет предмет, играет роль контраста.
2. При значительном различии в тонах и насыщенности, цельность композиции достигается сближением форм и объемов по светлоте.
3. Нюанс в монохромных или близких тонах достигается сближением по светлоте.
4. Значительные различия по светлоте в тонах и монохромии создает объемно-пространственную композицию.
5. Для создания приближения или отдаления форм используются ассоциативные свойства цвета: Насыщенные, теплые тона приближают, малонасыщенные и холодные отдаляют.
Особенности восприятия цвета, основанные на ассоциациях, должны учитываться при проектировании. Например, эмоционально-пространственные свойства самых распространенных цветов следующие:
желтый — визуально удаляет, повышает, расширяет, раздражает; создает ощущение тепла, сухости, легкости, рыхлости; настроение бодрости, веселья;
оранжевый — визуально приближает, утолщает; создает ощущение сухости, высокой температуры; настроение радости;
фиолетовый — визуально снижает, сжимает; создает ощущение прохлады, прочности, массивности, густоты, эмоционально лишает воли; наводит грусть;
синий — визуально снижает, укорачивает; создает ощущение холода, влажности, плотности; эмоционально делает пассивным; утешает, сосредотачивает, успокаивает; ленивый, антисептический, чистый;
зеленый — визуально немного сужает, объединяет; создает ощущение холода; эмоционально успокаивает, уравновешивает; приятный, здоровый, натуральный;
красный — визуально приближает, ограничивает; создает ощущение тепла, тяжести; возбуждает.
белый — визуально раздвигает, расширяет, повышает; создает ощущение легкости и рыхлости; эмоционально оставляет равнодушным;
черный — визуально приближает, уменьшает; создает ощущение угнетения тяжестью, густотой; эмоционально делает устойчивым; отчаяние, смерть, оригинальность, благородство, изящество, классический «стильный» цвет;
серый — визуально ничего не меняет; создает ощущение безразличия; ощущение умеренности, солидности.
88. СИЛУЭТ, ПЛАСТИКА, ФАКТУРА КАК СРЕДСТВА ВЫРАЗИТЕЛЬНОСТИ
Силуэт – это ограниченное контуром изображение чего-либо. Силуэт в архитектуре это визуальный объем здания на фоне чего либо (например неба или стены за домом). Силуэт играет важную роль в градообразовании. Благодаря ему создаются живописные панорамы или перспективы улиц. Силуэт важен при организации площадей и замыкающих пространственные виды узлов.
Смотря на здание в целом, мы можем видеть его ключевые моменты: центральный вход, тип кровли, границы сооружения. Все эти элементы в основном подчеркиваются акцентирующими элементами нередко выходящими за границу основного объема здания, благодаря чему создается своеобразный живописный силуэт.
Пластика – качество характеризующее художественную выразительность. Она выражается в мягком переходе от одного элемента к другому, от общего объема к частному. Наиболее яркий пример пластичности на мой взгляд это работы Заха Хадид. А вообще подойдет почти любая архитектура в бионическом стиле или стиле Био-тек.
Фактура – характер поверхности материала. Для архитектуры фактура играет важную роль так как тактильное ощущение материалов очень важно. особенно если это касается дорогих, качественных материалов. Так же фактура определяет полезные характеристики материала: скользкость, влагоотталкивающие характеристики, легкость чистки.
89. ЗДАНИЯ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
Здания — это наземные сооружения, имеющие внутреннее пространство, предназначенное для проживания, труда, удовлетворения тех или иных нужд человека и общества (жилые дома, производственные корпуса, клубы, больницы и т. п.).
Внутреннее пространство зданий чаще всего расчленено на отдельные помещения — часть внутреннего объема здания, огражденная со всех сторон. Совокупность всех таких помещений, полы которых расположены на одном уровне, образуют этаж здания. Отдельные этажи имеют определенное название:
подвал — этаж, полностью или большей своей частью заглубленный в землю;
полуподвальный, или цокольный,— этаж, уровень пола которого заглублен от уровня тротуара или отмостки не более чем на половину высоты помещения;
надземный — этаж, расположенный выше уровня земли;
чердачный (или чердак) — этаж, расположенный между крышей и перекрытием над последним этажом здания;
мансардный (или мансарда) — этаж, выгороженный внутри чердачного пространства, образованного скатной крышей, и предназначенный для размещения жилых или подсобных отапливаемых помещений;
технический — этаж, предназначенный для размещения инженерного оборудования и прокладки коммуникаций.
Все эти и другие помещения являются элементами объемно-планировочной структуры здания. Конструктивные элементы либо слагаются из более мелких, заранее изготовленных элементов — строительных изделий, поставляемых на стройку в готовом виде, либо возводятся на месте из строительных материалов.
Конструктивные элементы подразделяют на несущие и ограждающие. Такое подразделение связано с назначением этих элементов, с «условиями их работы» в структуре здания при восприятии тех или иных сочетаний нагрузок и воздействий.
Назначение несущих конструктивных элементов здания — воспринимать все виды нагрузок и воздействий силового характера, которые могут возникать в здании и передавать их через фундаменты на грунт.
Назначение ограждающих конструктивных элементов здания — изолировать пространство здания от внешней среды, разделять это пространство на отдельные помещения и защищать («ограждать») эти помещения и пространство здания в целом от всех видов воздействий несилового характера.
Примеры несущих конструкций: фундаменты, колонны, балки, и т. п.; ограждающих: перегородки, кровли, окна, двери и т. п. Многие конструктивные элементы являются одновременно и несущими и ограждающими — в них несущие и ограждающие функции совмещаются.
Наиболее характерным примером такого совмещения функций являются наружные и внутренние несущие стены, которые одновременно могут являться и ограждающими конструкциями и вертикальными опорами для размещаемых на них горизонтальных конструктивных элементов. Если стены выполняют только ограждающие функции, их называют ненесущими. При этом различают самонесущие стены и навесные. К первым относят стены высотой в один или несколько этажей, опирающиеся на фундамент ,и передающие ему вертикальные нагрузки только от их собственной массы. Навесными называют стены, расчлененные на отдельные элементы и навешиваемые на несущие вертикальные или горизонтальные конструкции зданий.
Другой тип вертикальных несущих конструкций — отдельно стоящие вертикальные опоры. Так называют вертикальные опоры, один размер которых (высота) значительно превышает два других — толщину и ширину: колонны или стойки, столбы.
Фундаменты — подземные конструктивные элементы зданий, воспринимающие все нагрузки от выше расположенных вертикальных элементов несущего остова и передающие эти нагрузки на основание. Основанием называется грунт, непосредственно воспринимающий нагрузки.
Перекрытия - горизонтальные конструкции, разделяющие здание на этажи; одновременно выполняют несущие и ограждающие функции так как предназначены для размещения людей, оборудования, мебели, нагрузку от которых перекрытия воспринимают и передают на вертикальные опоры. Различают перекрытия: междуэтажные, чердачные, надподвальные, над проездами и т. д.
Крыша — верхняя конструкция, отделяющая помещения здания от внешней среды и защищающая их от атмосферных осадков и других внешних воздействий.
Пререгородки — вертикальные ограждающие, конструкции, отделяющие одно помещение от другого. Они опираются на междуэтажные перекрытия или на пол первых этажей.
Лестницы — наклонные ступенчатые конструктивные элементы, предназначенные для вертикальных коммуникаций в зданиях и сооружениях.
Стены – ограждающий элемент зданий. Бывают двух основных типов несущие и ненесущие. Функции следуют из названия. Самые различные материалы.
Колонны – несущий вертикальный элемент
Балки – элемент перекрытия проемов. Несущий элемент принимающий нагрузку от выше расположенных элементов и передающий её на опоры. Особая разновидность это арки.
Перекрытия – конструкция которая разделяет по высоте смежные помещения. Как правило это несущая конструкция.
Ограждения – конструкции служащие для препятствия доступа куда либо. (Ограждение на крыше, Балконное ограждение)
Элементы стен и перегородок — оконные и дверные проемы — заполняют оконными и дверными блоками.
Оконные блоки состоят из коробок и оконных переплетов; дверные — из коробок и дверных полотен. Значительные по площади проемы в стенах, заполненные ограждающей светопрозрачной конструкцией, называют витражами. Все виды ограждающих свегопрозрачных поверхностей называют свегопрозрачными ограждениями.
К конструктивным элементам зданий относятся также ряд дополнительных, многие из которых будут рассмотрены, а именно: эркеры, лоджии, балконы, веранды, трибуны, фонари и т. п.; к ним относятся также санитарно-технические устройства и инженерное оборудование зданий.
90. ТИПИЗАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Строительство зданий и сооружений ведут по индивидуальным или типовым проектам. Индивидуальные проекты предназначаются для разового использования. По таким проектам строят, как правило, уникальные сооружения (телевизионные башни, музеи, спортивные сооружения и т.п.). Типовые проекты служат для многократного применения.
Типизациией называют техническое направление в проектировании строительства, которое позволяет многократно осуществлять строительство как отдельных конструкций, так и целых зданий и сооружений на основе отбора таких проектных решений, которые при экспериментальном применении оказались лучшими и с технической, и с экономической стороны. Соответствующие проекты таких решений называют типовыми.
Типовыми бывают проекты отдельных зданий или сооружений, проекты блок-секций жилых секционных зданий; унифицированных секций одноэтажных промышленных зданий, отдельных конструктивных элементов. Наиболее совершенные и качественные в техническом отношении типовые изделия, отобранные после многократного их изготовления и внедрения, стандартизируют, т. е. превращают их в стандартные строительные элементы, обязательные для применения при проектировании и строительстве. На эти изделия выпускаются ГОСТы.
Стандартизация — это более высокая форма типизации. Она предполагает выполнение требований, установленных государственными стандартами (ГОСТ), строительными нормами и правилами (СНиП) и другими нормативными документами, предъявляемых к конструктивно-планировочным элементам, строительным изделиям и конструкциям.
Стандарты определяют размер, вид, тип, сорт продукции; методы испытаний, упаковку, маркировку, правила перевозки и хранения. На строительные материалы и изделия стандартами регламентируются основные физико-технические показатели (плотность, прочность, морозостойкость, водопоглощение и т. п.)
ГОСТы обязательны к применению всеми предприятиями и организациями страны; ГОСТы обязательны для всех предприятий и организаций отрасли, а также для всех других предприятий и организаций, применяющих указанную продукцию отрасли; РСТ — для предприятий и организаций республиканского подчинения; СТП — только для предприятия, утвердившего стандарт.
Стандартизация в строительстве предусматривает выпуск и применение возможно большего количества унифицированной и взаимозаменяемой продукции и за счет сокращения номенклатуры — продукции — способствует достижению экономии материальных и трудовых ресурсов. Жесткая регламентация нормативных требований способствует повышению качества продукции и тем самым надежности и долговечности возводимых зданий и сооружений. Строгое соблюдение правил и методов контроля, включая систему отбора и испытания пробных партий и образцов продукции, предусмотренную стандартами, упрощает контроль качества продукции и вместе с тем гарантирует ее соответствие нормативным требованиям.
Для того чтобы осуществлять работы по типизации и стандартизации деталей и конструкций, необходима предварительная работа по унификации их параметров.
Унификацией называется установление целесообразной однтипности объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений конструкций, деталей, оборудования с целью сокращения числа типов размеров и обеспечения взаимозаменяемости и универсальности изделий. Унифицируют: размеры конструкций и деталей; нормативные полезные нагрузки и несущую способность несущих конструкций; основные свойства готовых конструкций (тепло- и звукоизоляционные для фасадных панелей, теплоизоляционные для легкобетонных, плит и т. п.).
91. МОДУЛЬНАЯ КООРДИНАЦИЯ РАЗМЕРОВ В ПРОЕКТИРОВАНИИ
Основой для стандартизации и унификации геометрических параметров служит модульная координация размеров в строительстве (МКРС).
Основные положения МКРС предъявляют собой правила координации размеров объемно-планировочных и конструктивных элементов здания и сооружения и их элементов строительных конструкций и элементов оборудования на базе модуля.
Модуль – размер, условная единица, применяемая для такой координации.
Суть МКРС в том, что все размеры объемно-планировочных, конструктивных и других элементов зданий и сооружений должны быть кратны модулю, названому основным, – размеру, принятому за основу для назначения других, производных от него модулей. За величину основного модуля принят размер 100мм. Помимо основного вводятся производные также: укрупненные 60М (6000 мм); ЗОМ; 12М; 6М (600 мм); ЗМ; 2М (200 мм) (для назначения объемно-планировочных параметров основных элементов здания – ширина, длина, шаг, пролет), и дробные 1/2М (50 мм); 1/5М (20 мм); 1/10М (10 мм); 1/20М (5 мм); 1/50М (2мм) (для небольших конструктивных элементов – толщина плит, листовые материалы).
Применение МКРС в первую очередь осуществляется при установлении размеров между координационными осями зданий и сооружений. Так называются осевые линии, вдоль которых располагаются основные несущие конструкции (стены, колонны).
МКРС устанавливаются три типа размеров для объемно-планировочных и конструктивных элементов здания.
Основные координационные размеры, например, объемно-планировочные параметры: пролеты, шаги, высоты этажей.
Координационные размеры элементов, отличаются аддитивными (слагаемыми) размерами основных координационных размеров: высота, толщина.
Конструктивные размеры элементов необходимы для установки элементов, в соответствии с особенностями конструктивных узлов, условиями монтажа и т.д. Конструктивные размеры могут быть и больше координационных на величину выступов, располагаемых в смежном координационном пространстве.
92. НЕСУЩИЕ, ОГРАЖДАЮЩИЕ И ДЕКОРАТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ
Несущие конструкции — совокупность конструкций здания или сооружения, которые, статически взаимодействуя, выдерживают нагрузки, обеспечивают прочность и устойчивость постройки. Остальные конструкции здания называют ограждающими (самонесущими). Основные конструкции, принимающие нагрузки, возникающие в здании, составляют несущий остов, то есть совокупность горизонтальных (перекрытия) и вертикальных (стены, столбы, стойки, колонны и т. д.) (иногда наклонных) конструктивных элементов. Кроме остова к несущим конструкциям причисляют фундаменты (принимают нагрузки несущего остова и распределяют их на основание здания, например на несущий грунт), лестницы, крышу (плоскую крышу иногда относят к перекрытиям).
Декоративные конструкции – это разновидность ненесущих конструкций, цель которых изменить облик строения не нарушая структуры. (Пилястры, львы, каменная растительность на стенах, декоративные ограждения и т.д.)
Общие принципы проектирования
При проектировании несущих конструкций основной упор делается на несущие способности, уже после на теплотехнические показатели, а так же влаго- и звуко-непроницаемость и последним декоративное оформление. Нагрузки делят на постоянные (соственный вес конструкции) и временные (полезные нагрузки). Статические и динамические. Сосредоточенные и распределенные.
При проектирование ограждающих конструкций, если это стены, то на тепло/звуко/влаго изоляцию и при необходимости на другие показатели, делается расчет, а уже после определяется внешний вид. Если это ограждения (к примеру на крыше) – то уже после выбора рассчитываются их прочностные характеристики.
Декоративные конструкции расчетам практически не подвергаются. Если есть необходимость, то определяется то, насколько прочно они установлены. Не мешают ли они инсоляции или не предоставляют каких-либо других неудобств.
Материал
Несущие конструкции – использование прочных материалов: бетон, кирпич, железобетон, сталь. Каждый из материалов работает по-своему. Сталь гораздо лучше работает на растяжение, чем на сжатие; бетон и кирпич наоборот. Наиболее универсальным материалом считается ж/б, так как помимо отличных характеристик, он еще и относительно недорог.
Ограждающие конструкции – помимо вышеперечисленных, так же к ним можно отнести стекло, пластик, алюминий, изолирующие материалы (утеплители, кровельные материалы, гидро/паро изоляции).
Декоративные конструкции – самые различные материалы. Включая ценные материалы (дерево, гранит, позолота)
93. ПОНЯТИЕ НЕСУЩЕГО ОСТОВА
Несущим остовом здания называется его конструктивная основа — пространственная система, состоящая из совокупности вертикальных и горизонтальных стержневых, плоскостных или объемных элементов — несущих конструкций и связей, соединяющих эти конструкции. Несущий остов – совокупность вертикальных и горизонтальных конструкций, объединенных в пространственную систему, обеспечивающую прочность и устойчивость зданий, т.е. восприятие всех силовых воздействий на него.
Типы несущих остовов. Определяющим типом являются вертикальные несущие конструкции: стеновой (бескаркасный), каркасный, комбинированный (смешанный)
Горизонтальные несущие элементы перекрытий (покрытий) предназначены, прежде всего, для работы при действии на них разного рода вертикальных нагрузок, которые в виде опорных реакций передаются на вертикальные опоры. Кроме того, эти же перекрытия являются горизонтальными диафрагмами, воспринимающими в своей плоскости изгибающие и сдвигающие усилия от горизонтальных нагрузок, обеспечивая геометрическую неизменяемость здания в каждом из горизонтальных уровней, совместную работу вертикальных опор при таких нагрузках, перераспределение усилий между ними и т.п.
Вертикальные несущие конструкции воспринимают все виды воздействия нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации здания, и через фундаменты передают их на грунт. Вертикальные опоры являются определяющим признаком для классификации несущих остовов по типам. Известны два типа вертикальных опор: стержневые— колонны или стойки каркаса; плоскостные — стены. К несущим опорам можно также отнести объемные тела типа пилонов и т.п.
Стеновой несущий остов
1. С продольными несущими стенами (расположенными вдоль длинной фасадной стороны здания и параллельно ей). Таких, параллельно расположенных стен, может быть две, три, четыре. Соответственно, бытуют упрощенные названия таких стеновых остовов: «двухстенка», «трехстенка» и т.п.;
2. С поперечными несущими стенами;
3. С перекрестным расположением несущих стен (перекрестно-стеновая система).
С поперечными несущими стенами:
− с узким шагом (2,4-4,2 м, 6 м);
− с широким шагом (4,8-7,2 м);
− со смешанным шагом;
− с большим или крупным шагом (9 и 12 м).
Рис. II. 1. Варианты стеновых несущих остовов:
a — перекрестно-стеновая система с малым шагом; б — поперечно-стеновая со смешанным шагом; е — поперечно-стеновая с большим шагом; г — продольно-стеновая (трехстенка); 6 — продольно-стеновая (двухстенка).
При каркасном несущем остове
Определяющим признаком в этом случае является расположение ригелей каркаса. Ригелем называется стержневой горизонтальный элемент несущего остова, передающий нагрузки от перекрытий непосредственно на стойки каркаса. Различают четыре типа конструктивных каркасных систем: с поперечным расположением ригелей (б); с продольным (а); с перекрестным расположением ригелей (в); с безригельным каркасом (г), при котором ригели отсутствуют, а гладкие или кессонированные плиты перекрытий (безбалочные) опираются или на капители колонн, или непосредственно на колонны.
При комбинированном несущем остове
1. Каркасно-стеновая (неполный каркас);
2. Каркас расположен в пределах нижних 3 этажей, а выше - бескаркасный несущий остов;
3. Стеновой остов в одном или в нескольких центрально расположенных стволах, которые обстроены по периферии стойками каркаса в один или несколько рядов.
94. КОНСТРУКЦИИ МАЛОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ
Малоэтажные жилые здания обычно строят в сельской местности и в зонах рабочих поселков высотой в 1-3 этажа. Основную группу таких зданий составляют одноквартирные и двухквартирные дома усадебного типа, в надземной части которых располагают не более двух этажей, а в подземной—один подвальный или цокольный этаж.
В состав малоэтажного жилого дома входят следующие основные элементы: фундамент, стены, перегородки, перекрытия и крыша.
Стены по ограждающий функциям различают наружные и внутренние, по несущим функциям — наружные стены могут быть несущими и самонесущими, внутренние стены — только несущими. Фундаменты в основном выполняют несущие функции— принимают на себя нагрузку от надземной части здания и передают ее на грунт.
По степени народнохозяйственной значимости класс капитальности малоэтажных жилых зданий установлен в пределах П..IV. Степень огнестойкости таких зданий в основном зависит от материала стен, перекрытий и принимается в пределах II...V. По долговечности конструкции малоэтажных домов проектируют в пределах П...IV степени. При этом несущие элементы обязательно проектируют из более долговечных и огнестойких материалов, чем загружающие. Например, на деревянные стены никогда не опирают перекрытия из железобетона.
95. КОНСТРУКЦИИ МАЛОЭТАЖНЫХ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Одноэтажные производственные здания являются наиболее распространенным типом промышленного строительства (свыше 65% его общего объема). Учитывая это, строительство таких зданий ориентировано главным образом на массовое применение индустриальных изделий, на применение унифицированных и типизированных проектных решений. Такой же подход и к проектированию ряда гражданских зданий массовой застройки.
Другие задачи стоят при проектировании крупных гражданских одноэтажных зданий — доминант в городской застройке. Их особенностью является, как правило, индивидуальность проектных решений, их оригинальность, при сохранении прочих равных показателей. При проектировании таких одноэтажных зданий акцентируется внимание прежде всего на выборе наиболее интересных и оригинальных конструкций несущего остова, особенно при применении большепролетных конструкций. В этих случаях конструктивное решение во многом предопределяет форму здания, его облик и одновременно технико-экономические показатели здания.
При проектировании одноэтажных производственных зданий желательно иметь простые формы плана. В таких случаях применяют павильонную (раздельную) застройку территории; сплошную — при блокировке всех зданий (павильонов) в одно крупное; блокировки, образующие в плане формы букв П, Ш, Т и др.
Важной особенностью производственных зданий (не только одноэтажных) является их принадлежность к отрасли. Эта принадлежность во многом диктует некий обязательный набор требований, в частности, к строительным конструкциям и материалам. Дело в том, что, согласно СНиП П-90—81 «Производственные здания промышленных предприятий», все производства разбиты на шесть категорий по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности (А, Б, В, Г, Д, Е). В зависимости от принадлежности производства к одной из этих категорий устанавливаются допустимые степени огнестойкости конструкций здании, рекомендуемые строительные решения и т. п.
Для всех зданий, и производственных, и гражданских, обязательны также требования, предопределяемые классом здания по капитальности и т. п.
Основным материалом каркасов и несущих элементов покрытий является сборный железобетон. Монолитный железобетон применяется редко, равно как и кирпич (для стен), алюминий и др. Стальные конструкции используют обычно в виде ферм, прогонов; стальными выполняют колонны при большой высоте одноэтажного здания. Применение стали всегда требует специальных обоснований.
Алюминиевые конструкции отличаются легкостью при высокой несущей способности, поэтому имеет смысл применять их в конструкциях покрытий больших пролетов.
Деревянные конструкции эффективны особенно в производственных зданиях с агрессивной химической средой. Ограничения их применения: способность к загниванию, усушке или разбуханию, возгораемость. Из деревянных перспективнее других клееные конструкции.
Вариант 2
В отличие от малоэтажных жилых одноэтажные производственные и общественные здания, как правило, неизмеримо крупнее, капитальнее, их строительные решения разнообразнее и значительнее, а несущие конструкции часто представляют собой оригинальные инженерные сооружения. Наиболее характерным профилем одноэтажного общественого здания является многопролетный с устройством внутреннего отвода воды вдоль каждого ряда колоннОдной из особенностей одноэтажных зданий является возможность обеспечения внутреннего пространства естественным освещением в любом месте, не считая пристенного, освещенного окнами. Для этого в покрытиях устраиваются надстройки разнообразной формы, боковые поверхности которых остекляются, так называемые световые фонари, либо горизонтально расположенные иллюминаторы — зенитные фонари. По расположению внутренних опор различают одноэтажные здания пролетные, ячейковые и зальные. К первому типу относят здания с прямоугольной сеткой колонн, размер пролета которой преобладает над размером шага. В зданиях ячейкового типа применяется квадратная или близкая к квадрату сетка колонн. В зданиях зального типа опоры размещаются по периметру, образуя значительные площади, перекрытые без внутренних опор.
96. КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ
Многоэтажные — это основной тип зданий при застройке городов и поселков городского типа. В зависимости от административного значения и населенности городов предельная этажность зданий различна.
Наиболее общие требования к многоэтажным зданиям всех типов — обеспечение огнестойкости и долговечности конструкций. Многоэтажные здания относятся обычно к I, II классам по капитальности. Это означает, что степени огнестойкости и долговечности конструкций гражданских зданий должны быть не ниже П класса; поэтому для зданий выше пяти этажей номенклатура строительных материалов несущего остова ограничена каменными, бетонными, железобетонными материалами. Исключения: в несущих конструкциях покрытий верхних этажей и в некоторых других случаях, особо оговоренных противопожарными нормами, металл можно не защищать.
Требования целесообразности технических решений применительно к жилому строительству сводятся к разумному сочетанию массовой жилой застройки, основанной на применении типовых проектов и изделий с доминирующими в городской застройке акцентными зданиями, возводимыми по индивидуальным проектам.
Стеновой несущий остов наиболее распространён при строительстве жилых многоэтажных зданий. Применяются все три системы: с поперечными, продольными и с перекрёстными стенами. Преимущественная строительная система – крупнопанельная. Конструктивные системы с поперечным расположением несущих конструкций применяют чаще.
Несущие стены, расположенные параллельно продольной стороне жилого дома, не влияют на размеры жилых помещений, которые отделяются друг от друга перегородками, не имеющими несущих функций. Однако жёстко закреплённые продольные стены жилого дома создают затруднения при решении фасадов.
В зависимости от типа вертикальных несущих элементов конструктивные системы в жилом строительстве разделяют на:
колонные, где основным несущим вертикальным элементом являются колонны;
стеновые, где основным несущим элементом являются стены;
колонно-стеновые, или смешанные, где вертикальными несущими элементами являются колонны и стены.
Нижние этажи могут решаться в одной конструктивной системе, а верхние — в другой. Конструктивная система таких зданий является комбинированной.
Согласно имеющейся практике, многоэтажные жилые здания проектируются с несущими конструкциями из железобетона (бетонные здания) или из кирпича и других каменных материалов в сочетании с железобетонными конструкциями (каменные здания). Бетонные здания подразделяются на сборные, монолитные и сборно-монолитные. В практике проектирования в прошлые времена применялись сборные, преимущественно крупнопанельные и каменные здания. В настоящее время чаще проектируются жилые многоэтажные дома из монолитного железобетона, из сборномонолитного железобетона и из кирпича. Главными критериями в выборе строительной системы являются технико-экономические показатели, состояние производственной базы и архитектурно-градостроительные требования. На выбор строительного решения влияют также этажность здания и желание заказчика. Этажность, а точнее высота жилых зданий, определяет уровень их ответственности.
Жилые дома высотой до 14 этажей включительно строятся с несущими кирпичными поперечными и продольными стенами и перекрытиями из сборных железобетонных плит пролетом до 7,2 м, т.е. по так называемой перекрестно-стеновой конструктивной системе, очень жесткой и устойчивой. В отдельных случаях использовалась комбинированная система. На первых этажах применялись колонны из железобетона, что позволило располагать на этих этажах торговые и офисные помещения по заданию заказчика.
Перекрестно-стеновая система применялась также в монолитном железобетоне. Проектировались жилые дома каркасного типа высотой до 25 этажей (75 м) включительно, не считая технических этажей, из монолитного, а также из сборно-монолитного железобетона. Перекрытия в этих домах, как правило, плоские, безбалочного типа. Каркасная система и плоские перекрытия позволили применять свободную планировку квартир. Для укладки монолитного бетона в таких домах используется, как правило, щитовая и передвижная опалубка.
В сборно-монолитном варианте каркасных зданий в качестве сборных элементов используются колонны заводского изготовления. Перекрытия монолитные безбалочные плоские. В качестве сборных элементов могут также применяться лестничные марши, площадки, вентиляционные блоки, сборные элементы шахт лифтов, парапетов. Использование сборных элементов и особенно колонн позволяет ускорить монтаж здания.
Применяется также в строительстве жилых домов поперечно-стеновая система из сборных железобетонных панелей. Из панелей формируются внутренние поперечные стены, продольные стены-диафрагмы, стены лифтовых шахт, перекрытия. Наружные стены навесные из газозолобетонных блоков БГМ, утепленных эффективным утеплителем, с отделкой полимерцементной штукатуркой или лицевым кирпичом. Могут применяться для наружных стен трехслойные панели.
При проектировании и строительстве необходимо руковоствоваться СНиПами и ГОСТами, например «СНиП 31-01-2003. Здания жилые многоквартирные»
Ватиант 2
Несмотря на то что в качестве несущего остова может выступать и стеновой остов, предпочтительными в многоэтажном строительстве является крупнопанельная система, каркасная система( как монолитная так и сборная)
Многоэтажные здания вынуждены испытывать сильные ветровые нагрузки, которые при больших высотах могут причинить существенный вред. Поэтому используются такие технологические приемы как
- уменьшение сечения к верхним этажам.
- увеличение числа или замоноличивание диофрагм жесткости к верхним этажам
- создание мощного центрального монолитного ядра.
В качестве материла используются самые прочные, отвечающие высоким требованиям огнеупорности.
Планировка здания в принципе может быть какой угодно. Но существуют уже сложившиеся планировочные схемы, востребовынные на рынке недвижимоси(см. 100 вопрос)
97. КОНСТРУКЦИИ МНОГОЭТАЖНЫХ ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ
Требования целесообразности технических решений применительно к многоэтажным производственным зданиям прежде всего сводятся к возможно большему обеспечению применения унифицированных изделий в конструкциях и к другим мерам, направленным на повышение степени индустриализации строительного производства.
Многоэтажные общественные здания I категории этажности для индустриального строительства проектируют на основе каркасно-панельной системы. Несмотря на технико-экономические недостатки этой системы по сравнению с бескаркасной панельной, она избрана в качестве основной, так как обладает большей планировочной гибкостью и позволяет трансформировать планировку общественных зданий, что служит одним из важнейших функциональных требований.
Проектируют конструкции, как правило, по методу открытой системы типизации на базе Общесоюзного каталога унифицированных индустриальных изделий, рассчитанных на применение в зданиях высотой от одного до 16 этажей. Габаритные схемы, положенные в основу разработки изделий каталога, позволяют возводить здания с высотой этажа от 2,8 до 7,2 м. Это дает возможность применять изделия серии не только в общественных, но в специализированных типах жилых зданий (гостиницы, пансионаты, пионерские лагеря и пр.)
Основа конструктивной системы каркасно-панельных зданий - сборный железобетонный каркас, разработанный по связевой расчетной схеме, в которой роль горизонтальных диафрагм жесткости выполняют диски сборных железо бетонных перекрытий, а вертикальных - продольные и поперечные пилоны, выполненные из бетонных панелей
Основные сборные элементы каркасно-панельных многоэтажных здании конструируют следующим образом. Колонны сечением 400X400 мм и высотой 2—3 этажа сопрягают по высоте контактным стыком со сваркой выпусков продольной арматуры, установкой хомутов, омоноличиванием узла. Вариации несущей способности колонн достигают изменением процента армирования и марок бетона. Ригели имеют тавровое сечение с полкой понизу для опирания перекрытий. Сопряжение ригелей с колонной — шарнирное со скрытой консолью
Многоэтажные промышленные здания применяют в легкой, пищевой, электротехнической и других видах промышленности. По конструктивной схеме многоэтажные промышленные здания бывают с неполным каркасом и несущими внешними стенами или с полным каркасом. Основными элементами каркаса являются колонны, ригели, плиты перекрытий и связи. Междуэтажные перекрытия выполняют из сборных железобетонных конструкций двух типов: балочные и безбалочные.
Сборные каркасы могут быть решены по рамной, рамно-связевой или связевой системе. При рамной системе каркаса пространственная жесткость здания обеспечивается работой самого каркаса, рамы которого воспринимают как горизонтальные, так и вертикальные нагрузки. При рамно-связевой системе вертикальные нагрузки воспринимаются рамами каркаса, а горизонтальные - рамами и вертикальными связями (диафрагмами). В случае связевой системы вертикальные нагрузки воспринимаются колонами каркаса, а горизонтальные - вертикальными связями.
Сетку колонн многоэтажных зданий принимают 6х6 или 6х9 м, в последнее время разработаны проекты с сеткой 6х12, 6х18 и даже 6х24 м. Высоты этажей многоэтажных производственных зданий унифицированные и могут быть 3,6; 4,8; 6,0 м, для первых этажей допускается высота 7,2 м (модуль 12 м). Для вертикального транспорта в многоэтажных зданиях предусматривают грузовые и пассажирские лифты, которые вместе с лестницами объединяются в узлы. При выборе конструктивных решений промышленных зданий необходимо иметь в виду экономическую значимость стоимости отдельных конструктивных элементов в общей сметной стоимости здания. Для многоэтажных зданий наибольшее влияние на стоимость оказывают стены, каркас, полы и проемы, в одноэтажных – каркас, конструкции кровли, полы и стены.
Вариан 2
В отличие от жилых многоэтажные общественные здания представляют собой относительно новый тип зданий. Их возникновение связано с урбанизацией, ростом значения и объема административно-управленческой, проектноконструкторской, научно-исследовательской деятельности, сопутствующих социальному развитию и научно-техническому прогрессу. Объем строительства многоэтажный общественный зданий чрезвычайно велик. Он составляет в отдельных столичных городах мира от 0,5 до 1 млн. м рабочей площади в год. В современных крупных и крупнейших городах здания, занимаемые различными учреждениями и организациями, нередко имеют большое градообразующее значение — в них занято 60—70% служащих. Одновременно многоэтажные общественные здания играют активную роль в архитектурной композиции общегородских центров, магистралей и площадей.
Офисные многоэтажные здания в основном это индивидуальные проекты частных организаций и потому, поскольку это индивидуальные проекты (каждый стремится выделится на фоне остальных) это создает предпосылки для формирования своеобразного облика города. Иногда это бывают очень сложные с конструктивной точки зрения проекты.
Примеры:
Норманн
фостер Здание страховой компании
98. НЕБОСКРЕБЫ
Небоскрёб — это свободно стоящее очень высокое сооружение, предназначенное для жизни и работы людей.
Первым небоскрёбом принято считать построенное в 1885 году в Чикаго здание Страховой компании (Home Insurance Building), просуществовавшее до 1931 года. Первоначально оно имело всего 10 этажей и высоту 42 м; позднее, в 1891 году, были надстроены ещё два этажа, а высота здания выросла до 54,9 м. Автор проекта — американский архитектор Уильям Ле Барон Дженни (англ. William Le Baron Jenney) — предложил новаторскую технологию строительства, при которой впервые был использован несущий каркас. Традиционно роль несущей конструкции выполняли внешние стены. Исходя из того, что удельная прочность стали примерно в 10 раз выше, чем у самого качественного бетона и каменной или кирпичной кладки, здания стали опираться на металлический каркас, поддерживающий как внешние, так и внутренние стены. Благодаря несущему каркасу общую массу сооружений удалось уменьшить почти на треть. Архитектор не решился полностью отказаться от других несущих конструкций, поэтому здание имело также несущую заднюю стену и гранитные колонны.
В полной мере переход на несущий стальной каркас был осуществлён при строительстве в 1891 году 11-этажной башни Уэйнрайта (англ.)русск. в Сент-Луисе по проекту архитектора Луиса Салливана. Башня Уэйнрайта также по праву может претендовать на звание первого небоскрёба.
Ещё одним архитектурным элементом, без которого невозможно представить себе современный небоскрёб, является использование лифта. Впервые лифты в офисном здании появились в 1870 году в Эквитабл Лайф Билдинг (англ.)русск. в Нью-Йорке.
Первоначально лифты имели гидравлический привод, налагавший ограничение на высоту здания до двадцати этажей. В 1903 году фирма Отис разработала конструкцию лифта с электрическим приводом, в котором вес кабины, идущей вверх, частично был уравновешен весом второй кабины, идущей вниз. В результате этих нововведений были сняты ограничения на высоту подъёма. В ряде случаев оказалось практически целесообразным осуществлять подъём с пересадками.
Традиционные здания имели несущие стены, поддерживающие всю конструкцию, и поэтому стены первых этажей высоких зданий должны были быть необычайно толстыми. Со времен был разработан новый метод строительства — т. н. каркасная конструкция. Для поддержки здания использовался стальной каркас, так что даже в небоскребах все стены можно было делать относительно тонкими.
Высоту зданий ограничивают различные факторы. К примеру, «лес» из небоскребов на Манхэттэне (Нью-Йорк) невозможно устроить в Лондоне из-за различий в свойствах грунта. Остров Манхэттэн представляет собой громадную глыбу твердого гранита, а Лондон стоит на пласте мягкой глины, которая не выдержит зданий с высотой более 60 этажей. Еще одним фактором является ветер. Когда сильный ветер ударяет в небоскреб, на основание здания воздействует значительная сила. Чем выше здание, выступающее в данном случае рычагом, тем больше эта сила. Она возрастает примерно пропорционально квадратурату высоты, то есть сила ветра, действующая на 100-этажное здание, в 4 раза больше, чем на 50-этажное. Архитекторам приходится проектировать здания, которые могли бы противостоять непогоде: например, ураган может воздействовать на боковую сторону высокого небоскреба с усилием 15000 тонн. По этой причине высокие здания нуждаются в более прочных фундаментах.
Помимо того, что ветер оказывает на небоскреб значительное боковое воздействие, он может вызывать разрушительные колебания. Это часто происходит в местах, где на уровне земли ветры дуют по узким улицам через просветы между небоскребами. Как и любая другая конструкция, небоскреб обладает собственной частотой колебаний. Это тот уровень, при котором здание начинает колебаться под воздействием, например, ветра. Именно поэтому при сильном ветре некоторые небоскребы раскачиваются настолько сильно, что люди, находящиеся на верхних этажах, ощущают движение пола. В экстремальных случаях такие колебания сильно повреждают здания. Иногда на крышах небоскребов устанавливают массивные грузы, расположенные так, чтобы действовать в качестве противовесов. Когда здание начинает раскачиваться в одном на правлении, грузы движутся по рельсам, изменяя точку своего воздействия и помогая погасить движение здания, когда оно раскачивается в обратную сторону. Обычно это предотвращает опасное увеличение колебаний. Из-за большой площади, занимаемой зданиями, давление ветра, пробивающегося через промежутки между ними, иногда настолько велико, что валит пешеходов с ног. Такие ветры могут также проникать в высокие здания на уровне земли и подниматься вверх по шахтам лифтов, нанося значительный ущерб. Это одна из причин, почему шахты лифтов во многих небоскребах не проходят по всей высоте здания; вместо этого лифты работают парами: один обслуживает нижние, а второй — верхние этажи.
Потенциальная опасность очень высокого здания заключается в невозможности быстрой эвакуации всех обитателей в случае возникновения пожара. Следовательно, небоскреб должен иметь встроенные системы пожаротушения, готовые немедленно сработать при обнаружении опасной концентрации дыма или высокой температуры. Огромные резервуары с водой размещены в верхней части здания для питания спринклерных систем; датчики, установленные по всему зданию, автоматически включают разбрызгиватели воды, расположенные на потолках.
Сегодня в Москве самая часто используемая строительная технология — монолитная. Из железобетона отливают каркас здания, потом делают облицовку, возводят внутренние стены. В большинстве стран мира применяют другой вид конструкции каркаса — сварной из металлических швеллеров. Но у монолитных зданий есть и оборотная сторона — огромный вес постройки.
Фундаменты небоскребов — плитные, то есть в основании здания лежит огромная железобетонная плита, отлитая прямо на месте строительства. Иные варианты просто невозможны. Нельзя, к примеру, построить небоскреб на фундаменте из свай — огромная масса сооружения просто вдавит их в землю.
Что касается внешней отделки, то здесь каждый застройщик использует то, с чем он привык работать. Одни устраивают панорамное остекление, другие — навесные вентилируемые фасады. Эти технологии применяют и в обычном невысотном строительстве. Каких-то специальных небоскребовских особенностей нет.
Теоретически в высотных зданиях можно разместить любые помещения — и жилые, и нежилые. Единственное ограничение, диктуемое технологией, сводится к тому, что на нижних этажах нельзя создать просторные помещения — на них давит огромная масса находящихся выше этажей, поэтому необходимы внутренние опорные стены или как минимум колонны. В остальном же начинку небоскреба застройщик вправе тасовать как угодно.
Бурдж Халифа. Дубай. 828м, 163 этажа, 2009г.
Королевская башня (Clock Royal Tower). Мекка. 601м, 95 эт., 2012г.
Тайбэй 101. Тайбэй. 509м, 101 эт., 2005г.
Шанхайский всемирный финансовый центр. Шанхай. 492м, 101 эт., 2008г.
Международный коммерческий центр. Гонконг. 484м, 108 эт., 2010г.
Петронас-1. Куала-Лумпур. 452м, 88 эт., 1997г.
Петронас-2. Куала-Лумпур. 452м, 88 эт., 1997г.
99. ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
К экстремальным климатическим условиям относят низкие температуры наружного воздуха, жаркий климат, районы с высокими ветровыми нагрузками, морское побережье с явно выраженной высокой влажностью воздуха.
(Консультировался у Данилы)
Вариант 2
Строительство домов на крайнем севере
Строить капитальные дома на крайнем севере сложно, долго и дорогостояще.
Вечная мерзлота – очень сложное для строительства основание. Оно прочное, но для это должно постоянно оставаться в замороженном состоянии. Для это используются 2 основных типа конструкции: холодный подпол, или охлаждающие системы.
Для того, чтобы мерзлый грунт не подвергался воздействию тепла, коллекторы не располагают вблизи зданий и сооружений. Если коммуникации проложены под дорожным полотном, то его тщательно очищают от снега, давая возможность ветру остудить землю. В борьбе с ветром родилась еще одна отличительная особенность, которая характеризует проектирование и строительство домов на Крайнем Севере: так кварталы домов застраивались, образуя замкнутый контур. Открытых площадей должно быть минимум, а между домами - узкие разрывы - это не только обеспечивает компактность застройки, но и скрывает от сильного ветра.
Этажность зданий достаточно невысока из-за низких температур на высоте и сильного ветра.
Кровля должна быть простая во избежания накопления снега. Иногда по этой же причине запрещаются балконы.
Для облегчения конструкции постоянно используются новые материалы. Плиты из древесно-слоистого-пластика с утеплителем внутри, облицованные гипсо-картоном и обработаны антипиренами. Таким домам не страшны морозы под -50. Сохранять нужную температуру помогают алюминиевые радиаторы с регуляторами.
В жарком климате, при температуре окружающего воздуха выше 25С и относительной влажности воздуха ниже 50%, основной проблемой является обезвоживание строительных материалов в «мокрых» процессах. Это, главным образом бетонные и отделочные работы, уплотнение грунта при отсыпках. Выполнение технологических требований производства работ связано с повышенным расходом воды на поливку и дополнительный расход тепло-изоляционных материалов. Наружные ограждения должны иметь высокую тепловую инерцию. Толстые стены (глина). Минимальные световые проёмы. Ориентир окон – З-В, С-В, Север. Фасады - светлые (способствуют отражению солнечных лучей), вентилируемые. Крыши – толстые, хорошо вентилируемые. Самое опасное солнце Ю-З - наибольшая глубина проникания лучей (избегать попадания окон на Ю-Зые фасад). Солнцезащитные экраны – горизонтальные, вертикальные (козырьки, балконы, лоджии, карнизы до 3м). Солнцезащитные стекла – отражение солнца до 60-70% (и УФ лучей).
Здания в сейсмических районах. В районах с усадочным грунтом. Общая компоновка сейсмостойкого здания заключается в правильном расположении несущих конструкций. Здание должно быть предельно простым (прямоугольным) в плане. Если же здание сложной формы, то оно должно быть разбито антисейсмическими швами на несколько простых. Фундамент здания надо закладывать на одной отметке. Если это здание повышенной этажности, то фундамент надо заглублять и делать коробчатым. При устройстве свайных фундаментов следует применять забивные сваи, а не набивные. Для многоэтажных каркасных зданий часто применяют фундаменты в виде перекрестно-ребристой или сплошной плиты. Каркасные здания конструируют обычным способом, но при расчете сечений конструктивных элементов и их стыков учитывают дополнительные сейсмические нагрузки. Особое внимание следует обращать на то, чтобы диафрагмы и связи, воспринимающие горизонтальную нагрузку, устраивались на всю высоту здания и располагались симметрично по отношению к центру тяжести. Ограждающие стеновые конструкции каркасных зданий следует выполнять из легких навесных панелей. Если заполнение стен делается из каменной кладки, ее необходимо надежно связать с каркасом выпусками арматуры
Сооружения на воде. К таким сооружениям относятся нефтегазовые буровые вышки, морские форпосты, рыбацкие деревушки, и просто постройки в элитных или курортных местах. В данном случае помимо высокой водонепрониаемости, отличительной чертой является основание здания.
Можно выделить два основных типа:
- здание на сваях (перекрытие не касается воды)
- в качестве основания служит плавучая баржа, а фиксируется сооружение благодаря якорям. (такой тип подходит для перемещающихся буровых устоновок)
100. ПОДЗЕМНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Подземные сооружения — объекты промышленного, сельскохозяйственного, культурного, оборонного, коммунального и другого подобного назначения, создаваемые под земной поверхностью.
Люди с давних пор начали использовать подземные пространства. Ещё в эпоху палеолита пещеры являлись надёжным убежищем первобытного человека. В Древнем Египте (две тысячи лет до н.э.) и Индии (тысяча лет до н.э.) строили подземные могильные холмы. К этому же времени относят строительство тоннелей для водоснабжения городов. В четвёртом веке до н.э. в районе Пергама было сооружено подземное здание храма Асклепия. Значительным по масштабам и уникальным по техническим решениям стало строительство подземных городов в Каппадокии. С изобретением взрывчатых веществ стало интенсивно развиваться транспортное тоннелестроение. В 19 веке были сооружены тоннели большой протяжённостии больших поперечных сечений: Симплонский (длиной 20 км), Сен-Готардский (15 (км), Мон-Сенинский (14 км). Совершенствование горной технологии, развитие и совершенствование горного машиностроения позволили в конце 19 века приступить к строительству первых городских подземных дорог (метро) в Лондоне (1863 год), Будапеште (1896 год), Париже (1900 год). В начале 20 века сооружаются первые подземные гидроэлектростанции. Позднее в подземных сооружениях начинают размещать военные объекты (авиазаводы, ангары, склады боеприпасов), а также гражданские промышленные объекты (склады, текстильные фабрики, гаражи, нефтехранилища).
Основное назначение подземного сооружения
Добыча твёрдых полезных ископаемых (шахты по добыче угля, руды, нерудных ископаемых)
Транспортные коммуникации (метрополитены, железнодорожные, автомобильные тоннели.Гидротехнические тоннели, трубопроводы)
Размещение объектов электроснабжения, теплоснабжения (ГЭС, ТЭС, АТЭС)
Размещение хранилищ питьевой воды и сооружений для очистки сточных вод (резервуары питьевой воды, заводы по очистке сточных вод)
Размещение объектов городского хозяйства (торговые центры, вокзалы, гаражи, пересадочные узлы, пешеходные переходы, рестораны, кинотеатры, телефонные станции)
Размещение объектов военного назначения (стартовые комплексы ракет, долговременные командные пункты, убежища, склады и др.)
Выбор способа строительства подземных сооружений зависит в основном от глубины заложения и назначения объекта, горнотехнических условий строительного участка. Неглубокие подземные сооружения строят открытым способом (с использованием опускных сооружений), подземные сооружения глубокого заложения и, в особых случаях, неглубокого (например, перегонные тоннели метрополитенов или городские коллекторы) — закрытым (подземным) способом. Строительство подземных сооружений может осуществляться с помощью буровзрывных работ, механизированных комплексов и другого горного оборудования (комбайны горные, щиты проходческие), скважинными методами с использованием процессов подземного выщелачивания, взрывного уплотнения грунтов.
Приспособление под подземные объекты горных выработок отработанных шахт с устойчивыми вмещающими породами включает горнопроходческие работы по спрямлению выработок, их расширению, сооружению новых. В крепких устойчивых породах подземные сооружения обычно оставляют незакреплёнными; в отдельных случаях применяют временную крепь, а также постоянные конструкции из монолитного бетона и железобетона, сборного железобетона и чугунных тюбингов.
Эксплуатация подземных сооружений сводится главным образом к поддержанию в них необходимого микроклимата, обеспечению искусственного освещения и энергоснабжения. Регулирование параметров воздушной среды производят обычно с помощью установок кондиционирования воздуха. Температурный режим подземных сооружений создаётся, как правило, только за счёт отопления (реже охлаждения), т.к. конвективный теплообмен в горном массиве практически отсутствует. Экономичность терморегуляции в определённых случаях обеспечивается специальным подбором места подземных сооружений, в основе которого близость температуры вмещающих горных пород к технике.
Увеличение масштабов строительства подземных сооружений в перспективе связано с возможностью утилизации полостей, остающихся после извлечения полезных ископаемых из недр, возможностью эффективного и комплексного решения вопросов экологии, сбережения энергии и ресурсов.
В настоящее время подземное пространство широко используется в городах, причиноы: стесненность, уменьшение расстояний между объектами и жажда прибыли. Примерами таких объектов служат самые разнообразные общественные здания и сооружения, инженерные объекты.
Общественные: гаражи, столовые, клубы, магазины, музеи, торговые, культурные и развлекательные центры, гостиницы, спортивно-оздоровительные клубы. Инженерные: метро, подземные автомагистрали, объекты подземных инженерных сетей (электричество, канализация)
Для подземных сооружений характерны высокая водостойкость (от грунтовых вод) (что включает в себя использование водонепроницаемых материалов и создание качественного дренажа) и прчные стены (для противодействия давлению грунта)