Классификация тонкостенных покрытий

Длинномерные, опертые по двум сторонам, призматические складки работают в продольном направлении как балка, а в поперечном — как рама, распор которой наподобие цилиндрических оболочек погашается боковыми гранями смежных складок; лишь крайние складки должны быть обеспечены соответствующими бортовыми элементами. По торцам призматических складок устанавливаются диафрагмы жесткости, которые повторяются и в пролете. Складчатые покрытия могут образовывать своды с пролетами до 60 м и выше. В этом случае верхние и нижние опоры, собранные из плоских элементов, соединяются затяжками, а в торцах предусматриваются треугольные опорные рамы. Сборные плиты таких сводов ребристые, прямоугольные. 
Складки могут быть выполнены также и в комбинации с оболочкой, как это было осуществлено на олимпийском объекте «Дружба» в Москве. 
Материалом для складок служит в основном железобетон, однако складки могут быть выполнены и из клееной древесины, и из металла. Металлические складки обычно из стального листа, усиленного по краям уголком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Особенности архитектурной композиции общественных зданий

с большепролетными зальными помещениями.

 

Архитектурный облик большепролетных зданий в значительной степени определяется их ролью в композиции фрагмента окружающей городской застройки, функциональными особенностями зданий и примененными конструкциями покрытий. 
Общественные функции зданий зального типа требуют выделять перед ними значительные свободные пространства различного назначения для: перемещения больших потоков зрителей перед началом или по окончании зрелищ (перед зрелищными или демонстрационными спортивными сооружениями); размещения открытой части экспозиции (перед выставочными павильонами): сезонной торговли (перед крытыми рынками) и т. д. Перед любыми из этих зданий отводят также территории для паркования индивидуальных автомашин. Таким образом, независимо от назначения здания его размещение в застройке дает возможность целостно воспринимать объем сооружения с удаленных точек зрения. Это обстоятельство определяет общие композиционные требования к архитектуре зданий: целостность и монументальность их облика и преимущественно крупный масштаб основных членений объема.

Такую особенность градостроительной роли общественных зданий зального типа часто учитывают в композиции их облика. Вспомогательные и обслуживающие помещения, которые могут быть размещены в отдельных объемах, приблокированных к основному (как, например, во Дворце спорта «Юбилейный» в Санкт-Петербурге), по большей части не блокируют, а вписывают в основной объем здания. Для этого вспомогательные и обслуживающие помещения спортивных зданий располагают в нижних этажах или в подтрибунном пространстве, в зданиях крытых рынков и выставочных павильонов — в цокольном и подвальном этажах и т. п.

 
Рис.5. Дворец спорта «Юбилейный» в Санкт-Птеребурге.

 

Характерными примерами реализации подобного объемно-планировочного принципа компоновки здания служат такие внешне различные объекты, как универсальный Олимпийский зал «Дружба» в Лужниках в Москве.

Рис.6. Олимпийский зал «Дружба» в Москве

Зал «Дружба» имеет основной демонстрационный зал вместимостью 1,5-4 тыс. зрителей (при трансформации) с ареной 42X42 м, рассчитанной на 12 видов спорта при оптимальной видимости всех соревнований (предельное удаление 68 м). Зал покрыт пологой сферической оболочкой, опертой на 28 наклонных опор из сборно-монолитных складчатых оболочек двоякой кривизны. Наклонное расположение опор позволило увеличить габариты первого этажа и за счет этого разместить в нем четыре тренировочных зала и четыре спортивные площадки, вписанные в единый центрально-симметричный объем с ярко выраженной тектоничностью архитектурной формы.

    Спортивный центр в Ниигате имеет арену 42X42 м с двусторонними трибунами вместимостью 1,3 тыс. мест и рассчитан на 17 видов спорта, что при радиусе предельного удаления в 40 м обеспечивает комфортное зрительное восприятие. Компактность объема позволяет рационально поярусно разместить основные функциональные группы помещений: для обслуживания зрителей — на первом этаже, для спортсменов - на втором, зал - на третьем. Сама объемная осесимметричная форма, образованная сочетанием двух оболочек двоякой кривизны (покрытие и нижнее перекрытие), на пространственном опорном контуре, лежащем на четырех мощных пилонах, индивидуальна и исполнена образной символики.

Из обоих примеров видно влияние конструктивной формы покрытия на архитектурную форму. И это не случайно, так как конструкция покрытия составляет от 60 до 100% наружных ограждений зданий. Из числа функциональных параметров на выбор формы покрытия наибольшее влияние оказывают принятые план, вместимость, характер размещения зрительских мест  и величины пролетов покрытий.

Рис.7. Спортивный центр в Ниигате (Япония): а - общий вид; б - продольный разрез; в- схема несущих конструкций: 1 - несущие ванты; 2 - стабилизирующие ванты; 3 - опоры; 4 - бортовой элемент.

 

В мировой практике для выставочных, многофункциональных зрительных и спортивных залов используют ограниченное число форм планов: прямоугольник, трапецию, овал, круг, многоугольник. Однако форма плана зала и величины его пролетов не предопределяют однозначно форму покрытия. Большое влияние на ее выбор оказывают не только план, но и обусловленная функциональными особенностями форма здания. Как известно, в демонстрационных спортивных залах вместимость и расположение трибун определяют асимметричную или центрально-симметричную композицию здания, с которой должен быть согласован выбор формы покрытия. С асимметричной формой здания хорошо гармонируют висячие покрытия, с симметричной - как сводчатые, так и висячие. Для центричных в плане зданий применимы центричные же конструкции покрытий (купольных, мембранных).

Окончательный выбор формы покрытия помимо функциональных определяется конструктивными, технологическими, технико-экономическими и архитектурно-художественными требованиями. Согласно последним, конструкция уникального большепролетного здания должна способствовать созданию выразительной тектоничной, индивидуальной, масштабной архитектурной формы. Внедрение пространственных висячих конструкций и конструкций из жестких оболочек дало беспрецедентные и многовариантные архитектурные возможности. Комбинируя различные типы, число, размеры элементарных оболочек, архитектор с помощью конструктора может добиться требуемого масштабного членения формы и индивидуализации ее облика, оригинально разместить проемы верхнего света в покрытии.

Так, например, только для покрытия треугольного в плане помещения могут быть применены пологая оболочка на выпуклом контуре, комбинированное покрытие из четырех треугольных в плане оболочек положительной кривизны, из трех — отрицательной и одной — положительной кривизны и т. д. Одним из наиболее оригинальных по конструкции и выразительных по архитектурной форме является покрытие треугольного в плане выставочного здания в Париже комбинированной оболочкой в виде сомкнутого из трех лотков свода пролетом 206 м.

Рис.8. Главный павильон Национального центра промышленности и техники в Париже.

Лотки состоят из двух волнистых оболочек, раскрепленных через каждые три волны диафрагмами жесткости. Использование волнистой формы позволило решить не только чисто конструктивную задачу (достигнуть устойчивости тонкой оболочки), но и обеспечило масштабность композиции этого уникального здания, а традиционная для архитектуры камня система сомкнутого свода получила индивидуальную и остро современную тектоническую трактовку. Столь же индивидуальной и современной оказалась композиционная трактовка железобетонного крестового свода покрытия над квадратным планом здания крытого Олимпийского катка в Гренобле.

Рис. 9. Крытый Олимпийский каток в Гренобле,Франция 

 

Естественно, однако, что в наибольшей степени современный характер архитектуре большепролетных покрытий железобетонными жесткими оболочками придают присущие только им комбинации геометрических форм в виде волнистых куполов и сводов, элементарных или комбинированных фрагментов оболочек с поверхностями отрицательной кривизны или комбинации из оболочек произвольной геометрической формы.

Архитектурно-композиционные возможности висячих систем покрытий непосредственно связаны с их конструктивной формой, возможностями ее индивидуализации и тектоничного выявления в объемной форме здания. В этом отношении наибольшими возможностями обладают висячие покрытия шатрового типа, покрытия на пространственном контуре, а также различные варианты комбинированных висячих систем. В чрезвычайном разнообразии внешнего облика зданий, которое обеспечивает применение висячих покрытий на замкнутом пространственном контуре, можно убедиться, сопоставив такие олимпийские объекты Москвы, как крытый велотрек и спортивный зал в Измайлове. К сожалению, мало способствует индивидуальности внешнего облика здания применение ряда технически наиболее эффективных висячих конструкций, например одно- или двухпоясных систем с горизонтальным кольцевым опорным контуром над круглыми или эллиптическими в плане зданиями. Несущая конструкция с малой стрелой провиса не выявляется во внешней форме здания, а в интерьере обычно бывает скрыта подвесными потолками или осветительными установками. Здания с покрытиями такого типа обычно имеют композицию в виде круглого периптера, антаблемент которого — кольцо опорного контура, а колонны — поддерживающие его стойки (Дворец спорта «Юбилейный» и Олимпийский зал в Санкт-Петербурге, Олимпийский дворец спорта на проспекте Мира в Москве и др.).

Наряду с несущими конструкциями покрытий в композиции зальных общественных зданий значительную роль играют наружные, как правило, ненесущие стены. Образным выражением их ненесущей функции может служить выполнение их с незначительным отклонением от вертикали, придающее зданию характерный силуэт (сужающийся или расширяющийся  книзу). Значительную часть поверхности наружных стен зальных зданий занимают светопрозрачные витражные конструкции. Их композиционные свойства и членения обогащаются при сочетании в конструкции двух-трех светопрозрачных материалов, например профильного и листового стекла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Стадионы XXI века.

 

Современное  Олимпийское  движение  имеет  большое  политическое,  социальное  и  экономическое  значение  для  страны,  проводящей  Олимпийские  игры.  Это  повышает  престиж,  известность  и  дает  большой  экономический  эффект,  за  счет  инвестиций  (МОК)  Международного  олимпийского  комитета,  направленных  на  строительство  уникального,  построенного  по  последнему  слову  науки  и  техники  олимпийского  комплекса.  Большое  количество  стран  выступает  в  борьбе  за  право  проведения  олимпийских  соревнований,  а  в  разработке  самих  проектов  принимают  участие  самые  известные  архитекторы  мира.  Проводятся  международные  конкурсы  на  выявление  самых  актуальных  архитектурных  решений.  В  настоящее  время  в  истории  архитектуры  олимпийских  стадионов  сосредоточен  мировой  опыт  строительства,  каждый  из  которых  отражает  уровень  своего  времени,  однако  в  архитектуре  стадионов  XXI  века  сосредоточены  новейшие  нано-,  IT-  и  энергоэффективные  технологии,  которые  и  стали  предметом  исследования  настоящей  статьи.

«Стадион  «Австралия»,  также  известен  как  ANZ  Stadium  —  многоцелевой  стадион,  расположенный  в  Сиднее,  Австралия.  Построен  в  1996  году,  как  главная  арена  XXVII  летних  Олимпийских  игр  (2000  год).  На  момент  окончания  постройки  вмещал  110  000  зрителей  и  являлся  самым  вместительным  стадионом  Австралии».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.10.  Олимпийский  стадион  «Австралия»

 

В  период  с  2001  по  2002  года  на  стадионе  прошла  реконструкция,  ее  целью  было  уменьшить  размер  и  предать  игровому  полю  овальную  форму.  В  марте  2002  года  был  завершен  второй  этап  реконструкции,  во  время  которого  удалили  два  крыла-стенда  с  обоих  концов  стадиона,  реконструкцию  сидений  сделали  на  нижнем  уровне  (мобильные  сидения  на  рельсах).  На  третьем  этапе  прошла  работа  над  изменением  крыши  (2003  г.),  над  стадионом  возвели  раздвижную  конструкцию  крыши.  Это  решение  сократило  количество  посадочных  мест  до  83  500  при  прямоугольном  расположении  трибун  и  82  500  при  овальном  расположении.  После  реконструкции  стадион  обрел  название  “ANZ  Stadium”.  Разработчики  компания Populous  совместно  с  предприятием  Bligh  Lobb  Sports  Architecture.

«Ключевая  особенность  конструкции  стадиона  полупрозрачная  крыша  из  поликарбоната  для  минимизации  теней  и  попадания  прямых  солнечных  лучей  на  игровое  поле.  Крыша  из  гигантских  плиток  10х10м2  из  поликарбоната,  разделена  серией  дренажных  водостоков  из  нержавеющей  стали.  Вся  структура  из  достаточно  гибких  материалов,  чтобы  справиться  с  изменением  формы  плоскости  крыши  и  расширения  поликарбоната  при  высокой  температуре  от  солнечных  лучей».

«Инновации.  Стадион  представляет  собой  модель  зеленой,  функциональной,  экономичной  конструкции  и  до  сих  пор  считается  одним  из  самых  экологически  устойчивых  стадионов  в  мире.  Инновационные  экологические  меры  стадиона,  это  утилизации  дождевой  воды  с  крыши  в  подземные  резервуары  для  орошения  поля  и  ряда  пассивных  мер  проектирования,  включая  вентиляцию  и  естественное  охлаждение  /  обогрев,  на  газовой  когенерационной  системе».

Олимпийский  Стадион  "Спирос  Луис"  —  стадион  в  Афинах,  Греция  (Рис.  2).  «Название  арене  было  дано  в  честь  первого  победителя  олимпийского  марафона  1896  года.  Был  построен  специально  для  чемпионата  Европы  по  легкой  атлетике  1982  года.  Вместимость  —  71  030»  .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.11.  Стадион  «Спирос  Луис»

 

Стадион  подвергся  реконструкции  специально  к  Летним  Олимпийским  играм  2004  г.  (Афины).  Проект  по  реконструкции  разработал  испанский  архитектор  Сантьяго  Калатрава.  Основным  архитектурным  вмешательством  олимпийского  стадиона  стало  изменение  кровли.  Изначально  крыша  была  спроектирована  из  стекла.  Но  выполнить  ее  из  этого  материала  было  трудно  из-за  большого  веса,  сложности  с  изгибанием  стекла  и  т.  д.  В  итоге  нашлось  альтернативное  решение,  это  поликарбонат,  как  и  в  конструкции  кровли  стадиона  «Австралия».  Этот  материал  по  свойствам  аналогичен  стеклу,  но  не  имеет  перечисленных  минусов,  его  применение  устроило  проектировщика,  и  власти  Греции.

«Крыша  (Рис.  3)  представляет  собой  динамическую  структуру.  Ее  главная  особенность  —  две  металлических  арки  длиной  по  300  метров  каждая  с  вершиной  на  высоте  78  метров.  Арки  охватывают  стадион  в  продольном  направлении  и  каждая  несет  купол.  Общая  конструкция  крыши  весит  около  17  тыс.  тонн  и  охватывает  площадь  почти  в  25,000  м2,  тем  самым  защищая  от  прямого  света  и  дождя  75,000  зрителей.  Арки  связаны  между  собой  тонким  кабелем,  к  которому  и  прикреплены  листы  поликарбоната  толщиной  12  мм  шириной  1  м  и  длиной  5  м.  Поликарбонат  был  выбран  не  только  из-за  его  высокой  прозрачности,  но  из-за  того,  что  он  намного  легче,  чем  стекло.  Фактически,  листы  поликарбоната  весят  всего  14,4  кг/м2,  что  более  чем  в  два  раза  меньше  плотности  стекла»  [9].