Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Конструкции зданий

Функциональный процесс как выражение содержания и назначения зданий


Функциональный процесс как выражение содержания и назначения зданий

Композиция — сочетание элементов в гармонически связанное и законченное целое. Весь творческий процесс по созданию проекта здания представляет собой композицию.

В процессе проектирования различается несколько фаз или звеньев композиции, а именно: а) композиция архитектурно-функциональная, которая в соответствии с функциональными требованиями создает такое сочетание объемно-про-странственных элементов, которое максимально удовлетворяло бы назначению (функции) данного здания и обеспечивало оптимальные условия для людей в помещениях; б) композиция архитектурно-художественная, которая придает зданию правильный архитектурный образ и идейно-художественную выразительность как в отношении объемов, так и в отношении плоскостей, причем это относится в равной степени к внешнему виду здания в целом (экстерьер) и к отдельным его помещениям (интерьер); в) композиция конструктивная, которая придает зданию оформление в материале, выражающееся в подборе соответствующих строительных материалов, изделий и в таком конструктивном сочетании их, которое и должно быть осуществлено в натуре.

Вместо понятия «конструктивная композиция» чаще применяется более простой термин — «конструирование». Вместе с тем следует подчеркнуть, что отдельные фазы композиции никоим образом не могут протекать в качестве самостоятельного процесса, оторванного от других фаз по существу единого творческого процесса. Наоборот, все фазы композиции находятся в неразрывной взаимозависимости, причем доминирующим моментом всегда должно оставаться функциональное решение.

Так, например, архитектурно-художественная композиция теснейшим образом связана с конструированием, а конструирование и архитектурно-художественная композиция непосредственно вытекают из функциональных требований и т. д.

Одновременно с этим все фазы композиций объединяются в равной и обязательной мере общими условиями целесообразности, экономики, требованиями широкой индустриализации строительства, а также требованиями культуры строящегося коммунистического общества и культурных потребностей трудящихся.

Всякое здание или сооружение предназначается для разрешения какой-либо народнохозяйственной или культурно-бытовой задачи. Процессу проектирования нередко предшествует большая и сложная работа по изучению проблемы, разрешаемой возведением данного сооружения. Изучаются различные факторы, условия, требования, так или иначе влияющие на проектирование, например: факторы функциональности, экономичности, градостроительные, противопожарной техники, санитарно-гигиенические, санитарно-технические, климатологические, гидрогеологические, художественно-эстетические, идеологические и др.

Все перечисленные факторы учитываются в процессе проектирования зданий, начиная с проектного задания и заканчивая рабочими чертежами; все они должны получить надлежащее разрешение к моменту завершения проекта.

Во всяком здании при его эксплуатации, как уже указывалось, должен протекать тот или иной функциональный процесс, для которого данное здание предназначается. Поэтому здание должно быть спроектировано и построено так, чтобы в нем наиболее целесообразно со всех точек зрения протекал этот процесс. Для этой цели проектировщик должен прежде всего изучить функциональный процесс.

Проектирование зданий обычно начинается с композиции планов, при создании которых проектировщик всегда должен вначале мысленно, а затем и в чертежах представлять объемно-пространственную композицию своего замысла.

В плане здания, если оно одноэтажное, или в планах этажей размещаются все помещения, входящие в состав здания в соответствии с требованиями назначения здания и протекающего в нем функционального процесса.

Размеры помещений, их пропорции, взаимное расположение в пределах этажа и в здании в целом должны быть такими, чтобы было достигнуто оптимальное решение сущности функционального процесса. В многоэтажном административном здании помещения, наиболее часто посещаемые большим количеством людей, необходимо располагать в нижних этажах. Так, например, отдел социального обеспечения в здании райсовета следует располагать по возможности в первом этаже, так как отдел посещают преимущественно инвалиды и престарелые люди, которым подниматься и спускаться по лестницам трудно.

Неудачным следует признать такое решение, когда в кухню жилой квартиры можно было бы попасть только через кабинет или через детскую комнату и т. п.

Пути движения должны быть по возможности короткими, движение должно быть поступательным без возвращений и пересечений пройденных направлений в одной плоскости. Как уже указывалось выше, при проектировании сооружений учитываются различные факторы, условия, требования, но фактор функциональности является важнейшим.

На юге особенно ощущается потребность тени и свежего прохладного воздуха, поэтому еще в древних египетских и греческих общественных сооружениях — базиликах, храмах, театрах, рынках и др. одним из наиболее важных элементов являлись портики и колоннады, расположенные в большинстве случаев вокруг зданий на некотором расстоянии от наружных стен. Эти портики и колоннады, будучи покрытыми сверху и тем самым образуя галереи, представляли собой места, где можно было укрыться в тени от палящего солнечного зноя и где обычно обсуждались общественные дела. Колонны и колоннады древних египетских и греческих общественных зданий, являясь одними из основных элементов, придавали архитектуре этих сооружений особую выразительность и привлекательность, являясь в то же время и конструктивными элементами как опоры для поддержания верхних частей зданий — антаблементов и крыш. Так, в Парфеноне в Афинах совершенно отчетливо видно, что все колонны несут на себе нагрузку от антаблементов, которые в свою очередь поддерживают крышу, а стены, расположенные за колоннадами, также поддерживают крышу.

Рис. 1. Парфенон в Афинах

Интерьер такого храма, как храм Хонса в Корнаке, показывает, что колонны поддерживают архитравы. Можно было бы привести много примеров из древнеегипетских и греческих сооружений, но и указанных достаточно для того, чтобы сделать заключение, что колонны, колоннады, антаблементы являются не только художественно-эстетическими, но так же, как стены и крыши, и конструктивными элементами этих сооружений. Каждый материал обладает различной, присущей ему прочностью. Глаз человека, даже не специалиста, чувствует до некоторой степени правильность в соотношении размеров различных конструктивных элементов зданий в зависимости от прочности материалов. Действительно, деревянная балка длиной 5—6 м и сечением 18×25 см обычного перекрытия над комнатой в жилом доме не кажется нам непрочной, тогда как такая же балка из камня производила бы совсем другое впечатление, да она и неосуществима.

Или кирпичная колонна высотой 5 ж и диаметром 70 см какого-либо портика не производит впечатления излишне толстой, а железобетонная колонна тех же размеров будет казаться преувеличенной в толщине. Древние храмы строились из камня, поэтому расстояния между колоннами, несущими на себе каменные антаблементы, не могли превышать размеры, предохраняющие от разрушения эти антаблементы. Правильные соотношения между отдельными элементами зданий люди выискивали веками. Форма самой колонны, имеющей уширенные части внизу (база) и вверху (капитель), также имеет обоснование. Наличие базы в колонне вызывается необходимостью, с одной стороны, придать ей большую устойчивость, а с другой — распределить нагрузку, воспринимаемую колонной, на большую площадь.

Существование капители в колоннах объясняется двумя причинами: во-первых, камни представляют собой не всегда однородные по своему строению и прочности материалы. В них иногда бывают пустоты, которые неизбежно должны были приводить к частичным разрушениям зданий. Поэтому греки, исходя из опыта, применяли для нижних частей антаблементов (архитравы) камни большого размера. В этом случае часть архитрава неизбежно должна была свешиваться с колонн. Так как антаблементы несут большую нагрузку от крыши здания, то естественно, что свешивающиеся части их (архитравов) производили неприятное впечатление. Греческим зодчим необходимо было скрыть эту видимую снизу свешивающуюся часть архитрава, поэтому появилось расширение колонн в верхней их части.

Рис. 2. Интерьер храма Хонса в Корнаке

Во-вторых, колонна, уширенная кверху в виде капители, была.удобнее для укладки архитравных камней, учитывая отсутствие строительных механизмов в те времена, и придавала архитравам устойчивость

Архитектурные памятники древней Греции показывают, что колонны являлись одними из основных и неотъемлемых конструктивных частей большинства общественных зданий при архитравных перекрытиях пролетов. Значительно позже, в эпоху Возрождения (XVI век), в Древнем Риме наряду со зданиями, построенными по принципу греческих, появились здания, которые состояли из массивных стен и столбов, поддерживающих арки и огромные своды. В этих зданиях римляне также применяли колонны, но они уже в большинстве случаев не имели прежнего конструктивного значения, как это было в египетских и греческих общественных сооружениях, а представляли собой преимущественно декоративно-архитектурный элемент и в некоторых случаях служили местным усилением стен как контрфорсы.

Объемная форма сооружения в целом или отдельных его частей, его архитектурный образ, архитектурная идея, возникающие в мыслях проектировщика, вызванные, в первую очередь, назначением сооружения, его функциональным процессом, а также целым рядом других условий и требований вызывают и конструктивную схему в первоначальных стадиях проектирования, а в последующем — конструктивную систему его, соответствующую этой идее. Архитектурные формы тесно связаны с конструкциями. В самом деле, применение арок и сводов тесно связано с их конструктивными особенностями. Прежде всего конструкции самих арок и сводов, распор, производимый ими, потребовали опор в виде мощных стен и столбов. Таким образом, колонны и антаблементы как один из основных архитектурно-конструктивных элементов в египетских и греческих общественных сооружениях уступили место новым формам: аркам, сводам и мощным столбам и стенам для поддержания их, которые давали возможность римлянам строить громадные здания. С появлением этих новых форм в сооружениях изменились и архитектурные формы самих сооружений в целом и их отдельных частей.

Это наглядно видно в таких сооружениях, как Колизей, Термы Каракаллы в Риме и др.

Архитектурные формы этих зданий тесно связаны с конструктивными элементами их — арками, сводами, стенами, столбами.

Делая краткий обзор ряда сооружений как исторических архитектурных памятников, мы видим в них ясную конструктивную систему, оформляющую архитектурную идею и вытекающую из назначения этих зданий. Так, в здании Парфенона ясная архитектурная идея сливается с конструктивной системой, заключающейся в ограждении стенами и крышей внутреннего пространства храма и в наружном окружении его колоннами, поддерживающими антаблемент со свесом. В готических храмах средневековой Европы — соборы в Реймсе, Амьене, Страссбурге, Кельне — архитектурная идея полностью заключается в конструктивной системе зданий, используя для декоративных целей даже такие чисто конструктивные элементы, как аркбутаны.

Системы стрельчатых (готических) арок и сводов образуют своеобразную архитектуру этих храмов. В византийском храме св. Софии в Константинополе архитектурная идея почти полностью основана на композиции различных арок, сводов и колонн. Особенно в средней верхней части храма громадный парящий купольный свод, покоящийся на подпружных арках и парусных сводах с системой колонн, составляет великолепный пример архитектуры интерьера, в котором архитектурная форма и конструкция слились в одно целое. Храм эпохи Итальянского Возрождения — собор св. Петра в Риме при том же назначении здания решался архитектором в другом виде, чем византийский храм. Венчающий купол в этом случае покоится не прямо на подпружных арках и парусах, появляется новый элемент — барабан, на котором воздвигается сильно вспарушенный купол; эта архитектурная композиция придает храму Итальянского Возрождения совершенно иную архитектурную форму.

Рис. 3. Колизей в Риме

Рис. 4. Термы Каракаллы в Риме. Реставрация открытого бассейна

Рис. 5. Внутренний вид собора в Страс-сбурге

В современных сооружениях, например в планетарии, функциональный процесс требует наличия купола, на внутренней поверхности которого проектируется небосвод. Покрытия в астрономической обсерватории, над ареной в цирке, над круглыми зданиями в плане устраиваются обычно также в виде купола. Купола осуществляются с помощью соответствующих конструкций, образующих форму их, и, конечно, купольная форма покрытий этих зданий является элементом их выразительности.

Функциональные процессы, происходящие во многих зданиях, а также ряд других условйй и требований вызывают композиционные решения с применением различных рам, ферм, арок, сводов, оболочек, вантовых (висячих) и других так называемых криволинейных покрытий.

В крупнопролетных высоких промышленных зданиях стены обычно несут значительные сосредоточенные нагрузки, приложенные в местах опирания ферм или арок покрытий, а также динамические нагрузки от различных подъемно-транспортных кранов в местах опирания подкрановых балок.

Рис. 6. Система конструкции собора св. Софии в Константинополе

При устройстве в стенах значительного размера светопроемов вертикальные межоконные простенки получаются узкими и высокими. Многие цехи заводов по условиям технологических процессов, происходящих в них (избыток выделения тепла), при постройке в теплых климатических условиях не требуют отопительных устройств, и к стенам таких цехов не предъявляются требования теплозащиты. Вышеизложенные обстоятельства в целом ряде случаев вынуждают, исходя из условий придания стенам необходимой устойчивости и учитывая технологический процесс и технико-экономические соображения, прибегать к применению конструкций каркасных зданий.

Рис. 7. Внутренний вид собора св. Софии в Константинополе

Рис. 8. (сверху слева) Собор св. Петра в Риме

Рис. 9. (сверху справа) Планетарий в Москве

Рис. 10. (снизу справа) Строящийся цех размерами в плане 40 X 40 м с покрытием сборной железобетонной оболочкой двоякой кривизны

Рис. 11. (снизу слева) Цирк в Ленинграде

Рис. 12. Проекты промышленных зданий
а — конструктивная схема универсального блока; б — универсальное здание со сводчатым покрытием; в — универсальное трехпролетное здание

Рис. 13. Цех завода

В некоторых промышленных зданиях, например, в одноэтажных прядильных и ткацких фабриках, текстильных комбинатах в целях получения интенсивного и в то же время равномерного рассеянного света применяют обычно пилообразные (шедовые) покрытия, ориентируя остекленные поверхности покрытий (шедов) на север или северо-восток. В большепролетных одноэтажных цехах заводов и фабрик устраивают для освещения и аэрации (вид вентиляции) фонари различных конструкций и форм. При проектировании и строительстве первого механического хлебозавода (ныне хлебозавод им. Десятилетия Октября) в Ленинграде была принята своеобразная объемная форма этого завода, вызванная следующими обстоятельствами: со стороны экспедиции расположен ряд дверных проемов для выдачи готовой продукции; перед этими проемами устроены большие зонты, защищающие от атмосферных осадков (дождя, снега) погрузку готовой продукции в автомашины. В целях получения необходимой освещенности окна пришлось поднять значительно выше верха наружной стены, высота которой диктовалась технологическим процессом. В результате отдельные объемы с остеклением по фасаду приняли своеобразную форму.

В зданиях, где требуется интенсивное естественное освещение, а также по архитектурным соображениям применяют сплошное (витражное) остекление.

Технологические процессы, происходящие в производственных зданиях промышленных предприятий, весьма разнообразны: в доменных цехах производится выплавка чугуна из руды; в литейных цехах изготовляются изделия путем отливки их из различных металлов (чугуна, стали, меди и др.); в кузечных цехах — главным образом горячая обработка металла (ковка, прессование, штамповка); в механических цехах — различная обработка металла в холодном состоянии; в производственных цехах текстильных предприятий перерабатываются различные виды волокон сначала в пряжу, а затем в ткани и т. д.

Любое промышленное производство, как правило, состоит из отдельных стадий и операций, происходящих в определенной последовательности и устанавливаемых специалистами этого производства.

Такие специалисты — металлурги, машиностроители, энергетики, химики и другие именуются технологами.

Чаще всего технологический процесс начинается с поступления сырья, затем сырье обрабатывается, в результате чего получается готовая продукция или полуфабрикат.

Технологи разрабатывают проекты технологических процессов, а архитекторы, строители, сантехники и другие специалисты на этой основе проектируют здания, удовлетворяющие всем требованиям.

Допустим, требуется разработать проектное задание (эскизный проект) ремонтно-механического цеха машиностроительного завода. В цехе происходит технологический процесс, который в общем случае в виде рабочей диаграммы будет выглядеть следующим образом (последовательные операции обозначим порядковыми цифрами):

1. Различное оборудование, подлежащее ремонту, поступает из цехов данного завода или из других предприятий на автомобилях, автокарах или электрокарах в склад оборудования, подлежащего ремонту; там оно разгружается и устанавливается на складе электрическим катучим мостовым краном грузоподъемностью — Q = 10 т.
2. Из склада оборудование мостовым краном подается в демонтажное отделение (разборочная площадка), где оно разбирается на части.
3. После разборки отдельные части на автокарах или электрокарах перемещаются в моечное отделение для очистки и мойки.
4. Затем эти части тем же транспортом перевозятся в отделение инспекции повреждений, где определяется характер, степень повреждения и характер ремонта каждой части.
5. В соответствии с характером ремонта части оборудования передаются в различные отделения цеха (механическое, шлифовально-точильное, же-стяно-медницкое, кузнечное) или другие цехи завода (прессовый, сварочный, котельный, чугуно-литейный, термический) для производства того или иного вида ремонтных работ.
6. Части оборудования, не подлежащие ремонту, передаются в отделение сборки узлов. Отремонтированные части также поступают в это отделение, где производится сборка.
7. Из отделения сборки узлов узлы передаются в монтажное отделение (сборочная площадка), где производится сборка оборудования.
8. Собранное оборудование передается мостовым краном в отделение окраски.
9. Из отделения окраски отремонтированное и выкрашенное оборудование передается мостовым краном в склад готовой продукции.

Рис. 14. Текстильный комбинат

Рис. 15. Цех предприятия

Рис. 16. Цех промышленного предприятия

Рис. 17. Общий вид промышленного предприятия

Рис. 18. Общий вид промышленного здания

Рис. 19. Хлебозавод им. Десятилетия Октября в Ленинграде

Рис. 20. Ремонтно-механический цех
а — рабочая диаграмма; б — план цеха

Рабочая диаграмма ремонтно-механического цеха в общем виде будет выглядеть, как изображено на рис. 3.20, а. Все операции до № 4 включительно являются общими и обязательными для каждого вида оборудования, поступающего в ремонтно-механический цех.

Далее следуют собственно обрабатывающие операции производства № 5; их значительное количество разных назначений. Волнистая линия показывает, что не всякий предмет пройдет через все последующие операции, но движение обрабатываемого предмета пройдет обязательно в указанном направлении, минуя некоторые операции.

Технологический процесс и производительность данного ремонтно-механического цеха позволяют с точки зрения интенсивности работы мостового крана (при тяжелом режиме его работы) производить все необходимые подъемно-транспортные операции одним краном.

Исходя из этого, демонтажное, монтажное, окрасочное отделения и склады для поступающего оборудования и готовой продукции должны иметь одинаковые пролеты и высоту, а также расположение по прямой линии для возможности движения мостового крана. Цех должен иметь следующие отделения (пролеты, помещения) и их площади:

В соответствии с п. 4.36 СНиП II-M. 2-62 размеры пролетов принимаем равными 18 м. Высоты (от отметки чистого пола до низа несущих конструкций покрытия на опоре) принимаем в пролетах без мостового крана 4,8 м; в пролетах с мостовым краном — 8,4 м. В соответствии с пп. 1.10 и 1.17 СНиП II-M. 3-62 принимаем ширину пристройки бытовых и административно-конторских помещений равной 12 м и высоту — 3,3 м.

В шлифовально-точильном, жестяно-медницком и кузнечном отделениях выделяются производственные вредности (пыль и газы), поэтому они должны быть изолированы от других отделений стенами и покрытием.

Размещаем в плане отделения (помещения) ремонтно-механического цеха последовательно в соответствии с технологическим процессом, причем отделения (помещения) демонтажное, монтажное, окрасочное и склады, имеющие одинаковые пролеты и высоту (18 и 8,4 м), располагаем в одном направлении по прямой, как уже указывалось выше, поскольку работа в них осуществляется с помощью одного и того же мостового крана. Отделения моечное и инспекции повреждений расположены рядом с демонтажным отделением, поскольку из него и поступают в моечную части разобранного оборудования, но в соседнем пролете, так как имеют меньшую высоту (4,8 м).

Отделение сборки узлов расположено рядом с отделениями инспекции повреждений и монтажным, так как, с одной стороны, большое количество частей демонтированного оборудования не нуждается в ремонте и поступает из отделения инспекции повреждений 4 непосредственно в отделение сборки узлов, ас другой стороны, из отделения сборки узлы поступают непосредственно в монтажное отделение. Следовательно, такое расположение наиболее целесообразно.

Шлифовально-точильное, жестяно-медницкое и кузнечное отделения, будучи незначительными по площади, в целях необходимого естественного освещения, вентиляции и изоляции (по производственным вредностям) от других отделений располагаются в торце цеха.

Рис. 21. Схемы разреза и фасада ремонтно-механического цеха
а — разрез; б — фасад

Размеры и оборудование ремонтно-механического цеха (пролеты, длина, высота, электрический катучий мостовой кран), принятые в соответствии с технологическим процессом, определяют и принятие конструктивного решения цеха в целом и отдельных основных конструкций из существующих по номенклатуре для производственных зданий промышленных предприятий; а именно: при относительно больших пролетах (18 м) сосредоточенных нагрузках от электрического катучего мостового крана (динамические нагрузки) и несущих конструкций покрытий — цех принят с полным сборным железобетонным каркасом.

Колонны приняты железобетонные сборные одноветвевые, учитывая, что цех оборудован мостовым краном грузоподъемностью — Q = 10 т и имеет высоту до 10 м при шаге 6 м.

Фундаменты под колонны каркаса — одноблочные стаканного типа. Основные несущие конструкции покрытий приняты в соответствии с величиной пролета в виде сборных цельных железобетонных двускатных балок таврового сечения с предварительно напряженной арматурой.

Изображенный на рис. 3.20, б и 3.21 эскизный проект ремонтно-механического цеха не является единственным решением, но из всего вышеизложенного видно, что технологический процесс является, действительно, одним из основных факторов, влияющих на объемно-планировочную композицию производственного здания и его конструкции.

В итоге рассмотрения всех вышеприведенных сооружений следует сделать вывод, что применение самых различных конструкций, вызываемых назначением, функциональным процессом сооружений, таких, например, как колонны, колоннады, каркасы стен, различные криволинейные покрытия, рамы, фермы, фонари, окна и др., не может не отражаться на общем архитектурном образе сооружения в целом и его отдельных частей. Во всех приведенных примерах нельзя отделять архитектурную форму от конструкций, так как для большинства из них нельзя даже решить, где граница между архитектурной формой и конструкцией, где кончается архитектурная форма и начинается конструкция. Вышеприведенный краткий анализ памятников древней архитектуры Египта, Греции, Рима, а также сооружений нашей эпохи показывает единство архитектурной формы и конструкции, их органическую связь между собой и взаимозависимость. Архитектурная и конструктивная идеи сооружения представляют собой органическое целое, они неотделимы друг от друга, существование одной без другой невозможно. Архитектурные формы не могут рассматриваться отдельно без конструктивных соображений. Проектирование любого сооружения всегда предполагает наличие той или иной архитектурно-композиционной идеи.

Основная конструкция здания в целом намечается проектировщиком одновременно и неразрывно с той архитектурной идеей сооружения, которая является первоначальным творчеством проектировщика в выполнении им проектного задания. Архитектурная и конструктивная идеи сооружения представляют собой, как уже было указано, органическое целое, поэтому архитектуру сооружения с точки зрения художественно-эстетической нужно рассматривать совместно с его конструкцией.

Здания одного и того же назначения могут иметь различные архитектурно-функциональные композиции (варианты архитектурных решений), а так как архитектурные формы неразрывно связаны с конструкцией, то очевидно, что вместе с изменением архитектурно-функциональных и архитектурно-художественных композиций могут меняться и конструктивные композиции (варианты конструктивных решений). Поэтому наличие определенного проектного задания еще не предрешает определенности и неизменяемости конструктивного решения, и проектировщик при разработке конструкций должен учитывать возможность различных архитектурных решений по данному заданию, а следовательно, и различных конструктивных решений.





Похожие статьи:
Армокаменные конструкции балок, перемычек и перекрытий

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Конструкции зданий

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум