Архитектурные
статьи



История древних армянских архитектурных сооружений в Иерусалиме

Биография и творчество великого архитектора Леон Баттиста Альберти

Филиппе Брунеллески,- кто Он?

Божественное вдохновение требует одиночества и размышления. В истории искусства Микеланджело






 
   

Функциональные основы архитектурного дизайна
продолжение

  В первую очередь решаются вопросы ориентации здания с учетом его планировочной структуры. Солнце, перемещаясь в течение дня с востока на запад, освещает прямыми лучами только помещения, ориентированные на южный сектор горизонта, а в соответствии с гигиеническими требованиями основные помещения дневного пребывания должны освещаться солнцем не менее 2 часов; этот период называется временем инсоляции. В среднеевропейском климате северная стена дома находится вне зоны прямого солнечного света и зимой подвержена натиску влажных холодных северо-западных ветров, поэтому в северной части зданий планируется расположение помещений, второстепенных по отношению к необходимости инсоляции, или помещений с интенсивным тепловыделением (подсобные комнаты, кухни).
Спектральный состав солнечного излучения в течение дня меняется. Утром преобладают ультрафиолетовые лучи, вечером — инфракрасные. Если ультрафиолетовое излучение обладает бактерицидным свойством, то инфракрасные лучи способствуют перегреву помещений. Для защиты от избыточного количества солнечного света, что актуально в южных областях, окна оборудуют солнцезащитными экранами, жалюзи. Причем для защиты южных фасадов от дневного солнца устраивают горизонтальные жалюзи, а для защиты западных фасадов от низко стоящего над горизонтом жаркого солнца — вертикальные. На юге в качестве дополнительной защиты от солнца на южных фасадах устраивают теневые навесы, галереи, террасы, навешивают маркизы. На севере застекленные галереи вдоль юго-западных стен дополнительно обогревают здания за счет т.н. парникового эффекта.
Уровень естественной освещенности помещений должен, таким образом, координироваться с условиями инсоляции, а также с теплотехническими показателями оконных проемов: в традиционном деревянном исполнении светопрозрачные конструкции плохо держат тепло, поэтому широкие многочисленные окна означают существенное снижение температуры в помещении зимой. Кажущееся благо от залитого естественным светом интерьера может обернуться, кроме того, проблемой с расстановкой мебели и вообще с достижением уюта. Достаточный уровень естественного освещения определяется отношением площади оконных проемов к площади пола. Правда, с расширением в настоящее время индустриального изготовления стеклопакетов, одно - или двухкамерных (с тройным остеклением), вопрос неравенства в уровне теплозащиты между окном и стеной снимается, поэтому стеклянные поверхности фасадов могут широко использоваться в современной архитектуре вместе с модернизированными системами экранирования света.
Для районов с постоянными ветрами существенное значение имеет конфигурация застройки, обеспечивающая защиту от заносов территории снегом, песком, пылью. Но равным образом необходима и активация движения воздуха для проветривания среды обитания. Застройка, защищающая от ветра, планируется в виде периметрального барьера, прикрывающего внутриквартальную территорию, или гребенчатого расположения зданий, гасящего ветровые вихри. Для лучшего проветривания городской застройки в ней устраивают свободные коридоры, соответствующие направлениям потоков воздуха. Известно, что ветры огибают беспрепятственно округлые в плане сооружения (трубы, газгольдеры). Этот аэродинамический эффект нередко используют в современной архитектуре — высотным зданиям придается цилиндрический, ланцетовидный, овоидный силуэт. В отдельных случаях для нейтрализации ветрового давления и усилий опрокидывания высотных зданий (на больших высотах постоянны сильные ветры) их тело по высоте разделяется на отдельные блоки с «продухами» между ними.
С учетом направления и силы ветра нужно сообразовывать ориентацию и маломасштабной застройки. Не следует, например, в средних широтах располагать вход в усадебный дом с севера, где он зимой будет постоянно занесен снегом.
В многоквартирных жилых домах планировка секций обязательно должна учитывать возможность сквозного проветривания квартир, а для южных жилых домов предусматривается такая пространственная структура расположения квартир, чтобы они были связаны с вертикальной вентиляционной шахтой, активизирующей вытяжку воздуха из жилой зоны.
В сельской застройке Юго-Восточной Азии для предотвращения сноса крыши сильными ветрами ее делали в виде толстого соломенного наката, который при намокании в период дождей становился тяжелым и, прижимая все строение, оберегал его от разрушения. Такое строение крыши с укрепляющими накат бревенчатыми коротышами (тиги) сохранилось в каноническом архитектурном решении традиционных типов храмов в Японии. Еще более изобретательно была решена защита от опрокидывания ветром высоких хрупких пагод. В их центре, отдельно от конструкций ярусов, на закрытый каменной плитой реликварий ставился высокий кедровый столб, украшенный священными кольцами. Во время тайфуна пагода и столб раскачивались с разными амплитудами, взаимно гася возникшие колебания.
Тяжелый накат крыши, выложенный толстой керамической черепицей и пригруженный двумя толстыми коньковыми бревнами, предохранял от разрушения легкие каркасные сооружения Китая — не только от ветра, но и от землетрясений.
Удивительна изобретательность строителей, научившихся бороться с разрушительными ударами землетрясений. Конструктивный антисейсмический опыт лег в основу художественной образности архитектуры стран, расположенных на линии т.н. сейсмического пояса Земли, протянувшегося от Малайзии через Японию, Китай, Тибет, Среднюю Азию, Турцию, Черное и Средиземное моря к Исландии. Вы запомнили, что основным антисейсмичным приемом является отделение конструкций строения от его основания? Так вот, ликвидация «моста», передающего удар, характеризует все зональные антисейсмичные решения, как бы они не были разнообразны.
В китайском деревянном сооружении оригинальны не только доу-гуны, завершающие колонны и рессорно смягчающие подземные удары; любопытно само строение, напоминающее стол, ножки которого крепятся контурной доской под столешницей и свободно опираются на каменные плиты с насечками — чтобы колонны не смещались. Стропила крыши для устранения распора укладывают горизонтально.
В тибетских домах стены и внутренний каркас, на который опирались перекрытия и полы, возводили раздельно. При сейсмических толчках стены могли разрушиться, но каркас сохранялся. Характерная принадлежность архитектуры жилища Средней Азии — айвана — глубокая теневая ниша, имеющая в качестве опор одну или две деревянные колонны, подпирающие пролетную балку. Колонны завершались удлиненной резной консолью, уложенной вдоль балки, а опирались шаровидным основанием на соответствующую по размерам выемку наверху цокольного каменного столба. При землетрясении, на что и была рассчитана вся конструкция, колонна могла отклоняться на шарнирном основании, но консоль не позволяла балке терять опору. Отсутствие жесткости крепления давало некоторую гарантию сохранения целостности строения.
При возведении глиняных стен домов из пахсы (сырых подошвообразных слепков из глины с примесью рубленой травы) или сушеного на солнце кирпича кладка велась в елочку или с вводом рядов кирпича, поставленного на ребро. От такой кладки берет начало традиция создания орнаментальной кирпичной поверхности, впоследствии украшавшейся глазурованной облицовкой; так сложилась своеобразная стилистика архитектуры Средней Азии.
Причудливая волнистая в плане форма стен феодальных азиатских замков — кешков — в виде гофров предназначена для контроля возможных разломов стен во время землетрясения, а также для более четкого визуального восприятия сооружения в монотонной сизой дымке сухих степей. Древними греками были разработаны несколько приемов сейсмозащиты, особенно заметных на сохранившихся памятниках архитектуры. Во-первых, каменные храмы возводились без раствора, т.е. блоки, из которых они сложены, не были жестко скреплены друг с другом.
Периметральные колонны опоясывающих храмы галерей имели легкий наклон внутрь, а капители колонн завершались широкими опорными плитами. Основание храма — стереобат — состояло из толстого слоя хорошо притесанных друг к другу камней и было отделено от материка наваленными круглыми булыжниками, игравшими роль шарикоподшипников, значительно смягчавших силу подземных толчков. Надежной опорой считался и скальный монолит. Известно, что знаменитый храм Артемиды в Эфесе был построен на стереобате, возведенном в котловане болотистой местности, который был наполнен смесью золы и шерсти. Нужно ли объяснять, для чего это было сделано?
Наличие воды непосредственно на месте строительства — чаще всего неприятное обстоятельство. В местностях с влажным климатом от воды приходится защищаться со всех сторон: сверху, сбоку, снизу. О качествах крыши, защищающей от атмосферной влаги, разговор впереди. Достаточный уклон крыши и широкий свес карнизов способствуют быстрому удалению снега и дождевой воды и защите стен от увлажнения. Обратите внимание, что многоэтажные дома старой постройки имеют поэтажные пояса — выступы с металлическими фартуками, перебивающими непрерывные потоки воды по стене от косого дождя. Такие же фартуки имеют наружные подоконники и горизонтальные элементы оконной столярки. Цокольный камень — последняя защита от дождя нижней части здания, которая находится в самой неблагоприятной зоне воздействия и атмосферной, и грунтовой влаги. Чтобы дождевая вода не попадала в фундамент, по периметру здания вдоль границы цоколя и грунта устраивают отмостку. Как это делается и что будет, если этого не сделать, подробно рассказано в разделе II, содержащем информацию, посвященную основаниям и фундаментам. Добавим только, что цокольная часть здания поднимает полы зоны обитания на необходимую высоту для защиты от грунтовой сырости, от весеннего стояния вод и для проветривания подполья.
Чтобы ослабить вредное воздействие воды на здание, ее собирают в специальные лотки на крыше, ведущие к вертикальным водосточным трубам внешнего или внутреннего расположения. Перенесем внимание к климатическому воздействию на внутреннюю среду зданий.
Для регионов умеренного климата существенным представляется аргументированный выбор вида материала и толщины наружных ограждающих стен для обеспечения теплового комфорта в условиях зимы.
Чтобы разобраться в физическом содержании явления теплопереноса, обратимся к, где изображен разрез стены, разделяющей внутреннюю и внешнюю среды. Для простоты предположим, что tB и tH постоянны. Тогда в массиве стены образуется т.н. установившийся тепловой поток, выраженный в изменении внутренней температуры от тв к тн (дело в том, что поверхности стены, из-за влияния температуры среды противоположных сторон, имеют показатели температуры, несколько смягчающие разницу между tB и tH).
Чем толще стена и ниже ее теплопроводность, тем медленнее идет теплопередача и меньше расходуется тепла на поддержание комфортной температуры интерьера. Понятно, что при проектировании наружных ограждающих конструкций наиболее целесообразна минимальная толщина стены из материала с минимальной теплопроводностью. В качестве теплофизической характеристики материалов принимается коэффициент их теплопроводности X, учитывающий количество тепла, проходящего за 1 час через массив стены из данного материала толщиной 1 м при площади сечения теплового потока 1 м2 и разности температур на поверхностях ГС. Максимальную величину коэффициента теплопроводности имеют плотные, тяжелые материалы, минимальную — легкие и пористые. Например, X меди равен 330 ккал/м.ч.град., алюминия — 190, стали — 50, гранита — 3, кирпича — 0,6—0,8, пенопласта — 0,04. Коэффициент теплопроводности увеличивается с повышением температуры и влажности материала.
Но необходимый для теплотехнических расчетов показатель — сопротивление материала теплопередаче R — выражается отношением толщины слоя 8 к коэффициенту теплопроводности, т.е. R = 8Д . Если ограждающая конструкция имеет слоистую структуру, то общее термическое сопротивление стены будет равняться сумме термических сопротивлений каждого слоя.
Для выявления достаточности термического сопротивления стены из подобранных компонентов при определенных климатических условиях и заданном температурном режиме внутренней среды необходимо выполнить расчеты, учитывающие также протяженность отопительного периода. Расчеты выполняются по специальной методике, использующей климатологические данные и теплофизические характеристики материалов. Строительная теплотехника).
По поводу температурно-влажностного режима отапливаемых помещений в холодное время года нужно добавить следующее. Повышенная влажность воздуха негативно отражается как на самочувствии обитателей, так и на состоянии конструкций и их поверхностей.
В теплом помещении водяные пары воздуха незаметны, но достаточно впустить через форточку морозный воздух, как охлажденная влага конденсируется в виде волны серого пара. В интерьере может образоваться такой баланс между температурой и влажностью, при котором количество водяных паров в воздухе достигает абсолютной насыщенности, предшествующей их конденсации даже при незначительном падении температуры. Это падение обеспечивается перепадом между tB и тв примерно в 6°С при температуре помещения 18—20°. Что в итоге? Стена «плачет», краска намокает и шелушится, обои коробятся, появляется черная плесень. Хуже обстоят дела с внешними углами, зона которых находится под перекрестным влиянием внешних низких температур. Чтобы устранить эффект переохлаждения и даже промерзания углов, необходимо их утеплять утолщением стены, пилястрами или включением в их конструкцию слоев теплоизолирующих материалов. Зимой, с повышением изоляции помещений внутри зданий, увеличивается их влажность, снизить которую можно хорошо отрегулированной вентиляцией.
Благодаря повышенному давлению водяного пара в отапливаемых помещениях влага вместе с тепловым потоком проникает внутрь ограждающих конструкций здания: в стены и перекрытия. В процессе движения в массиве ограждения пар достигает точки росы и конденсируется. Конструкция теряет теплоустойчивость, а накопление внутри нее влаги в конечном счете ведет к ее разрушению. Чтобы предотвратить попадание влаги в конструкциях, разделяющую внешнюю и внутреннюю среды, в слой, ближайший к внутренней среде, вводится диафрагма пароизоляции. При разработке дизайна усадебного жилого дома это необходимо учитывать в конструкции цокольного и чердачного перекрытий, в мансарде. И если речь идет об утеплении стен, то материал теплоизоляции располагается снаружи, как и шерсть, защищающая животных от холода.


1