автореферат диссертации по строительству, 05.23.21, диссертация на тему:Принципы формирования адаптивной архитектуры научно-исследовательских информационных центров

00553ооо/

ГАЗАРЯН РУБЕН КАМОЕВИЧ

ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНОЙ АРХИТЕКТУРЫ НАУЧНО- ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ЦЕНТРОВ

Специальность 05. 23. 21 - архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата архитектуры

г і ноя т

Москва-2013

005538587

Работа выполнена в аспирантуре ОАО "Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий", отдел архитектуры жилых и

общественных зданий

Балакина Алевтина Евгеньевна - кандидат архитектуры, профессор, заведующий кафедрой "Проектирование зданий и градостроительство" ФГОУ ВПО "Московский государственный строительный университет" (МГСУ)

Сапрыкина Наталия Алексеевна - доктор архитектуры, профессор, заведующий кафедрой "Основы архитектурного проектирования" Московский Архитектурный Институт (Академия)

Петрова Лариса Владимировна - кандидат архитектуры, профессор кафедры "Архитектура" ФГОУ ВПО «Государственный университет по землеустройству» (ГУЗ)

Ведущая организация - Государственное унитарное предприятие города Москвы «Московский научно-исследовательский и проектный институт типологии, экспериментального проектирования» (ГУЛ МНИИТЭП)

Защита состоится: "04" декабря 2013 года в 14:00 часов на заседании объединенного диссертационного совета ДМ 303.017.01 при ОАО "Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий" по адресу: 127434, Москва, Дмитровское шоссе, дом 9, строение 3, зал заседаний, телефон: +7 (499) 976-15-72, +7 (499) 976 28 19, факс +7 (499) 976 29 36.

С диссертацией можно ознакомиться в методическом фонде ОАО "Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий".

Автореферат разослан: «01» ноября 2013 г.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ученый секретарь диссертационного совета^

кандидат архитектуры, профессор ^ А.А.Магай

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Период с 1990 - 1998 года в истории Российской Федерации был ознаменован банкротством множества высокотехнологичных предприятий на фоне экономических потрясений. Часть организаций организовавших скорейшую смену ориентации с оборонного государственного заказа на гражданские нужды обеспечили свое выживание средствами функциональной реорганизации.

Данное явление особенно остро коснулось научно-исследовательских информационных центров (далее НИИЦ). Результатом этих последствий стали утраченные лидерские позиции в области информационных технологий и существенная эмиграция наиболее квалифицированных специалистов.

Количество навсегда утраченных уникальных НИИЦ могло быть меньше, если бы фонд их зданий и сооружений, обладал большей адаптивностью архитектурно - планировочных и проектных решений. Под понятием адаптивной архитектуры понимается свойство архитектурно-планировочной и технологической организации зданий, позволяющее оперативно изменять их функциональное назначение низкозатратными средствами, без изменения конструктивных систем и ухудшения качества архитектурной среды. При экономической необходимости здания и сооружения, обладающие адаптивной планировочной структурой, способны быстро и эффективно изменять свое функциональное назначение. Адаптивная архитектура зданий НИИЦ дает существенное конкурентное преимущество их собственникам или арендаторам в случаях экономических потрясений или нестабильности. Принцип, при котором архитектурно-планировочная и организационная структура здания позволяет использовать здание или его помещения для различного набора независимых эксплуатационных процессов, является функциональной диверсификацией. Этот принцип является одним из основополагающих при формировании адаптивной архитектуры НИИЦ, так как позволяет снизить риски предприятий и инвесторов. Функциональная диверсификация, как один

из главных постулатов адаптивной архитектуры зданий позволяет дополнительно застраховать капиталовложения инвесторов и обеспечить пространство для экономического маневра в сложных социально-экономических ситуациях.

В ближайшем будущем практически все отрасли научных исследований, изысканий и даже часть наукоемкого производства будут производиться на компьютерном оборудовании, существенным образом изменится состав исследовательского и опытного оборудования. Рост информатизации научно -исследовательских центров создает новые архитектурно - планировочные, санитарные и инженерные требования к зданиям, что совместно с требованиями функциональной диверсификации, предъявляемыми инвесторами, делает необходимым формирование нового типа зданий НИИЦ, отвечающих критериям устойчивой во времени, адаптивной архитектуры.

Первым отечественным примером в этом направлении стал экспериментальный проект так называемой "кремниевой долины" в Сколково. Отличительной особенностью формирующегося центра будет развитие адаптивной архитектуры. Уже сейчас в Сколково проектируются и строятся здания с учетом возможной адаптации архитектурно-планировочных и объемно-пространственных решений к быстроменяющимся технологическим и социально-экономических требованиям. Проект в Сколково фактически является экспериментальной платформой, на которой должны быть отработаны основные организационные процедуры, и при этом обладает рядом недостатков. Вследствие высокой цены на объекты недвижимости и недоступности для массового потребителя, Сколково рискует потерять самое важное - статус "стартовой площадки" для сотрудничества зарождающихся малых наукоемких предприятий и бизнеса, превратившись очередной дорогой офис.

Преодолеть эти недостатки можно с помощью гибкой ценовой политики за счет создания широкой типологии адаптивных планировочных модулей (далее АПМ) различного функционального оснащения и типоразмеров,

позволяющих предложить потребителю более, доступный и дифференцированный по цене выбор.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА Теоретически и методически проблема архитектурной адаптивности изучалась очень активно. В 60-ые, 70-ые годы, ЦНИИПромзданий и другими отраслевыми институтами были разработаны методы проектирования гибких архитектурно-строительных решений для промышленных зданий. Также велись поиски альтернативных методов проектирования промышленных объектов. Были разработаны комплектно-блочные, модульные и модульно-блочные предприятия. Над этими методами работали B.C. Рягузов, Ю.Л. Шерман, В.В. Руденко, И.А. Черепов, C.B. Блинков, A.A. Кистенев, Ю.Н. Курденков и др.

Принципы формирования архитектуры инновационных центров были изучены в диссертациях Антонова А.В и Румянцева A.A. Аспекты формирования трансформируемой, динамической архитектуры освещены в работах Асафовой Т.Г, Рябушиной А.В, Сапрыкиной Н.А, Сикачева А.В, Борисовского Г.Б и Полянского Ю.Т, Киселевой Н.Г и Бобылевой Н.С.

За рубежом вопросы развития устойчивой во времени архитектуры изучались японскими теоретиками метаболизма: Арата Изодзаки, Кинори Кикутаке, Кисё Курокава и их последователями: Питер Кук, Уорен Чок, Рон Херрон, Дэнис Кромптон, Майкл Уэбб и Дэвид Грин.

Несмотря обширное количество, научных трудов по теме функциональной адаптации, вопросы устойчивого функционального развития не рассматривались в плоскости создания формализованной типовой секции адаптивного здания НИИЦ в виде универсальной параметрической модели (далее УПМ), используемой для формирования типологического ряда комбинаций АПМ в составе ее архитектурно-планировочной структуры. В приведенных ранее научных работах и теоретических трудах, послуживших фундаментальной основой настоящего исследования не были затронуты задачи анализа современного опыта проектирования НИИЦ, их возможного перспективного развития и изменения в будущем. Не формировались задачи

изучения приемов, способов и средств функциональной адаптации, разработки принципов формирования адаптивных архитектурно-планировочных решений, не изучались технологические аспекты формирования организационной структуры зданий НИИЦ с учетом частой смены циклов обновления устаревшего вычислительного оборудования. Не были разработаны научно -обоснованные приемы проектирования моделей зданий НИИЦ, учитывающие специфику их архитектурно-планировочной и функциональной организации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА В диссертации впервые разработаны и применены:

1. Архитектурные принципы формирования функционально адаптивных зданий НИИЦ.

2. Универсальная параметрическая модель адаптивного здания НИИЦ.

3. Типология адаптивных планировочных модулей различных типоразмеров.

4. Графоаналитический метод оценки адаптивности проектных решений на основе диаграмм Кивиата.

5. Поэтапный алгоритм формирования адаптивной архитектуры зданий НИИЦ.

НАУЧНАЯ КОНЦЕПЦИЯ Научная концепция работы заключается в том, что исследования в области адаптивной архитектуры зданий НИИЦ, позволят разработать типологический ряд АПМ, дифференцированных по уровню функциональности и типоразмерам. На его основе могут формироваться адаптивные архитектурно-планировочные решения здания НИИЦ, что позволит обеспечить их большую конкурентоспособность в периоды экономической нестабильности.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ Разработка принципов формирования адаптивной архитектуры зданий НИИЦ, повышающих уровень приспосабливаемое™ зданий и помещений к часто изменяющимся социально-экономическим условиям.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 1. Анализ мирового и отечественного опыта архитектурного проектирования и строительства НИИЦ.

2. Выявление и изучение архитектурных средств, повышающих возможности функциональной реорганизации зданий.

3. Поиск методов объективной оценки адаптивности архитектурно -планировочных решений.

4. Разработка универсальной параметрической модели здания НИИЦ.

5. Разработать рекомендации по формированию архитектурно-планировочных решений, повышающих функциональную адаптивность зданий НИИЦ.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ Архитектурно - планировочные и проектные решения зданий НИИЦ. Типология зданий существующих современных научно-исследовательских информационных центров на примере отечественных и зарубежных проектов. ПРЕДМЕТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Архитектурные средства повышения устойчивости функционального развития зданий НИИЦ и адаптивности их архитектурно-планировочных решений.

ГРАНИЦЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В настоящем исследовании рассматриваются здания НИИЦ высотой до 25 этажей, построенные в ХХ-ХХ1 веках в крупнейших городах.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Сбор информации в литературных источниках и сети интернет в области отечественного и зарубежного опыта проектирования и строительства НИИЦ.

2. Сопоставление с помощью графоаналитического метода на основе диаграмм Кивиата архитектурно-планировочных решений зданий НИИЦ.

3. Моделирование и экспериментальное поисковое проектирование адаптивных планировочных модулей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Практическая значимость диссертации заключается возможности использования при архитектурном проектировании следующих результатов:

1. Разработанного научно-обоснованного поэтапного алгоритма формирования адаптивной архитектуры и функционально планировочной организации зданий НИИЦ.

2. Предложенного типологического ряда АПМ, обеспечивающих высокую инвестиционную и функциональную устойчивость зданий НИИЦ.

3. Возможности применения принципов формирования адаптивной архитектуры и рекомендаций по построению архитектурно-планировочных решений зданий НИИЦ.

Экономический эффект достигается за счет значительной экономии затрат при частых сменах функционального назначения зданий.

АПРОБАЦИЯ

Основные положения диссертации были доложены и опубликованы на следующих научных конференциях:

• Научно - техническая конференции "Актуальные вопросы строительной физики - энергосбережение и экологическая безопасность" в НИИ строительной физики, по проблемам развития экологической архитектуры.

• XII международная межвузовская научно - практическая конференция молодых ученых, докторантов и аспирантов "Строительство - формирование среды жизнедеятельности", секция 7: "Социально - гуманитарные проблемы градостроительства и архитектурно - строительной деятельности".

ВНЕДРЕНИЕ

Основные положения диссертации и рекомендации по проектированию были внедрены при:

1. Разработке проектной документации многофункционального комплекса со стадионом "Внуково" г. Москва, улица Большая Внуковская владение 8.

2. Дипломном проектировании экспериментального научно-исследовательского центра бизнес-инноваций (ЭКСНИИЦБИ).

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Работа включает текстовую часть объемом 105 страниц, содержащую введение, 3 главы с выводами по каждой главе и общие выводы. 30 приложений включающие 40 иллюстраций и 10 таблиц. Библиографию из 100 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ И ОСНОВНЫЕ ИДЕИ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель, задачи, методы исследования и научная новизна работы.

В первой главе рассматриваются предпосылки формирования адаптивной архитектуры НИИЦ.

На пути решения проблем архитектурной адаптивности НИИЦ и их интенсивной информатизации возникает множество нюансов, в частности: конфликты требований нормативов для разных типов зданий, жесткая привязка санитарно-гигиенических помещений к инженерным системам, частый шаг вертикальных несущих конструкций, расположение окон, вентиляционных и лестнично-лифтовых шахт, низкие потолки, нормативные значения по инсоляции помещений и т.д.

Тенденции, предвосхитившие тенденции архитектурно-планировочных решений в сторону универсальности и адаптивности возникли гораздо раньше, в период интенсивного развития промышленного производства. В промышленном строительстве ввиду частой смены производственных циклов и технологического оборудования, требовалось максимально укрупнить пролеты производственных цехов, что позволяло регулярно обновлять технологические линии производственных предприятий, избегая затратных процессов строительства новых корпусов и реконструкций с расширением.

Советский опыт массового строительства наукоградов, научно -исследовательских институтов и информационных центров имел колоссальное значение в плане технологического и экономического становления страны. Подавляющая часть этих научных центров имела стратегическое или

оборонное значение, что обусловило их закрытую, а порой и секретную структуру, что приводило к образованию моногородов. Данное обстоятельство несомненно наложило отпечаток и на архитектуру. Планировочные решения зданий НИИЦ того времени имеют ярко выраженную профильную технологическую направленность. В условиях снижения производства или отсутствия государственного заказа, огромные наукоемкие предприятия оказались совершенно не подготовлены к рыночной, конкурентной борьбе с другими компаниями из-за невозможности их оперативной реорганизации.

В условиях фактического развала государственной системы управления в постсоветское время, многие уникальные НИИЦ оказались экономически невостребованными. Для сохранения научной базы, уникальных коллективов и технологий, возможность функциональной реорганизации предприятий стала единственно доступным способом спасения. Большинство проектных и планировочных решений зданий НИИЦ не учитывали специфики возможной функциональной трансформации предприятий. Смена функционального назначения здания в целях выживания предприятия становилась задачей сложной, капиталоемкой, а порой и просто невозможной.

НИИЦ советского времени имевших изначально двойное - оборонное и гражданское назначение получали высокие шансы на выживание в условиях экономических потрясений. Архитектура и планировочные решения зданий НИИЦ таких предприятий легко поддавались техническому переоснащению, модернизации и функциональной реорганизации. Большинство зданий НИИЦ имевших адаптивную планировочную структуру очень быстро нашли применение в условиях новых экономических реалий.

Данное свойство необходимо учитывать при проектировании новых зданий НИИЦ. Это позволит обеспечить устойчивое развитие архитектуры в течение всего жизненного цикла зданий за счет значительного увеличения морального срока службы зданий. Таким образом, становится целесообразным формирование универсальных архитектурно - планировочных решений научно - исследовательских информационных центров, позволяющих наиболее полно

использовать перспективные технологические возможности отрасли, с учетом потенциального развития или реорганизации этих комплексов в будущем. Это даст научным центрам свободу развития и расширения в случае успешной деятельности, или наоборот позволит быстро и без ущерба архитектуре адаптировать здания под текущие потребности в случае финансовой несостоятельности проекта.

Формирование таких адаптивных зданий и проектные изыскания в этой области, неизбежно потребуют создания новой методики проектирования, основанной на унификации, стандартизации, типизации и формализации проектных решений. Процесс поиска средств повышения архитектурной адаптивности зданий с методической стороны требует представления НИИЦ в виде многокомпонентного образования, состоящего из универсальной параметрической модели (далее УПМ - формализованной типовой секции здания НИИЦ), адаптивных планировочных модулей (далее АПМ) представляющих собой архитектурно-конструктивную ячейку здания обеспеченную независимым подводом коммуникаций.

Исследование процессов функциональной диверсификации и архитектурно - планировочной адаптации зданий требует комплексного подхода включающего в себя социально - экономические, финансово -инвестиционные, технологические, архитектурно - планировочные, градостроительные и эстетические аспекты формирования НИИЦ.

Проведенное исследование современного состояния теоретических и методических проблем адаптивности архитектурно - планировочных решений зданий НИИЦ, а также особенностей их эксплуатации и использования материально технического фонда, было направлено на подтверждение, уточнение, выдвинутой ранее гипотезы о необходимости поиска новых принципов формирования архитектуры и функциональной - планировочной организации зданий и НИИЦ. В связи с прогрессивно возрастающим уровнем информатизации зданий научных организаций, а также стабильным усилением данной тенденции в обозримом будущем, стало очевидным, что регулярное

технологическое и техническое переоснащение, функциональная реорганизация зданий научно - исследовательских информационных центров потребует пересмотра классического монофункционального принципа использования объектов капитального строительства.

Данное предположение также было подтверждено в ходе анализа развития теории архитектурной адаптивности в экономически развитых страна мира, в частности было установлено, что проблема функциональной гибкости строительных объектов не нова и изучение зарубежной практики проектирования показывает значительные экономические преимущества этого свойства при прохождении зданий выявленных видов и циклов адаптации.

Для выявления аспектов формирования архитектурно-планировочной и организационно-технологической структуры зданий НИИЦ было произведено исследование типологии планировочных решений зданий НИИЦ на примере отечественных и зарубежных объектов (рис. 2). Исследование типологии зданий информационных центров позволило установить количество видов основных планировочных решений и их распределение в общей существующей структуре фонда зданий ведущих научно-исследовательских информационно-технологических организаций.

Было установлено, что доля базовых планировочных решений занимает лишь 5% от общего числа, с учетом комбинированных типов - 95%. Наибольшее распространение ввиду организационно-технологических преимуществ, удобства эксплуатации и модернизации получили следующие виды планировочных решений зданий НИИЦ:

1. Ячейковая -12%.

2. Коридорная - 48.

3. Открытая - 36%.

4. Остальные - 4% (Анфиладная, зальная, павильонная).

Полученный результат исследования позволяет сделать вывод о том, что всего лишь 3 из 6 базовых видов планировочных решений зданий НИИЦ занимают более 96% процентов всего фонда архитектурно-планировочных

решений в связи достижением наилучших совокупных эксплуатационных качеств. Соответственно становится логичным предположение о том, что методом экспериментального проектирования осуществимо создание нового 4 типа адаптивного архитектурно-планировочного решения здания НИИЦ на основании 3 наиболее рациональных: коридорная, ячейковая и открытая. Целью создания нового планировочного типа служит необходимость достижения максимальной адаптивности проектных решений и совокупное объединение достоинств коридорной, ячейковой и открытой архитектурно-планировочной структур зданий НИИЦ.

В отечественной практике сложилась ситуация при которой, проблема архитектурной адаптивности, имевшая широкое освещение в теоретических, методических и научных трудах, не получила столь массового распространения.

В первой главе в результате проведенного анализа опыта проектирования и строительства были выявлены 5 основных предпосылок, формирования теории адаптивной архитектуры зданий НИИЦ:

1. Архитектурно-планировочные - отсутствие вариантных функционально -планировочных решений для большинства зданий приводит к ухудшению качества архитектурной среды в случае смены функции.

2. Инвестиционные - жесткая привязка планировочных решений к функциональному назначению здания повышает неликвидность здания как материального актива.

3. Конфликтологические - несовпадение аммортизационных циклов компонентов зданий и неизменяемость конструктивных элементов затрудняет обновление инженерных, архитектурно-планировочных, организационно-технологических и других систем здания.

4. Экономические - усложнение процесса обновления компонентов здания приводит к увеличению затрат на производство строительно-ремонтных работ.

5. Технологические - интенсивное развитие информационных технологий, в силу своей специфики, требует более частой модернизации информационно-технологических и других компонентов влияющих на архитектурно-планировочные решения зданий информационных институтов.

Рассмотрение теоретического и практического опыта было невозможно без расширения типологических границ: методы и формы достижения функциональной адаптивности в зданиях научно-исследовательских информационных центров помогут обогатить практику их проектирования.

Во второй главе проведен анализ практики проектирования НИИЦ и поиск средств их функциональной реорганизации, позволивший выявить составные компоненты архитектурно-планировочной и организационно-технологической структуры зданий НИИЦ.

В частности была выявлена организационная структура адаптации зданий НИИЦ, состоящая из 3 компонентов дифференцированных между собой по затратности. Каждый из видов адаптации - реорганизация, модернизация и реновация - состоит из 4-8 циклов, так же ранжированных по затратности.

Были выявлены факторы, влияющие на формирование адаптивной архитектуры зданий НИИЦ: природно-климатические, функциональные, градостроительные, социальные, демографические, идеологические, конструктивные, экономические, эстетические, инженерно-технические, инфраструктурные, транспортные.

В процессе изучения архитектурно-планировочных решений зданий НИИЦ различного функционального насыщения была выявлена номенклатура наиболее часто встречаемых типов помещений, состоящая из 109 наименований, объединенных в 12 функциональных групп, определены функциональные связи между группами помещений.

Изучение вышеописанных аспектов позволяет перейти к комплексному анализу практики проектирования и изучению средств обеспечивающих планировочную реорганизацию зданий НИИЦ. Сопоставление отечественной

методики проектирования с зарубежной показало, что организационная структура, определяемая штатным расписанием, перечнем подразделений с указанием их функций и набором технических средств, служит основой для составления задания на проектирование (состав и площадь помещений, функциональная структура здания в целом).

Традиционно - организационное построение производства рассматривается как стабильное, застывшее образование, позволяющее составлять задания на проектирование зданий, рассчитанных на эксплуатацию в течение 50 или 100 лет. Однако изменения в системе производства работ приводят к тому, что уже через 3-5 лет после ввода в эксплуатацию нового здания, учитывающего все особенности конкретного производства или труда, появляются несоответствия между организационной и функциональной структурами.

В результате исследования выявлено, что основой данных противоречий является несовпадение в периодах амортизации конструктивных, инженерных, архитектурно-планировочных компонентов зданий классифицированных еще Эрнстом Нойфертом.

Конструктивная система здания является единственной практически неизменяемой компонентом здания, сохраняющейся в изначальном виде до момента утилизации. Исходя из проведенного анализа архитектурного формирования зданий, становится очевидным заключение о том, что максимально возможное сокращение доли жестких конструктивных элементов в архитектурно-планировочной структуре зданий и сооружений позволяет увеличить его адаптивность. Сокращение доли неизменяемых планировочных элементов является принципом гибкости архитектурных систем.

В случае, когда жесткая конструктивная структура здания изначально не обуславливает заранее запланированных функциональных трансформаций, все последующие попытки реорганизации будут экономически неэффективны, так как затраты, необходимые на организацию процессов адаптации, будут нерентабельны.

Решением данного противоречия между конструктивными, организационно-технологическими и архитектурно-планировочными компонентами зданий является поиск оптимального типоразмера архитектурно-конструктивных элементов (АПМ в частности) планировочной структуры зданий, обуславливающего возможность вариантного проектирования и комбинации проектных решений в зависимости от внешних условий. Задача выбора оптимального типоразмера, требует детального исследования типологии адаптивных планировочных модулей, но еще более важной задачей является организация архитектурно-конструктивной структуры плана здания НИИЦ с высокими возможностями комбинирования АПМ. Именно комбинационные возможности планировочной структуры создают один из главных принципов формирования адаптивной архитектуры - вариативность.

В первой главе была выдвинута гипотеза о необходимости формирования нового типа планировочного решения зданий НИИЦ на основе коридорного, открытого и ячейкового типов. В рамках экспериментального проектирования эта задача была решена при помощи создания УПМ секции адаптивного здания НИИЦ (рис.1). В качестве основы планировочной структуры была выбрана открытая планировочная система с 3 пролетами в поперечном направлении, при этом число шагов определяется длиной секций между деформационными швами. Таким образом, была создана типовая секция здания с открытой планировочной структурой. Центральный пролет "Б" в глубине корпуса здания используется как коридор, сюда же вынесены все основные инженерные коммуникации, подсобные, технологические, технические и другие помещения, не требующие освещенности и инсоляции. Соответственно вся глубина пролетов "А" и "В" может использоваться для организации любых типов помещений входящих в состав номенклатуры для зданий НИИЦ. Всего в такой универсальной параметрической секции адаптивного здания НИИЦ образовалось 15 АПМ, число которых может варьироваться в зависимости от ширины здания. За счет обеспечения возможности независимого подвода коммуникаций к каждому АПМ из технологической зоны коридора достигается

новый принцип адаптивности архитектурно-планировочных решений автономность.

ИНСОЛИРЧЕМАЯ ЗОНА

НЕИНСОЛИРЧЕМАЯ, ЗОНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОРИДОРА

НЕЗАВИСИМЫЙ ПОДВОД КОММУНИКАЦИЙ

ИНСОЛИРЧЕМАЯ ЗОНА

РИСЧНОК 1

На основе разработанной универсальной параметрической модели адаптивного здания НИИЦ становится возможным формирование различного набора АПМ являющимися независимыми ячейковыми элементами планировочной структуры, связанных между собой коридором, при этом вся секция здания имеет открытую планировочную структуру. Таким образом удалось сформировать УПМ объединяющую достоинства ячейковой, коридорно-кабинетной и открытой планировочной структур. В результате исследования комбинационных возможностей АПМ в составе УПМ было выявлено 3 общих типа комбинации: угловой, линейный и прямоугольный (таблица 2).

Для расширения числа вариантов функционального применения АПМ в структуре УПМ здания НИИЦ, была исследована номенклатура адаптивных планировочных модулей различного функционального назначения и типоразмеров (рис. 5).

Для оценки адаптивности и эффективности архитектурно-планировочных и проектных решений АПМ в диссертации был применен универсальный графоаналитический метод сравнительного анализа на основе диаграмм

Кивиата (рис. 4), в котором качество проектных решений прямо

17

пропорционально площади фигуры, построенной на основе 8 расчетных критериев оценки уровня адаптивности АПМ вычисленных в процентном соотношении, наиболее важными из которых являются:

1. Процентное соотношение фактического количества ФПЭ по отношению максимальному.

2. Процентное соотношение предполагаемого количества рабочих мест полному составу специалистов.

3. Процентное соотношение полезной площади АПМ к общей.

4. Процентное соотношение площади перегородок к общей площади АПМ.

5. Процентное соотношение площади отверстий в полу для трассировки инженерных коммуникаций к общей площади АПМ.

С учетом обобщенных результатов полученных значений уровней адаптивности для номенклатуры АПМ различных типоразмеров, уровнем оптимальных проектных решений является диапазон значений для АПМ 3040% и выше.

Дифференциация АПМ проводилась по принципу функциональной емкости помещений. Этот принцип учитывался критериями оценки уровня адаптивности проектных решений №1 и №2, при котором главной задачей является поиск архитектурно-планировочных и комбинационных решений определяющих максимальную функциональность помещений при минимальной площади. Принцип функциональной емкости, является одним из главных принципов архитектурной адаптивности.

Принцип дискретности - построения адаптивной архитектуры от частного к общему, от функционально планировочных элементов к адаптивным планировочным модулям, далее к универсальной параметрической модели был определен в результате изучения последовательности формирования адаптивной архитектуры зданий НИИЦ. Было установлено, что общая адаптивность всей системы - УПМ является совокупностью адаптивности каждого из её компонентов: АПМ и ФПЭ. Для достижения наиболее эффективных проектных решений, необходимо последовательно добиться

наивысших уровней адаптивности в каждом компоненте формирования архитектуры начиная с самого первого - ФПЭ. Только после получения широкой номенклатуры наиболее эффективных ФПЭ, на ее основе заниматься разработкой типов АПМ, определив перечень оптимальных решений адаптивных планировочных решений, становится возможным переход на уровень поиска комбинационных возможностей в составе УПМ. В обратном порядке этот принцип не работает, так как достижение высокой адаптивности на уровне УПМ, вовсе не означает получения хорошего результата при переходе на уровень АПМ и далее.

Принцип модульности - взаимозаменяемости АПМ внутри планировочной структуры УПМ, был выявлен в результате изучения комбинационных возможностей. Был установлено, что одинаковый способ стыковки с инженерными коммуникациями позволяет увеличить вариантные возможности использования АПМ различного функционального назначения и типоразмера внутри архитектурно-конструктивной ячейки УПМ.

Анализ исследуемого материала во второй главе позволил предложить следующие принципы формирования адаптивной архитектуры НИИЦ:

1. Функциональная диверсификация - увеличение числа видов функционального использования зданий и сооружений.

2. Вариативность - увеличение числа вариантов планировочных решений для каждого из видов функционального использования здания или сооружения.

3. Модульность - взаимозаменяемость функционально-планировочных компонентов зданий.

4. Автономность - обеспечение возможности независимого подвода всех коммуникаций к каждому адаптивно-планировочному модулю здания.

5. Дискретность - принцип построения от частного к общему, при котором совместная компоновка функционально планировочных элементов (ФПЭ) образует более крупные адаптивные планировочные модули (АПМ), а компоновка АПМ образует УПМ адаптивного здания НИИЦ.

6. Архитектурно - строительная гибкость - сокращение доли неизменяемых конструктивных компонентов в общем числе всех элементов планировочной структуры зданий НИИЦ.

7. Функциональная емкость - принцип увеличения числа функциональных возможностей при минимальной используемой площади.

Предлагаемые принципы формирования адаптивной архитектуры позволят обеспечить разработку дифференцированной типологии АПМ и алгоритма проектирования адаптивных зданий НИИЦ.

В третьей главе разработаны рекомендации по формированию адаптивных архитектурно-планировочных решений зданий НИИЦ.

На основе модели финансово - технологической амортизации, предложенной Эрнстом Нойфертом, компоненты здания можно классифицировать на три группы: неизменяемые, сложно изменяемые и легко изменяемые. Данная классификация позволяет сделать вывод о том, что чем больше в объемно - планировочной структуре здания неизменяемых, сложно изменяемых компонентов, тем ниже адаптивность здания в целом.

При изучении типологии основных и комбинированных планировочных решений было выявлено, что наибольшее распространение получили 3 типа:

1. ячейковая 12%

2. коридорная 48%

3. открытая 36%

4. остальные типы 4%

Выявленная закономерность позволила методом экспериментального проектирования, созданием УПМ подтвердить выдвинутую ранее гипотезу о возможности создания дополнительного 4 базового типа на основе 3 основных, объединяющего в себе лучшие качества коридорного, ячейкового и открытого планировочного типов.

В процессе исследования было выявлено, что вариантное проектирование это процесс, требующий новых подходов к поиску архитектурной -

планировочных решений, опирающихся на критерии универсальности, взаимозаменяемости, адаптивности и гибкости проектных решений. В результате исследования изучения специфики формирования адаптивных архитектурно-планировочных решений зданий, элементов их последовательного построения, приёмов, методов и средств повышения функциональной устойчивости НИИЦ были выявлены 7 принципов формирования адаптивной архитектуры, на основе которых были определены следующие приемы повышения уровня адаптивности проектных решений:

1. Унификация, типизация, стандартизация функционально-планировочных элементов (ФПЭ) и адаптивных планировочных модулей (АПМ).

2. Вариантное и экспериментальное проектирование, подразумевающее поиск наиболее выгодных с экономической и функциональной точек зрения архитектурно-планировочных решений

3. Обеспечение АПМ общим универсальным способом стыковки к инженерным коммуникациям, позволяющего достичь взаимозаменяемости адаптивных планировочных модулей в составе архитектурно-конструктивной ячейки УПМ.

4. Укрупнение шага вертикальных несущих конструкций зданий, позволяющего расширить номенклатуру типоразмеров АПМ и вариантные возможности их компоновки.

5. Использование безригельных каркасов, каркасов со скрытыми балками или капителями для увеличения высоты помещения.

6. Увеличение глубины корпуса секции здания в целях создания больше внутренней полезной площади для неинсолируемых (технических и технологических) помещений.

7. Организация мероприятий для увеличения глубины проникновения солнечного света в центр корпуса здания (использование светофокусирующих и светорассеивающих устройств)

8. Формирование наиболее широкой номенклатуры комбинаций адаптивных планировочных модулей (АПМ) на основе предложенной адаптивной

(универсальной, фрактальной) планировочной структуры, являющейся совмещением коридорной, открытой и ячейковой планировочной схем.

9. Максимальное совмещение схожих функциональных процессов в ФПЭ и АПМ, позволяющее сократить номенклатуру требуемых помещений за счет многофункциональности каждого из них.

Ю.Уменьшение ширины окон и простенков наружных стен, увеличение общего количества окон и простенков наружных стен в плане этажа для формирования большей номенклатуры помещений разной площади.

11.Распределение функционально - технологических процессов не только в плане этажа, но и по высоте здания.

12.Разработанные приемы и средства повышения уровня адаптивности проектных решений позволят увеличить функциональную и инвестиционную устойчивость архитектурно-планировочных решений зданий НИИЦ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Анализ отечественного и мирового опыта проектирования и строительства позволил подтвердить востребованность принципов формирования адаптивной архитектуры, необходимость применения рекомендаций, методов и приемов, обеспечивающих повышение адаптационных качеств зданий НИИЦ.

2. В результате исследования разработаны 7 базовых принципов формирования адаптивной архитектуры зданий НИИЦ - функциональная диверсификация, вариативность, модульность, автономность, дискретность, архитектурно-строительная гибкость, функциональная емкость повышающих уровень приспосабливаемости зданий и помещений к часто изменяющимся условиям работы.

3. Разработана универсальная параметрическая модель адаптивного здания НИИЦ и рекомендации по ее использованию для формирования архитектуры адаптивных зданий.

4. Оценку адаптивности проектных решений предложено проводить графоаналитическим методом на основе диаграмм Кивиата, комплексно учитывающего уровень и качество адаптивности проектных решений по 8 критериям.

5. Предложено 11 основных архитектурных приемов, повышающих адаптивность архитектурно-планировочных решений главными из которых являются: укрупнение габаритов архитектурно-конструктивных планировочных элементов; вариантное и экспериментальное проектирование; увеличение глубины корпуса секции здания; обеспечение АПМ независимым подводом коммуникаций.

6. Разработаны рекомендации по формированию адаптивных архитектурно-планировочных решений зданий НИИЦ, состоящих из 13 последовательных этапов - сбора данных, определения функционального назначения и состава помещений, формирования и компоновки АПМ, проектирование здания в целом.

ПУБЛИКАЦИИ В НАУЧНЫХ ЖУРНАЛАХ И ИЗДАНИЯХ ПО ПЕРЕЧНЮ ВАК:

1. Газарян Р.К, Балакина А.Е. "Адаптивная планировочная структура научно -исследовательских центров". // Вестник Томского Государственного Архитектурно - Строительного Университета. ФГБОУ ВПО ТГАСУ (Томский Государственный Архитектурно - Строительный Университет), Томск, 2012 год, стр. 113-115.

2. Газарян Р.К, Балакина А.Е. "Принципы формирования адаптивной архитектуры зданий научно - исследовательских центров". // Промышленное и гражданское строительство. ФГБОУ ВПО МГСУ (Московский Государственный Строительный Университет), Москва, 2012 год, стр. 5-8.

ПУБЛИКАЦИИ В ДРУГИХ ИЗДАНИЯХ:

1. Газарян Р.К, Балакина А.Е. "Принципы формирования устойчивой ресурсосберегающей архитектуры функционально - адаптивных зданий". // Сборник трудов научной конференции: "Актуальные вопросы строительной физики - энергосбережение и экологическая безопасность". НИИ Сгройфизики (Научно-исследовательский институт строительной физики), Москва, 2010 год.

2. Газарян Р.К., Балакина А.Е. "Функционально - адаптивная архитектура зданий, как инструмент устойчивого развития городов". // Сборник трудов XII международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов: "Строительство - формирование среды жизнедеятельности". Секция 7: "Социально-гуманитарные проблемы градостроительства и архитектурно-строительной деятельности". ФГБОУ ВПО МГСУ (Московский Государственный Строительный Университет), Москва, 2009 год.

РИСУНОК2

ПОЛЬША КАТОВИЦА НАУЧНО ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР

АВСТРАЛИЯ МЕЛЬБУРН СВИНБУРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИИ

_",..- ' ' ' _- " -..... .і___

ДАНИЯ КОПЕНГАГЕН УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

ЦЕНТР ВИРТУАЛЬНОЙ ИНЖЕНЕРИИ ГЕРМАНИЯ ШТУТТГАРД

ЦЕНТР ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ЯРОСЛАВЛЬ

(ґГГГ^ггттпгтпД

•-гтттттгг—

їШІГІВГіив ттгші _ ■

ОАЭ, МАСДАР. УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИИ МАСДАРА

РОССИЯ МОСКВА БИЗНЕС ШКОЛА СКОЛКОВО

АДАПТИВНОСТЬ - свойство зданий и сооружений, позволяющее изменять их функциональное назначение минимальными затратами без изменения конструктивных систем злания и ухудшения качества архитектурной среды. Чем выше адаптивность тем большее число функцональных трансформаций здание способно претерпеть .

ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНОЙ АРХИТЕКТУРЫ НИИЦ ТАБЛИЦА 1

1 функциональная диверсификация Увеличение числа видов возможного использования здания или сооружения.

2 вариативность Увеличение числа вариантов планировочных решений для каждого из видов функционального использования здания или сооружения .

3 модульность Грушшруемость и взаимозаменяемость функционально-планировочных компонентов зданий.

4 автономность Обеспечение независимого подвода коммуникаций к каждому функционально-планировочному компонент)' здания .

5 дискретность Принцип построения от частного к общему: функция < оборудование < ФПЭ < АПМ <БЛОК / СЕКЦИЯ ЗДАНИЯ.

6 гибкость архитектурных систем. Увеличение доли легко изменяемых компонентов в общем числе подсистем зданий.

7 функциональная емкость Максимум функциональных возможностей при минимальной плошади.

ГРАФИК РАСПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ АДАПТИВНОСТИ АПМ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТИПОРАЗМЕРА. (РИС. 3)

количество функционально планировочных элементов (фпэ) в составе апм. n

23

22

21

20

19

18 1 1

17 1 1 1 ejk ict1 ые ан! 1

16 1 1

15 « 1

14 1 i

13 I

12 1 1 1 ^

11 ■'( — — 'Г". ... d

10 1 .'г;' > \ щ = §

9 1 г 1 1 8s : а в

8 1 1 ! дро бн1 |е а им 1

7 \ 1 ; 1

6 1 1 т » •

5 1 » i - у/- -у-

4 » 1 !

3 1 . ш

2 у

1

4.8 s.4 6.0 6.6 7.2 7.8 8.4 9.0 9.6 10.2 10.8 11.4 12.0 12.6 13.2 13.8 14.4 15.0 15.6 16.2 16.8 17.4 18.0 18.6 19.2 19.8

ширина типовой архитектурно-конструктивной ячейки в метрах

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ АДАПТИВНОГО ЗДАНИЯ НИИЦ.

1 II М'ІЦІЧІ

типы КОУШИ нашій аим в архитектурно-планировочной структуре универсальной параметрической модели адаптивного здания ІІІІИН. таблица 2

Г

ПЕН

ПРЯМОУГОЛЬНАЯ

графоаналитический метод анализа адаптивности планирвочных решений. рисунок 4

рекомендуемая типология адаптивных планировочных модулей для зданий ні1ііц. (рис. 5).

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

ДРОБНЫЕ АПМ

ТИПОВЫЕ АПМ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

ТИПОВОЙ АПМ

ЦЕЛОСТНЫЕ АПМ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

УРОВЕНЬ АДАПТИВНОСТИ

Тираж 80 экз. Отпечатано в типографии ООО «ПОЛНПРШГГ». Москва, Дмитровское шоссе 9, строение 3.