Уфа Архитектура тентовых сооружений
Актуальность исследования
Современные задачи строительства вызвали необходимость создания легких и подвижных конструктивных систем, отличающихся предельной гибкостью, мобильностью, коротким сроком возведения и регулируемым сроком эксплуатации. Они способны организовать многообразные, в том числе большепролетные пространственные конструктивные структуры различных криволинейных форм, в которых ограждающие функции выполняет тонкий синтетический высокопрочный материал. Данные конструктивные системы образовали в последнее десятилетие так называемый класс тентовых сооружений, которые своей яркостью, практичностью, динамичной красотой силуэта добились признания новой архитектурной реальности XX столетия. Мир «тентовой архитектуры» реализовался в уникальных павильонах ЭКСПО, крупнейших олимпийских сооружениях, во всемирно-известных аэропортах, престижных отелях, торговых комплексах, производственных сооружениях самого различного функционального назначения и других объектах. Можно сказать, что с их внедрением появилась новая «технология» организации архитектурного пространства с богатой пластикой и активной полихромией, которая помогает архитекторам раскрыть колоссальные творческие возможности «конструирования» новых форм.
Тентовые пространственные структуры, обладающие новыми, в том числе и уникальными формами, геометрические размеры которых практически не ограничены, сегодня уже нельзя рассматривать как сугубо инженерные объекты: легкие, пропускающие дневной свет и разнообразно, сценографически продуманно, подсвеченные ночью, они изменили роль и понимание архитектурной формы, создали виртуальное ощущение необыкновенной свободы, простора интерьера, его раскрытости окружающему пространству и ландшафту, слитности с ним.
Возникновение тентовой архитектуры как явления, характеризующего логику развития архитектуры на рубеже XX и XXI веков, обусловлено, прежде всего, интересом к новому, не традиционному взаимоотношению материала — конструкции — композиции и формообразования, более адекватно отвечающему современным потребностям и возрастающей динамичности общества, ускоренным темпам научно-технического прогресса, расширением географии приложения его результатов, и в итоге - изменениями во всех сферах человеческой деятельности, в том числе и в архитектуре.
В проектирование и строительство тентовых сооружений в 1990-х гг. активно включились крупнейшие архитекторы - Н. Гримшоу, П. Кук, Р. Роджерс, Н. Фостер, М. Хопкинс (Великобритания), Ф. Отто (Германия), Р. Пиано (Италия), Ф. Самин (Бельгия), Ш. Бэн (Япония), имеющие собственные проектные бюро («Grimshaw & Partners», «Samyn & Partners» и др.), европейские и транснациональные архитектурно-строительные фирмы, в том числе «Ove Arup & Partners», «Omrania Architects, Planners and Engineers», «HOK International», «Taiyo Kogio Corporation», «Stur-chio Architects & Designers», а также и их объединения, например, «ОНО [Omrania-Happold-Otto] Joint Venture», по проектам которых построены сотни крупных объектов тентовой архитектуры в самых различных странах мира.
В России потенциальные возможности применения тентовых сооружений - быстровозводимых, мобильных, легко трансформирующихся в соответствии с изменением функции, и обладающих высокими эстетическими достоинствами, также значительны. Тентовые сооружения, дающие богатое разнообразие форм, для развития современной архитектуры и в нашей стране не менее важны, чем другие строительные системы.
Состояние вопроса. Опыт проектирования и строительства, основные сферы использования тентовых сооружений в СССР (с частичным учетом зарубежной практики) в 1960-1980-х гг. анализировался в публикациях Ю.И. Блинова и его докторской диссертации (1991 г.) [7-9], в которых основное внимание уделено техническим параметрам сооружений и их индустриальному производству. Архитектурно-конструктивные решения тентовых покрытий рассмотрены в публикациях и диссертациях того же времени Т.М. Дымковой [24], Л.С. Ивановой [31], И.Х. Мифтахутдинова [51], В.А. Сладкова [72], Е.М. Удлера [79], Р.Т. Хана [84], В.Г. Штолько [88-89] и др. В работах Ю.С. Лебедева [5], В.Г. Темнова [77] и др. показана роль архитектурной бионики в формообразовании тентовых сооружений. В монографии (1995 г.) H.A. Сапрыкиной [71], посвященной мобильности и трансформации в архитектуре, рассмотрение примеров тентового строительства также доведено до рубежа 1980-1990-х гг.
Зарубежные профессиональные журналы 1990-2000-х
(«Architectural Review», «Architectural design», «Architectural Record», «Detail», «Fabric architecture», «The Arup journal», «The Structural Engineer» и др.) постоянно публикуют актуальную тематическую информацию и статьи исследователей (Р. Бродерик [97], Б. Бурхардт [98], К. Дэвис [99], Р. Кроненбург [114; 115], И. Лид-дел [117], Д. Рассел [127], Дж. Страйк [137], С. Харт [108] и др.) по тентовой архитектуре, в конце 1990-х гг. издан ряд книг по этой тематике [93; 94; 112; 125; 131; 132]. В книгах, посвященных крупным архитекторам и архитектурно-проектным фирмам [129; 143], современным инженерно-проектным школам (например, И. Шлаиха и Р. Бергермана в Штутгартском университете) [116], представлены значительные тентовые объекты. В отечественной литературе анализ, оценка и классификация этих объектов отсутствуют. Имеющимися публикациями (В. Нефедов, A.A. Новиков, Ф.А. Новиков, Г.И. Ревзин, Н.И. Смолина и др.) в архитектурове-дение введены лишь несколько крупных произведений тентовой архитектуры, связанных с 2000 г., - павильоны ЭКСПО-2000 в Ганновере [74], лондонский «Купол Тысячелетия», Ботанический сад «Эдем» в Корнуолле [67; 68], Центр «Sony» в Берлине [57; 59; 86], ангар в Бранде [39] и ряд других объектов.
В публикациях по итогам мировой архитектуры 1990-х гг. и XX века в целом тентовая архитектура не выделена как одно из новаторских направлений современного зодчества, что, видимо, связано с трактовкой тентовых объектов, прежде всего, как результата инженерной деятельности. Но эти объекты в контексте архитектуры высоких технологий несомненно образовали категорию сооружений, требующих самостоятельного рассмотрения.
При выполнении настоящей работы автор опирался на публикации по проблемам развития современной архитектуры, в которых их авторы H.A. Азизян [1], A.B. Боков [11], Т.И. Возвышае-ва [14-15], Ю.П. Волчок [16-17], В.Л. Глазычев [20], А.П. Гозак [21], И.А. Добрицына [23], A.B. Ефимов [26-28], Г.И. Зосимов [30], A.B. Иконников [32-36], Ю.И. Курбатов [41], И.Г. Лежава [44], Т.Г. Маклакова [46-47], А.Г. Раппапорт [66], A.B. Рябушин [69], Н.И. Смолина [73], Г.Ю. Сомов [66], В.Л. Хаит [82-83], А.Н. Шукурова [90] затрагивают вопросы композиции, тектоники, организации пространства, нелинейности, цвета и другие, также характерные для осмысления приемов формообразования в современной, в том числе и в тентовой, архитектуре.
История иследования
Объект исследования — процесс проектирования и широкого строительства за рубежом тентовых сооружений различного функционального назначения в последнее десятилетие XX и в начале XXI веков.
Предмет исследования - приемы архитектурного формообразования тентовых сооружений в зарубежном опыте строительства в период 1990-2000 гг.
Цель исследования — выявить и систематизировать приемы формообразования в тентовой архитектуре на основе изучения современного зарубежного опыта проектирования и строительства архитектурных сооружений с использованием тентовых строительных систем.
Для реализации этой цели ставятся основные задачи:
- определить тенденции развития и сферы применения тентовых сооружений в современной архитектуре;
- классифицировать современные тентовые сооружения;
- проанализировать приемы формообразования в архитектуре тентовых сооружений и систематизировать их.
Гранииы исследования. Работа охватывает опыт развития тентовой архитектуры 1990-х гг. - период широкого внедрения тентовых конструкций и сооружений в мировую архитектурную практику, что было вызвано появлением качественно новых результатов в области технологии производства синтетических высокопрочных материалов для оболочек тентовых сооружений, формированием высокоиндустриальных способов их возведения и обслуживания в период эксплуатации, появлением заказа на сооружения большой площади с уникальными пространственными характеристиками.
Методика исследования основана на комплексном изучении текстового, графического и иллюстративного материалов в зарубежной архитектурно-строительной периодике. Классификация тентовых сооружений, анализ их архитектурно-художественных и конструктивных решений обеспечивают выявление приемов формообразования в тентовой архитектуре 1990-х гг.
Научная новизна и практическое значение работы. В работе впервые исследованы процесс и творческие результаты проектирования и строительства тентовых сооружений в 1990-х гг. крупнейшими архитекторами мира как экспериментов на пути поисков образа и художественной выразительности современной архитектуры.
Введение в научный обиход ранее малоизвестного материала (статьи автора диссертации стали фактически первыми публикациями, вводящими современный мировой опыт тентового строительства в отечественную архитектурную науку), результаты исследования и выводы определяют возможность использования работы при теоретической разработке современных проблем архитектурного формообразования, а также при проектировании аналогичных сооружений в отечественной практике, разработке нормативной базы для проектирования тентовых сооружений, в учебных курсах вузов, в трудах по истории архитектуры XX в.
Апробация и внедрение результатов работы. Диссертация связана с планом НИР НИИТАГ 2002-2003 гг. Основные ее положения и предварительные результаты докладывались на V Межрегиональной научно-технической конференции «Мягкие и гибкие оболочки в народном хозяйстве» (Краснодар, 1990), на Всесоюзной конференции «Проблемы экологии и мягкие оболочки» (Севастополь, 1990), опубликованы в сборниках материалов этих конференций и в архитектурной периодике [52-53; 55]. Материалы исследования используются в 2002-2003 гг. в спецкурсе «Дизайн окружающей среды» и в научно-методической работе на факультете промышленного и гражданского строительства Московского государственного строительного университета (МГСУ), были представлены на научно-технической конференции по итогам НИР МГСУ за 2002/2003 гг., на Шестой традиционной (Первой международной) научно-практической конференции «Строительство - формирование среды жизнедеятельности» (2003) [54], на международной выставке ЭКСПО «Наука-2003» во Всероссийском выставочном центре.
С участием автора (в составе жюри), в ходе выполнения настоящего исследования, в мае-октябре 2003 г. Союзом московских архитекторов был проведен первый в России открытый конкурс на проект-идею архитектурного сооружения с применением тентовых (мембранных) конструкций, заказчиком которого выступило ЗАО «ФлексПро» - одна из первых в нашей стране специализированных в этой области архитектурно-строительных организаций [56].
На защиту выносятся: классификация основных приемов формообразования тентовых сооружений, используемых в современной архитектурной практике.
Тентовые сооружений и их функциональные возможности
1.1. Тентовые сооружения в истории мировой архитектуры
Среди самых первых созданных человеком артефактов были, как известно, простые укрытия, использовавшиеся охотниками более ста тысяч лет назад, и сделанные, подобно другим их инструментам, из побочных продуктов охоты. Остатки этих укрытий — покрытые кожей «тентовые» постройки с костяными или деревянными каркасами, и более сложные сооружения, сгруппированные в поселения, найдены на археологических участках во всем мире, в том числе и в России. В североамериканском типи для покрытия конической решетчатой конструкции в аналогичном качестве применяется кожа бизона.
Ближе отстоящая от нас по времени народная архитектура кочевых народов (вплоть до современности) также использует тентовые структуры. Простые по форме, эти сооружения имели различные «технические» характеристики, обеспечивавшие многофункциональность и способность противостоять погодным явлениям [114].
Однако, наиболее известное народное тентовое сооружение — несомненно, палатка бедуинов, являющаяся результатом, отработанным многими поколениями, использовавшими в условиях лимита материалов изощренные методы строительства, чем была обеспечена возможность оседлого существования в жарком климате. Известно много типов такой палатки, повсеместно используемой в Северной Африке (и в части Азии), детальные различия которых по форме и конструкции определяются социальными, культурными и экономическими условиями. Далекий от примитивного, способ транспортировки, установки и конструирования этих народных сооружений имеет важное значение (которое только недавно было признано) для проектирования этого типа архитектуры сегодня. Многовековое развитие палаток привело к их оптимизации и появлению разновидностей, кроме шатров бедуинов возникли монгольские юрты, европейские палатки-цирки и др. [8, с. 259; 45].
Несмотря на приведенные примеры, главные структурные и конструктивные истоки современного тентового сооружения находятся все-таки вне области народной архитектуры. По крайней мере уже более пяти тысяч лет назад мореходы Средиземноморья изобрели способ использования ветра для передвижения их кораблей. В парусном судне используются все структурные принципы современной тентовой формы: растяжимые элементы — паруса и канаты, сдерживающие (опорные) элементы — мачты. До появления в XIX в. парового двигателя парусные суда достигли выдающегося уровня изощренности дизайна, будучи способными не только сопротивляться существенным статическим и динамическим нагрузкам, но и использовать их, чтобы пересекать океан. Знаменитый «Cutty Sark» (1869 г.), например, мог поднимать 3300 м2 парусов, развивая мощность 2250 л. с. [114].
Потребность в прочных легких конструкциях для более тяжелых, чем воздух летающих аппаратов также привела к использованию тентовых систем. Коробчатый бумажный змей, изобретенный в Китае, был предшественником первых самолетов, которые использовали натянутые канаты, чтобы усилить легкую, обтянутую тканью призматическую структуру рамы.
Первые значительные проявления тентовой архитектуры были прямым результатом развития технологии и техники. Латинский «велариум» был тканевым покрытием, укрепленным на мачтах над амфитеатром Колизея в Риме и других сооружениях этого типа. Г.Б. Борисовский, ссылаясь на Плиния Старшего, писал: «Ничто в Риме, даже гладиаторский бой, не удивляло так сильно, как гигантский тент, натянутый над Колизеем» [12]. Подобные выдвигающиеся навесы, называемые «толдос», и сейчас все еще устанавливаются поперек узких улиц испанского города Севилья для их затенения.
В 1520 г. служба празднеств английского монарха Генриха VIII, установила временный банкетный и увеселительный павильон в Кале — круглое в плане здание (диаметр 37 м) с центральной 40-метровой мачтой, поддерживавшей холстяной тент-крышу, по периметру прикрепленный к трехэтажным деревянным стенам. Богато украшенное и освещенное гигантскими люстрами, это здание, построенное без точного учета возможных ветровых нагрузок, однажды и было разрушено сильным летним штормом.
Во всех этих сооружениях использовались приобретенные, несомненно, в судостроении навыки и материалы - канат и холст, и технологические методы, применявшиеся для быстрого и эффективного подъема больших, но относительно легких объектов.
Наиболее традиционно известное крупное тентовое сооружение - цирк - произошел от передвижной выставки диких животных.
В ранних цирковых тентах использовались зонтики простой формы (подобно банкетному дому Генриха VIII) и его неудобством была, конечно, опора, помещаемая в центре главного зрелищного пространства. Некоторые цирковые тенты имели жесткую раму, которая фиксировала натянутую ткань. Конструкция натяжного циркового тента - самая легкая и самая быстрая в установке — потенциально давала возможность формировать пространственные большие структуры при минимуме материалов. Главные элементы конструкции, работающие на сжатие, одним концом фиксированы на земле и затем подняты в вертикальное положение. Тент размещен на земле вокруг этих элементов, укреплен по периметру и затем лебедкой подтянут к центру. Ряды внутренних и периметральных стоек затем поднимались, чтобы натянуть полотно тента. В пик популярности использовались тентовые цирки, вмещавшие до 10 тыс. человек.
Тентовые сооружения в искусстве
С 1897 по 1902 гг. грандиознейшее в мире передвижное шоу «Barnum and Bailey's» совершало туры по Европе четырьмя поездами, тянувшими 70 вагонов. В дополнение к главному тентовому объекту для представлений размером 130 на 54 метров, имелись 13 других вспомогательных тентовых структур, транспортабельных и быстрособираемых [114]. С ним по размерам был соизмерим тентовый цирк Карла Хагенбека 1920-х гг. (Германия)
В России, исследовательские и экспериментальные работы по системам, относимым к тентовым или близким к ним, развивались в трудах П.Л. Чебышева (1890 г.), создавшего математические основы раскроя текстильно-сетчатых оболочек пространственно-криволинейных форм [7, с. 48], и В.Г. Шухова, разработавшего конструкции висячих покрытий, впервые использованных в 1896 г. для перекрытия значительных по размерам павильонов (прямоугольных, круглого и овального в плане) на Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде [91].
В те годы на Западе подобные сооружения еще рассматривались не как архитектурные, а с чисто инженерной точки зрения. Даже в наши дни К. Фремптон, соглашаясь с позицией, что «подлинная современная архитектура не может и не должна быть ничем более, чем элегантной инженерией» [81, с. 444] полагает, что тентовая архитектура - это всего лишь форма «продуктивизма».
Принципиальное изменение подхода к этому типу сооружений, произошло в СССР в годы формирования архитектурного авангарда 1920-х гг. В 1924 г. В.А. и A.A. Веснины представили проект ангара легкого полевого типа (1 -я премия) на объявленный Научным комитетом Главного управления Воздушного флота РККА конкурс на проекты ангаров. Тросы (антенны), использовавшиеся Весниными в проекте Дворца Труда 1923 г. как элемент, дополнительно участвующий в формировании нового образа архитектурного произведения, в проекте ангара стал не только основным, но и формообразующим [Таблица 1].
Ангар вмещал 3 самолета, имел покрываемое тентом помещение размером 54 х 12 м (648 м2) и общий вес (со всеми металлоконструкциями) около 10 т. Мобильная конструкция ангара предусматривала, что все его части должны быть перенумерованы, тросы должны наматываться на перенумерованные катушки, т.е. сборка и разборка ангара могли без затруднений осуществляться в походных условиях.
Однако, авторы этого сооружения, — по существу всего лишь армейского инвентаря, — подошли к нему с позиций архитектурного проектирования, создав программную конструктивистскую «вещь». СО. Хан-Магомедов особенно выделил проект тентового ангара Весниных, как проект, который «наиболее наглядно демонстрирует конструктивистские принципы формообразования -функционально-конструктивную целесообразность новой формы» [85, с. 367].
Подробное описание проекта ангара, в котором конструктивен каждый элемент, — видимо, пояснительная записка к проекту, — было опубликовано в журнале «Современная архитектура» (1927, №1, с. 3) (приводится почти полностью, поскольку документ детально передает характер конструктивной мысли Весниных при проектировании этого объекта): «Основная идея конструкции ангара заключается в следующем: четыре металлических полых стойки круглого сечения растянуты тросами, две средние стойки в четырех направлениях, две боковые стойки — в пяти направлениях. Боковые стойки растянуты добавочно тросами в плоскости главного фасада для погашения действующих на них горизонтальных сил от стягивающих все четыре стойки горизонтальных тросов. Каждая из четырех стоек вместе с тросами образует устойчивую неизменяемую систему. Тросы закрепляются в приливинах верхних частей стоек и в приливинах металлических свай, ввинченных в землю. Натягиваются тросы при помощи обыкновенных винтовых муфт. Стягивающие стойки и горизонтальные тросы расположены в четырех рядах. Верхний ряд горизонтальных тросов служит для большей устойчивости всей конструкции ангара. Второй ряд служит как гибкая балка для каркаса брезентового перекрытия ангара и для воспринимания [так в тексте - О.М.] веса брезентового занавеса; этот ряд горизонтальных тросов требует особой конструкции для устранения прогиба в двух направлениях. Третий ряд служит кромкой для светового фриза (для светового фриза применено мягкое небьющееся стекло). Четвертый ряд подвешен ко второму и служит направляющей для трех брезентных занавесов.
За первым рядом основных стоек устанавливается наклонно второй ряд малых стоек, стянутых горизонтальными тросами. Малые стойки и горизонтальные тросы стянуты с вышеупомянутой гибкой балкой тросами, образующими каркас для брезентного [так в тексте — О.М.] покрытия ангара; эти тросы идут далее до земли наклонно и укрепляются в ввинченных в землю малых сваях. Для предотвращения вырывания ветром снизу брезента, этот последний прижимается сверху к каркасу диагональными тросами.
Прогиб гибкой балки в плоскости перекрытия устраняется тросами, натянутыми от нее к кронштейнам основных стоек. Прогиб гибкой балки в вертикальной плоскости отвеса брезента занавесов устраняется натянутыми от нее тросами к вершинам основных стоек.
Три занавеса, раздвигающиеся от середины, подвешены на особых блоках к горизонтальным тросам, натянутым между стойками и подтянутым к гибкой балке. Для натяжения и ослабления брезента занавесов применена следующая конструкция: вдоль фасада в земле устроена канавка, в ней натянут трос, за который зацепляются крюки с винтовыми муфтами, укрепленные у нижнего края брезента». Пока не установлено, был ли осуществлен этот проект в натуре.
Через несколько лет на этих же принципах, но в несколько раз большем размере, также по результатам конкурса (закрытого) в натуре был осуществлен проект временного покрытия над Летним театром в Центральном парке культуры и отдыха в Москве архит. Г.М. Людвига (при участии Г.Г. Карлсена, 1929 г.), творчество которого СО. Хан-Магомедов характеризует как символико-инженерный функционализм. Из представленных проектов проект Г.М. Людвига был признан самым экономичным. Беседовавший в свое время с ним СО. Хан-Магомедов, так описывает это произведение: «Перекрытие представляло собой вантовую конструкцию — деревянные стойки, металлические (стальные) тросы и тент из прорезиненного брезента. При выборе конфигурации самого брезентового покрытия принималась во внимание необходимость учитывать стоки дождевых вод» [85, с. 545].
