Металлоконструкции в архитектуре » Взаимодействие несущей системы и ограждающей оболочки здания

В большинстве типов быстровозводимых зданий основные несущие конструкции каркаса обычно скрыты фасадными системами и ограждающими конструкциями. В то же время в зданиях с элементами, расположенными в плоскости или за пределами ограждающей оболочки, конструктив может использоваться как одна из составляющих достижения архитектурной выразительности.

Вопрос о взаимосвязи металлических конструкций каркаса с ограждающей оболочкой возникает тогда, когда это имеет значение с точки зрения визуального эффекта. Существует пять основных возможных типов взаиморасположения наружных ограждающих конструкций и несущего каркаса здания:

  • Несущий каркас полностью расположен внутри оболочки здания.
  • Несущий каркас расположен в плоскости оболочки здания.
  • Внутренний несущий каркас выходит за границы оболочки здания.
  • Кроме внутреннего несущего каркаса присутствует полуавтономный внешний каркас, выполняющий отдельные функции опирания стен, остекления или кровли.
  • Несущий каркас полностью располагается за пределами оболочки здания.

    Концертный зал им. Уолта Диснея демонстрирует взаиморасположение ограждающих и несущих конструкций, когда внешняя оболочка полностью скрывает внутреннюю конструктивную форму здания и не повторяет ее контуры.

    Выразительность достигается полностью за счет архитектурной формы, путем крепления стеновых панелей на дополнительных консольных элементах, которые монтируются к основному каркасу.

    Одним из наиболее эффективных решений основного несущего каркаса высотных многоэтажных быстровозводимых зданий является внешняя вертикальная ферма. Такой тип каркаса располагается в плоскости внешних стен, объединяя архитектурную и конструктивную форму здания, а также придавая ему современный, выразительный вид.

    При необходимости каркас может выходить за границы оболочки здания, формируя внешние несущие элементы. Расположенный снаружи крайний ряд колонн, приведенный в качестве примера здания университета в США, не только выступает в качестве конструктивного элемента, обеспечивающего перекрытие пролета и формирование козырька, но и придает быстровозводимому зданию современный, выразительный вид.

    Следует помнить, что частичное выведение несущего каркаса за пределы ограждающих конструкций здания может повлечь за собой возникновение мостиков холода, а потому требует специальных конструктивных мер.

    В зданиях, где архитектурно предусмотрены примыкающее снаружи патио либо высокое фасадное остекление, рационально кроме основного каркаса организовать внешние полуавтономные несущие элементы. В здании на рис. вантовая несущая система наружного остекления имеет собственные трубчатые колонны высотой 30 метров, которые раскреплены к основному каркасу. Несущий каркас, который полностью располагается за пределами оболочки здания, обычно является достаточно сложным с конструктивной и дорогим с экономической точки зрения.

    Такие решения принимаются, когда есть особые требования к внутреннему функциональному пространству здания. Наружные конструкции могут нуждаться в дополнительной антикоррозионной защите, но в тоже время обеспечивают максимальное задействование каркаса в формировании облика здания и обеспечения его архитектурной неповторимости. Находясь вне ограждающей оболочки здания, несущая конструкция сама создает его внешнюю архитектурную форму.

    Кроме этого, существует множество возможностей подчеркивания современного вида здания с использованием стальных элементов – в частности, в визуально открытых входных группах и патио, а также путем применения специальных и декоративных наружных конструкций.

    В последние годы новые подходы к применению открытых металлоконструкций в архитектурном дизайне интерьера и экстерьера находят все большее применение. Как характерные образцы указанной тенденции можно привести ряд следующих примеров:

  • Здание Paletsra компании Alsop в Лондоне: использованы колонны из труб, заполненных бетоном, с характерным, архитектурно обусловленным уклоном на первом этаже. Кроме того, здание имеет три выступающих этажа на уровне 10-го этажа. В конструкции перекрытий были использованы перфорированные спаренные балки, размещаемые по обе стороны колонн.
  • Здание технологического университета города Батуми (Грузия): на высоте 102 м размещено действующее консольное колесо обозрения из стальных трубчатых элементов, придающее быстровозводимому зданию архитектурно выразительный, узнаваемый вид. Шпиль кровли венчает декоративный структурный «парус», что подчеркивает расположение здания на побережье.
  • Здание More London 7: частью визуальной концепции здания является консольно выступающий «зубчатый» фасад, выполненный путем приваривания стальных элементов треугольной формы к системе перекрытия из перфорированных двутавровых балок.

    Подобные примеры являются результатом тесного сотрудничества архитекторов и инженеров в стремлении объединить архитектурную и конструктивную формы.