Функциональные основы и методы архитектурного проектирования

На какие виды делятся здания

Здания можно разделить на несколько видов:

• Жилые. Используются для постоянного или временного проживания людей – дома, общежития, гостиницы.
• Общественные. Предназначены для временного пребывания людей для выполнения определенных функций – учреждения здравоохранения, образования, спорта, социальных услуг.
• Промышленные. Используются для различных производственных целей.

Какие требования предъявляются к зданиям

Функциональная целесообразность – основное требование, которое предъявляется ко всем видам зданий. Оно предполагает полное соответствие назначению, т.е. соответствовать функциональной целесообразности должны все помещения, их размеры, а также конструктивные решения, отделочные материалы. В зависимости от функциональности выбираются требования по освещению, системам звукоизоляции, температурному режиму, вентиляции и другим инженерным коммуникациям, бытовому оснащению, внутренней отделке, благоустройству.

Следующее важное требование – прочность, а также устойчивость. Они выражаются в способности противостоять опрокидыванию или сдвигу, способности сохранять геометрию и размерные характеристики.

Важно также учитывать долговечность основных конструктивных материалов, т.е. их огнестойкость, устойчивость к низким температурам, влаге, биогенным факторам, процессам коррозии.

Эстетические требования проявляются в архитектурной выразительности здания.

Еще одним из важных требований является экономичность строительства, особенно в том случае, если оно носит массовый характер. При расчете экономичности учитывают этажность, планировку. Конструктивные решения, площадь застройки, благоустройство и другие параметры.

Основные структурные части зданий

Здания, независимо от вида, состоят из таких структурных частей:

• Фундамент. Он может быть деревянным, каменным (бутовый, бутобетонный, кирпичный) или железобетонным (сборный или монолитный). В зависимости от типа работы основание бывает ленточным, сборным или монолитным.
• Стены. Бывают деревянные, кирпичные, бетонные, железобетонные, из сендвич-панелей. В зависимости от функционала стены делятся на несущие (воспринимают нагрузки от перекрытий и конструкций, установленных выше), самонесущие (воспринимают собственный вес), ограждающие (защита от осадков, из легких материалов), навесные, ненесущие (внутренние перекрытия). Также к стенам относятся и другие элементы – колонны, балки, крыша, ступени, двери, окна и т.д.

Конструктивные схемы зданий

Конструктивной схемой здания является система элементов вертикального и горизонтального типа, благодаря которым обеспечивается его жесткость. Конструктивные схемы формируются с учетом расположения этих элементов.

Различают три основных конструктивных схемы:

• Каркасная.
• Сводчатая (арочная).
• Подвесная.

В каждой из этих схем горизонтальные элементы работают по-своему. В первом случае – на изгиб, во втором – на сжатие, в третьем – на растяжение.

Функциональные основы проектирования зданий

Для каждого общественного здания и сооружения характерны свои функциональные процессы, которые обусловлены особенностями их эксплуатации. Благодаря функциональным основам проектирования можно учесть нужды здания определенного вида. При проектировании должны учитываться законы физики, механики, химии, а также силовые и не силовые внешние воздействия.

Нагрузки от силовых воздействий:

• Постоянные. Формируются под воздействием собственного веса сооружения, грунта, подземных частей.
• Временные длительные. Возникают от веса стационарного оснащения, веса внутренних постоянных компонентов.
• Кратковременные. Образуются под воздействием веса подвижного оборудования, людей, снеговых завалов, мебели и т.д.
• Особые. Их вызывают сейсмические влияния, аварии.

Нагрузки от не силовых воздействий:

• Температурные, под воздействием которых могут меняться размеры и вес конструкций.
• Атмосферная и грунтовая влага, оказывающие влияние на физические свойства материалов.
• Движение воздуха, который может влиять на устойчивость и из-за которого может изменяться температура внутри сооружения.
• Солнечная радиация, за счет которой здание и внутренние его части могут нагреваться.
• Агрессивные химические вещества из воздуха и влаги могут негативно воздействовать на материалы.
• Биологическое влияние микроорганизмов на состояние материалов и конструкций.
• Звуковая энергия, нарушающая акустический режим.

Учитывая воздействие всех этих нагрузок, каждое здание должно отличаться прочностью, устойчивостью и долговечностью в соответствии с нормами строительного проектирования.

Методы проектирования зданий и сооружений

Различают два основных метода проектирования:

1. Комплексный.
2. Структурный анализ.

При комплексном проектировании учитывают данные научных исследований и практики. При этом можно органично интегрировать все виды деятельности, создавая конечный продукт комплексно. Его принципы рассматриваются в двух аспектах – как основа творческого подхода архитектора и как практическая основа проектирования. В первом случае проектирование происходит при тесном взаимодействии таких вопросов, как градостроительство, конструктивность, экономическое обоснование. Во втором проект составляется с учетом объединения архитектурного решения с научно-техническими знаниями.

При комплексном проектировании происходит:

• Использование знаний о человеке, природе и обществе в творческом плане, а также их глубоком взаимодействии.
• Объединение архитектурных замыслов с проектировочными решениями.
• Соединение архитектуры с различными видами конструирования – геодезией, строительной физикой, системой размещения инженерных коммуникаций, экономикой и т.д.
• Учет данных социологии, климатологии, гигиены, психофизиологии, урбанистики, экологии.

Комплексное проектирование представляет собой систему, регулирующую деятельность с учетом обмена информации между разными специалистами. Т.е. архитектурные решения создаются на основе инженерных разработок, с учетом их особенностей и требований.

При использовании метода структурного анализа важно понимать, что представляет собой структура. Структура – это составляющие части и элементы системы, работающие взаимосвязанно и согласованно. Структуру можно считать характеристикой системы. Структура – это стойкие связи объекта, без которых невозможна его целостность и сохранение свойств при внешних воздействиях.

Применение данного метода к архитектурному объекту позволяет оценивать механизм взаимодействия компонентов в конкретной системе, точно определять его требования, гарантированно рассматривать всю его полноту с разных сторон во взаимосвязи с окружающей средой.

При создании архитектурного проекта учитывается множество постоянных и переменных факторов – от градостроительных и климатических до эксплуатационных и экономических требований. При комплексном подходе структурный анализ проводится на каждом этапе разработки. В конечном итоге создается целостная картина проектируемого объекта.

Содержание и форма

Методика проектирования предполагает раскрытие содержания объекта. В содержании учитываются социальные, культурные и эстетические потребности общества, под влиянием которых образуется новая форма, влияющая на содержание.

Форма и содержание выступают в единстве функции и структуры. При внутреннем построении определяется своеобразие внутреннего содержания объекта. Объемно-пространственная структура оказывает влияние на внутреннее построение.

Связки, формирующие структуру, делятся на такие виды:

• Функциональные. Зависят от конкретной деятельности.
• Композиционные. Выражаются в зрительном контакте.

Специфика ориентирования объекта к окружающему миру выражается в качественном своеобразии его построения.

Внутреннее и внешнее: взаимодействие

Внутреннее обустройство всегда связано с внешней структурой и является ее функцией. При проектировании объекта как системы образуется понимание его связи с внешней средой. В градостроительном подходе каждый объект архитектуры представляет собой систему, каждая из которых входит в состав другой более сложной системы. В жилом доме компонентами системы являются секции и квартиры, а элементы пространственной системы – группы домов. Внешняя и внутренние структуры должны находится в единстве и согласовании.

Выбор решений для интерьера с учетом особенностей внешней среды повышает его комфортабельность, эстетичность, функциональность. Взаимодействие архитектурного объекта и среды становится важным предметом архитектурного проектирования.

Функциональная целесообразность

В функциональном методе раскрываются внутренние связки, которые учитывают назначение объекта, происходящие в нем технологические процессы. Благодаря целесообразности удается максимально удовлетворить материальные и духовные потребности с минимальными экономическими затратами. Функциональные требования зависят от уровня развития технологий, особенностей быта и культуры, климата, топографии. В процессе проектирования обязательно определяются закономерные и желаемые функциональные связки.

Методика комплексного проектирования предполагает учет особенностей поведения объекта, т.е. взаимодействие внутренних компонентов во времени. Динамика определяется процессами, происходящими внутри объекта.