наверх
 
Удмуртская Республика


Пшеничникова К. А. Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. — Москва, 2019

Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019  Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019
 
 

Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке : Диссертация на соискание ученой степени кандидата архитектуры : Специальность 05.23.21 Архитектура зданий и сооружений. Творческие концепции архитектурной деятельности / К. А. Пшеничникова ; Московский архитектурный институт (Государственная академия) ; Научный руководитель доктор архитектуры, профессор Сапрыкина Наталия Алексеевна. — На правах рукописи. — Москва, 2019. — 152, 136 с., ил.

 
 

ВВЕДЕНИЕ

 
Пневматические строительные конструкции представляют класс мягких оболочек, которые изготовлены из синтетических пленочных материалов1, напряженных избыточным или отрицательным давлением воздуха для обеспечения несущей способности и придания формы архитектурному объекту. Пневматические конструкции принято разделять на две основные группы: воздухоопорные и воздухонесомые. [17]. Следует выделить ряд дополнительных групп, которые являются производными от воздухоопорных в зависимости от характера статической работы над нагрузкой: пневмолинзы2, пневмоподушки3, комбинируемые и трансформирующиеся (табл. 1) [10].
____________
1 Примеры полимерных пленочных материалов: PVC (винил); Myter (полиэтилен полиэфир); ETFE (этилен тетрафтороэтилен).
2 Применяются при многоугольном, круглом и овальном планах.
3 Используют при прямоугольном плане.
 
Воздухоопорная конструкция — это несущая структура объекта, опирающаяся на воздух, который находится под ее оболочкой под давлением, несущественно превышающем атмосферное. Пневмолинзы и пневмоподушки работают по тому же принципу, что и воздухоопорные. Воздухонесомые конструкции представляют собой отдельные элементы: предварительно напряженные пневмопанели и пневмостержни, которые не являются самостоятельными сооружениями [15].
 
Анализ мирового опыта проектирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций свидетельствует о широком применении воздухоопорных структур. Вследствие этого в настоящем исследовании рассматриваются преимущественно воздухоопорные пневматические конструкции, включающие пневмолинзы, пневмоподушки и комбинированные системы.
 
Актуальность исследования. Тема исследования является актуальной в связи с тем, что на сегодняшний день изучение архитектурных объектов на основе пневматических конструкций является предметом внимания специалистов из разных областей знания как в России, так и за рубежом. Это обусловлено возрастающей тенденцией к созданию и использованию быстровозводимых, трансформируемых, энергоэффективных и экологичных пневматических архитектурных объектов, а также их комбинированием с различными жесткими типами конструкций.
 
Отличительной чертой современной среды является растущая динамичность жизни общества, вызванная высокими темпами развития новых технологий и изменением сферы деятельности населения, что требует создания зданий и сооружений, отвечающих современным тенденциям архитектуры и инженерии. Новейшие пневматические оболочки соответствуют главным принципам формирования современных конструкций: адаптивности, легкости, быстровозводимости, эко-устойчивости, ресурсосбережению, экономичности, а также вторичному использованию после переработки.
 
На основании вышесказанного при проектировании современных зданий и сооружений следует использовать адаптируемые объёмно-пространственные пневматические конструкции с улучшенными техническими показателями. Исходя из опыта изучения пневматических конструкций, необходимо выявить и структурировать особенности их формообразования, типологии, технологии и материалов в XXI веке.
 
Представляется актуальным выявление факторов развития архитектурных объектов на основе современных пневматических конструкций, опираясь на анализ исторических и современных теоретических и экспериментальных работ, а также реализованных прецедентов XX—XXI веков. Значимость работы состоит в определении методов формообразования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций и их классификационных особенностей в современной архитектуре, выявлении принципов формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций с учетом современных требований, а также разработке научно-обоснованных рекомендаций по их проектированию в XXI веке.
 
Теоретическая база исследования и степень научной разработанности темы. Исследование пневматических структур во взаимосвязи архитектуры и конструкции — это комплексная проблема, включающая технологические, объёмно-пространственные, архитектурно-планировочные, типологические, социально-гуманитарные, экологические и экономические аспекты. Анализ мировой практики последних десятилетий в области проектирования и изучения архитектурных объектов на основе пневматических конструкций показывает, что информация по данной проблематике достаточно обширна. Теоретические концепции и исследования, проектные и экспериментальные разработки, включая смежные работы, следует разделить на советские и зарубежные труды XX века, российские и зарубежные исследования XXI века.
 
Вклад в исследование пневматических конструкций внесли зарубежные ученые, архитекторы и инженеры XX века: Бэрд У., проводивший исследования материалов и технологий и сконструировавший первый воздухоопорный купол; Кросби Н., разработавший ряд уникальных пневматических структурных систем; Бини Д., исследовавший технологию тонкостенных бетонных куполов с пневматической опалубкой; Ланчестер Ф. У., запатентовавший идею первого пневматического воздухоопорного сооружения; Отто Ф., изучавший структурный поиск форм пневматической архитектуры.
 
Необходимо отметить важные работы в области развития пневматических структур и материалов Дента Р., Герцога Т., Кавагучи М., Минке Г., Эггерса Х., Тростеля Р., Прайса С., Стивенса Г., Гейгера Д. Х., Дессоса М., Фуллера Р. Б., Йокояма Ю., Аракава М. Энгельбрехта Р. М., Одена Д. Т., Сривастава Н. К., Йокояма Ю. Вклад в развитие пневматических конструкций внесли теоретические и проектные исследования следующих авторов: Бубнера Э., Фрицше Э., Вольфа Г., Айзенхута Г., Круммхойера В., Коха К. М., Хаберманна К., Швиттера К. На популяризацию проектного применения пневматических конструкций в архитектуре и искусстве 60-х годов XX века оказали влияние Обер Ж., Юнгманн Ж., Стинко А., Бодрийяр Ж. Изучение в отношении использования пневматических конструкций в космическом пространстве проводили Лу М., Ферия В., Фриленд Р. Э., Билие Г. Д., Веал Г. Р., Микулаш М. М.
 
Разработки в XX веке вели отечественные ученые, архитекторы и инженеры. Покровский Г. И. внес большой вклад в развитие аэростатической архитектуры и исследование пневматических конструкций в 30-х годах XX века. Ермолов В. В. в соавторстве с Бэрдом У., Бубнером Э. и другими советскими и зарубежными исследователями опубликовал в 1983 году книгу «Пневматические строительные конструкции»4. Орса Ю. Н. в диссертации «Особенности архитектурной композиции пневматических сооружений» выявил специфику пневматических сооружений, особенности их формообразования и типы объемно-пространственной композиции. Лебедев Ю. С. рассмотрел симбиоз пневматической архитектуры и бионики. Сумовский И. А. получил первый патент на аэробалку в 1893 году и тем самым внес вклад в развитие пневматических конструкций5.
____________
4 Книга посвящена пневматическим воздухоопорным конструкциям, а также пневматическим линзам и подушкам, относящимся к воздухоопорным.
5 Американский патент № 511472.
 
Следует выделить технические работы в отношении расчетов и теории мягких оболочек пневматических систем и пневматической опалубки Алексеева С. А., Кислоокого В. Н., Усюкина В. И., Борсова Р. Г., Козловского С. Ч., Шапиро Д. Л., Лернера Е. П., Петракова Б. И., Андриенко Е. Г., Гольденвейзера А. Л., Мешкурова В. А., Азовцева А. И.
 
Вопросами теплового режима помещений с пневматическими строительными конструкциями занималась Пиксайкина Л. К. Исследования пневматических конструкций и гибких материалов отражены в трудах Муравьева В. Б., Губенко А. Б., Арсеньева Л. Б., Полякова В. П., Вознесенского С. Б., Знаменского Е. М., Охотникова А. А., Хелемского М. З., Глебова В. А., Каримова Ф. А., Гринь И. М., Джан-Темирова К. Е., Дыховичного Ю. А., Жуковского Э. З., Вертюк И. М., Гогешвилли А. А.
 
Зарубежные исследования XXI века принадлежат Маклину У. и Сильверу П., которые исследовали современные разработки в области материалов и технологий в архитектурных объектах на основе пневматических конструкций. Необходимо отметить ЛеКуер А., описавшую основные этапы развития материала ETFE; Кроненбурга Р., структурировавшего примеры мобильной пневматической архитектуры. Исследования о материалах и технологиях пневматических конструкций отражены в работах Книпперса Я., Кремерса Я., Габлера М., Линхарда Д., Йеска С., Барнса М., Диксона М., Онате Э., Хенника П. К., Хаутмана Р., Стимпле Б., Бридженса В. Н., Гослинга П. Д., Бальхауса Д., Эванса П., Акселя Р., Лучсингера Х. Р., Педретти М., Рейнхарда А., Крауэля Я., Топхэма Ш. В области изучения адаптивных конструкций следует выделить работу Кретцера М.
 
Разработки процессов проектирования на основе морфогенетических расчетов, биомиметической инженерии и автоматизированного производства принадлежат Менгесу А. Теоретические и экспериментальные разработки адаптивных пневматических каркасных конструкций проводят Пуан П., Бахарлоу Э. и Швинн Т., Клаузен Б. Следует указать ряд исследователей, в работах которых даны характеристики эластичных материалов: Ли Д. Б., Элиассон О., Фридман Т., Манцони П., Нето Э., Рист П. и Сигал М. Исследования разработок с воздухоопорными конструкциями для условий космоса проводят: Митчел Т., Болонкин А., Смитман Д. В., Сет К., Куайн Б. М., Чжу З. Х., Кадоган Д., Гран М.
 
Труды российских исследователей XXI века в области пневматических конструкций принадлежат Сапрыкиной Н. А., исследовавшей принципы динамического формообразования и адаптации архитектурных объектов, Кривошапко С. Н., внесшему вклад в изучение оболочечных конструкций в современной архитектуре и строительстве, Леденеву В. В., Худякову А. В., Шихирину В. Н. Филимонову Э. В., рассматривающих области применения оболочек при возведении зданий и сооружений, Арзуманову А. А., исследовавшему мягкие материалы в надувных оболочках.
 
Вопросами энергоэффективности зданий занимается Табунщиков Ю. А. Моделирование пневмооболочек рассматривает Шальнев О. В. Технические аспекты пленочно-тканевых композиционных материалов, расчета нелинейных мембранно-пневматических систем и армированных пневмоопорных оболочек выявлены в диссертациях и монографиях Кима А. Ю., Мангушевой А. Р., Соколовской И. Ю., Шакировой А. М., Нургазиева Р. Б., Кареловой Д. Г.
 
Вышеприведённый анализ существующих научных работ позволяет сделать вывод о необходимости их систематизации и использования комплексного подхода к исследованию рассматриваемой проблемы, а также выявлению современных принципов и факторов формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. На сегодняшний день проблема стала более сложной и многогранной, чем несколько десятилетий назад, что обусловлено развитием новых технологий, материалов и способов автоматизированного производства. Исследование актуально в теоретическом плане и представляет интерес для практических проектных разработок.
 
Гипотеза исследования. Проектирование архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке возможно при помощи научно-обоснованных принципов их формирования с целью создания эко-устойчивых адаптивных зданий и сооружений, которые отвечают современным требованиям.
 
Цель диссертации состоит в выявлении принципов формирования и методов формообразования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке, опираясь на анализ теоретических исследований, а также исторических и современных проектных разработок. Это позволяет сформулировать рекомендации по проектированию архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в контексте их эффективности и устойчивого развития.
 
<...>
 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 
ВВЕДЕНИЕ 5
 
ГЛАВА 1. ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАЗРАБОТОК АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ 14
1.1. Основные исторические этапы развития пневматических конструкций 14
1.1.1. Прототипы пневматических конструкций 14
1.1.2. Опыт применения пневматических конструкций за рубежом в XX веке 16
1.1.3. Отечественный опыт применения пневматических конструкций в XX веке 27
1.2. Анализ материалов и конструктивных систем пневматических сооружений XX века 31
1.2.1. Классификация пневматических конструкций в XX веке 31
1.2.2. Специфика создания объемно-пространственных форм пневматических сооружений 34
1.2.3. Материалы пневматических оболочек в XX веке 39
Выводы по 1 главе 44
 
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ФОРМИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ И ТЕНДЕНЦИИ ИХ РАЗВИТИЯ В XXI ВЕКЕ 46
2.1. Современные факторы развития пневматических конструкций 46
2.2. Классификационные особенности пневматических конструкций в XXI веке и анализ современных материалов 48
2.2.1. Классификация пневматических конструкций в XXI веке 48
2.2.2. Методы формообразования пневматических конструкций в дигитальной архитектуре 50
2.2.3 Особенности использования новейших материалов пневматических оболочек и их основные свойства 56
2.3. Типологические особенности проектирования и создания архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке 60
2.3.1. Зрелищные и культурно-просветительские пневматические объекты 61
2.3.2. Пневматические здания и сооружения транспортного назначения 69
2.3.3. Спортивные пневматические объекты 72
2.3.4. Аграрно-культивационные пневматические здания и сооружения 77
2.3.5. Многофункциональные пневматические объекты 80
2.3.6. Пневматические конструкции в жилой архитектуре 84
2.3.7. Пневматические сооружения в экстремальных условиях 86
2.3.8. Пневматические объекты как элемент современного искусства 91
Выводы по 2 главе 95
 
ГЛАВА 3. ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРНЫХ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ В XXI ВЕКЕ 97
3.1. Эксплуатационно-технологические особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в контексте их типологии 98
3.1.1 Принцип автономности при эксплуатации 98
3.1.2 Принцип адаптивности 101
3.2. Динамические особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в контексте интерактивности 107
3.2.1 Принцип трансформативности 107
3.2.2 Принцип быстровозводимости 110
3.3. Формообразующие особенности проектирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в контексте эстетики 115
3.3.1 Принцип биоморфии 115
3.3.2 Принцип управления формой 119
3.3.3 Принцип комбинирования 123
3.4. Социально-экономические особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в контексте их устойчивого развития 126
3.4.1 Принцип экологичности 126
3.4.2 Принцип экономичности 130
3.5. Рекомендации и предложения по проектированию и эксплуатации архитектурных объектов на основе пневматических конструкций 131
Выводы по 3 главе 121
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 133
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 137
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 151
ТОМ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ (ТАБЛИЦЫ И ИЛЛЮСТРАЦИИ)
 

 

Примеры страниц

 
Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019  Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019
 
Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019  Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019
 
Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019  Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019
 
Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019  Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019
 
Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019  Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019
 
Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019  Особенности формирования архитектурных объектов на основе пневматических конструкций в XXI веке. Диссертация. К. А. Пшеничникова. 2019
 

 

Скачать издание в формате pdf (яндексдиск; 28,1 МБ).
 
 

16 мая 2020, 17:01 0 комментариев

Комментарии

Добавить комментарий

Партнёры
УралДомСтрой
Архитектурное бюро КУБИКА
Компания «Уралэнерго»
Фототех-Поволжье
ООО «АС-Проект»
Архитектурное бюро «РК Проект»
Джут