Бесплатный фрагмент - Принцип независимости в строительстве

1. ВВЕДЕНИЕ

Большой части населения многих стран мира необходимо комфортное жильё, но далеко не всем в городах доступны индивидуальные дома и большие квартиры в элитных многоэтажных каркасных зданиях, поэтому основным капитальным жильём являются многоэтажные индустриальные дома. Они строятся преимущественно на относительно не дорогих участках земли или на участках предоставляемых практически бесплатно. В этих условиях стоимость конструкции здания существенно влияет на себестоимость квартир, поэтому задачей строительства становится снижение стоимости массовых домов, что бы сделать жильё доступным более широкому кругу населения. Этим требованиям отвечает многоэтажное крупнопанельное и объёмно-блочное домостроение. Несмотря на значительные успехи такого строительства, все равно жильё остаётся дорогим предметом первой необходимости.

Во многих странах на одного жителя приходится в лучшем случае около двадцати пяти квадратных метров жилой площади, тогда как в Европейских странах и США это порядка сорока пяти — шестидесяти пяти квадратных метров. Таким образом, жилой фонд для достижения приемлемого уровня должен быть удвоен. При этом, учитывая климатические особенности, стоимость земли и конструкций, отказаться от многоэтажного строительства вряд ли удастся. А если это так то, наоборот многоэтажное строительство переходит в высотное. Такая тенденция наблюдается в последнее время во многих странах. Таким образом, задача существенного снижения стоимости строительства многоэтажных зданий остаётся актуальной.

Столетиями принято все дома строить в декартовой системе координат. На декартовых координатах базируются и основные методы массового строительства такие как крупнопанельное, объёмно-блочное домостроение и каркасное строительство. При этом каркасное строительство считается более дорогостоящим.

Всегда исходили из того, что декартовые координаты позволяют создать самый недорогой метод строительства капитального жилья. Но так ли это? Оказывается что для многоэтажного домостроения не совсем так. Можно создать иную систему индустриального многоэтажного домостроения, где себестоимость жилья будет существенно меньше по сравнению даже с самыми недорогими панельными или объёмно-блочными домами. Этого можно достичь если отказаться от декартовых координат и предположить, что можно создать нелинейные законы формирования структуры зданий, отличающейся ещё большей экономичностью. Такая система названа нами «Лотос». Она изменяет наше представление о доступном массовом жилье и создаёт новые формы жилого пространства.

Архитектурные решения при таком изменении более подробно приведены в книге изданной на платформах ЛитРес и Кобо с названием «Необычные квартиры домов „Лотос“ — альтернатива панельному домостроению. Часть 1. Архитектура». Во второй части книги издательства ЛитРес «Индустриальное домостроение в трёхлучевой системе координат Дома „Лотос“ Часть 2 Конструкции, технология» показано, что все казалось бы технические сложности при отходе от декартовых координат преодолимы и даже могут быть выявлены многие конструктивные и технологические преимущества.

В настоящей книге сделана попытка более полно показать, что функциональная деятельности жителей независима от системы от координат ограждающих конструкций жилых модулей. Расширены архитектурные аспекты такого подхода. Приведено сопоставление квартир домов «Лотос» и квартир в крупнопанельных зданий при той же себестоимости. Проанализированы планировочные возможности и различные решения фасадов системы «Лотос». На многие приведенные технические решения получены патенты.

2. Принцип независимости

2.1 Декартовая система координат и принцип независимости

Из покон веков люди пытались создать ограждающие конструкции для создания замкнутой комфортной среды, защищающей от погодных изменений дождя, холода или жары и для защиты от внешних угроз. Замкнутое пространство образовывалось различными технологическими способами от которых зависела их форма, иногда изменяющаяся во времени, а часто тиражируемая даже веками. Ограждающие конструкции почти всегда вертикальные стены и горизонтальные перекрытия. Часто приводят данные, что создаваемые формы такого пространства должны быть ячейками способными объединяться друг с другом или наоборот делиться внутри себя, сообразно с формами оборудования и с различными функциями человека.

Объединение ячеек происходило не только в плоскости участков земли, но и по вертикали, что привело к созданию многоэтажных сооружений известных уже в Древнем Риме. Однако, естественно, что тиражирование верхних этажей возможно почти всегда только одновременно с нижними. Массово такие сооружения применялись для жилья, но возникали и общественные постройки. Тиражирование искусственных сооружений приводило к созданию поселений, а затем и городов, преимущественно состоящих из совокупности жилых ячеек для семьи и общественных объектов.

Форма пространственных ячеек была обусловлена двумя обстоятельствами. Во первых это необходимость приумножения и деления пространства на плоскости с общими для смежных ячеек ограждающими конструкциями. Для достижения единообразия ограждения должны быть прямолинейными в плане. Во вторых это технологические способы их возведения. В большинстве стран это стоечно-балочная система, легко реализуемая при наличии лесных материалов. Даже если вертикальные ограждающие конструкции не деревянные, на первых этапах развития массового строительства в большинстве случаев выполнялись деревянными перекрытия. Всё это в наиболее стандартизированной форме легче всего создаётся в декартовой системе координат.

Но не всегда это было так. Если участки земли не имеют ограничения по площадям, например степные районы, и лес в необходимом количестве отсутствует, то необходимость внешнего неразрывного деления пространства отсутствует. Возникают другие формы пространственных ячеек такие как например, отдельно стоящие юрты. Однако такой тип ячеек всё же отмирает, уступая технологии прямолинейных форм ограждающих конструкций, поскольку функции усложняются и требуются не только ограждающие конструкции, но и насыщенность ячеек новыми технологиями. В связи с этим возникает необходимость даже в этих зонах компактно объединять ячейки и сооружения собранные из них. Остаётся преимущественно декартовая система, позволяющая делить и тиражировать неразрывное пространство.

Наряду с массовым строительством жилых пространственных форм, всё большее значение приобретали общественные и их значимость повышалась, поэтому поселения и города выглядят как сочетание таких сооружений. Чаще всего они состоят из независимых участков жилой и общественной застройки, поэтому от функций деления и тиражирования между собой они освобождены. В следствие этого, декартовые системы координат для общественных здания уже не обязательны. Они могут тиражироваться в пределах участков застройки и вверх, а деление внутри них может быть более произвольным. Всё это создавало и создаёт многообразие форм в архитектуре общественных зданий.

Развитие общественных сооружений и массового жилья сложный процесс, который привёл к современной архитектуре и условной градации таких объектов в городах на две группы. В первую входят преимущественно общественные здания городов иногда и промышленного назначения, а во вторую массовое жильё. Любимая сфера деятельности большинства известных архитекторов это первая группа. Она чаще всего ограничена характеристиками участков застройки и в меньшей степени обременена технологическими требованиями. Более того, подавляющее количество таких объектов опирается на значительный бюджет строительства. Во многих случаях и этот бюджет перекрывается, поскольку незавершённый объект ещё более убыточен. Этот лакомый кусок архитектуры позволяет создать неимоверные архитектурные шедевры, прославляющие авторов. Часто за плечами архитекторов стоят государственные деятели, пытающиеся увековечить время своего правления.

Такие объекты необходимы и окупаются косвенным образом путём привлечения потока туристов, который может быть и многомиллионным. Небоскрёбы, поражающие всех высотностью и необычными конструктивными решениями и фасадами, создают притягивающую эмоциональную среду, которая таким способом часто окупается, несмотря на значительные расходы. Такие здания можно сравнить со скульптурами, восхищающие мастерством авторов и представляющих в основном только художественную ценность. Естественно, что в некоторых случаях такие знаковые сооружения окупаются и за счёт аренды площадей и их продажи.

Вторая группа — это преимущественно многоэтажные жилые здания, но среди них некоторые сочетаются с функциями общественного назначения. Это более сложная группа, поскольку в ней так же содержатся высотные здания и небоскрёбы. Кроме того, она подразделяется на классы такие, как элитное жильё, бизнес-класс, комфорт класс и эконом класс. Во многом эта классификация условная, поэтому она часто официально видоизменяется. Ещё надо отметить, что в эту группу можно отнести и индивидуальные жилые дома.

Класс жилых многоэтажных и индивидуальных зданий имеет большое значение. Элитная локация, которая может быть отнесена и к первой группе сооружений с общественными зданиями, полностью отбрасывает значимость такого фактора, как стоимость конструкций. В архитектурном плане эти объекты то же поле деятельности известных архитекторов, создающих единственные в своём роде здания. К элитным относится и индивидуальным жилые дома, которые часто превращаются в дорогие особняки.

Бизнес-класс многоэтажного жилья можно охарактеризовать так же как индивидуальные сооружения, зависящие от локации, и их владельцы способны практически полностью оплатить такое жильё или даже иметь несколько жилых объектов возможно и в разных странах. Здесь уже стоимость конструкций начинает влиять на цены, но всё же решающую роль имеет локация. Условно можно считать, что это вторая линия по локации. Индивидуальные дома бизнес-класса преимущественно расположены в элитных коттеджных посёлках и отличаются относительно большой площадью. Такие дома имеют немалую стоимость, но практически всегда легко доступны владельцам. Часто для их строительства привлекаются профессиональные архитекторы.

Комфорт-класс это многоэтажные дома которые уже в значительной степени подчиняется цене строительства. Он предназначен для большой группы населения, а возможно что и самой большой группы. Такое жильё часто уже приобретается за счёт ипотеки и в результате смены меньшей квартиры на большую. В архитектурном плане это уже массовые дома, строящиеся микрорайонами по типовым или повторяющимся проектам. Это как бы третья линия по локации, но такие дома строятся и в довольно отдалённых полностью благоустроенных районах. Индивидуальные дома в этой категории скорее всего имеют достаточную площадь для комфортного проживания без излишеств и с контролируемой стоимостью расходов на строительство и эксплуатацию. Архитектурные решения индивидуальных домов этого класса чаще всего основываются на типовых проектах.

Эконом -класс — это уже социальное жильё, хотя часто приобретается и с помощью ипотечных кредитов. Во многих случаях локация в этом случае не имеет значение и основная цель обеспечить нуждающихся доступным жильём. Такие дома во часто строятся за счёт государства. Эконом класс может быть исключён и представлен как комфортное жильё с упрощённой отделкой. К архитектурному облику таких домов не предъявляются строгие требования, требующие больших затрат. К индивидуальным домам эконом класса условно можно отнести с минимальными площадями с разнообразной индивидуальной и типовой архитектурой.

Такая градация архитектурных объектов необходима что бы определить какую долю в строительстве жилья занимают массовые конструкции у которых их цена влияет на стоимость домов в целом. Видно, что наиболее напряжённая ситуация возникает в комфорт и эконом классе, где потребности жильцов ограничиваются стоимостью. У большей части населения, даже если жильём семья обеспечена, площади не хватает и большинство владельцев хотела бы существенно её увеличить, однако такой финансовой возможности у многих нет.

Влияние стоимости земельных участков для многоэтажного строительства столь значительное, что этот фактор ощутим при сравнении цен на жильё в различных городах. В крупных городах это приводит к тому, что стоимость конструкций практически не имеет определяющего значения. Она сказывается только на их окраинах. Дело доходит до того, что самые дорогостоящие конструкции становятся рентабельными, благодаря высокой стоимости жилья, и в любом случае окупаются. Это положение распространяется не только на элитные дома и дома бизнес-класса, но и на комфорт-класс, поэтому полностью отсутствует стимул снижения себестоимости строительства.

Однако если города небольшие или строятся новые многоэтажные районы для комфортного и эконом-класса жилья, особенно за счёт государства, то фактор себестоимости начинает существенно влиять на общую ситуацию. Даже в больших городах на окраинах при наличии недорогой земли, снизив себестоимость, можно обеспечить доступным жильём большие круги населения для которых это недоступная задача. Практически предпринимаются попытки нормировать минимальную и максимальную площадь жилья, что бы оно стало доступным для жителей приобретающих её в ипотеку или по социальным программа. Часто люди получают квартиру меньшую, чем им необходимо, но таким образом жилищный вопрос все же решается. Недостаток жилой площади ощутим практически в каждой семье, даже если они считают что эта проблема для них решена.

Проще обстоит дело с индивидуальным строительством, Наличие земельного участка позволяет строить дома с большей площадью даже иногда превышающую необходимую. На индивидуальное строительство существенно влияют климатические условия. Дома в южных районах при той же стоимости отличаются значительно большими площадями, чем дома строящиеся в более суровых условиях. Дешевле обходится и необходимая инфраструктура.

Увеличение жилого фонда решается двумя путями. Первый это расширение городов со строительством новых центров такого уровня, что бы их значимость была сопоставима с существующими историческими центрами. При этом желательно, что бы были представлены все классы жилья, а комфорт-класс и социальное жильё строилось по ценам с минимальной стоимостью конструкций. Второй путь — это строительство новых городов, в том числе и миллионников, привлекательных с градостроительной точки зрения и с низкой стоимостью жилья. Это позволит резко увеличить жилой фонд и не паразитировать на высокой стоимости жилья в исторической застройке существующих городов.

Условно разделив все градостроительные объекты на две группы можно определить, что группа общественных зданий не обязательно проектируется в декартовой системе координат, а группа жилья преимущественно проектируется и строится в ней. Жилые дома в декартовой системе координат это устоявшаяся многовековая система, как указывалось, обоснованная необходимостью деления и неразрывного тиражирования ячеек жилья. Тиражирование в многоэтажных домах практически возможно только одновременно с первыми этажами, поэтому в этом случае существенную роль имеет только внутреннее деление площадей.

Удобство декартовой системы координат позволяет практически любому человеку строить жильё путём деления и тиражирования даже без специального образования. Если это сделано не профессионально и не совсем продумано, такое жильё может эксплуатироваться пусть даже с бытовыми сложностями. Практически все люди, имея определённые жилые ячейки, самостоятельно, а иногда с помощью профессионалов, занимаются делением ячеек расставляя в них элементы мебели.

Как правило, существует два способа расстановки мебели в прямоугольных в плане ячейках. Первый, когда площадь ограничена, — это практически неразрывное деление, т.е. плотная компоновка. Второй способ — свободная планировка, если есть избыток площади. Поскольку чаще всего площади не достаточно, первый способ преобладает. При этом перед жителями возникает задача размещения элементов в конкретные жёстко ограниченные размеры площадей. Приходится подбирать размеры мебели соответствующих габаритов. Создана система модулей определяющая основные параметры оборудования, но строительные размеры могут быть различными и при плотной расстановки возникает необходимость с этим считаться. Практически все владельцы жилья сталкиваются с такой проблемой.

Таким образом, декартовая система координат при малых площадях хоть и простая, но ставит в большинстве случаев сложные задачи деления практически перед всеми жителями. Проще все решается при наличии некоторого избытка площадей, когда возможна свободная расстановка мебели с меньшими строительными ограничениями. Просторные дома с некоторым избытком площадей существенно упрощают задачи меблировки и установки бытового оборудования. В каком-то смысле небольшие площади иногда привлекательны тем, что ограничивают стремление владельцев приобретать излишние элементы обустройства жилья.

В конструкциях жилья незыблемым элементом многоэтажных домов являются горизонтальные перекрытия. Практически невозможно отойти от необходимости выполнять их в виде плоских конструкций будь то балочные системы или плиты. В любом случае верхняя поверхность должна бать плоской. В декартовой системе координат жилые ячейки имеют и плоские вертикальные ограждающие конструкции. Плоские конструкции стен, разделяющие смежные помещения, почти всегда имеют по длине одинаковую толщину.

Эстетическое восприятие плоскости накладывает на их качество определенные требования. Такая плоскость должна быть настолько точной, в плане отклонения от идеальных размеров, что должна и восприниматься как идеально ровная. В условиях массового строительства это дорогостоящая процедура, требующая существенных затрат, правда которые воспринимаются как неизбежные. Она усугубляется последующим стремлением создать многослойную высококачественную отделку, включающая в себя часто штукатурку, шпаклёвку, окраску или иную финишную отделку, цена которой, для соблюдения идеальной плоскости, часто становится даже сопоставимой со стоимостью конструкций. Таким образом, ограждающая, относительно идеальная плоскость, становится трудозатратой дорогостоящей конструкций даже при применении недорогих слоёв отделочных материалов.

Экономичность массовых жилых многоэтажных домов даже на относительно дорогих участках застройки всё равно имеет большое значение, поскольку эти же типовые конструкции применимы и для домов эконом класса. В декартовых координатах самая экономичная конструкция это коробчатая структура. Большинство городов это сочетание разного типа коробчатых систем. Что бы избежать полного однообразия сооружения в декартовой системе координат здания насыщают различными элементами, позволяющими изменить облик коробчатой системы. Этот относится как к многоэтажным жилым так и к общественным зданиям.

Основными приёмами, позволяющими уйти от коробчатой структуры являются взаимное смещение коробчатых объёмов, создание выступающих элементов таких как балконы и лоджии, применение эркеров различных форм. На первых этажах иногда устанавливаются стоечно-балочные несущие конструкции. Во многих случаях, что бы не потерять привлекательность сооружений, применяют высококачественную не дешёвую отделку плоских фасадных граней прямоугольной структуры, например, плиточные материалы. Естественно, что все дополнительные элементы приводят к удорожания простейшей коробчатой системы. При строительстве на дорогих участках застройки эти затраты не имеют принципиального значения и покрываются высокой рыночной стоимостью жилья.

Опыт строительства в декартовых координатах панельных домов с полным исключением всех излишеств был в начале развития этого метода домостроения. Он показал насколько невыразительна архитектура таких сооружений, т. е. декартовые координаты в самом экономичном случае — это однообразные дома, которые могут быть изменены усложнением и удорожанием. Тем не менее были и удачные решения, например, район «Лаздинай» в Вильнюсе. Но и здесь без некоторых дополнений и к коробчатой структуре, следовательно, дополнительных затрат не обошлось.

Таким образом декартовая система координат создаёт неразрывные жилые пространства легко делимые, но требующие особой обработки плоских ограждающих конструкций и дополнительных затрат на декорирование коробчатой структуры зданий. Тем не менее, развитию такого строительства помогало и помогает простота стоечно-балочной системы основанной на технологии обработки древесины и, в последствие, на прокатной технологии металла, которая часто служит формой и для бетонных изделий.

Во всех многоэтажных сооружениях изменить плоскостное решение верха перекрытий практически нельзя, но оси плоскостей вертикальных стен не обязательно должны построены в плане в декартовых координатах. Их направление может быть изменено. Они могут располагаться в лучах полярных координат, могут быть совмещены с прямолинейными осями, имеющими изменённые не прямоугольные углы между собой и теоретически любыми, следовательно, и сами стены в плане могут иметь разнообразную форму. Это позволяет и помещения ограждаемым ими иметь в плане различной формы площади.

Если есть избыток площадей и большие пролёты, то функции, протекающие на этих площадях, вполне могут быть вписаны в неплоские нелинейные ограждающие конструкции. В связи с этим можно считать, что функции протекающие на этажах не зависят от формы ограждающих конструкций и, следовательно, от системы координат к которым они привязаны. Таким образом, существует принцип независимости функций от системы координат и привязанным к ним ограждающим конструкциям в строительстве.

Эти положения не вызывают особого возражения применительно к общественным зданиям с достаточным избытком площадей и это открывает большие возможности для архитекторов всего мира. В элитных жилых домах и многих жилых домах бизнес-класса большой избыток площадей делает функции человека так же в меньшей степени зависимыми от ограждающих конструкций. Однако для массового многоэтажного жилья, где практически всё строится в декартовой системе координат принцип независимости кажется неприемлемым.

Поскольку для домов предназначенных для большинства населения себестоимость строительства является основополагающим фактором, массовое жильё строится в декартовых координатах в виде коробчатых конструкций, изменённых, что бы избежать единообразие форм тем или иным затратным способом.

В массовом строительстве преобладает декартовая система координат, но возможна ли изменить это положение и насколько это целесообразно? Оказывается можно создать и иной метод строительства жилья в другой системе координат.

Во всех направлениях науки известно, что линейные закономерности являются частным случаем общих нелинейных законов. Поэтому замена системы координат в строительстве имеет и более глубокий философский смысл. Возникает вопрос насколько это рационально и как сложные функции деятельности человека, семьи могут вписаться в не декартовую систему координат и насколько принцип независимости применим в жилищном строительстве.

2.2 Принцип независимости в жилищном строительстве

Функциональная деятельность человека настолько сложна, что её изучение и систематизация может быть выполнена весьма условно. Она ограничивается и определяется для современных квартир в многоэтажных зданиях весьма простым способом количеством комнат, помещений и площади. Во всех случаях присутствуют функционально необходимые кухни и санитарные узлы. Основной принцип систематизации — большей семье больше комнат и больше площадей.

Для квартир все же можно определить какой-то максимум, когда увеличение количества комнат и площади становится не обязательным, особенно, если учесть ещё и возрастающие при этом эксплуатационные расходы. Нижняя граница максимума по площади и количеству комнат может быть определена как количество комнат соответствующих числу членов семьи и плюс одна комната, т.е. расчёт ведётся по числу спален. Этот принцип применим во многих странах. Если это соразмерить с площадью жилой площади приходящейся на человека в развитых странах, то это другие площади квартир, т.е. квартира должна быть существенно больше. Однокомнатная квартира — это две комнаты и кухня в сумме примерно шестьдесят метров, двухкомнатная — это три комнаты в сумме сто двадцать метров, трёхкомнатная — четыре комнаты — сто восемьдесят метров и т. д. Для достижения такой цели количество существующей жилой площади во многих странах должно быть значительно увеличено.

Дальнейшее расширение максимума площадей и количества комнат зависит от особенностей предпочтения жильцов, например, необходимости кабинета для работы дома, размещение библиотек или коллекций и др. Таким образом, необходимые квартиры для семьи по количеству комнат и площади в некоторых случаях могут быть ещё больше. Если эти требования ещё расширить, то для массового строительства можно выйти за рамки такого жилья как квартиры в многоэтажном доме и превратиться в индивидуальное строительство коттеджей, индивидуальных жилых домов, особняков, которые здесь не рассматриваются, поскольку требуют другой инфраструктуры, индивидуального транспорта, других расходов на строительство и эксплуатацию. Индивидуальное элитное жильё в многоэтажных, повышенной этажности, высотных домах в центральных частях городов, которое на дорогой земле оправдано, так же не рассматривается, а рассматривается только массовое строительство.

От системы координат в которых построены ограждающие стены в квартирах функциональная деятельность жильцов зависит в меньшей степени. В большей степени от неё зависит расстановка оборудования, мебели и чем меньше квартира, тем больше эта зависимость. Действительно вся промышленность бытовой техники, мебели, встроенного оборудования ориентирована на декартовую систему координат, поэтому наиболее простым способом оборудования квартир является их расстановка с привязкой к комнатам, которые так же выполнены в декартовых координатах. Особенно это важно для квартир с маленькой площадью. Но положение меняется при больших площадях. Чем больше квартира, тем эта зависимость меньше.

По возможности, все стремятся получить квартиры со свободной планировкой и взять в свои руки деление квартир на комнаты. Но не всем это доступно и чаще всего выбор определяется количеством комнат и помещений и их суммарной площадью. Такие квартиры уже имеют стабильную неизменяемую планировочную структуру. Преимущественно это квартиры в крупнопанельных зданиях — основного наиболее распространённого не дорогого жилья.

С изменением или увеличением состава семьи без увеличения площади квартир усложняется их комплектация оборудованием. Наличие устойчивых принципов установки оборудования становится важным и декартовые координаты этому способствуют. Особенно это ощутимо, когда общая площадь жилья на человека не велика. Если эта задача трудно разрешима, то при такой ситуации просто меняется меньшая квартира на большую. Тогда, сложность плотной расстановки оборудования в квартире уменьшается. Важным становится количество площади в квартире и количество комнат. А раз так, то уменьшается зависимость от системы координат в которых построены ограждающие конструкции. Возможен симбиоз, когда сочетание элементов декартовой системы координат внедряется в планировочную структуру другой системы, образуя как бы местную систему координат.

Функциональная деятельность людей относительно системы координат конструкций жилых модулей во многом независима и форма полезной площади может быть весьма разнообразной. Этот принцип применим и действует, как указывалось, не только для жилых зданий, но и для большинства общественных сооружений, причём для них эта независимость ещё более ярко выражена.

Принцип независимости свидетельствует о том, что жильё может быть самых разных форм и это подтверждается практикой строительства. Создаются дома с необычными планировками и внешним видом. Особенно это распространено в малоэтажном строительстве.

Ярким примером принципа независимости в жилищном строительстве являет построенные в Чикаго (США) два корпуса «Марина Сити». Дома построенные как замкнутый комплекс, с возможностью выезжать из него на автомобиле, по реке и по воздуху, выполнены круглыми в плане с трапецеидальными квартирами. В квартирах практически нет прямоугольных форм, а общая система координат корпусов полярная. Достаточно большие площади удовлетворяют всем требованиям жизнедеятельности семьи и ни у кого не возникают сомнения в их эксплуатационных качествах, хотя от декартовой системы координат практически отказались. В то же время это уникальное монолитное здание построенное по рыночным канонам и практически не может тиражироваться. Хотя это и жилой комплекс, но он должен быть отнесён к элитной категории жилья с эксклюзивной архитектурой и стоимость конструкций не имеет принципиального значения.

В книге В. А. Коссовского, О. И. Ржехина» Архитектура индустриального строительства за рубежом» 1974 г. представлен план типового этажа домов «Марина Сити» и план спаренных домов «Горизонте» в Ренель архитектора Майоль, где все квартиры так же трапецеидальной формы.

Дом «Миллион алых роз» в Москве так же подтверждает принцип независимости. Здесь реализован отход от декартовых координат для здания в целом, но сделана попытка всё же придерживаться и прямоугольных форм помещений. Скорее всего это уникальное архитектурное достижение и не претендует на массовое строительство.

Примерно тот же принцип с полярной системой координат применён в известном круглом доме в Санкт-Петербурге. В доме нет прямоугольных помещений, а основные комнаты имеют трапецеидальную форму. Это ещё раз доказывает, что функциональная деятельность человека не обязательно протекает в помещениях построенных в декартовой системе координат.

Существуют и другие жилые дома, где форма дома изменяет, может быть и столь значительно, форму внутренних помещений, такие как «Молодёжный дом» и кольцевой панельный дом в Москве. В них изменена форма зданий, которая естественно влияет на форму части помещений, но внутренняя структура остаётся панельной.

Возможны решения и индивидуальных жилых домов с криволинейными стенами, где реализована попытка исключить необходимость достичь идеальной плоской поверхности стен.

Возможность отхода от декартовых координат наглядно продемонстрирован в восемнадцати башнях, построенных под Парижем, французским архитектором Эмилем Айо. Это монолитные жилые дома в виде разно этажных башен от восемнадцати до тридцати девяти этажей. Отход от коробчатой структуры продемонстрировал, что это возможно и функции человека и семьи вполне вписываются в пространства другой формы. В отличии от «Марино-Сити» башни это социальное жильё и экономика конечно играла роль, но маловероятно, что технология монолитного домостроения может конкурировать с крупнопанельным массовым домостроением в плане достижения минимальной себестоимости.

В книге Соловьёва Н. К. Турчина В. С. и Фирсанова В, М, «Современная архитектура Франции» приводится план этажа Башни Молодожёнов архитекторов Ф. и М. Десланд, в котором полностью исключена декартовая система координат. Криволинейные в плане наружные стены и перегородки сочетаются с радиальными межквартирными стенами. Это яркий пример принципа независимости, где декартовые координаты полностью исключены и даже внутренние перегородки выполнены криволинейными. Можно считать, что это архитектурное достижение, однако такой дом так же не предназначен для массового тиражирования. Скорее всего это оригинальное архитектурное решение, но позволяющая сделать вывод, что функциональная деятельность семьи возможна и в столь не привычном пространстве.

Все многоэтажные жилые здания построенные с отказом от применения декартовых координат преимущественно преследовали цель создать оригинальные конструкции и выявить планировочные преимущества при создании квартир с непрямоугольными помещениями. Практически все приведённые примеры это достижения архитекторов, которые таким образом протестовали от засилья коробчатых структур. Нельзя утверждать что они существенно отразились на экономических аспектах строительства и что они более экономичны чем традиционные дома с плоскими стенами в декартовой системе координат. Если бы они были экономичней, то они бы тиражировались, несмотря на необычность планировочных решений. Заменить ими существующее массовое типовое строительство скорее всего невозможно. Однако эти проекты подтверждают принцип независимости функций человека, семьи от формы ограждающих конструкций. Они вызывают новые эмоции и понимания того, что функциональная деятельность человека намного сложнее и не должна ограничиваться декартовой системой координат.

Оригинальность проектов пытающихся найти новые формы в жилищном строительстве всё же не смогла поколебать тысячелетние устои приоритета коробчатых форм. Причина этого экономика и технология, которая, несмотря на вмешательство рыночных законов, остаётся важным фактором. На настоящий момент строительство массовых жилых домов в декартовых координатах остаётся приоритетным.

3. Принцип независимости в индустриальном домостроении. Дома «Лотос»

3.1 Существующие методы строительства с минимальной стоимостью жилья

Для массового строительства жилья остаётся приоритетным индустриальное домостроения в декартовой системе координат, поэтому необходима была унификация и стандартизация сборных элементов и создание проектов типовых конструкций многократно применяемых. В индустриальном многоэтажном домостроении возникли системы строительства такие как крупнопанельное и позже объёмно-блочное домостроение, поскольку они в большей степени отвечали требованиям минимизации затрат при строительстве домов для наибольшей категории населения. Каркасные сборные и монолитные здания не могут конкурировать по себестоимости с этими методами строительства, так как скорость строительства здесь ниже в три четыре раза и ограждающие конструкции выполняются из мелкоштучных материалов, а это трудоёмкий процесс. В связи с этим, каркас чаще всего применяется в домах бизнес класса для строительства домов с большими площадями.

Цены на жильё в центральных районах городов нивелируют цель снижения себестоимости. Это позволяет забыть принципы, обязывающие добиваться высокой экономичности строительства. Многие, казалось бы прогрессивные индустриальные типовые проекты, далеко не оптимальны по стоимости и капиталовложениям и рентабельны только на дорогой земле при высокой стоимости жилья. Тем не менее в остальных случаях, когда рыночная стоимость жилья не столь велика, задача снижения затрат должна присутствовать. Различные способы снизить себестоимость строительства путём совершенствования материалов, технологии и организации строительства в крупнопанельном и объёмно-блочном домостроении, по сравнению с самыми передовыми проектами, могут лишь незначительно этому способствовать.

По скорости монтажа объёмно-блочное домостроение превосходит крупнопанельное, но требуются большие производственные площади и, следовательно, капиталовложения. Задумка полностью перенести отделку квартир на завод, реализуется только частично, но и это требует больших производственных площадей и затрат. Объёмные блоки -это негабаритный груз и их транспортировка реальна только в определённых условиях. С экономической точки зрения при строительстве семнадцати и двадцати пятиэтажных жилых домов крупнопанельное домостроение пока ещё более конкурентно-способное, чем объёмно-блочное. Это связано с тем, что стоимость строительства в большей степени зависит от конструктивного материала, а это в основном железобетон.

Если сравнивать крупнопанельное и объёмно-блочное домостроение по расходу бетона, то примерно до девяти этажей объёмно-блочное домостроение, благодаря тонким стенам, имеет преимущество и можно снизить расход бетона на квадратный метр продаваемой площади примерно на семь процентов. Однако при повышении этажности тонкие стены объёмных блоков надо утолщать примерно до десяти сантиметров, но поскольку между двумя рядом стоящими объёмными блоками эти стены двойные, то их суммарная толщина больше толщины панельных стен равных чаще всего шестнадцати сантиметрам. Во многом с этим связано то, что крупнопанельное домостроение преобладает.

3.2 Дома «Лотос» и принцип независимости

Резкое снижение расхода бетона и стоимости строительства оказывается возможно на основе принципа независимости при отходе от декартовой системы координат. Известно, что в многоэтажных зданиях вертикальные стены выполняют несущие функции и выдерживают нагрузку от верхних этажей. Нагрузки могут быть очень большими и в предельном состоянии стена выходит из плоскости. Однако если отказаться от плоских вертикальных стен и искривить их в плане, то эта нагрузка может быть значительно увеличена или несущие стены могут быть существенно более тонкими. Но криволинейные стены не вписываются в декартовую систему координат, поэтому её можно заменить на трёхлучевую с полярными центрами на лучах. Располагая криволинейные стены по периметру здания в каждой из трёх ветвей и делая их несущими, получим трилистник с криволинейными стенами по периметру. На этом принципе построена система домов «Лотос». (Патенты РФ).

Основополагающим обоснованием системы «Лотос» является сопоставление двух конструкций выполненных в декартовой системе координат с плоскими панелями и в трёхлучевой с применением криволинейных стен. Очевидно, что наиболее простой формой здания в декартовой системе координат является коробчатая структура, а у домов «Лотос» развитый в плане трилистник с наружными криволинейными стенами. Вся трёх лучевая система «Лотос» базируется на таких свойствах бетона, как технология литья, позволяющая придать сборным элементам криволинейные формы, в которые надо вписать сложные функциональные процессы.

Отказ от плоских поперечных и продольных стен и применение более устойчивых при воздействии вертикальных нагрузок и экономичных криволинейных стен, с наиболее простой круглой формой в плане, создаёт новую конструктивную структуру здания. Основным сборным элементом при этом является изогнутая по кругу в плане стеновая панель или объёмный пространственный элемент с наружной криволинейной стеной. При этом появляется возможность применить круглую вспарушенную плиту перекрытия, не имеющей аналогов по эффективности с точки зрения расхода бетона и арматурной стали. Само здание в виде трилистника лучше воспринимает горизонтальные ветровые и сейсмические нагрузки. Суммарное снижение расхода бетона может достичь тридцати процентов по сравнению с самыми недорогими крупнопанельными домами.

Типовой этаж секция дома «Лотос» состоит из квартир расположенных в трёх ветвях здания объединённых лестнично-лифтовым узлом. Комнаты в квартирах разделены радиальными стенами, а в центре ветвей размещены несущие ядра, где расположены санитарные узлы. Такая структура в первую очередь предназначена для индустриального домостроения и может быть выполнена в панельном и объёмно-блочном варианте. С целью унификации сборных железобетонных конструкций диаметры криволинейных стен одинаковы.

Такой вариант жилья возможен, если придерживаться принципа независимости. Поскольку вертикальные стены не обязательно могут быть расположены в соответствии с в декартовыми координатами, то трёхлучевая структура с криволинейными стенами по периметру имеет право на детальный анализ возможности функциональной деятельности человека, семьи в таком пространстве.

Деление комнат даже крупнопанельного здания на хотя бы две комнаты практически невозможно. Тем более невозможно их расширение. В связи с этим эти преимущества декартовой системы координат становятся несущественными. Поскольку необходимость делить и пристраивать помещения, возникшая ещё на заре развития строительства, становится бессмысленной для многоэтажных зданий, особенно если это индустриальная жёсткая структура квартир, то строительство домов с криволинейными наружными стенами и не квадратными помещениями становится возможным.

Возникает необходимость выбора между строительством жилья для наибольшего круга населения в декартовой системе координат или отказ от них с возможностью снижения расхода материала примерно на тридцать процентов, т.е. на величину дополнительной комнаты в квартире. Во всех случаях надо понимать, что это не просто разновидность архитектуры, а необходимость создать жилье для многомиллионного населения, когда показатель площади должен вырасти с двадцати до примерно шестидесяти квадратных метров на человека, т.е. жилой фонд во многих странах должен быть утроен.

Квартиры в домах «Лотос» образуются путём расположения комнат вокруг санузла. Размеры комнат регулируются перемещением перегородок. Во многом это жёсткая схема, но и в панельных домах при фиксированном шаге внутренних стен так же ограничены варианты деления комнат.

Комнаты и кухни квартир представляют собой помещение с криволинейной наружной стеной с окнами и балконными дверьми, с плоскими радиальными стенами. Санузлы размещены в ядре ветви здания. Общие комнаты квартир домов «Лотос» образуются путём объединения стандартной комнаты с кухней или двух смежных комнат. Не составляет труда объединить две квартиры в ветвях трилистника между собой.

Со стороны фасада между блоками образуются полости, которые при строительстве высотных зданий и в сейсмических зонах можно использовать для создания монолитного каркаса. Если в каркасе нет необходимости, а это наиболее частый случай, полости служат как бы термосом здания, могут использоваться как внутренние шкафы для хранения или служить каналами для воздушного отопления, что является революционным в домостроении.

Необычная форма квартир имеет и преимущества. Вся не освещённая зона квартир сжата и имеет относительно небольшие площади, а основная площадь расширена, находится в более освещённой зоне и выходит не на одну плоскость фасада, а на криволинейный контур. Отход от прямоугольной системы, казалось бы, не позволяет делить площади на новые помещения, но как и в крупнопанельном домостроении, при необходимости деления меняют квартиры на большие.

Не прямоугольные площади комнат для расстановки мебели непривычны, но и в панельных зданиях у наружных стен мебель устанавливается редко. В домах «Лотос» используется свободная расстановка мебели, поскольку площадь квартир может быть существенно больше. Все эти изменения оправдываются наличием при той же стоимости большей площади или существенно более низкой стоимостью квартир.

В случае развитие такого строительства скорее всего возникнет некоторое приспособление мебельной отрасли к таким домам, тем более при применении печати на 3Д принтерах. Архитекторы и дизайнеры могут помочь потребителю в организации пространства в необычных формах и извлечь даже преимущества. Например, изогнутый фронт кухонь минимизирует движение, а расширенная зона у окон позволяет устанавливать кухонный остров даже в небольших квартирах. Но на первом этапе, несмотря на необычные формы комнат, мебель применяется в основном традиционная.

Не исключено, что многие потребители будут отдавать предпочтение квартирам такого типа, благодаря возможности приобрести жилье существенно большей площади за те же средства. При социальном распределении жилья можно увеличить нормы выделяемой площади. Строительство таких зданий даже в больших объёмах всегда оставит потребителю выбор приобрести традиционную квартиру других систем на вторичном рынке, но при прочих равных условий, меньшую по площади.

Дома «Лотос» открывают необычные возможности с градостроительной точки зрения. Здание на участке не линейное в плане, а как бы занимает весь участок. Такие дома при необходимости позволяют увеличить плотность застройки или при заданной плотности застройки остаётся больше свободной земли. Естественно, что на очень дорогих участках влияние стоимости конструкции минимальна и строящиеся сейчас каркасные дома бизнес класса вполне конкурентно-способны. Но даже в этом случае, на основе домов «Лотос» возможно создание необычных жилых комплексов или использовать их для строительства акцентных зданий.

Все эти факторы свидетельствуют о принципиальной возможности изменить подход к многоэтажному домостроению и создать новую высокоэффективную систему строительства, позволяющего не только резко снизить расход материалов и себестоимость строительства, но и дать архитекторам необычные возможности для формования жилой среды и создавать градостроительные комплексы, существенно отличающиеся от традиционных, обогатив тем самым архитектуру. Это важно для большинства городов, где меньше возможностей для строительства домов с дорогой отделкой и более сложной пластикой фасадов. Облик городов с такой застройкой существенно изменится. Особенно эффективен такой метод строительства в сейсмических районах. Развитый план здания, внешнее расположение несущих стен и возможность их усиление монолитным каркасом этому способствует.

На основе предлагаемой системы возможно также строительство гостиниц, офисов, административных зданий, павильонов, коттеджей и др.

3.3. Конструкции и технология строительства домов «Лотос»

По сравнению с крупнопанельным домостроением, где теперь уже достигнута возможность строить двадцати пятиэтажные здания, дома «Лотос» позволяют повысить этажность сборных конструкций до тридцати трёх, практически без увеличения стоимости. Между смежными криволинейными стенами легко создать монолитный каркас и этажность зданий может быть ещё более увеличена с минимальным расходом материала.