Архитектон: известия вузов. №4 (72) Декабрь, 2020

Теория архитектуры

ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРНО-ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ОСНОВНЫХ ОБЪЕКТОВ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

УДК: 72.01
Шифр научной специальности: 85.118
DOI: 10.47055/1990-4126-2020-4(72)-2

Аннотация

Введение

В условиях жесткой конкуренции стран и экономик, система высшего образования в совокупности с наукой, бизнесом в сфере науки, общественно-политическими институтами стала одним из основных факторов процесса переформатирования экономики на новой технологической основе, а также ключевым элементом роста творческого потенциала, процесса воспитания интеллектуально и социально целостной личности. Объекты в структуре российских университетов, научных центров и университетских кампусов требуют глобальной реконструкции и обновления, которое необходимо проводить на современном уровне, поскольку сложно создать в инфраструктуре вчерашнего и позавчерашнего дня продукт для дня завтрашнего.

Одной из важных пространственных характеристик, отличающих градостроительные структуры ведущих научно-образовательных центров, является комплексная организация территории, реализующаяся в особой внутренней среде объектов, в продуманной функциональной структуре и технологически обоснованной пространственной композиции в целом. Не меньшее значение имеет уникальный архитектурно-пространственный облик научно-образовательных комплексов, формирующий единое высококачественное архитектурно-градостроительное пространство, в котором важны как проработанная функциональная схема, так и визуальная среда сооружений [1].

Это проявляется как в расположении изучаемых объектов в структуре города и образовательного комплекса, так и в масштабе отдельного объекта, предназначенного для ведения научной и научно-образовательной деятельности [2].

В результате анализа общих тенденций становится ясно, что современное пространство в структуре научно-образовательной деятельности (будь это аудитория университета, класс учебного центра, лаборатория) перестало быть местом преимущественно передачи сформированных стандартизированных знаний от преподавателя к студенту (в форме лекций, или иных трансляций).

Научно-образовательный центр в современном технологическом цикле обучения становится местом целостного формирования компетенций, которое происходит комплексно, путем формирования знаний и инноваций в процессе изучения предмета (при помощи новых образовательных технологий – кейсовых, модульных и др.). Кроме того, он становится особой территорией и «пространством общей работы» исследователей, преподавателей и студентов над реальными проблемами науки [3]. Несмотря на активное развитие дистанционных технологий, значение этого пространства для формирования ключевых компетенций возрастает [4].

В градостроительном масштабе современный научно-образовательный комплекс представляет собой кластерную систему, в которую входят следующие типы объектов: учебные центры (включающие лекционные аудитории), научно-исследовательские лаборатории, мастерские, а также общественно-рекреационные и жилые объекты. Они могут быть сгруппированы на единой территории или представлять собой распределенную «сеть» объектов в городском пространстве [5]. В качестве основных объектов комплекса для анализа были выбраны четыре типа объектов научно-образовательного комплекса, из которых формируется его основная функциональная и пространственная структура на основе модели образовательного цикла нового поколения (рис. 1):

- НОЦы (научно-образовательные центры),
- ИТЦ (иновационно-технологические центры),
- МИЦ (медиаинформационные центры),
- жилые системные комплексы (включают объекты для проживания и минимальные функции социально-бытового обслуживания).

Рис. 1. Модель образовательного цикла нового поколения. Сост. М.В. Пучков

Вместе с выявлением принципов формирования научно-образовательных центров сформулированы принципы создания медиаинформационных центров, инновационно-технологических центров, жилых объектов университетских комплексов. Предложена дифференциация принципов пространственного формирования объектов научно-образовательных комплексов (НОЦы, ИТЦ, МИЦ, жилые комплексы) в соответствии с новыми образовательными стандартами, на основе:

- формально-композиционных принципов,
- принципа адаптивности, трансформации для обеспечения максимума коммуникационных процессов,
- принципа технологичности (синергии образовательных функций, компактности),
- принципа энергоэффективности,
- принципа экологичности.

1. Формально-композиционные принципы формирования архитектурно-пространственной структуры основных объектов научно-образовательных комплексов

В данной статье рассмотрена схема возможных композиционных решений по организации функций в архитектуре объектов, и схема основных композиционных решений, применяемых в современной архитектурной практике. В процессе анализа было установлено, что в зависимости от условий реализации концепции и образовательной программы объекта, влияния условий градостроительных и ландшафтных, а также иных факторов, могут применяться различные схемы реализации программы, с различным зонированием, использованием различных приемов логистики (в том числе и вертикальной).

При формально-композиционном и функционально-планировочном анализе основных объектов научно-образовательного комплекса было рассмотрено и проанализировано использование принципов в трех аспектах: при формировании функциональных схем объектов, при формировании планировочных и объемно-пространственных решений, при конструировании инженерных систем объектов научно-образовательных комплексов.

Также рассмотрены вопросы создания общественного пространства НОЦа (ИТЦ, МИЦ) как основного катализатора социальных процессов и социальных взаимодействий, жилого пространства и принципы его построения для обеспечения социального комфорта, проведена классификация пространств научно-образовательных комплексов на основе их геометрии, а также выявлены принципы формально-композиционного моделирования объектов комплексов (на развитии тезисов о четырех пространственных моделях Ле Корбюзье) [6]. Это следующие принципы (табл. 1):

– блочный (композиция из блоков под каждую функцию),
– «черный ящик» (совмещение функций в одном объеме),
– формального ядра (наличие основного функционального и пространственного объема в структуре композиции),
– уровневый, разделение функций по уровням,
– выделение пространственного ядра (создание центрального коммуникационного пространства), 
– ландшафтной интеграции [8].

1.1. Блоки и «черный ящик»

Поскольку структура научно-образовательных центров, инновационно-технологических объектов опытного производства и исследований построены на соответствии новой парадигме обучения, то большинство учебных помещений, в соответствии с общими тенденциями индивидуализации, специализации образования и все более углубленной дифференциации исследований, предполагают изменения в функциональных программах. В образовательной составляющей это касается повышения доли использования принципа «кейсов» и семинаров на занятиях, в этом случае аудитории на 20–30 человек занимают до 70% учебных площадей, а лаборатории и мастерские могут занимать более 50% полезной площади объектов [9].

При этом компоновочные пространственные стратегии создания функциональных схем и разработки архитектурно-пространственных композиций объектов изучаемого профиля могут включать как разделение помещений с различными функциями по пространственным блокам, так и смешение их по смежным пространствам с возможностью трансформации размеров блоков (в зависимости от специфики научно-образовательного процесса). С требованиями к необходимой трансформации в зависимости от технологических запросов связан и отказ от «римских» (амфитеатральных) аудиторий в большинстве современных образовательных объектов.

Вместе с тем перспективным выглядит и противоположный принцип, когда компоновочная и композиционная схема научно-образовательного центра может представлять собой целостную форму, единый композиционный объем (трехмерную коробку или «черный ящик»), в который при помощи плотной пространственной «упаковки» посредством использования дополнительных коммуникационных пространств, свободной планировки на этажах, и варьированием высоты помещений (при необходимости), размещаются основные функциональные помещения, требуемые функциональной программой.

Таким образом, это две противоположные формально-композиционные стратегии. Первая состоит в разделении функциональной схемы сооружения на отдельные функции, которые разделяются на отдельные объекты-сооружения, объединенные необходимыми логистическими связями. Данная композиционная схема позволяет свободно оперировать отдельными объемами, независимо задавая их форму, размеры и расположение друг от друга, руководствуясь только внутренними факторами формирования функционального пространства. Этот принцип слабо применим в плотном городском контексте.

1.2. Ярусность

Применение композиционного принципа «каждому этажу своя функция» при формировании функциональной схемы использования пространства в новых научно-образовательных центрах базируется на том, что функциональные уровни сооружения более эффективны, чем разделение функций по блокам, с точки зрения проведения инженерных коммуникаций и организации технологических связей между помещениями одного функционального процесса в одном уровне.

Такие пространственные принципы совмещения ярусов с различным функциональным наполнением дают возможность изменять количество, емкость и структуру пространств на одном ярусе, а также менять функциональное наполнение отдельных ярусов независимо от других, при необходимости трансформации программы сооружения.

В качестве примера можно привести сооружение FOM кампуса с распределением аудиторий от больших к средним и небольшим по ярусам от самого нижнего к верхнему – Институт дизайна Национального технического университета Сингапура.

1.3. Центральное пространственное ядро

Принцип создания центрального пространства: рекреационного, коммуникационного, публичного – как функционального медиатора, трансформируемого, объединяющего различные процессы и функции научно-образовательного центра, характерен для большинства научно-образовательных центров. Это один из основных принципов, который органично может быть интегрирован в большинство пространственных схем НОЦев, медиатек, жилых объектов.

В них создание смыслового рекреационно-коммуникационного пространства, вокруг которого расположены основные помещения, является объединяющим элементом для целостности архитектурной композиции.

В архитектурной школе, например, таким пространством может стать многоуровневый выставочный холл (в Спитцеровской Архитектурной школе) или единое пространство холла основного атриума (в научно-образовательном центре Орестад колледжа [9]

1.4. Центричность и формальный центр

Предыдущий композиционный принцип достаточно часто пересекается со следующим – вместо центрального пространства используется основной функциональный элемент НОЦа (иного объекта). Это может быть комплекс лабораторий, центральный лекционный или конференц-зал, акцентированный в формальной композиции здания.

В соответствии со сложным внутренним функциональным построением, в котором в большинстве случаев отсутствует симметрия (поскольку сложно уравновесить учебную программу современного НОЦа, разместив ее в симметричных пространствах), здание научно-образовательного центра имеет асимметричный объем, а также несколько входов, имеет «скульптурную форму», предполагающую генерирование различных образов.

Такого рода форма здания должна восприниматься с разных точек и с разных ракурсов и иметь несколько фасадов. Это также подходит для программы создания и использования зданий медиаинформационных центров [10].

1.5. Ландшафтная интеграция

Интеграция в природное окружение и ландшафт, сохранение природных территорий представляет собой один из основных трендов современного строительства научно-образовательных комплексов в целом, который соответствует концепции экологичности для университетских кампусов. Поэтому новые здания стремятся к соответствию стандартам LEED и BREEAM (лидер в области энергетики и окружающей среды) [11], и часто это решается при помощи применения приемов «растворения» здания в ландшафте.

Отдельное внимание необходимо уделять благоустройству территории, уровню земли и оформлению общественных пространств, поскольку значение комфортного благоустройства внутренних пространств с использованием существующего ландшафта и его особенностей создает эффект качественного воплощения концепции «зеленого кампуса», который необходим для формирования комфортной особой атмосферы работы и учебы [7].

Таблица 1. Основные формально-композиционные принципы. Сост. М.В. Пучков

2. Синергия образовательных функций и основные принципы формирования структуры основных объектов 

Отдельного внимания среди основных концепций создания научно-образовательных центров заслуживает концепция «микста», смешения и объединения функций в одном объеме, возможность объединения в одном пространственном блоке различных дисциплин (например, совмещения исследований в области ядерной энергетики и медицинских исследований) [12].

Катализатором образовательного и научно-исследовательского процесса в научно-образовательном комплексе является также архитектурно-образная составляющая сооружения, «идентичность» образа, которая выражает основную идею и привлекает специалистов и исследователей (этот подход применен, например, в проекте здания Института клетки и молекулярной науки У. Олсопа, Whitechapel).

Проблема создания качественного (и отвечающего задачам формирования положительного и целостного имиджа) облика научно-образовательно центра как основного объекта университетского кампуса решается различными способами, при использовании различных методов и под влиянием различных факторов, но в большинстве случаев, архитектурная концепция основана на образовательной и исследовательской программе центра, а ее образное воплощение как художественный концепт, становится символом научного прорыва, образным и пространственным воплощением идентичности комплекса для студентов и исследователей [13]. Анализ примеров использования инновационных решений в области организации пространства позволяет выявить особенности пространственных концепций НОЦев и иных объектов кампусов нового поколения, к которым относятся следующие.

2.1. Адаптивность 

Этот принцип предполагает свободу планировки, возможность изменения программы сооружения, трансформационные возможности внутреннего устройства на уровне конструкций и инженерных систем, что делает возможным его перепланировку под нужды изменений образовательного или исследовательского процесса. В целом это обусловлено задачей обеспечения повышения количества взаимодействий и качества коммуникационных процессов между студентами, исследователями и преподавателями. В то же время такого рода трансформационная свобода необходима для сохранения возможностей проведения индивидуальной научной и образовательной деятельности; и реализация пространственной концепции, выражающейся в отсутствии жестких «классов» и большом количестве многофункциональных пространств, дает больший потенциал использования объекта [14].

2.2.Технологичность

Принцип состоит не только в организации внутренних технологических процессов на этих объектах (процессов образовательных и исследовательских, технологических) на современном уровне, но и в использовании современных технологий при проектировании / строительстве такого рода объектов (использование современных технологических схем, материалов, конструкций), а также при включении этих объектов в общий исследовательский кластер региона (в качестве центров совместного использования, ресурсных центров и т.д.) [15].

2.3. Экологичность

Применение при строительстве экологически чистых материалов и материалов с возможностью их повторного использования, экологически безопасной переработки стало стандартом в научно-образовательных комплексах.

В России на сегодня действуют следующие международные системы, стандарты в области «зеленого» строительства: LEED (США), BREEAM (Великобритания), DGNB (Германия) (также в 2010 г. зарегистрирована российская система «Зеленые стандарты»).

Кроме этого, развивается несколько направлений в «прямом» внедрении экологичного пространства:

– озеленение зданий;
– озеленение крыш (горизонтальные поверхности);
– озеленение фасадов (вертикальные поверхности);
– мобильное озеленение;
– озеленение за счет новых «биологических» материалов («зеленый бетон» и др.) [16].

2.4. Энергоэффективность

Общий тренд на повышение эффективности использования ресурсов актуален для научно-образовательных объектов, в том числе и в связи с тем, что они являются маркером современных стратегий строительства и «шоурумом» передовых технологий, при этом внедрение целостной экологической концепции научно-образовательного комплекса на уровне кампуса или отдельных объектов возможно при максимальном использовании природных и возобновляемых источников энергии [17].

Для современных проектов научно-образовательных центров разрабатывается особая политика по отношению к ресурсам и отходам: дождю, снегу, воде, мусору, при этом разрабатывается концепция поддержания экологического баланса по выбросам, пример: Стата центр в МИТ, Бостон, США

Общие принципы энергоэффективности современного объекта в структуре научно-образовательного комплекса сводятся к следующим:

– применение энергоэффективных инженерных планировочных решений;
– применение энергоэффективных архитектурно-композиционных решений для расположения объекта и для ограждающих конструкций;
– использование тепла земли для отопления и охлаждения здания;
– утилизация тепла вентиляционных выбросов;
– максимальное использование естественного освещения и энергосберегающее искусственное освещение в учебных помещениях для снижения затрат электроэнергии [18];
– система автоматического управления и мониторинга энергопотребления (осуществляет контроль энергопотребления здания, а также параметров микроклимата помещений и параметров наружного климата);
– высокотехнологичные строительные материалы (в том числе наноматериалы);
– использование дождевой воды;
– замкнутый цикл очистки сточных вод;
– водосбережение;
– отсутствие вредных выбросов СО₂ и воды.

Таким образом, задачи энергоэффективности ставятся и решаются при формировании функциональных схем объектов, при формировании планировочных и объемно-пространственных решений, при конструировании инженерных систем объектов научно-образовательных комплексов [19].

Заключение

Современные научно-образовательные комплексы и ключевые объекты университетов в идеале соответствуют новой парадигме обучения, которая смещается к большей индивидуальности. Объекты кампусов стремятся к соответствию стандартам LEED и BREEAM, воплощают концепции “зеленого кампуса”, и сходны по ряду основных принципов:

– свобода внутреннего устройства, которое соответствует необходимым требованиям по трансформации, а также обеспечивает максимум коммуникационных процессов между студентами, исследователями и преподавателями, 
– обеспечение применения современных технологий образования, включая использование дистанционных, виртуальных, кейсовых методов, компьютерных программ в образовательном процессе.

Все это возможно при правильной организации внутреннего пространства объектов научно-образовательных комплексов, наличии необходимых инженерных мощностей и информационных систем для организации технической стороны образовательных и исследовательских процессов [20].

Библиография

1. Пучков, М.В. Опыт пространственной организации современных университетских комплексов / М.В. Пучков // Университетское управление. – 2011. – № 2. – С. 30–39.

2. Айдарова, Г.Н. Теоретическая модель архитектурной культуры региона / Г.Н. Айдарова // Вестник Волжского регионального отделения РААСН. Нижний Новгород. – 2006. – С. 34–39.

3. Рахманбаева, Р.А. Управление интеллектуальным потенциалом вузов в условиях интеграции образования и производства: автореф. дис. … д-ра эконом. наук / Р.А. Рахманбаева. – Ташкент: ТГЭУ, 2011. – 50 с.

4. Концепция создания и развития Уральского федерального университета в городе Екатеринбурге. – М.: Сколково, 2009. – 400 с.

5. Астафьева, Н.В. Методология управления инновационным развитием университетских комплексов: автореф. дис. ... канд. архитектуры. / Н.В. Астафьева. – М.: МарХИ, 2008.– 40 с.

6. Pellegrino, P. La semiotique generative des espaces urbains / P. Pellegrino // The man and the city: spaces, forms, meanings. V.I. – Ekaterinburg: Architecton, 1998. – P. 45–57.

7. Harvey, D. Energy and the New Reality 1 - Energy Efficiency and the Demand for Energy [Электронный ресурс] / D. Harvey. – Routledge, 2010 – URL: https://books.google.ru/books?id=ryIkwDg8BegC&dq=orr,+h.+passive+house&hl=ru&source=gbs_navlin 

8. Пучков, М.В. Принципы проектирования научно-образовательных центров нового поколения: архитектура современных технологий обучения / М.В. Пучков // Академия. – 2011. – № 2. – С. 48–51.

9. Орестад Колледж. (официальный сайт) – URL: http://www.oerestadgym.dk/ 

10. Singapore university of technology & design – URL: http://www.unstudio.com/projects/singapore-university-of-technology-design  (дата обращения 27.10.2018) 

11. Herz, M. Campus Landscape. Planning & Design / Edited by Michael Herz. Translated by Chang Wenxin / M. Herz. – Hong Kong: Design Media Publishing Limited, 2013. – 272 p.

12. Ягафарова, Е. Проблемы формирования архитектурно-пространственной среды. Анализ развития университетских комплексов Китая / Е. Ягафарова // Архитектурный вестник УралНИИпроект РААСН. – 2010. – №3. – С. 18–26.

13. Universita Luigi Bocconi. School of Economics – Milan // Grafton Architects. – URL: http://www.graftonarchitects.ie/Universita-Luigi-Bocconi 

14. Puglisi Presinenza L. Hyper architecture, spaces in the electronic age / Puglisi Presinenza L. – Basel : Birkhauser, 2000. – 95 p.

15. Mediatheque in Lyon. L'Arca, #164. – P. 54–55

16. Melbourne School of Design. – URL: http://www.johnwardlearchitects.com/projects/project/40-melbourne-school-of-design 

17. Пучков, М.В. Принципы организации образовательного пространства. Архитектурные школы и школы дизайна / М.В. Пучков // Архитектон: известия вузов. – 2011. – N 4 (36). – С. 33–39. – URL: http://old.archvuz.ru/PDF/%23%2036%20PDF/ArchPHE%2336pp33-39Puchkov.pdf .

18. Массачусетский технологический институт (официальный сайт) – URL: http://web.mit.edu/ 

19. Hoeger, K. Campus and the city – a joint venture. Campus and the City – Urban Design for the Knowledge Society / K. Hoeger. – Edited by Kirstin Hoeger and Kees Christiaanse. gta Verlag. – 2009. – 320 p.

20. Пучков, М.В. Образовательные офшоры / М.В. Пучков // Архитектурный вестник УралНИИпроект РААСН. – 2010. – №3. – С. 18–25.

Ссылка для цитирования статьи

Пучков М.В. ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ АРХИТЕКТУРНО-ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТРУКТУРЫ ОСНОВНЫХ ОБЪЕКТОВ НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ [Электронный ресурс] /М.В. Пучков //Архитектон: известия вузов. – 2020. – №4(72). – URL: http://archvuz.ru/2020_4/2/  – doi: 10.47055/1990-4126-2020-4(72)-2

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная