Architecton: Proceedings of Higher Education №4 (20) December, 2007

Theory of architecture

КОМБИНАТОРНАЯ ПЛАНИМЕТРИЯ В СТРУКТУРНОМ АНАЛИЗЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ МОДУЛЬНЫХ ЗДАНИЙ

Abstract

Наблюдаемый в настоящее время динамичный рост экономики, сделавший реальной ориентацию на удвоение ВВП, немыслим без гибко эволюционирующей структуры бизнес-интерьеров, в которых происходят эти бизнес-процессы. Понятие мобильного офиса – одно из ярких проявлений такой гибкости. Необходимость сочетания функциональной гибкости, флексибельности, возможности подстраиваться под непредвиденные задачи с конструктивной надёжностью приводит нас к необходимости изучения планировок, в той или иной мере обладающих такими свойствами.

Модульный принцип решения планировок зданий универсального назначения позволяет гибко реагировать на конкретные условия привязки путем создания достаточного количества планировочных вариантов. Однако на стадии функциональной проработки возникает проблема их сравнительной оценки, в частности – на основе адекватных численных характеристик. Для решения этой проблемы при разработке атриумных зданий многофункционального назначения здесь излагается подход, основанный на предложенной канд. арх. Н.М.Зубовым формализации понятий вместительности и функциональной гибкости помещения, реализованный в алгоритме вычисления так называемой габаритности, а также сообщенности в полуструктуре перетекающих пространств интерьера.

Базовым конструктивно-планировочным модулем таких универсальных зданий, как культурно-оздоровительные комплексы (КОСК) и многие промышленные сооружения, является квадрат, с вершинами которого соотнесены опоры несущих конструкций). Планировку здания в целом представляем, абстрагируясь от деталей, комбинацией нескольких таких квадратов, стыкующихся своими сторонами или их частями, со стенами – ограждениями по внешней границе комплекса. Как правило, сооружение вписывается в квадратную сетку колонн, порожденную базовым модулем (один из реальных размеров = 24x24 м), однако, встречаются и исключения), диктуемые сложностью рельефа или иными планировочно-ситуативными обстоятельствами.

Отсутствие перегородок внутри помещения расширяет его функциональные возможности. Наличие же внутри него мощных опор, несомненно, ограничивает.

Своеобразие универсальных зданий, в частности, состоит в том, что при достаточно неопределенной информации о типе размещаемого в нем оборудования и сценарии его использования можно принять тезис о «жадности» в том смысле, что характерные размеры размещаемого в нем стремятся к бесконечности). В этом предельном случае критерии сравнения упрощаются, и в данной многокритериальной задаче вариантного проектирования становится естественным рассмотрение описанных ниже двух абстрактно-геометрических величин.

Первое – габаритность V интерьера, вычисляемая довольно просто как объем равноскатной крыши, опирающейся на колонны и на его внешнюю границу как на карниз (рис. 5). Вторая – сообщенность W (иначе – обобщенная связанность или функциональная гибкость) интерьера, которая вычисляется геометрически описанным далее комбинаторно-структурным образом.

Математическая процедура вычисления функциональной гибкости такова. В виду ортогональности рассматриваемых планировок примем тезис о преимущественном использовании (при функционировании сооружения) помещающихся на плане прямоугольных площадок, ориентированных по планировочным осям. Сообщенность есть интегральная ценность всех таких площадок (при постулированной зависимости функциональной значимости этих площадок от их размеров), т.е. сумма функциональной ценности максимальных таких площадок минус ценности их попарных пересечений плюс … (и т.д. по комбинаторной формуле включений и исключений). Алгоритмически процедура вычисления сводится к построению полуструктуры пересечений, порожденной максимальными такими прямоугольниками с явным предъявлением функции Мёбиуса на ней.

Для достаточно распространенного случая (и основного в нашем рассмотрении) интерьера, вписанного в регулярную сетку колонн, этот алгоритм даёт просто сумму ценностей максимальных прямоугольников, минус ценность модуля, умноженная на количество пар пересекающихся (не по пустому множеству) таких прямоугольников. Наконец, за функциональную значимость площадки в нашем предельном случае принимается (постулируется) квадрат её площади.

Итак, сообщенность однозначно определяется тезисами (постулатами):

• Интерьер универсален.

• Перетекающие пространства прямоугольны и ориентированы по ортогональным планировочным осям.

Заметим, кстати, что в русскоязычной математической литературе термины «полуструктура» и «полурешетка» синонимичны как перевод английского “semilattice”, означающего коммутативную полугруппу идемпотентов.

Для целей проектирования культурно-оздоровительных спортивных комплексов были составлены таблицы величин V и W для всех сорока четырёх топологически различных вариантов планировок, содержащих от четырех до шести модулей.

В этих таблицах – пять вариантов четырехмодульных планировок, вписанных в сетку колонн, девять вариантов пятимодульных планировок, включая единственную планировку со смещением) и, наконец, тридцать один вариант всех шестимодульных компоновок, вписанных в сетку колонн.

Что показывает анализ этих таблиц? Сравнивая варианты по классам одинаковой площади (т.е. с одним и тем же количеством составляющих модулей), мы видим следующее.

По сообщённости в каждом классе с большим отрывом лидирует вариант в виде одного прямоугольника в силу «заинтересованности» этого критерия в больших свободных площадках, независимо от соотношения длины и ширины (в отличие от критерия габаритности, который «любит» большие квадратные в плане площадки). Функционально это можно оправдать, например, тем, что такие планировки допускают использование в качестве помещений для действий развитых преимущественно в длину (тир, легкоатлетический манеж), что перекрывает, с позиции этого критерия, достоинства развития планировки за счёт боковых ответвлений. По критерию же габаритности этот вариант наихудший (вместе со всеми остальными вариантами планировок без колонн!).

Второе место по величине сообщённости занимают компоновки типа Г-образных, опять-таки худших по габаритности (как уже было сказано выше); кроме того – четырехмодульный квадратный план с колонной, который, к тому же, наилучший по габаритности и поэтому может считаться предпочтительным в классе всех компоновок из четырёх модулей. При этом вариант Т-образный надо признать самым непригодным в этом классе (последнее место по обоим критериям).

Третье место по сообщенности в классе пяти модулей занимает крестообразный и план с колонной, от которых чуть отстаёт план со смещением. Величина габаритности максимальна у вариантов с колоннами, поэтому их можно упорядочить в порядке убывания предпочтений. В классе компоновок из шести модулей третье место по сообщенности занимают, кроме обобщённо Г-образных планировок, достигших этого за счет своих длинных «плеч», варианты с колоннами, обладающие, к тому же, повышенной габаритностью. Наиболее же предпочтительным вариантом из них по совокупности обоих критериев оказывается двухколонная планировка. Далее по предпочтительности за ними следуют одноколонные планировки, эквивалентные друг другу по обоим критериям. Замыкают ранжировку бесколонные компоновки с различной величиной сообщенности.

Проведённый анализ может быть использован в порядке ориентации при подборе вариантов компоновки по условиям реальной привязки к сценариям использования помещения с максимально возможной свободой самовыражения и самоорганизации использующих его групп людей. Можно назвать изложенный подход «экстремально синергетическим».

References

1. Коротковский А.Э. Введение в архитектурно-композиционное моделирование. Учебное пособие. Москва: Московский архитектурный институт, 1975.

2. Geoffrey Broadbent. Design in Architecture (Architecture and Human Science). John Weley & Sons, 1980.

3. Стенли Р. Перечислительная комбинаторика. М.: Мир. 1990.

4. Зубов Н.М., Оржеховская Р.Я. Расчёт уровня функциональной гибкости для универсальной планировочной структуры. Методические разработки. Свердловск: СвердАРХИ, 1980.

5. Титов С.С., Бояркина М.Г. Количественный анализ промышленной территории как метрического пространства. – Известия вузов, Строительство и Архитектура, 1987. – № 10. – С. 48-52.

Citation link

Титов С.С., Дубровин Г.И., Овечкин А.В. КОМБИНАТОРНАЯ ПЛАНИМЕТРИЯ В СТРУКТУРНОМ АНАЛИЗЕ УНИВЕРСАЛЬНЫХ МОДУЛЬНЫХ ЗДАНИЙ [Электронный ресурс] / С.С. Титов, Г.И. Дубровин, А.В. Овечкин // Архитектон: известия вузов. – 2007. – №4(20). – URL: http://archvuz.ru/en/2007_4/1 

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