В рамках настоящего исследования под атриумом имеется в виду значительное по размеру, многосветное пространство, расположенное в структуре высотного объема здания, развитое в вертикальном направлении и перекрытое светопрозрачной ограждающей конструкцией.

Использование атриумных пространств в высотных зданиях получило широкое развитие, в основном в зарубежной практике, но с недавнего времени эта идея привлекает внимание отечественных архитекторов. В большинстве случаев при проектировании учитывается далеко не весь потенциал решаемых при помощи атриумов задач. Упускается из вида, что их устройство может способствовать достижению ряда важных целей (эстетических, социально-экономических, функциональных, экологических), которые ставятся обычно при создании современных высотных зданий. Одна из причин неэффективных архитектурных решений – отсутствие теоретического обоснования прикладного значения атриумов, практических рекомендаций по их проектированию.

Очевидно, что при формировании задания на проектирование заказчика интересует то, к каким позитивным и негативным результатам может привести функционирование атриума в высотном здании. Поэтому его требования целесообразно формулировать как описание задач, решаемых при помощи атриума (будем называть их конечными или производными) и негативных явлений (факторов), сопровождающих его устройство в высотных зданиях (тоже производных), которые необходимо избежать.

К конечным, т.е. производным задачам относятся: - высокий уровень архитектуры здания; - его популярность и привлекательный имидж; - моральная долговечность; - коммерческая выгода от функционирования; - сохранение окружающей среды.

К производным негативным явлениям можно отнести: - уменьшение сдаваемых в аренду площадей. - увеличение стоимости проекта за счет значительных затрат на возведение атриума и его эксплуатацию.

На каждую из производных задач оказывают влияние непосредственные задачи,  те, с которыми имеют дело архитекторы и специалисты смежных областей при проектировании. Эти задачи являются комплексными, т.е. взаимозависимыми и взаимосвязанными между собой.

К непосредственным задачам можно отнести:

Среди непосредственных негативных явлений, которые необходимо предотвратить при устройстве атриума в высотном здании, можно выделить следующие:

На перечисленные выше задачи влияют функциональные особенности атриума, среди которых наиболее существенные – обеспечение внутренних пространств высотного здания естественным освещением и вентиляцией, защита от природно-климатических воздействий, привлекательность и многофункциональность атриумного пространства. Отсутствие междуэтажных перекрытий в атриумах приводит к возникновению негативных явлений, требующих принятия дополнительных инженерно-технических и архитектурно-планировочных мер для их предотвращения.

Непосредственные задачи, решаемые при устройстве атриума в высотном здании можно разделить на основные и второстепенные. Основные задачи оказывают большее влияние на результат, т.е. на решение производных задач. Второстепенные задачи оказывают меньшее влияние на результат, но во взаимодействии с основными способствуют его достижению. Результаты решения этих задач могут проявляться вне высотного объема, в самом объеме атриума и в прилегающих к нему пространствах высотного здания, а также в любой из комбинаций перечисленных локализаций. Вид и количество локализаций эффектов, как результатов решения задач, тоже влияют на результат.

Архитектору важно определить, какие архитектурные средства – форма, ограждающая конструкция, приемы размещения атриума в структуре высотного здания и т.д. – позволят решать поставленные задачи и предотвратить возможные негативные явления. Поэтому, прежде всего, нужно проанализировать эти непосредственные задачи, (что и является темой настоящей статьи), а затем описать архитектурные средства, позволяющие их решать (что будет сделано впоследствии).

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ

Атриумы совершенствуют архитектурно-художественный образ высотных зданий придавая выразительность вертикальным объемам и интерьерным пространствам.

Объемно-пространственное решение многофункционального здания башни «Сигнал» (2013 г., Париж, арх. Ж.Нувель) представляет собой параллелепипед, состоящий из четырех кубических объемов с трехсторонними [1] атриумами, ориентированными в разные стороны здания.

Решение архитектурно-художественной задачи, при помощи атриумов в этом здании, подчинено в равной степени восприятию из города, из атриумов и из выходящих в атриум помещений (рис.1,2,3). За счет яркого цветового оформления внутренних стен, приемов соединения ограждения атриума с ограждением здания, прозрачности остекления атриумы видны со значительного расстояния, обеспечивают гармонию высотного здания с окружающей застройкой, способствуют приданию изменяющегося образа зданию в зависимости от перспективы обозрения, повышению его имиджа [2].

Иллюзия открытого пространства создается при решении архитектурно-пространственной задачи, основанной на сочетании значительного размера и естественного освещения атриума. Всем внутренним помещениям предоставляется вид на атриум и окружающий его ландшафт. Эфект проявляется в атриуме и выходящих в него помещениях. Открытые пространства рождают чувство свободного пространства и света, способствуют связи высотного здания с окружающей средой, привлекают в здание пользователей.

Рис.1,2,3. Башня «Сигнал» (2013 г., Париж, арх. Ж.Нувель)

Кроме рассмотренных задач эстетического характера – архитектурно-художественных и архитектурно-пространственных – можно выделить объемно-пространственные, средовые и объемно-палнировочные задачи.

Объемно-пространственные заключаются в объединении атриумами нескольких объемов здания, свободном размещении атриумов в структуре высотных зданий, объединении атриумами подземных и надземных пространств.

 Средовые – в создании в атриуме особой предметно-пространственной среды (рис.3), за счет привнесения в высотное здание привлекательных элементов естественной природы и произведений искусства, включении высотного здания в городскую среду посредством пространств общегородского значения – атриум-«городская площадь», атриум-«пассаж».

Решение объемно-планировочной задачи при помощи атриума в высотном здании нацелено на выявление динамики пространства; его развития из небольшого пространства, например, офиса или гостиничного номера в значительное, с последующим раскрытием его на освещенный естественным светом внутренний двор или окружающий ландшафт.

Результатом взаимосвязанного решения перечисленных задач эстетического характера является совершенствование общего архитектурного облика высотных зданий, повышение их привлекательности и популярности.

Устройство атриумов в высотных зданиях позволяет решать социально-экономические задачи. Благодаря привлекательному имиджу и многофункциональному характеру пространства атриумы стимулирует социокультурную и коммерческую деятельность. Решение этих задач зависит от уровня общественной составляющей атриума. В многофункциональных и офисных высотных зданиях, предполагающих большой наплыв посетителей, предусматривается использование атриума сотрудниками, посетителями и жителями города. В проекте Н.Фостера здании «Башня Россия» в ММДЦ «Москва-Сити» [3] атриум, расположенный в уровне нижних этажей, объединяет три объема – офисного, гостиничного и жилого назначения и включает в себя коммерческие службы – магазины, рестораны и общественный каток, расположенные в подземном уровне парковку, выходы к станциям метро, железнодорожным и аэровокзалам (рис.5). Функциональные процессы, проходящие в атриуме, разделены с процессами, проходящими в других высотных объемах здания, за счет этого обеспечивается комфорт нахождения в здании при максимальном использовании пространства атриума (привлечении большего числа  пользователей).

Атриум в здании страховой компании «Ллойдс» (1986 г., Лондон, арх. Р.Роджерс) (рис.4), встроенный в высотный объем и проходящий вдоль всей высоты здания, открыт во внутренние офисные помещения и рассматривается как особого рода расширение основных площадей [4]. На первом этаже организована небольшая благоустроенная площадь, освещаемая верхним светом, предусматривающая доступ сторонних посетителей. Разделение потоков людей на этажи осуществляется при помощи эскалаторов. Таким образом, устройство атриумов в высотных зданиях позволяет привлекать больше число разнообразных пользователей при повышении уровня комфорта нахождения в этих зданиях, что способствует увеличению функционального назначения высотных зданий и повышению коммерческой выгоды от их эксплуатации.

Атриумы-зимние сады в здании «Коммерцбанк» (1998г., Франфурт-на-Майне, арх. Н.Фостер) (рис.6,7) используются как места для отдыха и повышения межличностных контактов между сотрудниками [5]. Результатом решения задач социокультурного характера в высотных зданиях является повышение производительности труда, корпоративного единства и чувства принадлежности компании, что приводит к объединению предприятий и увеличению эффективности их работы.

Рис. 4. Атриум здания  компании «Ллойдс», 1986 г., Лондон, арх. Р. Роджерс

Рис. 5. Атриум в проекте здания «Башня Россия» в ММДЦ «Москва-Сити», арх. Н. Фостер

Другими задачами, направленными на улучшение условий жизнедеятельности людей являются задачи снижения психофизиологического дискомфорта в высотном здании. Их решение основано на использовнии функциональных особенностей атриума, его способности обеспечивать внутренние пространства естественным светом и вентиляцией. Наибольший эффект достигается в случаях, когда всем внутренним помещениям предоставляется вид на атриум и окружающий его ландшафт. Наиболее часто это происходит в зданиях офисного назначения, где необходимым условием является высокий уровень естественного освещения рабочих мест и комфортный микроклимат.

Естественная вентиляция, создаваемая атриумами в высотных зданиях, в наибольшей мере способствует созданию благоприятного микроклимата, когда объемно-пространственное решение представляет собой систему атриумов (галерей), расположенных спирально вдоль высоты здания или в разных частях здания и центрального высотного объема, объединяющего их. Создается перекрестная естественная вентиляция всех внутренних пространств, как в зданиях «Коммерцбанк» (рис.6), «Свис Ре» и др.

Решение санитарных, психофизиологических задач менее эффективно в атриумах, окруженных галереями с выходами на них помещений офисов или номеров гостиниц. Здесь общее естественное освещение, как правило, сопровождается искусственной подсветкой, придающей выразительность интерьеру атриума, как в здании «Джин Мао» (1999, Шанхай, «СОМ»). А естественная вентиляция прилегающих к галереям помещений может быть не связанной с вентиляцией атриума.

Задачи обеспечения естественным светом и вентиляцией внутренних пространств высотного здания решаются с еще меньшей эффективностью в случаях, когда атриумы являются встронно-пристроенными или пристроенными к высотным объемам зданий. Эффект обеспечения естественным светом и вентиляцией в этом случае распространяется только на внутренние помещения нижних этажей, как в административном здании «Ковент-Гадн» (2006 г., Брюссель, арх. бюро «Арт энд Билд Аркитектс») (рис.7), либо естественное освещение и вентиляция может вообще не проникать во внутренние помещения при помощи атриума, как, например, в здании издательства «Херст» (2005 г, Лондон, арх. Н.Фостер), где атриум находится под высотным объемом. Естественная вентиляция и освещение  позволяют устраивать зимние сады, которые улучшают микроклимат. «Если современному сотруднику некогда выйти в парк и насладиться природой, то надо ему доставить парк и природу непосредственно к рабочему месту» [6]. Создание комфортного микроклимата в высотном здании способствует снижению психофизиологической нагрузки, релаксации и повышению производительности труда.

Рис. 6. Атриум Коммерцбанка,1998, Франфурт-на-Майне, арх. Н. Фостер

Рис.7. Атриум здания «Ковент-Гадн»,2006, Брюссель, арх. бюро«Арт энд Билд Аркитектс»

Таким образом, решение  социально-экономических задач при помощи атриума в высотном здании можно разделить на задачи повышения социокультурной и коммерческой активности и задачи санитарного характера, включающие снижение психофизиологической нагрузки.  Они позволяют, повысить производительность труда и  комфорт нахождения в зданиях, привлечь пользователей и увеличить коммерческую выгоду от функционирования высотных зданий.

Устройство атриума позволяет увеличить ширину корпуса высотного здания. Появляется возможность свободно располагать функциональные помещения и рабочие места в плане здания и освещать глубокие внутренние пространства естественным светом изнутри. Атриум может быть расположен в любой части высотного здания, объединять высотные объемы и внутренние помещения, расположенные на разных этажах. За счет этого, предотвращается жесткость и нетрансформативность функционально-планировочной структуры высотных зданий.

Можно выделить три основные тенденции объемно-пространственных решений, отражающих данный принцип.

Первая основана на приеме объединения общими атриумами групп помещений, расположенных на разных этажах, как в зданиях «Коммерцбанк», «Свис Ре», «Манитоба-Хидро-Даун Таун- Оффис» (2008 г., Виннипег, Канада, арх. бюро «KPMB») и др.

В основе второй лежит прием примыкания значительного по высоте атриума к высотному объему или размещение его между двумя или нескольким высотными объемам здания, что иллюстрируют проекты штаб-квартир «Европейского Центрального Банка» (арх. бюро «Куп Химмельблау», г. Франкфурт-на-Майне) [7] и «Регионе Пемонте» (М.Фуксас, г. Турин) (рис.9,10). Здесь атриум включает расположенные на разных по высоте уровнях коммуникационные пространства: соединительные платформы, рампы и лестницы, которые создают наиболее короткие пути между отдельными офисными этажами – независимые, но структурно взаимосвязанные пространства высотного здания.

Третьей тенденцией является участие атриумов в вертикальном зонировании высотного объема и деление его на разные по назначению, но одинаковые по комфортности и привлекательности объемы. Этот прием отражен в проектах многофункционального здания башни «Сигнал», многофункционального комплекса «Башни Дубая» («Сама Дубай», г. Дубай, ОАЭ) (рис.1,11) [8].

Рис.8. Вид на здание Swiss Re Tall Buildings

Рис.9. Проект «Европейского Центрального Банка», арх. бюро «Куп Химмельблау», Франкфурт-на-Майне  

Рис.10. Проект «Регионе Пемонте», М. Фуксас, Турин

Рис.11. Проект «Сама Дубай», Дубай, ОАЭ

Решение функционально-планировочных задач при помощи устройства атриумов в высотных зданиях приводит к повышению адаптивности этих зданий к возможным структурным изменениям, реорганизации без значительных капитальных затрат, что повышает их экономическую эффективность и моральную долговечность.

Основные климатические особенности атриума – естественное освещение и вентиляция частично были рассмотрены выше как способы создания благоприятного микроклимата в высотном здании. Они также позволяют уменьшить затраты на искусственное освещение, кондиционирование и охлаждение высотного здания, как и буферный эффект, за счет которого удается не только создать комфортный микроклимат, но и снизить эксплуатационные затраты на обогрев. Суть буферного эффекта в том, что ориентированный в благоприятную с точки зрения солнечной радиации и господствующих ветров сторону, атриум служит как защита и фильтр. Благодаря содержанию большого количества воздушных масс и возможности регулировать микроклимат появляется возможность уменьшить потери тепла в здании.

Офисное высотное здание «Манитоба-Хидро-Даун-Таун-Оффис» (2008 г., Виннипег, Канада, арх. бюро KPMB) построено в одном из самых холодных городов мира, с годовыми колебаниями от -50⁰ до + 30⁰, что может быть сравнимо с климатом некоторых городов России [9]. Два высотных прямоугольных объема соединяются на севере и разъединяются на юге навстречу господствующему южному ветру, создавая обширное буферное пространство атриума. Оно взаимодействует с 6-этажными, расположенными друг над другом в расходящихся объемах здания атриумами, функционирующими как аккумуляторы солнечной радиации, источники естественного света и вентиляции. «Солнечная труба» – высокая железобетонная «плита», расположенная на северной стороне здания, нагреваясь, взаимодействует с центральным атриумом, который служит своеобразной вытяжной шахтой, эффективной вентиляцией всего здания (рис.12,13). В результате энергоэффективность этого офисного высотного здания повышается до 60%.

Рис.12. «Манитоба-Хидро-Даун- Таун-Оффис», 2008, Виннипег, Канада, арх. бюро KPMB

Рис.13. «Манитоба-Хидро-Даун-Таун-Оффис», 2008, Виннипег, Канада, арх. бюро KPMB

Одно из негативных явлений, возникающих при устройстве атриумов в высотных зданиях –  быстрое распространение дыма и огня в свободном от междуэтажных перекрытий пространстве атриума. Основные противопожарные требования включают ограничение высоты этажа (в российских нормах до 50 м), что приводит к ограничению свободы выбора архитектурных решений и  значительному увеличению стоимости проекта при большой высоте атриума.

Потери тепла от ограждающей конструкции здания и увеличение потребления энергии для обогрева высотного здания в холодный период также приводят к применению дорогостоящих светопрозрачных конструкций с низкой теплопередачей, и как результат – увеличение капитальных затрат.

Рис.14,15,16. Многофункциональный офисный комплекс «Северная Башня», 2008, ММДЦ «Москва-Сити», арх. А. Асадов

Часто возникающей проблемой при проектировании атриумов становится потеря полезных площадей в результате их неэффективного использования. Главным недостатком 64-метрового атриума цилиндрической формы, встроенного в высотный объем многофункционального офисного комплекса «Северная Башня» (2008 г., ММДЦ «Москва-Сити», арх. А. Асадов) (рис.14,15,16), является практически полное застекление его внутренних стен [10]. Они не обладают достаточными отражающими свойствами, поэтому до нижнего уровня и в рабочие помещения попадет лишь незначительная часть естественного света. Вследствие значительного размера атриума (диаметр 36 м) уменьшается глубина окружающих его помещений, предназначенных для рабочих мест, и, соответственно, гибкость функционально-планировочной структуры высотного объема. Неэффективное использование полезных площадей и нерациональные архитектурные решения при значительных эксплуатационных затратах сказываются на экономических показателях и уровне архитектурного решения здания.

ВТОРОСТЕПЕННЫЕ ЗАДАЧИ И ФАКТОРЫ

К этой группе можно отнести решаемые при помощи атриумов задачи, которые играют меньшую роль при выборе формы атриумов, чем описанные выше, и их влияние на конечный результат приобретает значимую роль только во взаимодействии с основными эффектами.

Среди них можно выделить коммуникационные задачи. Они основываются на особенностях атриума объединять горизонтальные и вертикальные коммуникаций в высотном здании и другие помещения. Имея значительную высоту и освещая внутренние пространства естественным светом, атриум становится точкой начала движения и ориентации в высотном здании. В нем происходит распределение потоков движения людей на разные этажи, формирование пересадочных узлов вертикального транспорта. Результатом чего становится  экономия затрат на передвижение, снижение нагрузки на вертикальный транспорт в высотном здании.

Климатические явления второстепенного значения – эффект аэродинамической тяги и оранжерейный эффект в высотных зданиях требуют принятия дополнительных инженерно-технических и архитектурно-планировочных мер для устранения негативных последствий – скозняков и аккумуляции теплого воздуха в уровне верхних этажей атриума, что ведет к увеличению затрат на возведение и эксплуатацию атриума. Эти же негативные явления могут быть использованы в общей инженерно-технической системе кондиционирования и вентиляции высотного здания и способствовать снижению эксплуатационных затрат, как показано выше на примере здания «Манитоба-Хидро». Во взаимодействии с объемно-пространственными и функциональными особенностями атриума данные климатические явления используются при применении новых инженерных технологий – световодов и ветроустановок в атриумах, что является одной из стратегий создания самообеспечивающихся высотных зданий.

Заключение

Проведенный анализ позволяет сделать предположение, что наибольший результат достигается при решении задач основной группы. Результат решения одной задачи усиливается во взаимодействии с решением других задач и максимальном использовании функциональных особенностей атриума. Например, архитектурно-художественные задачи решаются более эффективно во взаимодействии с решением  архитектурно-пространственных и средовых  задач, а также задач социально-экономического характера, как в рассмотренном примере – здании башни «Сигнал» в Париже.

Данную комбинацию эстетических и социально-экономических задач можно выделить как наиболее популярную. Решения социальных задач наиболее плодотворны во взаимодействии с решением коммуникационных и функционально-планировочных (Схемы1,2), создающих комфорт нахождения в здании. Очевидно, что на популярность той или иной комбинации эффектов может влиять 3 вида зависимостей:

1) насколько продуктивно те или иные непосредственные задачи и их комбинации порождают производные задачи; 2) насколько эффективно в них задействуются функциональные особенности атриумов; 3) насколько те или иные непосредственные задачи решаются наиболее плодотворными архитектурными средствами.

Таким образом, возникает вопрос об анализе этих зависимостей, чему будет посвящена отдельная работа. Задачи, выявленные и классифицированные в данной статье, могут позволить в дальнейшем анализировать формы атриумов (во взаимосвязи с функциональным назначением высотного здания и климатом места застройки) в ракурсе создания различными формами вышеописанных эффектов, а также еще точнее оценить степень проявления последних.

Источники иллюстраций

Рис.1, 2, 3 Башня «Сигнал» http://www.worldarchitecturenews.com/index.php?fuseaction=wanappln.projectview&upload_id=2370

Рис.4. Атриум здания «Ллойдс» http://www.rsh-p.com/  

Рис.5. Атриум в проекте здания «Башня Россия» http://www.openspace.ru/news/details/10808/  

Рис.6. Атриум-зимний сад в здании «Коммерцбанк» Foster and Partners «teNeues Publishing Group» 2002 LOFT

Рис.7. Атриум в здании Covent - Garden Tall Buildings Edited by Robyn Beaver, The Images Publishing Group Ptd Ltd 2006

Рис.8. Вид на здание Swiss Re. TallBuildings Edited by Robyn Beaver, The Images Publishing Group Ptd Ltd 2006

Рис.9. Проект здания Europaische Zentralbank Public Tender Procedure for the European Cnetral Bank’s New Premises http://www.ecb.int/ecb/premises/pdf/NEP_info_200901.en.pdf? 27155f71d8528aee45cf3ced31da14b1  

Рис.10. Проект здания Regione Pemonte http://forum.skyscraperpage.com/showthread.php?t=57361  

Рис.11. Проект многофункционального комплекса «Дубай Тауерс» CTBUH 8th World Congress 2008 Mahjiub Elnimeiri Dubai Tower 29, Structure and Form http://www.ctbuh.org/Portals/0/Repository/T12_Elnimeiri.367909c5-4df2-4fe3-b1b9-f825ee633fdc.pdf  

Рис. 12,13. Проект здания «Манитоба – Хидро-Даун Таун Офис»  http://www.bemm.ca/betterbuildings/presentations/2005/keynote.pdf   

Рис.14,15. Развертка фасада с северной стороны многофункционального здания «Башни Северная», план http://www.arxawards.ru/experts/project.php?id=520  

Рис.16. Атриум многофункционального здания «Башня Северная» http://www.arendator.ru/show_bc.php?id=611 

Гордина Е.Ж. ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ АТРИУМОВ В ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЯХ ОБЩЕСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ [Электронный ресурс] /Е.Ж. Гордина //Архитектон: известия вузов. — 2009. — №3(27). — URL: ссылка