Стекло, как материал архитектора, имеет очень богатую историю. Технический прогресс в стекольной промышленности привел к изобретению в XVII веке листового стекла, появление которого полностью изменило отношение к его привычным свойствам.
Появление металлического каркаса в ХIХ веке стало одним из ключевых факторов развития архитектурной формы, так как позволило освободить тектонику стены от ее основной функции – несущей. Впоследствии его применение позволило создавать большие остекленные поверхности, иначе решать композиционную структуру зданий.
С конца XIX века стекло стало одним из самых выразительных средств архитектуры. Если проанализировать историю архитектуры, то XX век – это эксперименты архитекторов и конструкторов с этим выдающимся материалом, параллельный поиск его философской и эстетической роли и процесс создания все более совершенных видов стекла и новых форм применения. Стекло стало одним из факторов, повлиявших на развитие новой эстетики архитектурного объекта, оболочка которого должна защищать человека от неблагоприятных факторов внешней среды и при этом обеспечивать ему максимальную визуальную связь с ней в моменты благоприятного воздействия.
Положительные результаты экспериментов архитекторов со стеклом привели к все более широкому применению этого материала в архитектуре, что позволило говорить о появлении в арсенале архитекторов нового по своим качествам и потенциалу материала.
В последние годы стекло находит все большее применение в различных сферах деятельности человека, став неизменным атрибутом современности. Оригинальность и необычность стекла, светопрозрачность в сочетании с высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами привлекают архитекторов и дизайнеров во всем мире.
Современное архитектурное стекло – уникальный строительный и отделочный материал, который при всей своей хрупкости прочен, химически стоек, а главное – дает огромное многообразие архитектурно-дизайнерских решений, новые возможности для выражения тектонической структуры архитектурного объекта.
Различные виды стекла и систем остекления дают возможность осуществить в полной мере замысел архитектора. Образы стеклянной архитектуры становятся очень выразительными. В ней свет, членения переплетов, чередование стекла и непрозрачных материалов играют не меньшую роль, чем объемы и форма.
Совершенствуются методики проектирования зданий с большим количеством остекления. В них закладывается целый спектр факторов: климатических, конструктивных, психологических. Архитектура зданий с широким применением стекла требует от архитекторов особой тщательности в работе и постоянного развития технологий. При поиске оптимальных решений апробируются новые типы стекла, системы остекления, формы построек.
Архитектурный облик любого города в значительной степени определяют жилые здания. Поиск же эстетического разнообразия жилой застройки во многом зависит от новых прогрессивных технологий.
Одна из важнейших задач современной архитектуры многоэтажного городского жилища – разумное разрешение противоречия, возникающего при попытке современными обезличенно-индустриальными методами строительства достичь эстетической выразительности отдельных зданий и создаваемой жилой среды в целом.
Во многих проектах многоэтажных жилых домов и комплексов данная проблема не затронута или решена только частично. При этом упущены из виду как социальные, так и архитектурно-художественные, эстетические вопросы формирования комфортабельного современного жилища в неблагоприятных условиях крупного промышленного города.
Зачастую многоэтажное жилище трактуется лишь как некая общая сумма индивидуальных ячеек-квартир, а не сложное, многофункциональное, формирующее среду обитания и ткань застройки образование, которым оно всегда было и будет.
Только отказ от серийно-массового, типового жилища и возврат к конкретному его проектированию и строительству, с учетом региональной специфики, позволят сделать реальный шаг в будущее – к городской жилищной архитектуре, в которой синтез адресности и индустриальных методов возведения даст нужную эстетическую гармоничность – и отдельных зданий, и жилой застройки в целом.
Общеизвестно, что большинство многоэтажных жилых домов отличается измельченностью масштаба фасадов, безликостью поэтажной сетки окон и лоджий. Стекло позволяет разбивать фасады на крупные, "читаемые" фрагменты. Этот прием укрупняет масштаб фасадов, а светотеневые эффекты обогащают общий рисунок жилой застройки.
Стекло всецело отвечает потребностям современной эстетики городского многоэтажного жилища. Дело в том‚ что современная городская среда беспрестанно меняется, при относительной стабильности структуры жилого здания его внешние элементы могут трансформироваться, возникать и исчезать с той или иной периодичностью. Это прежде всего относится к трансформируемым ограждающим конструкциям летних помещений.
В рамках этой программы именно стекло допускает максимум разнообразия, многофункциональности, разносмыслового наполнения. При традиционности ощущений оно формирует особое пространство, требующее иного осмысления.
Это новая тенденция в интерпретации промежуточного пространства, в создании переходных зон в структуре городского многоэтажного жилища, принадлежащих одновременно и городу, и зданию‚ – открытых‚ полузакрытых и крытых атриумов, зимних садов, трансформируемых летних помещений, формирующих общественно-функциональную и образную среду.
Подобные буферные зоны с разной степенью изолированности определяют характер взаимодействия человека с внешней средой, организуя поведение человека без его безусловного ограничения.
Создание мансард, пентхаусов, крытых летних помещений отражает тенденцию к формированию относительно автономной от неблагоприятных условий промгорода среды – среды обитания современного горожанина.
Для крупных городских зданий, например, многофункциональных жилых комплексов использование стекла – это не только прием оформления фасада, но формирование особой эстетики жилой среды города. А в многоэтажной жилой застройке в неблагоприятных условиях промгорода широкое применение стекла, например, в ограждающих конструкциях летних помещений, позволяет удовлетворить потребность жителя города в максимально возможном контакте с внешней средой без потери комфорта в периоды ее благоприятного воздействия.
Ассоциативный ряд, соотносящийся с понятием “стекло” – это высокая технология, прогресс, современность. Истинно высокотехнологичное, требующее высочайшего качества, филигранной стыковки поверхностей, стекло является олицетворением претенциозных технологий XXI века, сообщающих не только совершенство рациональной формы, но высокий уровень качества и вкуса.
Стекло является довольно специфическим средством архитектурного освоения пространства. Возможность видоизменения у стекла посредством разнообразия его визуальных качеств безгранична. И каждый раз‚ благодаря этому своему качеству‚ стекло участвует в стилистических инновациях. Стеклянная конструкция позволяет избирательно модифицировать пространство.
Особая специфика в применении стекла заключается в том, что оно было и остается строительным материалом, переосмысляемым по-новому на каждом последующем этапе эстетического развития предметного мира. Современное его видение – это не только развитие чистой технологии, но трансформация эстетической сущности тектонической структуры здания.
Стекло обладает таким важным качеством как абстрактность, оно дает возможность воспринимать его как исчезающую границу. Стекло можно тонировать, делать зеркальным, матовым, но все равно его основное свойство – прозрачность. Это качество можно использовать многогранно.
В эклектичном городском пространстве жилой среды плоскости стеклянных поверхностей могут объединить разрозненные постройки в целостный ансамбль, сообщить единый ритм архитектурному комплексу. Его введение в стабильную структуру здания осовременивает облик застройки, оставляя при этом неприкосновенным смысловое единство архитектурного ансамбля. А применяемые в отделке фасадов стеклянные панели в сочетании с панелями из различных металлов переосмысливают традиционную эстетику стены, превращая ее в подобие зеркала, в котором преломляется городская жизнь.
Архитектурный объект со значительными остекленными поверхностями в любом контексте и среде, при любых погодных условиях различен, многовариантно интерпретируем, всегда богат на метафоры и потому интересен и притягателен. Стекло, формируя оболочку здания, может быть столь же непрозрачным, как, например, камень или металл. Вместе с тем, отражая действительность, стекло позволяет свету достигать внутренней части дома. Архитекторы давно используют это свойство и создают стеклянные фасады, играющие на самых тонких разновидностях прозрачности.
Несомненно, стекло в современной архитектуре городского многоэтажного жилища востребовано и желанно. Его многогранность, разнообразие ассоциаций, новые способы применения при одновременной возможности традиционного использования – все это богатая палитра для архитекторов. Стекло, как творчески активный материал, утверждает терпимость к его вариантному использованию в архитектуре современного многоэтажного городского жилища.
Однако нейтральность гладкой блестящей стеклянной поверхности создает определённые композиционные ограничения. Поэтому не случайно архитекторы прибегают к разнообразным вариантам сочетания в композиции светопрозрачных элементов с непрозрачными. Такие сочетания придают необходимый индивидуальный характер зданиям, в основе которых часто лежит достаточно тривиальная объёмная форма. Эта особенность позволяет эффективно решать композиционные задачи там, где архитектор сталкивается с большой протяженностью фасада по горизонтали или вертикали в одной плоскости – в многоэтажном городском жилище.
На сегодняшний день в арсенале архитектора имеется широкий ассортимент разнообразных по форме, цвету и физико-техническим свойствам светопрозрачных материалов, существенно разнообразивших палитру возможных архитектурных решений. Разработаны и новые системы крепления стеклянных листов и панелей к несущему остову здания. Благодаря этому фасадная поверхность может быть освобождена от мелко расчлененной сетки металлического витража, что позволяет архитектору оперировать крупными, зрительно не членёнными светопрозрачными поверхностями.
Вполне объяснимо, что именно стекло, наряду с металлом, стало основным материалом стиля хай-тек‚ наиболее полно воплощающем собственную эстетическую программу в работе с материалом, порождающим новые визуальные прочтения, выражающиеся в новой пластике архитектурного пространства.
Постоянно возрастающие требования к ограждающим конструкциям с течением времени привели к появлению совершенно новых конструктивных решений. Вначале это были традиционные кирпичные и монолитные наружные стены, затем – каркасные строения со сплошным либо ленточным остеклением. Сегодня у фасадных конструкций появились дополнительные функции, например, использование солнечной энергии дневного света, а также работа в системе естественной вентиляции и энергосбережения. Последнее привело к созданию подвижных фасадных элементов, способных изменять степень воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, что немаловажно для городского многоэтажного жилища в условиях крупного промышленного города.
Изобретение и массовое производство стеклопакетов позволило существенно расширить сферу применения стекла. Стеклопакеты сделали возможным фасадное остекление даже в северных регионах, свели к минимуму шумовое воздействие внешней среды. В результате, стеклянная стена по шумо- и теплоизоляции ничем не отличается от обычной каменной.
Благодаря нанесению различных покрытий на стекла, введению в них химических добавок, удается добиться разнообразных декоративных эффектов. Современные конструкции из стекла часто оказываются легче и тоньше, чем аналогичные по теплотехническим показателям конструкции из других материалов
Например, системы использования дневного света равномерно распределяют световой поток в помещении, независимо от местонахождения солнца и ориентации здания относительно сторон света. Необходимость в охлаждении фасада отпадает, поскольку практически исключается попадание на фасадную поверхность прямых солнечных лучей. Самый распространенный тип подвижных регуляторов света – жалюзи из ламелей со светоотражающей поверхностью.
Другая система, в основе которой стеклянный экран, расположенный перед традиционной облицовкой здания со стороны улицы, является лучшим вариантом в том случае, когда архитектурный объект находится в зоне неблагоприятного воздействия внешней среды, например, на оживленных магистралях или в местах сильного ветрового воздействия. Вентилируемое наружное остекление в этом случае выполняет функции воздухопроницаемой оболочки, защищающей от воздействий внешней среды.
Несмотря на обширную палитру решений при использовании стекла, в основе всех остаются различные металлоконструкции. Их применение для остекления фасадов требует от архитектора решения многих проблем, связанных с естественным освещением, солнцезащитой, вентиляцией, пожарной безопасностью. Важны расчеты статических нагрузок всей конструкции, особенно в местах крепления к каркасу здания, а также подбор стекла и конструкций стеклопакетов.
На сегодняшний день применение профилей отходит в прошлое и требует пересмотра в связи с последними достижениями науки и техники. На смену идут новые технологии, позволяющие прятать несущие конструкции внутри здания. Одна из систем – полуструктурное остекление фасадов, представляющее собой традиционную фасадную конструкцию, у которой вместо прижимных планок используются вертикальные либо горизонтальные импосты, удерживающие элементы остекления.
Структурное остекление фасадов – принципиально новое слово в технологии производства фасадов зданий и целых архитектурных комплексов. Эта система позволяет создавать цельностеклянные здания без наличия видимых импостов на фасадах, а стеклопакеты, соединяющиеся между собой анкерной системой крепления, клеятся с помощью специального силикона к несущим профилям.
Технологическим прорывом в системах остекления явились элементы типа Spider Glass (“паук-стекло”) – торговой марки компании Saint-Gobain. Благодаря этой системе у архитекторов появилась возможность создавать конструкции, имеющие своеобразную цельностеклянную “оболочку”, которая при естественном или искусственном освещении приобретает неповторимый эффект “хрустальности”.
В 1967 году стали вводить в стекло ионы металла и получили столь модное в эпоху хай-тек стекло с бронзовым оттенком. Затем был налажен выпуск стекла с повышенной отражающей способностью покрытия. Стекла с «односторонней видимостью» (пресловутые «зеркальные стекла») дали возможность обитателям «стеклянных домов" спрятаться от посторонних взглядов.
Применяется стекло с покрытиями различного назначения (низкоэмиссионное, зеркальное, солнцеотражающее, декоративное, самоочищающееся, токопроводящее), а также термически и химически упрочненное, многослойное (ударостойкое, пулестойкое, огнестойкое, взрывобезопасное, звукоизолирующее) и стеклопакеты, содержащие перечисленные виды стекла.
Например свойства, присущие низкоэмиссионным стеклам, помогают решить прагматическую задачу - кардинально снизить тепловые потери, не жертвуя естественным освещением. Способность пропускать коротковолновое солнечное излучение и отражать инфракрасное длинноволновое излучение является главным достоинством такого типа стекол.
Изменить спектральные характеристики стекла удалось за счет специального покрытия. Сначала было разработано стекло с твердым покрытием (К-стекло), которое принято обозначать буквой “К”. Такое покрытие представляет собой обладающий электропроводностью прозрачный тонкий слой из окислов металлов. Он образуется на поверхности стекла непосредственно в процессе изготовления за счет пиролиза химической реакции, проходящей при высокой температуре. Благодаря этому, коэффициент излучающей способности у К-стекла обычно составляет 0,2, что примерно в 4 раза меньше, чем у обычного стекла.
Коэффициент излучающей способности и теплопотери, которые происходят через стеклянные ограждающие конструкции, находятся в прямой зависимости, так что по этой величине можно судить о достаточно высоком энергосберегающем эффекте.
К-стекло стойко к механическим воздействиям, что позволяет использовать его без стеклопакета, однако высокая цена сужает сферу его применения. Чаще всего К-стекло встречается в сооружениях, к которым предъявляются специфические конструктивные и эксплуатационные требования.
Более широкое распространение получило появившееся позже так называемое мягкое покрытие (I-стекло). Покрытие наносится на стекло с помощью высоковакуумного оборудования с системой магнетронного распыления и представляет собой трехслойную (или более) структуру из чередующихся слоев серебра и диэлектрика (BiO, AlN, TiO2). I-стекло дешевле и в 1,5 раза эффективнее, чем К-стекло.
Сумма этих факторов перевешивает недостаток – чувствительность к механическим воздействиям и вытекающие из нее особые требования к транспортировке, хранению и эксплуатации данного вида стекла. Решение проблемы простое: I-стекло применяется только в стеклопакетах или в качестве одного из внутренних слоев многослойного (ламинированного) стекла. Стеклопакеты сегодня представляют собой неизбежный и привычный атрибут любой новостройки. Но теплосберегающие способности низкоэмиссионного стекла меняют их роль в проектном решении. Эффективность i-стекла позволяет отказаться от двухкамерных стеклопакетов и ограничиться однокамерными (с аргоном).
Со временем снижение эксплуатационных расходов при содержании городского многоэтажного жилища превратится в фактор, оказывающий существенное влияние на инвестиционную судьбу проектов. Уже сейчас разница в цене между низкоэмиссионным и обычным стеклом окупается за счет энергосбережения в течение 1,5 – 2-х лет. А поскольку I-стекла можно дополнять любыми другими видами стекол при соответствующем качестве профиля, такие стеклопакеты – решение не только прогрессивное, но и вполне универсальное.
Сам принцип многослойного стекла подразумевает оптимальное сочетание различных свойств. Есть стекла с прозрачностью, регулируемой простым поворотом переключателя. Существуют разработки по актив-стеклу – оно самоочищающееся.
Но применение в строительстве больших плоскостей стекла таит в себе опасность. Стекло разбивается, и его осколки становятся очень травмоопасными. Для нейтрализации этой опасности были разработаны ламинированные, закаленные и армированные стекла.
Причина ломкости стекла при изгибе заключается в том, что его поверхностные слои растягиваются и сжимаются больше, чем центральные – между молекулами рвутся связи, и оно разрушается. Во избежании этого стекло закаливают: листу дают остыть, потом опять раскаляют и мгновенно остужают. В результате поверхностные слои, остывшие быстрее, чем внутренние, натягиваются. Нагрузке, приложенной к такому стеклу, приходится сначала преодолеть силу натяжения поверхностных слоев, прежде чем лопнет весь лист.
Принцип ламинирования основывается на помещении между двумя стеклами слоя полимера. Если стекло разобьется, его осколки приклеятся к полимеру и уже не смогут поранить людей.
Армированные стекла делают по аналогии с железобетоном. В массив листа вводится тончайшая сверхпрочная металлическая проволока, которая препятствует ненормативным предельным изгибам.
На сегодняшний день идет постоянный процесс апробации и совершенствования различные системы остекления. Строятся здания с обтекаемыми формами, снижающими ветровую нагрузку, архитектура которых учитывает розу ветров и ориентацию по сторонам света.
Сегодня при расчете зданий с большими поверхностями остекления важно учитывать, что постоянное воздействие на элемент остекления высоких ветровых и снеговых нагрузок может привести (независимо от толщины стекла) к его изгибанию, а использование непрозрачного тонированного стекла, поверхность которого сильно нагревается, также может привести к изменению его геометрических размеров.
Следует учитывать дискомфорт, создаваемый большими плоскостями остекления. При приближении к такой плоскости ощущается сквозняк, так как вблизи поверхности стекла сверху вниз идет конвективный поток холодного воздуха. Это компенсируется расположением отопительных приборов под окном – нагретый воздух, поднимаясь, компенсирует холодный поток.
Специфика Уральского региона требует тщательного проектирования всех стеклянных конструкций, предявляя к ним повышенные требования. Но так как многие районы относятся к категории светодефицитных, широкое применение современного стекла здесь особенно актуально.
Раньше оконные рамы и само стекло были далеки от совершенства, что приводило к небольшим световым проемам, так как чем меньше площадь остекления, тем теплее дом. Теперь, когда разработаны стеклопакеты и стекла с уникальными характеристиками, комбинируя различные типы стекла в стеклопакете, можно создавать фасады с большой плоскостью остекления.
Стекло, обладающее колоссальным техническим и эстетическим потенциалом, в силу ряда причин в России используется пока ограниченно, а в архитектуре жилища особенно, иногда как декоративный акцент в решении фасадов жилых комплексов. Дело не только в недостатке опыта работы со стеклом у архитекторов, незнании этого материала, но и в неготовности инвесторов и заказчиков вкладывать деньги в действительно современную и прогрессивную архитектуру. Источник проблем – недостаток информации о свойствах и потенциале стекла, о преимуществах его применения в архитектуре каких бы то ни было объектов.
И хотя существует некоторый скептицизм по поводу широкомасштабного применению стекла в современной архитектуре городского многоэтажного жилища, основанный на якобы недолговечности стекла, стекло широко применяется в архитектуре жилища по всему миру. Лучшим доказательством его долговечности и актуальности служат архитектурные объекты, построенные еще на заре ХХ века.
Чикота М.Ю. СТЕКЛО И АРХИТЕКТУРА [Электронный ресурс] /М.Ю. Чикота //Архитектон: известия вузов. — 2005. — №4(12). — URL: