авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ...»

-- [ Страница 3 ] --

Э. Мессель положил начало формированию канонических прие мов проектирования. Он выдвинул концепцию планомерности геометрического порядка, правильного деления круга на 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 – системы прямоугольников, треугольников, много угольников и звездчатых многоугольников, представляющие со бой схемы-сетки, имеющие форму и значение систем координат.

«Десятичное деление круга и его производные являются, по видимому, системами, наиболее часто применявшимися древни ми мастерами. Благодаря постоянной пропорции, возникающей из этой основы, размеры архитектурных и скульптурных произве дений приводятся в простую взаимную связь, образуя возрастаю щую или убывающую прогрессию…» [32, c. 16-17].

На основе анализа морфологического строения архитектурно художественных произведений Э. Мессель пришел к выводу, что система регулирования пропорций, основанная на принципе золо того сечения, начиная с египетской эпохи и до конца средневеко вья, не менялась.

Среда обитания человека О. П. Андреев, критически осмыслив эти положения, счита ет основополагающим в семантическом определении гармонии и пропорции историко-культурный контекст деятельности обще ственного человека. «Именно человек научился эстетически от носится к явлениям природы и общественной жизни, творя по за конам красоты, находить красоту в гармоничных сочетаниях цвета, симметрии, пропорций, ритме. Все эти характеристики являются продуктом общественного сознания и результатом перенесения форм и способов человеческой деятельности на реальную дей ствительность» [33].

До наших дней сохранились сведения о принципах гармониза ции форм, основанные на индо-тибетском, египетском и европей ском канонах о пропорциях и их модульных сеток [40].

Наиболее древним является индо-тибетский канон (рис. 75 а), насчитывающий более 3000 лет, основанный на построении идеаль ной фигуры божества. В соответствии с этим каноном фигуры де лили на хорошие и плохие, исходя из представления об идеальных соотношениях их частей. Канонизировалось очень многое: размер лба, носа, высота и ширина лицевой части формы головы, даже раз лет бровей (в зависимости от душевного состояния), завиток волос на лбу, размеры и форма глаз, губ, шеи, стопы, плеч и т. д. Индо тибетский канон установил численные модульные отношения между отдельными величинами, соотнеся их с фалангами пальцев.

На основе геометрических соотношений создавались идеаль ные с точки зрения древних индусов фигуры божества. Гармония означала доброту и красоту, а дисгармония – злобу. На пересече ниях канонических линий находились жизненно важные центры.

Индо-тибетский канон исходил из идеальных пропорций фигуры древнеиндийской женщины с головой птицы, высокой грудью, осиной талией и ногами, похожими на колонны. Походка ее долж на быть такой, чтобы бедра были «как ртуть». Этот канон был по ложен в основу идеальных форм и пропорциональных отношений частей восточного костюма разных периодов. В индо-тибетском каноне можно различить мелкую регулярную сетку, состоящую из системы треугольников и ромбов.

Египетский канон (рис. 75 б) предусматривал несколько иные от ношения частей костюма, более близкие к европейским пропорци ям. Модульная сетка представляет собой сложно-упорядоченную систему треугольников, вписанных в квадрат.

Среда обитания человека В дальнейшем художники и ученые пытались найти ключ к гармонии с помощью числовых и геометрических параметров и форм. Взятые за основу пропорциональные отношения золотого сечения «пропитали» практически не только архитектурные соо ружения, но и скульптуру. Принцип золотого сечения лег в основу создания фигур героев, атлетов, образа Поликлета.

Кроме установления числовых кратных отношений величин и Леонардо да Винчи, и А. Дюрер, и Х. Геллер, и М. Витрувий пы тались представить их в виде сочетаний, находящихся между со бой в определенных соотношениях. Леонардо да Винчи масштаб пропорций связал с квадратом, длина которого была определена высотой тела человека и включала в себя систему делений, по зволяющую установить размеры с помощью циркуля, в отноше ниях от до 1/96 фигуры. Он выразил это в виде так называемой квадратуры круга (рис. 75 в).

Ле Корбюзье [34] считал, что «…в сфере зрительных восприя тий, длящихся во времени, наша цивилизация не достигла того этапа, до которого она дошла в музыке. Ничто из того, что соору жено и построено, не обладает системой мер, соответствующей той, которой обладает музыка, не имеет рабочего инструмента, подобно тому, которым пользуется музыка» [34, c. 29]. По его мне нию, обществу недостает всеобщей системы мер, пользуясь кото рой можно было бы «назначить размеры» предметам, емкостям, внеся тем самым «ясность и надежность в вопросы спроса и пред ложения».

Художник, по его мнению, обладает исключительной, беспре дельно развитой восприимчивостью;

он чувствует и познает при роду, преломляя и отражая ее в своих произведениях. «…Мате матически доказанное совершенство египетской орнаментальной композиции входит в органическое число возможных решений, в основе которых лежит геометрическое построение, обусловлен ное самой природой человека, и являющееся, как и сам человек, одним из проявлений законов природы» [34, С. 37].

Проанализировав пропорциональные каноны тела человека различных времен и народов, в которых модулем являлся какой либо элемент человеческого тела, кратный по величине целому и отдельным частям, и, взяв за основу построения принцип деле Системы формообразования ния тела человека по «золотому сечению», Ле Корбюзье получил архитектурный модуль. Модулор Ле Корбюзье (рис. 76) служит средством назначения размеров, связанных с размерами челове ческой фигуры и математическими закономерностями. Человек с поднятой рукой (2,26 м) определяет положение в пространстве характерных точек фигуры (стопы, солнечного сплетения, головы, конца пальцев поднятой руки), образующих три интервала, кото рые подчинены одному из рядов золотого сечения (ряду Фибо наччи), и ростом человека в 1,83 метра. Таким образом, триада (солнечное сплетение, макушка головы, конец пальцев поднятой руки) и пара (солнечное сплетение и конец пальцев) М. Гика легли в основу красного и синего рядов Модулора Ле Корбюзье.

Труды А. Люрса «Форма, композиция, гармония» (1953-1957 гг.), А. Ламуша «Гармоническая теория» (1955-1965 гг.), Д. Пидоу «Ге ометрия и искусство» (1976 г.) посвящены вопросам гармонии и пропорции в художественном проектировании.

Исследования категорий гармонии и пропорции А. Ф. Лосева и В. П. Шестакова («История эстетических категорий», 1965 г.), В. Т. Мещерякова («Гармония и гармоническое развитие», 1976 г.), П. Ш. Захидова («Канон гармонии в архитектуре», 1990 г.), И. Ш. Ше велева («Формообразование: Число. Форма. Искусство.», 1995 г.) носят историко-философский характер.

В исследованиях К. Н. Афанасьева [35] ставилась задача вос создать архитектурный рабочий метод XI-XII веков по построению и определению гармонических соразмерностей. Согласно его вер сии, «размер центрального купола или подкупольного квадрата яв ляется начальным звеном в цепи построения соразмерностей».

Используя современные квалиметрические методы анализа, П. Ш. Захидов [36] обосновал возможность количественной оцен ки эстетических качеств архитектурной формы (рис. 76), одновре менно доказав, что архитектурные шедевры всех времен подчинены единым пропорциональным законам. «Квалиметрическое вычисле ние количественной оценки выполняется путем последовательных измерений величины объекта, определения наиболее совершенно го эталона и степени приближения к нему оцениваемого объекта.

Алгоритм оценки опирается на сравнение с каким-то эталоном, который по существу не является чем-то принципиально новым, а отображает многовековой опыт, накопленный человечеством и природой».

Среда обитания человека Развивая теорию Д. Хембиджа, И. Ш. Шевелев определил сущ ность гармонии как среднего отношения, служащего мерой частей и целого – пропорции двойного квадрата. По его мнению, «твор ческий метод природы становится методом формообразования в творчестве человека. Аналогия составляет математический смысл метода. Она означает геометрическое подобие и числовое соот ношение членов постройки друг к другу и целому. Это прямая ана логия всего совершенного, гармоничного со строением человече ского тела» [37]. В практических рекомендациях по применению гармонических пропорций И.Ш. Шевелев исходит от античного ка нона человеческого тела (отношение стопы к росту человека – 1:6, диаметр колонны – к ее высоте – 1:6).

Так, и по мнению В. Казариновой [38], для получения гармо ничной формы, которая является носителем эстетического содер жания, общественного назначения и функционирования, большое значение имеет наука о пропорциях человеческого тела, антро пометрические данные которой необходимы при разработке стандартов на промышленные образцы.

Ю. Сомов [39],чтобы охарактеризовать гармонию как категорию композиционного формообразования, ввел понятие «гармониче ской целостности», которая отражает логику, органичность связи конструктивного решения с его композиционным воплощением.

Кроме того, концепция «интегрального проектирования» пред полагает связь предметного мира с миром человеческих ценно стей и культурой. Исследования К. Кантора, В. Аронова, О. Гени саретского, В. Сидоренко, А. Ермолаева посвящены проблемам гармонизации искусственной и природной среды.

Большинство архитектурных конструкций явно или на латент ном уровне отражают свою природу происхождения от структур живых организмов. Природа задолго до известных изобретений человека «использовала» прочные облегченные пространствен ные каркасы, двутавровые балки и фермы, армированные трубы и их пористое заполнение, фундаменты – распорки и кустовые сваи, оболочки в форме раковины, яйца и расплющенной кап ли, складчатые оболочки в виде листа пальмы, пневматические конструкции и полигональные структуры, напоминающие скелеты радиолярий, и тому подобное.

Среда обитания человека Живая природа перестает быть загадочным феноменом. Одно из основных обобщений современной биологии состоит в том, что многие процессы в живой природе подчиняются законам физики и химии и могут быть объяснены с помощью этих законов на са мых различных уровнях: молекулярном;

на уровне образования кристаллов;

формировании механических (конструктивных) тка ней и опорных скелетов;

общей системы форм и экологических связей. Живая природа и архитектура развиваются в одних и тех же биофизических условиях земной и космической сфер и подчи няются законам гравитации, инерции, термодинамики. Их формы обуславливаются сходным действием климатических факторов, режимом инсоляции, цикличностью метеорологических явлений и т. д. Строительная деятельность живых организмов так же, как и в архитектуре, связана с созданием строительных материалов и определенной системой (технологией) производства работ.

Архитектура, ставшая в процессе своего развития большим об щественным явлением, нацелена вместе с тем на удовлетворение не только общественных, но и биологических потребностей чело века. И здесь, через изучение биологической организации челове ка, архитектура получает особые импульсы формообразования, значение которых повышается в условиях научно-технической ре волюции, роста требований к экономии общественной энергии и интенсификации человеческого труда.

В заключение следует отметить, что систематизация биониче ских исследований в архитектуре, технике и дизайне делает воз можным разработку основ бионического проектирования объек тов искусственной среды, научного исследования и практического применения бионических принципов формообразования.

ГЛАВА II СИСТЕМЫ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ Во второй главе рассмотрен процесс формообразования архитек туры с точки зрения возможности геометрического моделирова ния и выявления в нем природных аналогий.

Однако прежде чем перейти к рассмотрению задач формоо бразования, необходимо определить признаки форм природы и архитектурной среды, делающие их принципиально отличными от иных искусственных систем (техники, машиностроения). Пока со временные достижения – это использование отдельных средств и принципов формообразования живой природы. Вместе с тем, нельзя забывать и о самом главном – о так называемой «синте зирующей» цели архитектурной бионики, то есть о комплексном исследовании взаимодействия всех формообразующих факторов живой природы, открывающих путь к пониманию гармонии архи тектуры и созданию среды, в которой бы человек существовал гармонично.

Системы формообразования 2.1. Тектоника формы В этом разделе рассмотрены методы формообразования, связан ные с тектоникой формы. Как уже было отмечено, тектоника свой ственна всем природным формам и формам костюма благодаря своей способности испытывать на себе действие так называемых полезных нагрузок.

Исследование в области тектоники формы особенно важно в современных условиях развития новых строительных материалов и применения самых разнообразных методов проектирования. В основе этих методов лежит принцип соразмерности и целе сообразности сохранения характеристик формы, имеющий место в природе, благодаря которому архитектурные формы спо собны выдерживать объективно-необходимые полезные нагруз ки, выраженные в конструкторско-технологических методах обработки, и оптимально функционировать благодаря современ ным методам дизайн-проектирования, основанным на образно эстетических характеристиках природы.

По мнению Ю. С. Лебедева, тектоника есть пластическая опо средованная – с целью определенного эмоционального воздей ствия на человека – конструкция. Форма живой природы в этом отношении является образцом для проектирования и разработки художественно-конструктивных форм.

Поскольку все материальные оболочки живой природы и ис кусственной направлены на достижение цели функционирования, следует выделить специфические свойства формы. Формы в дан ном случае не являются пассивным результатом функционирова ния, а формируют относительно независимые законы (принципы) формообразования, связанные не только с внутренними, но и с внешними, энергетическими законами биосферы и космоса, кор ректирующими функционируемое пространство, предусмотрен ное генетическим кодом любого организма.

Законы тектоники формы объективны, поскольку определен ная функция может осуществляться только в определенной фор ме, как и форме свойственны определенные функции. Форма, по мнению Роу, «хороша, если она действует…», а по Гете – если она «соответствует образу действия живых организмов, то она со всей силой действует на этот образ жизни».

Системы формообразования Следовательно, формы в живой природе возникают не случай но, они закономерны, поддаются анализу и изучению. Однако свой ства их различны по своему характеру, обнаружению и восприя тию. Одни свойства формы можно определить количественно (геометрический вид, положение в пространстве, размер и т. д.), другим формам можно дать лишь качественные характеристики (статичность, динамичность, легкость и т. д.), третьим – образные (строгость, лиричность, национальный настрой), четвертым – свой ственны самые общие характеристики (единство, целостность, гармоничность и т. д.) [41].

В исследовании тектоники живых и искусственных систем остановимся на основных системах формообразования, таких как складчатые, модульные, спиралеобразные (винтовые) и каркасные.

1. Складчатые системы формообразования Во всех видах формообразования складчатость проявляет себя на этапе преобразования плоской фигуры в объемную фор му. Преобразование происходит как с точки зрения качественных изменений формы, так и количественных показателей.

Начальные элементы складчатой системы могут быть представ лены линиями (прямыми, кривыми различного порядка), поверхно стями (плоскими, имеющими форму различных многоугольников с прямыми или криволинейными сторонами, отсеками поверхно стей различного порядка кривизны и с различными контурными характеристиками), объемными элементами (частями дискретных замкнутых форм различной степени сложности: многогранников, цилиндрических, шарообразных и других поверхностей). Повторя ющиеся по какому-либо геометрическому признаку эти первичные элементы, находящиеся в динамической взаимосвязи, образуют динамическую складчатую систему. Как правило, в таких системах наблюдается соподчинение как отдельных первичных элементов, так и всей складчатой системы.

Каждая форма, как уже было отмечено, несет какую-либо функциональную нагрузку, определяющую целесообразность при менения того или иного принципа формообразования.

Функционально складчатая система в природе достигает боль шого разнообразия. Формы, образованные складкой, встречаются в океанологии, геологии, зоологии и анатомии, в растительном Системы формообразования мире. В каждой из этих форм складчатая система их организации решает ряд функциональных задач:

• Временные, обратимые преобразования формы и средового пространства;

• Регуляция микроклимата формообразующих элементов;

• Смена морфокинетических состояний формы;

• Защита от внешних факторов.

Приведем примеры функционирования складчатых систем в природе. Так, складчатая система организации формы характер на для тропических растений, и в частности, пальмовых листьев.

Функционально этот вид организации формы служит для оказа ния сопротивления природным стихиям: листья под напором ве тра поддаются растяжению и не рвутся. Ту же функцию выпол няет складчатое строение водорослей, возможность адаптации которых к сильному подводному течению необходима для их су ществования. Складчатая внутренняя поверхность шляпки гриба (гименофор) выполняет функцию размножения. Внутренняя мем брана метахондрии образует многочисленные складки («кристы» – гребень, вырост), обеспечивающие прочность соединения клеток.

Особенно их много в митохондриях активно функционирующих клеток, например мышечных, подверженных растяжению. Гофри рованная структура стенки артерии объясняется тем, что сокра щение стенок изменяет сечение сосудов и кровяное давление.

Выявлена аналогия развития складчатости у коры головного мозга и земной коры, которая «быть может, свидетельствует о свя зи эволюции мозга (цефализации) с развитием окружающей гео логической среды, с увеличением количества энергии в биосфере под действием механизма геосфер, аккумулирующего лучистую энергию Солнца».

Большинство гор на материках имеют складчатую структуру, ко торая формируется там, где происходит прогибание земной коры, накопление осадков, а затем сжатие и общее поднятие поверхно сти (метаморфизация и магматизация пород). Если поднятие пре кращается, то на месте складчатых гор со временем образуется равнина, сложенная в складки метаморфическими и магматиче скими породами. Подобным образом появились древние образо вания – платформы, области завершенной складчатости.

Системы формообразования В. Пиотровский составил морфометрический ряд земного ре льефа, в создании которого участвуют внутренняя энергия земли, ветер, вода, тепло, холод и числовое выражение которого равно 3,14. По мнению В. Пиотровского, «…структурные тектонические формы, образующиеся в земной коре и выраженные на ее по верхности в виде складчатых форм рельефа, развиваются в ре зультате общих волновых процессов, происходящих в теле Земли, которые пропорциональны размерам Земли и связаны с ее физи ческими свойствами» [44].

Результатом эволюции на протяжении многих миллионов лет являются складчатые поверхности морских раковин. Структуры поверхностей моллюсков, не выполняющие никаких функций, что сделало их менее приспособленными к окружающей среде, не вы жили в ходе эволюции.

Этот пример показателен в случае создания и успешного функ ционирования искусственно созданных форм. Архитектура, как искусственная среда, предназначенная для осуществления опре деленных функциональных процессов, в той или иной степени вы нуждена различными способами приспосабливать свою форму и пространство к окружающей среде, к новым требованиям и усло виям жизни.

Динамика современной жизни требует создания трансформи рующих архитектурных форм, предполагающих многофункцио нальное использование, удобство транспортировки и монтажа.

Прототипы подобных конструкций известны с древних времен. В зависимости от типа конструкции, метода транспортировки мо бильные жилища подразделялись на передвижные (на колесах) и складные (юрты, палатки и др.).

Способ изменения формы путем складывания, т. е. трансфор мации плоскости, широко применяемый в процессах динамиче ской адаптации среды, исследовался теоретиками и практика ми дизайн-проектирования объектов искусственной среды. Так, складные преобразования из листа бумаги входили в пропедевти ческий курс Баухауза. Складчатая трансформация плоскости, где под плоскостью подразумевается не геометрическое понятие, а физически существующая структура, различается в зависимости от вида и способа структурирования.

Благодаря классификации форм – поворотно-цилиндрические шарниры;

просечки-разрезы, перфорации-просечки;

прямолиней Системы формообразования ные и криволинейные контуры элементов структурирования;

вари анты структурных форм, получаемых путем комбинации элемен тов структурирования – можно охарактеризовать многочисленные виды складчатых структур архитектурного формообразования.

Складчатые системы формообразования и модели гибких кон струкций, разработанные С. Ю. Лебедевым, представляют собой комбинации элементов структурирования (рис. 77а). За несколько веков до подобных экспериментов был возведен храм Пресвятой Богородицы в Назарете, купол которого представляет собой слож ную складчатую систему, словно парящую над опорными поверх ностями стен (рис. 77б).

Складчато-динамические формы широко применяются в ди зайне среды, к примеру, складные тенты от солнца (рис. 78). Для перекрытия Колизея (рис. 79) в свое время в Риме Коззо предло жил складное покрытие, перекрывающее большую часть внутрен него пространства, решив тем самым проблему раскроя кровель ных мембран, которые двигались по сходящим полям несущих конструкций. Внутренняя обшивка потолка Помпейского театра, выполненная из слоновой кости, также могла складываться, и на гостей при этом сверху сыпались цветы.

Складчатые системы использовались и в отдельных элементах архитектурных форм, таких как маркизы, уличные навесы, ширмы и зонты. В настоящее время в странах с жарким климатом широко используются подобные конструкции, такие как жалюзи на окнах и лоджиях домов (рис. 80а), «летние крыши» на верхних ярусах архитектурных строений (рис. 80б). В Среднеземноморье с антич ных времен применялись уличные навесы с солнечными тентами (солнечными парусами), представляющие собой полотно, которое при помощи колец крепилось на канатах, натянутых через улицу.

В настоящее время приспособления типа солнечных тентов ис пользуются в Турции и Японии. Старейшее изображение ширмы относится к XIII веку до н. э. На нем ассирийский царь изображен в коляске с солнцезащитным покрытием складчатой конструкции (зонта). Древние египтяне использовали зонты из пальмовых ве ток для защиты от солнца. На греческих рельефах и вазах V века до н. э. изображены складываемые зонты, конструкции которых представляли собой основной стержень и прикрепленные друг к другу распорки. В 1710 году Ф. Мариус создал зонт со складным Системы формообразования стержнем. В 1852 году С. Фоке изобрел первый металлический зонт с легкой полотняной тканью. Но основным новшеством яви лось изобретение Х. Хауптоном в 1926 году телескопического уко роченного зонта («карапуз»).

Исследованию вопросов разработки и создания складчатых си стем как отдельного направления формообразования посвящены научные труды широкого круга специалистов, позволяющие рас сматривать этот вопрос с различных точек зрения.

Так, в лаборатории архитектурной бионики ЦНИИТИА был про веден анализ ряда живых структур с целью изучения принципа трансформации складчатых поверхностей. В результате появи лась возможность моделировать обратимо-изменяемые простран ственные конструкции. К ним, в частности, относятся трансфор мируемые складчатые системы со специальными монтажными механизмами, аналогами которых служили соединенные мышца ми и апоневрозами плоские кости различных животных, а также распускающиеся цветы и листья растений. На рис. 81 представле ны динамические трансформирующиеся конструкции: ребристый лист пальмы, гофрированный лист бумаги, конструкции в различ ных состояниях транспортировки и сборки.

Рассматривая складчатые системы в рамках динамической архи тектурной формы, следует выделить кинематические струк туры формообразования (кинематика описывает движение тел только с точки зрения геометрии независимо от физических при чин или сил, вызывающих это движение), которые часто называют кинетическими (кинетика изучает движение с позиции физических причин, его обусловливающих).

Кинематическое формообразование нашло свое применение в изобразительном искусстве, дизайне, театре, кино. Это обуслов лено стремлением к техническому освоению нового «материала»

формотворчества, а также профессиональным интересом худож ника к движущейся форме, поиском формальных приемов отра жения движения.

Различают трансформации кинематических объектов:

1) по типу движения (поступательное или вращательное);

2) по направлению (параллельное, циркульное, центральнопе риферическое);

3) по геометрическим параметрам конструктивных элемен тов (плоскостные и объемные);

Системы формообразования 4) по способам изменения формы (упругая деформация, сдвиж ка, складывание, вращение, сборка, скатывание).

С позиции пластического искусства складчатая поверхность возникает в результате изгиба плоскости по радиусам различной кривизны и классифицируется на рельеф, барельеф (радиус по стоянной кривизны), горельеф (радиус переменной кривизны) и разрыв поверхности материала. Соответственно, плоская поверх ность материала в костюме трансформируется в объемные фор мы разной высоты относительно базовой поверхности материала и фигуры человека.

В основе складчатой структуры формообразования лежат кон структивные приемы изменения формы за счет параллельного или конического расширения (сужения) деталей на различных конструктивных уровнях объекта и природной формы (листья, кожный покров некоторых животных и т. п.). Параллельное расши рение способствует образованию сборок и мелких складок.

На протяжении всей истории формировались принципы склад чатого формообразования на основе образного, символического, функционального копирования природных форм.

Складчатая система организации плоскости в оригами раскрыва ет суть традиционного японского мировоззрения, дзен-буддизма.

Плоский чистый лист бумаги, с их точки зрения, означает пу стоту – добытие, предбытие, ничто – в котором все существует в идеальном, чистом, истинном состоянии. Поэтому в оригами квадрат – символ Пустоты, складываясь, пытается превратить Пу стоту во множество форм, ничего вместе с тем, не убавляя, но из меняя.

2. Модульные системы формообразования Следующим, наиболее распространенным методом организа ции формы, является модульный метод формообразования. В общем виде модульный метод проектирования представляет собой процесс создания изделий на основе каким-либо об разом упорядоченных, составных частей (узлов, агрегатов, секций), или блоков.

Модульный метод пространственной организации использо вался еще в древнегреческом градостроительстве. Дальнейшее развитие он получил в 20-х годах ХХ века, в период индустриали зации общества и унификации производства массовых изделий.

Системы формообразования В настоящее время модульный метод проектирования широко используется в различных сферах жизнедеятельности человека.

Однако, несмотря на многообразие терминов и методик решения конкретных задач проектирования, не существует целостной тео рии модульного проектирования.

Анализируя многочисленные определения понятия «модуль», можно выделить два основных направления в исследовании: в первом случае модуль рассматривается как «модуль-мера», во втором – как «модуль-объект».

В частности, А. Л. Васильев [45] под модулем понимает за вершенный (самостоятельный) в определенном смысле элемент, служащий метрологической, конструктивной, функциональной, информационной единицей (мерой) при проектировании, изготов лении, эксплуатации и сравнении технических и информационно управляющих систем. При этом он предлагает рассматривать про ектный модуль и модуль-изделие.

Основным принципом модульного проектирования является системный подход, при котором совокупность изделий, предна значенных для решения определенных задач, рассматривается как сложная система, состоящая из ряда функциональных подси стем, которые, в свою очередь, подразделяются на функциональ нозаконченные устройства второго уровня членения.

Однако следует отметить, что модульный принцип организации формы в различных видах искусства, технике реализуется по разному. Так, в архитектуре модуль прежде всего служит для коор динации размеров частей здания;

в судостроении – комплектования судна из конструктивных и функциональных модулей;

в судовых надстройках – составления функциональных типов помещений из ряда базовых типов блок-модулей;

в станкостроении – создания различных станков из ограниченного числа стандартных и уни фицированных составных частей;

в автомобилестроении – про ектирования различных типов автомобилей на основе базового изделия-образца;

в костюме – для унификации и стандартизации элементов костюма.

Однако, несмотря на некоторые конструктивные и функциональ ные различия, общей чертой модульного формообразования явля ется размерная упорядоченность, конструктивно-технологическая законченность унифицированных составных частей формы.

Системы формообразования Кроме того, следует отметить, что модульное проектирование возможно на основе базовой конструкции формы, ее стабильных элементов и модификации мобильных элементов путем измене ния присоединяемых составных частей.

Технология модульного проектирования представляет собой совокупность методов обработки, изготовления, изменения состо яния, свойств модулей, формы исходного материала в процессе производства продукции. Сочетание поверхностей, предназначен ных выполнять законченную служебную функцию детали, называ ют модулем поверхности.

Определяющим фактором при проектировании станков из стан дартных и унифицированных узлов и агрегатов;

башенных кранов:

силовых (стрелы, башни, опорные конструкции) и конструктивных, выполняющих вспомогательные функции, модулей;

судов из кон структивных и функциональных модулей;

костюма и иных объ ектов дизайна является компоновка модулей по определенным функциональным принципам.

Однако нельзя отрицать тот факт, что модульная система органи зации формы, основами которой являются стандарт и сборность, с одной стороны, привела к однообразию изделий массового про изводства, причиной чему является отсутствие достаточного опы та в овладении стандартом, а с другой стороны – позитивно сказа лась на потребности в исследовании «совершенных» модульных систем. К ним можно отнести «эффективные» с точки зрения конструкторско-технологических и функциональных возможно стей модульные системы формообразования в живой природе.

В отличие от определяющих факторов модульной системы проек тирования искусственных объектов (размерная упорядоченность, конструктивно-технологическая законченность унифицированных составных частей формы;

их компоновка по определенным функ циональным принципам.), в живой природе модуль и его комбина торность служат, прежде всего, для проявления единства, диффе ренциации и интеграции форм. Это связано с тем, что «в процессе роста организм собирает себя по элементам, которые могут настоль ко тесно срастаться, что с трудом, при ясности очерченных границ элемента, можно разобрать принцип их стыковки» [13, c. 127].

Повторяемость однотипных элементов в природе (строение ато ма, молекулы, «клетки, кирпича, из которого выведено здание рас Системы формообразования тения» [13, c. 127[, лепестки цветов и листья растений, чешуя рыб и древесных шишек, пчелиные соты и т. д.), прежде всего функ циональна. Это связано с необходимостью выживания, размно жения, экономии времени и энергетических ресурсов. «Вырастая от узла к узлу, растение повторно производит одинаковые звенья своего тела, с каждым шагом завершает свой круг и снова его на чинает…», в этом обнаруживается, по мнению Гете, «бесконечная способность растения размножаться» [13, c. 127].

На основании принципа подобия организации повторяемых элементов в функционально-физиологическую и конструктивную структуру природных форм и объектов искусственной среды про ведем исследование форм с точки зрения модульной системы ор ганизации ее элементов. Прежде всего, классифицируем модули по внешней форме.

Повторяемость элементов, сходных по внешней форме Итак, модули по их внешней форме классифицируются на пло ские (окружности, выпуклые и вогнутые, звездчатые многоуголь ники, нерегулярные формы), в которых длина и ширина значи тельно превышают сечение, и пространственные (правильные и неправильные цилиндры, призмы, многогранники и их модифика ции) – замкнутые и открытые, развивающиеся по геометрическим и математическим законам криволинейных поверхностей.

Примерами из природы, организация и функционирование форм которых осуществляется наличием плоских по форме мно гократно повторяющихся элементов, то есть модулей, являются растения (лепестки цветов, листья, шишки), рыбы (чешуя), грибы (пластины шляпки), птицы (перья) и т. д. Внешняя форма и пла стины шляпки гриба стали основой проектного решения открытого ресторана на набережной Сочи (рис. 82). Внутренняя поверхность шляпки гриба позволяет ей вырастать до огромных размеров бла годаря параллельно расположенным пластинам, которые обеспе чивают конструктивную прочность относительно-горизонтальной поверхности, на которую приходятся значительные физические внешние нагрузки в виде дождя, ветра и т. п. Малые архитектур ные формы должны справляться с подобными проблемами, тем более в условиях штормового ветра на побережье.

Архитектура современного Парижа (рис. 83а) богата различны ми проектными экспериментами, в том числе и использованием Системы формообразования стеклянных модулей для пространственного включения элемен тов живой природы в архитектурный моноблок.

Живыми организмами и объектами их деятельности, в основе организации форм которых обнаруживают себя пространственные модули, являются пчелиные соты, костная система млекопитаю щих (позвонки, реберные кости и т. п.), подсолнечник (семечки), отдельные виды растений с объемно-пространственными листья ми (алоэ, кактусы) и т. д. Правильные многоугольники в приро де, из которых образованы пространственные модули, представ ляют собой примеры групп собственных вращений, образующие различные сочетания выпукло-вогнутых многогранников и более сложных форм.

Повторяемость (цикличность) в организации пространствен ной системы Равномерная и плотная организация плоских модулей на пло скости возможна многоугольниками (шестиугольником, треуголь ником, квадратом), у которых углы кратны, а сумма углов в стыко вых точках равна 360.

Так, пчелиные соты в поперечном сечении имеют шестиуголь ную модульную сетку. Из правильных многоугольников состоят морские организмы, подобные радиоляриям. Однако поверхность остается плотно заполненной указанными многоугольниками в виде эластичной решетки и в случае механического давления на их растяжение.

Изотропно (однообразно) с точки зрения линейной и угловой структуры плоскость могут заполнить лишь правильные треуголь ники, образующие триангулярную решетку. Подобный тип решет ки обнаруживается среди морских организмов – амфоридий.

Примером равномерной и плотной организации пространствен ных модулей на плоскости является подсолнечник, по системе двойной спирали семечки которого образуют пространственную решетку.

Однако в природе значительно больше распространены сочета ния пространственных модулей, способных с максимальной плот ностью заполнять пространство.

Простейшим примером заполнения пространства без просве тов является куб (правильный многогранник) из полуправильных многогранников – ромбический додекаэдр, имеющий 12 граней, 24 ребра и 14 вершин, и тетракайдекаэдр (многогранник Кельви Системы формообразования на), состоящий из 6 квадратов и 8 правильных шестиугольников.

Так, тетракайдекаэдр дает возможность живой клетке развивать минимальную площадь перегородок на заданный объем. Компо новку из тетракайдекаэдров можно получить путем сжатия или рас тяжения касательных друг к другу двенадцати эластичных сфер, концентрирующихся вокруг тринадцатой сферы и касательных к ней, центры которых образуют кубооктаэдрическую решетку. Молеку лярная структура вещества, состоящая из элементов, равномер но заполняющих пространство и развивающихся однообразно во всех направлениях, характеризуется орнаментальной симметрией, относящейся к самому сложному виду симметрии. К подобному виду относятся и структуры из криволинейных «открытых» простран ственных элементов, образующих сферические поверхности.

Так, к подобному типу организации пространственных модулей относится уже рассмотренный пример с пчелиными сотами, модули которых в поперечном сечении имеют правильный шестиугольник и представляют собой пространственную решетку из шестигранных призм. Проект малоэтажного здания архитектора Е. Е. Чернова из модульных блоков для северных районов (рис. 83б) не только ко пирует форму пчелиных сот, но и добавляет образное сходство с пчелой благодаря постановке архитектурных модулей на опоры.

Расположенные под углом к плоскости земли, они делают дом по хожим на насекомое.

Спиралеобразная организация модулей на плоскости и в пространстве К спиралеобразной организации модулей на плоскости можно отнести подсолнечник, семечки которого образуют двойной ряд спирали, один виток закручен вовнутрь, другой наружу.

Одним из примеров, иллюстрирующих спиралеобразную ор ганизацию модулей в пространстве на молекулярном уровне, яв ляется молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Мно жество одинаковых по форме морфологических единиц-модулей (капсомеров), организованных по спирали, представляют собой структурную модель белковой оболочки – капсиды вируса табач ной мозаики.

Типичным примером пространственной организации является спиральное листорасположение у большинства растений. Лепест ки цветов, имеющие простое соцветие, также организованы по прин ципу спирали.

Системы формообразования Модульные сетки элементов природы, организованные в про странстве по принципу ветвления или по типу переносной симме трии, представляют собой размещение элементов вдоль прямой линии (междоузлия стебля растения) или вдоль ломаной линии (листья растения), имеющей в целом прямолинейную тенденцию развития.

Дифференциация и интеграция формы за счет повторения подобных элементов (модулей) Однако в живой природе редко встречаются два тождественно повторяющихся элемента, хотя они могут быть очень сходны по форме (например, листья одного дерева). Предельная однотип ность, доходящая до геометрической правильности, наблюдается в организмах, живущих в постоянной, мало изменяющейся среде (радиолярии, тедулярии, феодарии и т. п.).

Стандартные элементы живой природы и костюма представ ляют собой результат двух взаимно дополняющих процессов: диф ференциации (дробления) общей формы и ее интеграции (сое динения), обеспечивающие жизнеспособность и целесообразность существования организмов. Причем как природа, так и архитектура оперируют небольшим числом типов геометрических форм, ком бинированием которых достигается разнообразие их сочетаний.

Организация формы за счет наслоения модулей один на другой и (или) варьирования их масштаба Рассмотрим наиболее характерный структурный уровень мо дульной организации природных форм – многослойность, кото рый является базисным в формообразовании естественных и искусственных систем, определяя их эволюционное, морфокине тическое развитие.

Так, модель познания человеком окружающего мира по науч ной теории представляет собой многослойную оболочку, внешняя оболочка которой непостоянна и соответствует непрерывно рас ширяющейся сфере предсказаний, внутренняя – отражает наи более фундаментальные, постоянные принципы. Данную модель можно представить в виде расширяющихся сферических оболо чек, аналогичных строению Земли (ядро, мантия, земная кора и ат мосфера).

Архитектурным аналогом подобного принципа организации фор мы можно считать египетские пирамиды (рис. 83в), хранили Системы формообразования ща божественных сил, которые являют собой сложную систему оболочек-слоев. Так, к примеру, саркофаг фараона представляет собой «огромный ящик, обитый листовым золотом, внутри которого находились один в другом три подобных ящика. В последнем ящи ке – каменный саркофаг, заключавший в себе три, один в другом, золотых гроба, имеющих форму человеческого тела. В последнем гробе лежала мумия фараона». Кроме того, «весь комплекс по мещений храма можно представить как набор вложенных одна в другую коробок или как серию замкнутых коридоров, каждый из которых обрамлен следующим, большим по размеру. Подобная архитектурная форма, связанная с идеей ограждения защитными поясами от внешнего влияния, представляет собой серию концен трических «оболочек» вокруг святая святых» [46]. Принцип «за щитных оболочек» характерен для искусства Древнего Египта, по скольку «храм (человек) – это сосуд с сакральным содержанием в реальном мире» [47]. В эпоху нового царства с появлением тонких прозрачных тканей и новых материалов появляется возможность введения многослойности в костюме – ношение одновременно нескольких одежд и париков.

3. Спиралеобразные (винтовые) системы формообразования Следующим тектоническим приемом формообразования явля ется спиралеобразная (винтовая) система организации формы в пространстве, которая встречается как в природе, так и в технике, архитектуре. Прежде чем сделать анализ спиралеобразным си стемам, функционирующим в природе, приведем их геометриче ское описание.

Так, геометрическая спираль (изгиб, извив – лат.) представляет собой совмещенную с плоскостью кривую, которая описывается точкой, движущейся с постоянной скоростью или ускорением (за медлением) вдоль луча, вращающегося около неподвижной точки с постоянной скоростью.

Спиральные кривые (рис. 84) подразделяют на: спираль Архи меда, гиперболическую, логарифмическую, параболическую спи рали, спираль Корню, винтовую линию, конусообразный винт.

Для аппроксимации контуров исследуемых объектов природы, их проекций или каких-либо выделенных кривых, характеризую щих геометрические свойства этих объектов, главным образом ис пользуются спираль Архимеда и логарифмическая спираль.

Системы формообразования Спиралью Архимеда является линия, описываемая точкой, ко торая движется с постоянной скоростью вдоль прямой, равномер но вращающейся около неподвижной точки. Примером механики образования подобной спирали является эластичный цилиндр (шланг), равномерно намотанный на барабан. Численные значе ния расстояний от полюса до точки пересечения прямой с дугами спирали образуют при этом арифметическую прогрессию.

Логарифмической спиралью является траектория точки, кото рая движется вдоль равномерно вращающейся прямой, удаляясь (приближаясь) от полюса со скоростью, пропорциональной прой денному расстоянию. Поскольку спираль пересекает все прямые, проходящие через полюс, под одним углом, она также называется равноугольной спиралью. Примером подобной спиральной кон фигурации на молекулярном уровне является молекула дезокси рибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Согласно мнению большинства специалистов-морфологов, при родным конфигурациям чаще всего соответствует логарифмиче ская спираль (рис. 85).

При определенных значениях параметра логарифмическая спи раль практически отождествляется спирали Архимеда. Не слу чайно выбор метода исследования при описании конфигураций, близких к окружности, простыми вычислительными операциями остается за уравнением спирали Архимеда, а при исследовании процесса формообразования, морфокинетического изменения формы используют логарифмическую спираль.

Поскольку спиралеобразная структура систем природы (рис. 85, 86) обнаруживает себя на различных уровнях их организации (био макромолекул, галактик, растительных и животных организмов), она изучалась многими исследователями. В частности, И. В. Гете отождествлял спирали, присутствующие в конфигурациях расте ний и животных, с символом жизни. К. А. Тимирязев [48] отмечал, что «…если с первого взгляда распределение листьев на стебле кажется чем-то совершенно случайным, то более внимательное изучение обнаруживает в этом отношении замечательную пра вильность. Листья на стебле располагаются в таком порядке и в таком положении, чтобы лист смог получить максимальную долю солнечного света – и это, чаще всего, спиральное листорасполо жение». Из этого следует, что спиралеобразная система организа Системы формообразования ции является фундаментальной морфологической характеристи кой природных форм.

Наиболее наглядно спиралеобразные системы проявляются у цветков растений, раковин моллюсков. Волосы у человека, ростки папоротника из-за неравномерного роста клеток в вершине сте бля растения принимают вид ветви клотоиды (спираль Корню).

К роме того, спиральный тип деления клетки характерен для многих живых организмов. Обычно во всех эмбриональных струк турах на начальных стадиях деления клетки располагаются ради ально, а на последующих – спиралеобразно.

Вместе с тем, спиралеобразные системы распространены и в неживой природе. Так, например, в результате механического удара на холсте картины образуются спиральные трещины. Оро графическая схема Антарктиды представлена двумя спиральны ми ветвями (одна из которых замыкает береговой контур Америки, Африки и Европы, другая – Австралии, Индии и Азии). Полярные шапки льдов на Марсе, галактики, диаметры которых измеря ются тысячами световых лет, представлены спиралеобразными структурами планетарного явления. Спираль Млечного пути мож но увидеть на рис. 85. Магнитные силовые линии межпланетного магнитного поля закручиваются в спираль Архимеда. Траектория полета птицы, выпущенной в незнакомой местности, представля ет развернутую спираль.

В живой природе такие образования, как стволы деревьев, стебли растений или опорные кости скелетов животных, для при обретения большей устойчивости усложняют форму за счет за кручивания вокруг оси без изменения формы поперечного сече ния (рис. 86).

Геометрия закрученных форм позволяет повысить механиче скую сопротивляемость. К примеру, в случае трубчатых образо ваний возникают тонкостенные витые оболочки, сложные изгибы форм которых помогают сделать их более устойчивыми к нагруз кам, а при закрученных стволах деревьев – к действию сил ветра.

Винтовая поверхность при этом образуется винтовым движением образующей линии – поступательным перемещением вдоль оси поверхности и вращательным – вокруг ее оси. Элементарной по верхностью такого вида является винтовая поверхность геликои да, образованная пропорциональным подъему равномерным по воротом прямой вокруг оси и перпендикулярной к ней.

Системы формообразования Поверхности полотна дороги, пандусов многоэтажных гаражей представляют собой прямой открытый геликоид. Подобное за кручивание можно смоделировать непрерывным вращательно поступательным движением (в одном направлении или с комбина цией направлений по часовой и против часовой стрелке), любой формы (за исключением окружности), получив при этом различные по форме и сложности поверхности. На рис. 87 проекты высотных зданий с поворотной симметрией Ю. С. Лебедева выполнены по принципу турбосомы. В мировой архитектурной практике за про шедшие 40 лет использование закономерностей формообразова ния живой природы приобрело новое качество и стало одним из направлений архитектуры хай-тека. Проект архитектора Дэвида Фишера «Крутящиеся Небоскрёбы» – пример воплощения прин ципа поворотной симметрии (рис. 87б).

Подобный принцип организации пространства используется в архитектуре и дизайне. Построение проекций цилиндрической винтовой линии представляет собой траекторию точки, вращаю щейся вокруг некоторой прямой и совершающей одновременно равномерное движение вдоль прямой или конической винтовой линии, которая представляет собой траекторию точки, равномер но перемещающейся по образующей прямого кругового конуса и в то же время равномерно вращающейся вместе с образующей во круг оси. Фронтальная проекция цилиндрической винтовой линии представляет собой синусоиду. Горизонтальная проекция кониче ской винтовой линии представляет собой спираль Архимеда.

Кривая сечения поверхности горизонтальной плоскости, пер пендикулярной оси цилиндра (горизонтальный след поверхности), представляет собой плоскую кривую – эвольвенту. Горизонталь ная проекция ребра возврата является эволютой этой кривой.

Подобная поверхность одинакового ската применяется при про ектировании откосов транспортной развязки в двух уровнях пере сечения автомагистралей.

С точки зрения пластической организации пространства бла годаря спиралеобразным системам можно найти выражение для динамического взаимопроникновения внутреннего и внешнего про странства.

Не случайно спиралеобразные системы формообразования фик сируют определенные этапы развития архитектуры: спиралевид Системы формообразования ная мечеть в Самаре (рис. 88а), библейская Вавилонская башня, памятник III Интернационалу В. Е. Татлина (рис. 88б). Благодаря конструкции квадратной пространственной спирали Вавилон ской башни человек пытался добраться до Бога, двойной спи ралью В. Е. Татлина утверждена «спираль жизни» в архитектуре на уровне общественной жизни человека. Радиотелевизионная башня В. Г. Шухова (рис. 88г) – пример пространственной спирали в архитектуре.


Кроме того, технические преимущества подобного рода про странственных структур заключаются в том, что спиралеобразные (винтовые) системы позволяют решить проблему максимального использования пространства. В природе таким примером служит раковина пахидикуса (при диаметре 0,4 метра длина ее составля ет 10 метров).

Следующим примером функционирования спиралеобразных систем в архитектуре является музей Гуггенхайма (Нью-Йорк), который представляет собой железобетонную расширяющуюся кверху спираль длиной 1200 метров (рис. 90). Спиралеобраз ный пандус меньшего диаметра, примыкающий к главной спи рали, служит для быстрого сообщения между этажами. Подоб ная идея со спиральным пандусом воплощена Ф. Л. Райтом и в сооружении магазина Морриса (Сан-Франциско). Выбор спира леобразующей структуры в проекте школы «Валли Уинде» (штат Миссури) обоснован не столько необходимостью формирования нового конструктивно-психологического образа учебного заведе ния, сколько функционально-смысловой основой нового, бесклас сового метода обучения, при котором «движение по школьной лест нице» происходит в соответствии со способностями учащихся.

В качестве примера развития архитектурных форм на основе спиралеобразных природных поверхностей интересен опыт мек сиканского архитектора и инженера Ф. Канделы. Спроектирован ный им павильон Института космических лучей (Мехико) имеет по крытие в виде двух гипаров, соединенных ребром, очерченным по параболе. Ресторан (Сочимилко), представляющий собой единую тонкостенную конструкцию с радиально сходящимися сводами в форме гипаров, напоминает структуру раковины с четким спира леобразным делением на несущие и несомые элементы формы.

Ф. Кандела привлекают «оболочки-ракушки» сложного очертания Системы формообразования с поверхностями двоякой кривизны, но которые благодаря сво ей форме «испытывают столь незначительные нагрузки, что для создания подобных прототипов можно использовать любой вид бетона без специальной обработки, во многих случаях даже без арматуры».

Спиралеобразные структуры в архитектуре представлены на рис. 91. Барабаны с куполами собора Николая Чудотворца в Черно вцах и епископской церкови в Куртя де Арджеш решены в виде наклонных цилиндров, закрученных вокруг оси (рис. 91 а,б). Ар хитектурный проект в Дармштадте (рис. 91 в) имеет вид про странственной спирали, визуальный эффект которой дополняет винтовая траектория суперграфики и расположения окон. На рис.

91г – проект винтовой лестницы выставочного павильона в Брно (Чехия).

Особое внимание следует обратить на функционирование двойной спирали в природе. Так, в природе выявлены закономер ности листорасположения (филлотаксиса): чешуйки шишки распо лагаются так, что образуют две системы спиральных рядов (Рис.

85). В одной системе ряды чешуек направлены по часовой стрел ке, в другой – против нее. Верхушки многих растений представля ют собой системы спиралеобразных рядов, состоящих из зачатков листьев и цветов. Числа рядов, ориентированных противополож но, у разных растений не одинаковы, но принимают, как правило, одно из следующих значений: 1/2, 2/3, 3/5, 5/8, 8/13, 13/21, 21/34 и т. д. Таким образом, в числителе и знаменателе представлен ряд чисел Фибоначчи, пределом которого является иррациональное число 1/Ф = 1/2·(5-1) 0,61803… [35, c. 100].

Геометрическая структура «Модулора» Ле Корбюзье пред ставлена двумя спиралеобразными рядами (синим и красным), по аналогии строения клетки ДНК, в основе которой лежит ряд чисел Фибоначчи.

4. Каркасные системы формообразования Синонимом таких понятий, как «основа», «остов», «каркас», «ске лет», с философской точки зрения является «структура». В свою очередь, с точки зрения физики каркасом является элемент кон струкции, принимающий на себя основную нагрузку и прида ющий форму объекту. Каркасные системы формообразования в природе наиболее многообразны. Их можно классифицировать по Системы формообразования следующим видам: растительного происхождения (стебли расте ний, прожилки листьев);

животного происхождения (скелеты чело века и животных, строение их позвоночника и отдельных костей, суставов).

В результате научных исследований физико-механических свойств, конструктивных особенностей растений, раковин и пан цирей животных, закономерностей развития, роста, самооргани зации живых организмов установлены факты функциональных за имствований в архитектуре.

Рассмотрим основные каркасные системы формообразования в природе с точки зрения строения и конструкторско-технологической сборки объекта.

Строение стебля растений, предполагая наличие таких свойств, как упругость и высокая сопротивляемость нагрузкам, представляет собой слои-оболочки (уровни) из образовательных, покровных, проводящих, механических, основных и выделитель ных тканей. Другой пример каркасной системы формообразова ния в природе – листья растений. В процессе эволюции листья возникли в результате уплощения боковых веточек древних рас тений. Превращение веточек в плоские элементы формы резко увеличило поверхность надземной части растений. В результате строение листа представляет собой листовую пластину, пронизан ную жилками (перистое и сетчатое жилкование), и черешок. По добный процесс можно наблюдать в методах создания каркасно складчатых конструкций (рис. 92).

Прототипами архитектурных форм были панцири диатомей, имеющие вид круглых структур с удлиненными или полигональны ми поверхностями. Панцири диатомей имеют шишковатую систему, образованную из параллелепипедов или решеток с определенным количеством отверстий. Так, панцири с большим количеством от верстий образуют сетчатые структуры с широкими ребрами, бла годаря чему обеспечивается экономичное «использование» живо го материала, выдерживание большого напряжения на сжатие и изгиб формы.

Подобную сферическую геометрическую структуру имеет че репная коробка животных и человека. С морфологической точки зрения черепная коробка представляет собой сфероид, образо ванный из примерно одинаковой по толщине оболочки, плавно Системы формообразования изменяющей свою кривизну. Именно благодаря равномерному се чению по принципу своей механической работы она сближается с современными искусственными оболочками (рис. 93, 94, 95).

Характерной чертой сетчатых и ребристых конструкций кар касных систем является распределение функций между несущи ми и несомыми (ограждающими) элементами природных форм (нерватура листа, грудная клетка человека и животных), конструк ций здания и малых архитектурных форм. На рис. 92 в основе ма лых архитектурных форм лежит каркасная система, способная к трансформации, и натяжной тент, формирующий внутреннее про странство павильона и ресторана.

Наиболее прочный материал в этом случае сосредоточен на линиях главных напряжений, образуя сетки, ребра, решетки. Они могут быть расположены в прямолинейных или криволинейно изо гнутых плоскостях и иметь незначительные соотношения попереч ного сечения и линейных размеров, образуемых ими плоскостей.

Экономичность сетчатых, ребристых и решетчатых конструк ций в архитектуре связана с пространственным принципом их механической работы, вариантностью форм и возможностью пе рекрывать большие безопорные пространства. П. Л. Нерви, взяв за основу нерватуру листа (экзотического цветка Виктория Регия), сконструировал плоское ребристое покрытие фабрики «Гатти» и пространственное покрытие большого зала Туринской выставки (1949 г.), легкая конструкция (из армоцемента, толщиной четыре сантиметра) которого перекрыла стометровый пролет без опор.

Изучение каркасных природных систем приобрело особое зна чение в связи с открытием в них возможностей новых архитек турных решений. На протяжении столетий каркасные системы играли роль «подсознательной» основы архитектуры. К примеру, готическую каркасную систему с ее устремленностью ввысь ба шен, колонн сравнивают с движением по вертикали, которая на блюдается при росте растений, и с принципами строения органи ческих каркасных систем. Колонны готических храмов благодаря своей сложной профилировке, напоминающей строение стебля растения, не производят впечатления тяжелых и массивных кон струкций. Кроме того, и в структуре соединения ребер с колонна ми обнаруживается конструктивно-функциональная аналогия кон солеобразного разветвления зонтичного растения. Так, впервые Системы формообразования в истории архитектуры в каменном сооружении определяющее значение приобретает не поверхность стен, а каркасная система объекта.

Сознательный шаг в применении каркасных систем был сде лан, когда железные колонны в качестве опор, несущих междуэ тажные перекрытия, заменили кирпичную кладку. Примером слу жит одно из первых сооружений – пятиэтажное здание фабрики (Нью-Йорк), построенное в 1848 году Д. Богардом, изобретателем каркасных конструкций в архитектуре. Как уже было отмечено ра нее, конструкция Эйфелевой башни в точности повторяет строе ние большой берцовой кости человека.

Широкое применение в архитектуре получили каркасные систе мы оболочек-скорлуп и, соответственно, принцип сопротивляе мости конструкций «по форме». К материалам «оболочек-скорлуп»

предъявляют особые требования на жесткость, прочность, способ ность задать сложную пространственную форму и незначитель ную толщину сечения по отношению к пролетам, следствием чего является экономичность используемого материала. Характерный пример подобного архитектурного заимствования – это купола со боров (рис. 94б, 95 а, б). Прочность по форме, наиболее суще ственное и распространенное свойство архитектурных форм, по мнению П. Л. Нерви, «…мы находим в окружающей нас природе: в чашечках цветов, тростнике, скорлупе яйца, панцирях насекомых, раковинах и др.». Таким образом, в конструктивных оболочках существует противовес традиционным принципам – обратно про порциональная зависимость массы и сечения сводов и куполов от перекрываемых ими пролетов.


Итак, архитектурная бионика ведет от изучения неисчерпае мой сокровищницы природных форм к определяемому социаль ным потребностям выбору проектных идей, от выявления чи сто бионических принципов и их моделирования к комплексной архитектурно-биологической интерпретации и скорректированно му архитектурному моделированию, а от них – к творческому раз витию архитектурно-бионической практики.

Системы формообразования 2.2. Современные технологии бионического проектирования архитектурных форм Основополагающим в архитектурной бионике является исследо вание взаимодействия функции и формы, включая рассмотрение взаимодействия формы как объекта и окружающей среды. Имен но это взаимодействие, понимаемое как диалектическое един ство, дает объективную основу для выявления и практического использования эстетических, гармонических закономерностей жи вой природы в архитектуре.

Ю. С. Лебедевым была предложена концепция конкретно образного представления гармонии в архитектуре – на уровне материального, структурного формообразования. Согласно этой концепции, материальным, комплексным (синтезирующим) выра жением гармонии является развивающаяся во времени и простран стве живая природа. Ученым выявлены основные объективные черты природы, порождающие гармонию, динамизм, целостность, непрерывность и цикличность преобразований. Гармония в своей целостности, по его мнению, есть выражение всеобщих законов природы и их неразрывной связи;

человек эстетически осваивает эти законы, исторически приобретающие социальный характер.

На рубеже 1980-1990-х годов коллективом специалистов Лабо ратории архитектурной бионики под руководством Ю. С. Лебедева был осуществлен проект, не имеющий аналогов в мире: создана обучающая социопсихотехническая система принципиально ново го типа, своего рода интеллектуальный центр принятия оптималь ных решений, получивший название «Интеллектор» (рис. 96) [49].

Суть концепции «Интеллектора» состоит в формировании «коллек тивного интеллекта» общества на базе разнообразных компью терных «человеко-машинных систем», объединенных в единый «супермозг». В контексте этой проблемы обучающая социопсихо техническая система рассматривалась как своеобразная элемен тарная ячейка «коллективного интеллекта». В рамках этой ячейки велся поиск гармоничных отношений между индивидуальными мыслительными потенциалами, обладающими разнообразными знаниями и умениями, и интеллектуальной технической средой, в которой организуется «интеллектуальный процесс». Авторы про екта рассматривали «Интеллектор» в качестве «элементарной»

Системы формообразования ячейки ноосферы, в соответствии с теорией академика В. И. Вер надского. Однако проект не удалось реализовать из-за экономи ческих и политических потрясений 1990-х годов.

Современные технологии бионического проектирования форм позволяют исполнять самые фантастические проекты архитекто ров.

С. Калатрава является одним из представителей южноевропей ских архитекторов. Работая в направлении архитектурной бионики, он долго и тщательно изучал строение скелетов животных и челове ка. Многие из его рисунков представляют собой художественно конструктивное преобразование принципов строения живых ор ганизмов. Окружающая среда в проектах С. Калатравы играет подчиненную роль: как правило, здания расположены в ландшаф те как независимые объекты или, как в случае планетария в Ва ленсии (рис. 97), когда вокруг возведенного сооружения проекти руется искусственный ландшафт [15].

С. Калатрава построил в Швеции башню HSB Turning Torso, за крученную вокруг своей оси (hис. 98). Стодевяностометровое зда ние «сложено» из девяти кубов, слегка сдвинутых относительно друг друга, так что верх башни оказывается на девяносто градусов повернутым относительно ее основания. С. Калатрава считает, что линия изгиба небоскреба имитирует поворот тела человека, который выполняет подачу в теннисе, а отсюда и название проек та «Торс в повороте». В каждом кубе пять этажей: два нижних куба заняты офисами и парковкой автомобилей, в остальных разме стились сто пятьдесят две квартиры с видами на район Эресунд, Мальмё, море и Данию. Этот небоскреб получил несколько призов на международных конкурсах архитектуры.

Проект Нормана Фостера – библиотеку открытого универси тета в Берлине (1997-2005 гг.) из-за сходства с черепом прозвали «Берлинским мозгом» (рис. 99). Библиотека представляет собой необыкновенное сооружение. Четыре этажа здания накрыты ша рообразной оболочкой, естественно вентилируемой, облицован ной алюминиевыми и стеклянными панелями. Оболочка опира ется на стальную рамную конструкцию. Внутренняя мембрана из стекловолокна фильтрует дневной свет и создает, по мнению ар хитектора, атмосферу концентрации. Каждый этаж – это открытая платформа с партами, расположенными по принципу театраль Системы формообразования ных балконов. Недостатком конструкции можно считать то, что про странство между платформами и оболочкой функционально не используется.

Аэровокзал компании TWA (рис. 100), построенный Эро Саари нен в Нью-Йорке. Он имеет выразительные криволинейные фор мы и конструкции, напоминающие морского ската. Другой пример природных заимствований – это пешеходный мост в Граце Acconci Studio с открытым амфитеатром и крытым кафе напоминает пла вающую змею. Начало и конец моста закреплены на шарнирах, что позволяет всей конструкции подниматься и опускаться вслед за изменением уровня воды (рис. 101).

Примером использования современных компьютерных техно логий в разработке бионических проектов является группа архи тектурных сооружений Пекина (рис. 102), в разработке которых принимают участие лучшие архитекторы мира. Шедевры совре менной архитектуры – подарок Олимпиаде-2008. Спорткомплекс «Гигантское птичье гнездо» (рис. 103) разработан архитекторами Пьером де Мюроном и Жаком Герцогом (Herzog & de Meuron).

В основе проекта – идея воспроизведения каркаса птичьего гнезда. Несущие структуры опираются друг на друга и сплетаются, подобно прутьям и веткам гигантского птичьего гнезда, образуя каркас, на котором крепятся трибуны, лестницы и крыша. Он соот ветствует техническим и функциональным требованиям, которые предъявляются к национальному олимпийскому стадиону – быть вместительным и производить сильное впечатление как внутрен ним, так и внешним видом. Холл стадиона представляет собой не что вроде пассажа, находящегося под каркасом, и одновременно пешеходной частью улицы с расположенными на ней ресторана ми и магазинами. Здесь можно гулять, даже не догадываясь, что находишься на территории стадиона.

Идея птичьего гнезда нашла свое развитие и в отделке вну тренних пространств. Наподобие того, как птицы покрывают свои жилища изнутри чем-нибудь мягким, внутренние поверхности ре шено покрыть чудо-пластиком этилентетрафлюорэтиленом – тем же материалом, из которого возведен другой архитектурный объ ект «водяной куб». Благодаря переплетённой структуре все про странство стадиона полностью проветривается, а трава освещает ся солнечным светом, что делает здание открытым и прозрачным.

Системы формообразования Основные параметры стадиона: длина 330 метров, ширина метров и высота 69,2 метра и запланированная вместимость – 100 тысяч зрителей.

В Нью-Йорке на Ист-Ривер в 2008 году заработали четыре боль ших рукотворных водопада – NYC Waterfalls (рис. 104). Их созда нию содействовали власти города и целый ряд компаний, включая американский фонд поддержки искусства – Public Art Fund. Созда тель уникальных водопадов – датский художник Олафур Элиас сон – хотел показать жителям и гостям города, как важно бережно относиться к тому, что кажется нескончаемым и неистребимым:

водным ресурсам в частности и ресурсам природы в целом.

Главный из водопадов имеет высоту 36,6 метра и расположен под одной из опор знаменитого Бруклинского моста. Три других, возвышающихся на открытом пространстве, разместились у пирса № 35, Бруклинского пирса и близ берега Губернаторского острова.

Высота каждого из них составляет 27,4 метра. Все четыре водо пада обрушивают в реку 133 тонны воды в минуту. Водопады дей ствовали до 13 октября 2008 года. Запускали их каждый день с утра до 10 вечера, причем вечером потоки воды эффектно под свечивались. Вода для работы этих сооружений бралась из самой реки и гавани и проходила сквозь гигантский фильтр, не позволяю щий попасть в насосы обитателям воды. Принцип действия ис кусственных водопадов довольно прост – вода льется из верхнего уровня сооружений, похожих на строительные леса, куда ее по дают с помощью насосов. Public Art Fund организовал бесплатные экскурсии по реке на катерах, чтобы жители Нью-Йорка и туристы смогли полюбоваться водопадами поближе. По оценке экспертов, NYC Waterfalls принести городу не менее $60 миллионов в виде доходов от дополнительного притока туристов.

ГЛАВА III ПРОЕКТИРОВАНИЕ СРЕДЫ В «ГОРОДЕ БУДУЩЕГО»

На протяжении всей истории люди мечтали об идеальном горо де и старались представить себе его облик [55-80]. Причина это му – изменения среды обитания человечества, социальные пре образования, происходящие в обществе, технический прогресс.

Общемировые проблемы, касающиеся каждого человека, делают особенно актуальной эту тему для настоящего времени и не да лекого будущего.

• Стремительная урбанизация (франц. urbanisation, от лат.

urbanus – городской, urbus – город).

Исторический процесс повышения роли городов в развитии общества, который охватывает социально-профессиональную, демографическую структуру населения, его образ жизни культуру, расселение и т. д. Урбанизация оказывает огромное влияние на развитие различных социально-экономических формаций и госу дарств. Самые пессимистичные прогнозы демографов на ближай шие 50 лет останавливаются на цифре 12 миллиардов – таково будет число жителей Земли. При нынешних темпах урбанизации 80% из них буду жить в городах. Население среднего города будет примерно составлять 20 млн человек.

Соответственно массовая застройка небоскребами, создание мо нотонной агрессивной среды, наличие гомогенных полей, умень шение квадратного метра пространства на человека и неизбежно возникающее в таком городе одиночество индивидуума, транспорт ная перенасыщенность, смог, тепловое излучение.

• Экологическая катастрофа.

Экологическая катастрофа – труднообратимое за длительное время неблагоприятное явление, приводящее к упадку экономи ческого развития, либо региональная природная аномалия: дли тельная засуха, массовый мор скота;

авария технического устрой ства, приводящая к остро неблагоприятным изменениям в среде и массовой гибели живых организмов. Экологическая катастрофа приводит к полному разрушению экологического равновесия в природных системах.

Проектирование среды в «городе будущего»

• Нехватка природных ресурсов.

Многие учёные утверждают, что к концу 2030 года произойдёт резкое снижение количества легкодобываемой нефти и природ ного газа. Нехватка питьевой воды уже беспокоит современный мир.

Визуальная среда – один из главных компонентов жизнеобе спечения человека. До тех пор, пока человек большую часть вре мени пребывал в естественной природной среде либо имел воз можность окружить себя элементами живой природы, проблем в области видеоэкологии практически не существовало. Процессы урбанизации полностью исключили возможность наслаждаться окружающей средой, а вместо благоприятной среды существова ния человек получил гомогенную и агрессивную среду, которая, будучи противоестественной, не только не доставляет человеку эстетического наслаждения, но и порождает большое число соци альных проблем. Художники, дизайнеры, архитекторы пытаются решить проблемы больших городов – гармонизации визуальной среды обитания. К примеру, интересный ход дизайнера Лалана заключается во введении в городскую среду скульптурных ком позиций – животных, рыб, растений. Он смело помещает их на центральных улицах крупнейших городов мира, тем самым, при зывая человека задуматься об экологических проблемах, связан ных с сохранением биологических видов Земли, а также вводит пластический и эмоционально-психологический контраст в город скую среду с современными небоскребами (рис. 105). Подобное решение можно увидеть на улицах Шанхая (рис. 106), где скуль птурные композиции людей и животных дополняют многолюдный поток жителей и гостей города, живут с ним, внося свежие краски в городские будни современного мегаполиса.

Экодизайн и бионическое проектирование среды как актуаль ные современные направления дизайна вообще со своими осо быми стремлениями к гармонизации жизни призваны внести су щественный вклад в создание новой среды для благоприятного обитания человека. В первую очередь дом будущего должен быть ориентирован как на традиционные представления о комфорте дома (семейный очаг, крепость, убежище, отдых), так и на компью теризацию его бытовой среды с улучшенными потребительскими показателями (климат-контроль, энергопотребление, износостой Проектирование среды в «городе будущего»

кость, безопасность, обслуживание). При этом должны быть учте ны параметры технологий рационального ведения домашнего и городского хозяйств и энергосбережения, а также щадящего от ношения к пользованию для полного сбережения всех ресурсов (как экологических, так и экономических). Перед современными дизайнерами стоит интересная задача – привлечь людей к про блематике жилища, с помощью концептуальных проектов попы таться устранить проблемы, присущие современному жилью, а также предложить решение проблем, назревающих в далеком и не очень далеком будущем.

Проектирование среды в «городе будущего»

3.1. Проблемы урбанизации в современном мире Понятие «урбанизация» в узком смысле означает рост городско го населения и городов, а в широком смысле – это исторический процесс повышения роли городов и городского образа жизни на развитие общества. Повышение роли городов наблюдалось на протяжении всей истории человечества, но лишь в XIX веке, и осо бенно после Второй мировой войны XX века, концентрация людей в городах достигает своего пика. Современная урбанизация – это процесс объединений городов в крупнейшие образования – агло мерации.

В XIX веке становится заметной тенденция увеличения числен ности населения в крупнейших городах. В 1800 году в мире на считывалось 750 городов с населением более 5 тыс. жителей, из них лишь около 50 имело 100 тысяч и более жителей. В 1900 году городов с теми же параметрами насчитывалось уже более 300, в 43 из них проживало более 500 тыс. жителей, а в 16 – свыше одного миллиона.

До XIX века архитектура, несмотря на все противоречия, всег да была выражением правящего класса своего времени, ибо бла годаря экономико-политическим условиям оппозиционная архи тектура была невозможной. В архитектуре Просвещения разрыв между теорией и практикой обнаруживался лишь незначительно, ибо правящему классу удалось усвоить новые прогрессивные об щественные идеалы. Во второй же половине XIX века академиче ские архитекторы пытались эклектическим подражанием старым стилям продолжить традиции, связать настоящее с прошлым.

Против создавшегося положения начали выступать наиболее про грессивные архитекторы конца века.

Для конструктивизма характерна простота и подчеркнутый ути литаризм архитектурных форм при полном отсутствии декора. По казной роскоши предыдущих стилей конструктивисты стремились противопоставить функциональность, простоту и геометрическую чистоту линий и форм. Конструктивисты вкладывали смысл в формообразующие возможности новой техники, ее логичных, це лесообразных конструкций, а также в эстетические возможности таких материалов, как металл, стекло, дерево, железобетон. Из Проектирование среды в «городе будущего»

вестный французский архитектор Ле Корбюзье в 1930 г. провоз гласил: «Революция в архитектуре уже свершилась, пришло вре мя великих дел». «Начинается великая эпоха. Возникают новые веяния. Индустрия, нахлынувшая, словно бурный поток, принесла с собой новые орудия, приспособленные к этой новой эпохе и по рожденные новыми веяниями. Закон экономии властно управляет нашими действиями и мыслями» [50, с. 100].

Первая задача архитектуры в эпоху обновления – произвести переоценку ценностей, переоценку составных элементов дома.

Тяжелая индустрия должна заняться разработкой и массовым производством типовых элементов дома.

«Надо повсеместно внедрить дух серийности, серийного домо строения, утвердить понятие дома как промышленного изделия массового производства, вызвать стремление жить в таком доме.

Если мы вырвем из своего сердца и разума застывшее понятие дома и рассмотрим вопрос с критической и объективной точки зре ния, мы придем к дому-машине, промышленному изделию, здоро вому (и в моральном отношении) и прекрасному, как прекрасны рабочие инструменты, что неразлучны с нашей жизнью. Дом будет исполнен той одухотворенной красоты, которую человек-творец способен сообщить всякому простому и необходимому орудию труда. Дом – это машина для жилья» [51 с. 207].

Именно Ле Корбюзье сформулировал теоретическую и худо жественную основу функционализма. Принципы функционализма стали ведущим программным направлением европейской архи тектуры периода между двумя мировыми войнами. Эти ранние программные стремления, художественные достижения, техниче ские открытия и новый творческий опыт, полученный в первые два десятилетия XX столетия, создали предпосылки для распростра нения новой архитектурной концепции. «Безликие коробки», «чу довищная геометрия», «технократия», «среда изранена непонят ными и чуждыми формами» – это лишь некоторые высказывания о современной архитектурной тенденции XX века.

Почему так увлекательно бродить по старым улочкам любо го крупного города, а от новостроек хочется бежать? Почему так притягивает центральный парк Манхэттена, а в промышленных районах Нью-Йорка оказаться можно лишь случайно? Процессы урбанизации, рационализации и индустриализации отдалили нас Проектирование среды в «городе будущего»

от визуального идеала: искусственно созданная среда перестала доставлять эстетическое наслаждение и породила большое ко личество социальных проблем. По мнению многих специалистов, архитектура последних 50 лет отрицательно воздействует на эмо ции и психику человека. Взаимоотношения архитектуры и эколо гии обычно ограничиваются использованием в строительстве эко логически чистых материалов и энергосберегающих технологий.

Архитектура как экология – это что-то из области фантастики. Но отмахнуться от научного факта мы уже не можем. Тем более что влияние этой самой городской архитектурной среды ощущаем каждый день, когда идем на работу и возвращаемся домой [52].

На сегодняшний день дома стремятся ввысь, плотность за стройки в городах увеличивается, этому способствует ряд объек тивных причин: численность городского населения постоянно уве личивается, растут цены на землю, недвижимость, в итоге строить выгоднее не вширь, а ввысь.

Одним из первых высотных объектов стало введенное в экс плуатацию в 1885 году десятиэтажное здание страховой компании Home Insurance Соmраnу Building в Чикаго (рис. 107). Пять лет спустя в этом же городе появилась шестнадцатиэтажка. Сегодня самые высокие здания мира возвышаются на 500 метров над ме гаполисами, а архитекторы создают проекты строительства домов километровой высоты, к счастью, эти проекты пока из области на учной фантастики.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.