Стекло в офисном здании

Буданов Б. Стекло в офисном здании // Витрина. 2002. №2. C.34-38



В мировой практике строительства современных офисных зданий стеклу, как основному строительному материалу уделяется все больше внимания. По всему миру появляются легкие, необычайных форм и пропорций здания, как бриллианты, сияющие гранями днем и светящиеся изнутри в темное время суток.



В чем причины резкого роста количества таких зданий? Почему они вошли в моду? Попробуем разобраться. Основным толчком послужили открытия ученых и внедрение высоких технологий в производство стекла, которые позволили придавать стеклу заданные свойства, что расширило область применения стекла в строительстве. Современное термозакаленное стекло отличается повышенной механической прочностью и высокой устойчивостью к механическим и термическим нагрузкам. Прекрасные оптические свойства, благодаря применению флоат-технологии, позволяют архитекторам добиться ошеломляющей выразительности сооружений, чему способствует также окраска стекла. Эти стекла могут быть пожаростойкими, безопасными даже при разбивании (ламинированные) и обладать другими характеристиками, из которых следует выделить тепло- и звукоизоляцию. Созданию стеклянных зданий способствовало также применение высоких технологий при противокоррозионной обработке стали, так как именно стальные конструкции используются как основной несущий элемент остекленных фасадов весьма внушительных размеров.

Возникновению и широкому распространению этих зданий способствовала также (как это не покажется странным) и демократия. Многие административные здания специально строят с прозрачными стеклами, чтобы любой налогоплательщик мог видеть, как его деньги отрабатывают чиновники. Крупные фирмы также заинтересованы в этом - люди видят их "прозрачный" бизнес.

Но, конечно, основная причина - это экономика. По совокупным затратам на строительство и эксплуатацию эти здания также серьезно отличаются в лучшую сторону от традиционных.

Рассмотрим этот аспект более подробно. Несмотря на высокую стоимость стекла (закаленного, тонированного, часто с селективными покрытиями и точных геометрических размеров), а также высокую стоимость стальных элементов, экономия достигается за счет более высокой культуры строительства: на стройплощадке производится сборка (без подгонки) на высокотехнологичных соединениях, что резко сокращает затраты труда, а следовательно, и стоимости. Благодаря легкости таких фасадов не требуются сложные, дорогостоящие фундаменты. Все в целом позволяет удерживать затраты на строительство на конкурентном уровне. Например, при строительстве офисного здания Комитета по строительству (Technisches Rathaus) г. Мюнхена (Германия), в процессе конкурса контракт выиграла фирма, предложившая именно такой тип здания. Кроме того, (что очень редко встречается в строительстве) удалось во время возведения здания не только уложиться в заявленную смету, но и, за счет усовершенствования конструкций получить существенную экономию, что, согласитесь, очень важно при строительстве на бюджетные средства.

Экономия при эксплуатации достигается за счет уменьшения затрат на поддержание необходимого микроклимата в таких зданиях. Это достигается, к примеру, путем применения двойных фасадов




Наружный фасад состоит из сплошного стекла. Внутренний фасад содержит оконные конструкции и жалюзи для регулировки воздухообмена внутри помещений.

Свежий воздух, поступающий в такие межфасадные пространства, за счет вертикальной тяги (а она существует при достаточной высоте здания), поднимается вверх, это позволяет через систему жалюзи регулировать микроклимат внутри помещений. Мы недаром упомянули "свежий" воздух, так как в таких зданиях он действительно свежий. Достигается это забором наружного воздуха и пропусканием его по подземным коллекторам, снабженным фильтрами. Такие коллекторы используют разницу температур грунта и наружного воздуха и позволяют за счет теплоотдачи наружного воздуха грунту придать воздуху необходимую температуру без затрат внешней энергии. Например, летом теплый воздух охлаждается, а зимой - прогревается. Обработанный таким образом воздух поступает и в атриумы, которые становятся непременными атрибутами офисных зданий. В атриумах действует схема вентиляции, аналогичная двойному фасаду.

Вообще тема атриумов - пространства между корпусами зданий, имеющих светопрозрачную крышу и, отсюда, собственный микроклимат в этих пространствах -очень актуальна для зданий, находящихся в зонах с неблагоприятным климатом. Атриумы, спроектированные в новых зданиях, дают архитекторам возможности, которые отсутствуют в традиционном строительстве, например, создание галерей, переходных легких мостиков между корпусами и др.

Есть и совсем нетривиальные примеры использования таких атриумных пространств - выращивание тропических растений. В Мюнхене атриум, созданный на пересечении двух крытых светопрозрачными конструкциями пешеходных зон, используется для выращивания цветущих лиан, которые спускаются вниз, с высоты окна около 15 м, то есть растут вниз, а не вверх, как обычные растения. Это очень оживляет пространство, придает ему особый колорит и даже запах.

Возвращаясь к теме стеклянных фасадов, уделим немного внимания проблемам закрепления стекол. Стекла таких фасадов имеют большие размеры и толщины. Функционируют они в очень напряженных условиях, созданных ветровыми, тепловыми нагрузками, статикой собственного веса, воздействием местных нагрузок от дождя, града, вандалистских действий и т.п. С учетом этого многие исследования показали, что закрепление стекла по контуру не является лучшим вариантом. Во-первых, такие закрепления способствуют возникновению термального шока, так как возникает разница температур между центральными зонами стекла и защемленной кромкой. Во-вторых, жесткое защемление по контуру препятствует упругим деформациям от ветровых и других нагрузок и поэтому способствует росту напряжений в стекле. Эти и другие факторы способствовали применению фиксации стекла с помощью коннекторов. Коннекторы - устройства, которые через отверстия в стекле с помощью винтовых соединений с применением компенсирующих шайб и прокладок, фиксируют положение стекла на фасаде, и в то же время допускают определенные деформации (угловые и линейные) в местах закрепления . Коннекторы обычно делают из нержавеющей стали, они весьма прочны и передают нагрузку от стекла на стальные несущие элементы. Чтобы придать меньший вес фасаду, придать соответствующее стеклу впечатление легкости, в таких фасадах широко используются вантовые системы, которые воспринимают нагрузку от коннекторов.




Чтобы защитить фасад и помещение здания от чрезмерной солнечной радиации, такие фасады часто оборудованы наружными фасадными жалюзи . Жалюзи делаются из стекла с ограниченным светопропусканием, либо из легких металлов. Такие жалюзи часто имеют привод, позволяющий ламелям занимать необходимые положения. Такой привод обычно действует автоматически, в зависимости от положения солнца и наличия облачности. В последнее время на таких панелях стали устанавливать солнечные батареи, которые заметно способствуют уменьшению энергозатрат при эксплуатации зданий.




Продолжая тему стекла в офисных зданиях, естественно нельзя ограничиться одними фасадами и крышами. В интерьерах таких зданий широко используется стекло. Ограждающие конструкции лестниц, галерей, эскалаторов и других элементов зданий делаются из стекла. Офисные перегородки в большинстве выполняются со значительным остеклением. Полы галерей, полы мостиков, ступеньки лестниц также могут быть изготовлены из специального стекла.

В заключение можно сказать, что здания с увеличенным остеклением фасадов способствуют достижению гармонии человека с природой. В них человек чувствует себя частичкой природы, как например, на улице: много света, много пространства, много растений, много контактов с другими людьми. Это создает хорошие предпосылки для роста производительности труда сотрудников, работающих в офисах этих зданий. Кстати, иметь офис в таких зданиях, пока редких и даже имеющих собственные названия, очень престижно. Но, как известно, все новое связано с решением новых проблем. В нашей стране пока проектирование и строительство таких зданий затруднено отсутствием норм, опыта и знаний, но надеемся, что наши публикации будут способствовать развитию этого направления современного строительства, а такого типа здания украсят наши города в 21 веке.