Манифест возможностей: настоящее и будущее небоскребов
Сегодня высотное строительство — это уже не соревнование за количество этажей, а среда для тестирования новых материалов, инженерных решений и сценариев городской жизни. Партнер архитектурного бюро Syntaxis Александр Стариков рассуждает о том, как развивается эта индустрия в разных странах, какие технологии определят ее ближайшее будущее и почему у России есть шанс сформировать собственную школу проектирования небоскребов.
Александр Стариков партнер архитектурного бюро SyntaxisВысотное строительство в России и мире
В локальном контексте небоскребы лишь начинают входить в повседневную жизнь, становясь привычной типологией в городском ландшафте. Есть «Москва-Сити» и другие объекты, которым сравнительно много лет, но все же только сейчас в столице проявляется контур будущего вертикального мегаполиса. Невероятная скорость развития архитектуры и технологий строительства подводят высотный девелопмент вплотную к новому качественному скачку.
Сегодня высотное строительство — одна из пиковых точек архитектурной и инженерной мысли, поэтому в мире относительно немного специалистов, умеющих проектировать и строить подобные здания. Долгое время тональность в этой области знаний задавали США и американские архитекторы. Затем к созданию крупных объектов подключились бюро из Европы, а сегодня экспертиза активно укрепляется и в других странах. На Ближнем Востоке пока чаще прибегают к идеям западных архитекторов без развития автономной базы. А вот Китай, Япония, Южная Корея, Сингапур — рынки, научившиеся не просто самостоятельно проектировать, строить, обслуживать сложные высотки, а задавать тренды, не уступая в мастерстве учителям.
В современной России опыт на площадке «Москва-Сити» придал мощный импульс инженерной и архитектурной мысли в контексте небоскребов. К тому же строительство кластера научило рынок работать в коллаборациях, создавать сложные проектные цепочки. Сейчас за счет накопленных знаний виден не просто всплеск высотного девелопмента, а в чем-то даже предпосылки создания автохтонной школы, собственного стиля.
По свежей информации Международного совета по высотным зданиям (CTBUH), Россия занимает 17-ую позицию в мировом рейтинге обладателей небоскребов с 61 объектом высотой более 150 метров. Сейчас в стране ведется одновременное проектирование и строительство десятков новых сооружений, и в ближайшие годы мы можем претендовать на место в топ-10. Лидирует в символической гонке Китай с его 3492 небоскребами, дающими Поднебесной более чем трехкратный отрыв от США (905). Во многом такое положение дел объясняется активной модернизацией среды в столицах провинций КНР. В этом смысле в России имеет смысл начать аккуратно создавать новые высотные ориентиры в городах-миллионниках.
Качественный объект, хорошо интегрированный в окружение, способен снизить все еще довольно сильный общественный скепсис по отношению к башням.
Небоскреб в Роттердаме по проекту бюро ODA. Фото: Andrew Campion
Технологический прорыв
Вау-эстетика, невероятный масштаб и темпы развития высотного девелопмента не были бы возможны без бума технологий, расширяющих возможности строителей и проектировщиков. Китай ушел в отрыв от конкурентов не в последнюю очередь именно из-за того, что с жадностью разрабатывает, тестирует и интегрирует в рынок инженерные новинки. Более активное внедрение в девелоперскую практику таких ноу-хау может значительно усилить позиции России в высотном строительстве.
Например, внедрение в строительную практику высокопрочного бетона (UHPC) создает возможность проектировать колонны и стены с более утонченным сечением, на порядок увеличивать полезную площадь этажей здания. Тестирования самовосстанавливающегося бетона с бактериями или микрокапсулами, которые автономно «залечивают» трещины, может хорошо сработать в там, где доступ ремонтников ограничен.
Телебашня Canton Tower. Фото: Information Based Architecture
Кроме того, сейчас строителям доступны бетоны с углеродным секвестированием: CaptureCrete™ и другие. Они эффективно поглощают двуокись углерода из атмосферы, одновременно показывая прочность выше стандартной. Взамен металлической арматуры можно применять карбоновую, что сократит площадь сечения несущего элемента и сделает его более утонченным. Впрочем, это пока еще крайне дорогостоящее решение с рядом ограничений, связанных с хрупкостью карбона, и может быть применимо лишь для знаковых проектов.
Технология трубобетона, с заполняемыми раствором трубами, стала для многих архитекторов настоящим открытием. Сам бетон отлично рассчитан на сжатие, а при больших нагрузках начинает расширяться поперек и трескаться. Но стальная оболочка препятствует этому процессу, формируя трехосное сжатие. В таком сценарии бетон внутри работает иначе, чем на воздухе, и его прочность возрастает на 200%. Сталь же склонна к потере устойчивости и деформации при сильных нагрузках, в то время как бетонное ядро поддерживает ее изнутри. Подобная система обеспечивает двойную страховку и надежность. Например, на Бадаевском заводе, где возводится один из самых ожидаемых объектов на рынке недвижимости Москвы, лишь с помощью подобного ноу-хау удалось реализовать на практике смелый замысел архитектора.
ЖК «Бадаевский». Изображение: Herzog & de Meuron
Наконец, хочется отметить технологию с постнапряжением — методом армирования, когда стальные канаты натягиваются после набора бетоном прочности. Из-за известной особенности реакции на нагрузки, обычный железобетон неизбежно трескается в растянутых зонах.
Постнапряжение позволяет заранее «сжать» конструкцию, чтобы под нагрузкой она сначала снимала предварительное сжатие и затем начинала растягиваться. Так можно эффективно строить большепролетные конструкции.
Башня Mjøstårnet в Брумунддале (Норвегия). Фото: © Voll Arkitekter
И все же самый поразительный технологический прорыв в сфере высотного строительства связан с использованием древесины. Массивный инженерный брус, CLT (cross-laminated timber), клееный перекрестно-слоистый брус рассматривается как материал для возведения зданий в 25 этажей и более. В США в городе Милуоки уже введен в эксплуатацию 25-этажный деревянный небоскреб Ascent MKE, спроектированный по гибридной схеме из дерева, бетонных ядер и узлов из стали. Есть такие объекты в Финляндии и Швеции. Наличие древесины меняет не только экологический след здания, но и его внутреннее пространство, теплосбережение, биофильность, выводя качество среды на новый уровень. Учитывая наличие богатейшей ресурсной базы в нашей стране, развитие этого направления в строительстве напрашивается само собой.
Небоскреб Ascent MKE. Фото: Korb + Associates Architects
Климатический контекст
Помимо усложнения конструкций, технический прогресс добавляет небоскребам новые уровни безопасности. Так, два злейших врага высотного сооружения — ветер и сейсмика. Если раньше их силу укрощали при помощи жесткости ядра, то сейчас важна гибкость и контролируемость движения. Для нейтрализации сильных колебаний ветра применяют маятники в верхних этажах здания весом до 1000 тонн. Современные активные демпферы с системой датчиков в реальном времени считывают нагрузки. Алгоритм вычисляет оптимальный отклик, приводы корректируют позицию противовеса, и по-сути здание в реальном времени анализирует свою устойчивость.
Небоскреб Taipei 101 по проекту C.Y. Lee & Partners и маятник-стабилизатор. Фото: C.Y. Lee & Partners
Улучшается аэродинамика форм и активная работа с потоком ветра. Возводятся скрученные башни, конусообразные сужения, геометрические вырезы на определенных высотах. Архитекторы успешно применяют компьютерное моделирования для виртуально продувки объекта, оптимизируя форму до нужного результата. После этого изготавливается макет, который продувают уже в физической аэротрубе для коррекции формы. Разумеется, все подобные решения должны работать в связке с BIM (ТИМ) моделированием, где каждый 3D-элемент носит подробную информацию о себе.
Многие из современных технологий, в том числе BIM, мы использовали при разработке комплекса Moscow Towers. В этом проекте нам посчастливилось поработать с международным экспертами в строительстве небоскребов — архитектурным бюро Werner Sobek. Их большой опыт и рабочие практики позволили совершенно по-новому взглянуть на создание доминант.
Moscow Towers. Изображения: Werner Sobek, Stuttgart (DE)
Ограничения в высотном строительстве
В любом позитивном повествовании всегда есть момент, где неизбежно звучит слово «но». Его придется применить и в контексте высотного девелопмента. Главная проблема — несовершенная нормативная база. Проектирование высотных объектов в России все еще ведется в контексте нормативного вакуума. Отдельного свода правил для зданий выше 75 метров фактически не существует. Вместо него действуют «специальные технические условия» (СТУ), разрабатываемые индивидуально под здание. Это значит, что каждый раз проектировщикам приходится изобретать велосипед. В Китае, США, Японии есть детальные нормативные документы, стандарты и понятные условия работы, и нам тоже предстоит их создать в ближайшем будущем.
Довольно остро стоит и кадровый вопрос: в стране наблюдается дефицит инженеров-конструкторов и проектировщиков, способных работать со сложными высотными системами. В России более чем достаточно умных людей, проблема скорее кроется в сфере профильного образования и практики.
Высотное строительство — узкая специализация, где мастерство приходит только с новыми проектами.
Есть сложности и с наличием оборудования, инженерии — например, лифтов, систем управления фасадами, специализированных демпферов, которые обычно поставлялась из западных стран. Сейчас мы ищем альтернативы среди производителей в Китае. Но составление контрактов, организация логистики, обслуживания, интеграции в рынок требует времени. Также оно необходимо для локализации нормативов под новое оборудование и накопление опыта.
Опыта повседневного проживания в современных небоскребах пока тоже недостаточно. В обществе складываются разные мнения о высотных зданиях: от неприятия и настороженности до восторга. И все же такие объекты никого не оставляют равнодушными, а главное, решают новые задачи функционирования современного города.
Небоскреб Ascent MKE. Фото: Korb + Associates Architects
Будущее небоскребов
Если коротко поразмышлять о будущем, то следующий этап развития типологии может быть связан с поэтажным разделением по функциям, превращением небоскребов в вертикальные автономные города. В одной их части будут офисы, в другой — жилье, а в третьей — общественные пространства с инфраструктурой. Между «слоями» могут располагаться крытые парковые уровни с биофильной средой с комфортным микроклиматом. Открытые общественные пространства с озеленением способны делать сверхплотную среду более комфортной для человека. Небоскреб не будет восприниматься как монумент, а будет разделяться по вертикали сомасштабно окружающему городу.
Башня, напечатанная на 3D-принтере. Проект Nova Fundaziun Origen х ETH Zurich. Фото: Benjamin Hofer, Birdviewpicture
Высотные здания можно назвать манифестом возможностей человечества в архитектуре, логистике и инженерии. Нам нельзя переставать учиться, проектировать, наблюдать, создать новое. Относительно недавно люди переезжали в города из сельской местности, и просто многоквартирные дома казались им чем-то странным, слегка пугающим. Сейчас они стали привычным явлением. То же произойдет и с небоскребами, когда подобный тип объектов пройдет свою эволюцию. Все это не сиюминутный тренд, а типология, которая станет одним из основных факторов эволюции крупных городов в XXI веке.
На обложке: вид на небоскребы CIBC Square в Торонто по проекту WilkinsonEyre. Фото: Doublespace.
