The basis of the concept of vertical dynamic urbanism

Texto integral

Города являются местом проживания половины населения Земли, их архитектура, устройство и экология оказывают значительное влияние на жителей. При создании новых пространств в городах архитекторы учитывают прошлый опыт и предлагают решения в соответствии с современными требованиями [1, 2]. Городская форма расселения – это пространственная организация взаимодействия между жизненными процессами жителей и окружающим пространством. Интерес представляют закономерности формирования пространства: функциональные и территориальные зоны, центральные пространства, структурно-функциональные связи [2]. Существует множество теорий о строении города. Но по какому бы пути или теории ни развивались города, на протяжении многих веков во всем мире их объединяет одно: наличие многоэтажной и малоэтажной застройки.

Несмотря на прогресс в области высотного строительства, горизонтальный рост городов увеличивает количество их проблем:

▪ Городская застройка захватывает все новые и новые территории, при этом местные флора и фауна постепенно исчезают. Это означает полное разрушение экосистем, которые формировались веками.

▪ Городское пространство используется нерационально, что создает транспортные и социальные проблемы. Практически в любом городе в час пик можно наблюдать перегруженность всех транспортных систем.

▪ Наличие промышленных зон в центральной части города. Такая ситуация связана с тем, что заводы, построенные на окраинах города в прошлом, сегодня находятся в центральной части из-за высоких темпов разрастания городской территории. Помимо загрязнения окружающей среды, негативным фактором является нерациональное использование промышленных площадей с учетом тенденций развития городов.

По мере роста городов возникает потребность в новых концепциях и подходах к планированию городского пространства. Высотное строительство послужило мощным стимулом для дальнейшего развития строительства и связанных с ним технологий, необходимых для развития мега-высотных кластеров, в которых люди могут находиться длительное время без необходимости покидать его. В XXI в. имеется достаточно предпосылок для реализации новой концепции развития в виде вертикальных городов [3, 4].

Идея вертикального города происходит от практики строительства небоскребов и представляет собой комбинацию соединенных между собой нескольких высотных зданий путем строительства горизонтальных высотных связей, которые служат пешеходно-транспортными коммуникациями между башнями, и разделения городских территориально-функциональных зон и общегородских процессов на подземный и надземный уровни, которые подразделяются по принципу функциональной принадлежности и могут включать несколько этажей. Такие высотные комплексы являются самодостаточными, способными разместить сотни тысяч человек в комфортной городской среде. Построенные таким образом вертикальные города смогут трансформироваться вслед за постоянно меняющимися потребностями как полноценный город с изменениями функций и форм городской жизнедеятельности. Для реализации данной идеи предлагается концепция проектирования и строительства многоуровневых городских комплексов вертикального города с применением современных проектных и строительных технологий.

В настоящее время существует ряд технологий, позволяющих повысить уровень комфорта при проживании в высотных комплексах. Разрабатываются специальные технологии, части конструкций изготавливаются по специальным заказам, а сам процесс монтажа учитывает особенности климата, форму здания, сроки строительства и другие специфические факторы. Можно с уверенностью сказать, что высотное строительство освоено застройщиками в полной мере и они могут решать любые возникающие проблемы, применяя современные конструкторские и инженерные решения, используя существующее оборудование и привлекая специалистов. Благодаря современным технологиям возможным решением дальнейшего роста городского пространства станет появление вертикальных городов, различные концепции которых сегодня активно предлагают архитекторы и градостроители.

Вертикальный динамический урбанизм представляет собой сложный процесс формирования функционально-пространственной системы динамично развивающихся высотных комплексов, обеспечивающий постоянную трансформацию вертикального города как вверх, так и вниз. Шесть взаимосвязанных концепций и технологий составляют основу вертикального динамического урбанизма: структурно-функциональные элементы города, роботизированное проектирование, концепция открытого строительства, модульность и сборные конструкции, локальная автоматизация, информационное моделирование зданий и сооружений (рис. 1).

Рис. 1. Схема концепции «Вертикальный динамический урбанизм»

Fig. 1. Vertical Dynamic Urbanism Concept Diagram

Строительные фабрики на месте играют решающую роль в развитии вертикального динамического урбанизма. Чтобы обеспечить непрерывное возведение здания, крайне важно внедрить автоматизированные строительные фабрики сборки на стройплощадке. Такая фабрика предназначена для сборки здания с минимальным вмешательством человека. Использование и применение фабрик сборки на месте повысит эффективность и безопасность строительства. Платформа вертикальной транспортировки материалов управляется системой планирования подъема, которая создает план подъема на основе таких данных, как высота этажа, расстояние, ускорение, время сокращения манипуляции, количество остановок, скорость подачи строительного материала, цикл подъема, скорость перемещения материала и время ожидания. Необходимые данные можно собирать с датчиков, расположенных на конструкции здания или встроенных в строительные материалы [5, 6]. Основание каждой башни будет функционировать как станция загрузки, сортировки и сбора материалов во время строительства.

Платформа информационного моделирования процессов. Чтобы создать «центральную нервную систему» предлагаемой концепции вертикального города, предлагается концепция информационного моделирования процессов на основе накопленного прогресса в BIM технологиях [7]. Информационное моделирование процессов обеспечит совместный способ планирования, проектирования, производства, сборки и управления на протяжении всего жизненного цикла строительного проекта. Основная цель информационного моделирования – внедрить текущую технологию BIM [8] и дополнить ее платформой баз данных, ориентированной на процессы, обеспечивающие бесперебойную передачу данных, а также способствующей беспрепятственному и постоянному обмену данными между всеми участниками строительства. Платформа информационного моделирования будет собирать информацию в режиме реального времени из выделенных кластеров данных, а затем хранить, классифицировать, обрабатывать и распространять наиболее важную информацию нужным заинтересованным сторонам в нужное время. Исходя из текущего прогресса исследований технологии BIM, была предварительно разработана системная архитектура предлагаемой платформы информационного моделирования для разработки всего жизненного цикла вертикального города (рис. 2).

Рис. 2. Системная архитектура предлагаемой платформы информационного моделирования на основе BIM технологии

Fig. 2. System architecture of the proposed BIM-based information modeling platform

Обычно строительство зданий осуществляется снизу вверх, начиная с наземной части. В разработанной концепции предполагается начать строить здание вниз по технологии «Тоp-Down» – «сверху вниз» [9, 10]. Современные технологии дают возможность строить под землей многоэтажные здания и разделять общегородские процессы на подземные, наземные и надземные уровни [11].

Комплексы зданий также будут разделены на уровни: на нижних уровнях будут расположены железнодорожные станции и другие транспортные коммуникации, включая подземные автостоянки. На среднем уровне – торговые центры, кинотеатры и другие общественные функции. На наземном уровне – улицы для наземного скоростного транспорта. Выше – уровень для транспорта, передвигающегося с меньшей скоростью, а следующий уровень предназначен для пешеходов.

Таким образом, вертикальный город – это многофункциональная многоуровневая структура, высота которой преобладает над площадью застройки земли и требует решения вопроса о функционировании горизонтальных связей, соединяющих высотные комплексы между собой. Решением с дополнительными пешеходными улицами, поднятыми в верхний надземный уровень, будут служить так называемые «небесные мосты».

«Небесные мосты» служат основными горизонтальными коммуникациями, путями и улицами, соединяющими разные уровни башен вертикальных комплексов, а также местом сбора городских сообществ для различных мероприятий. Эстакады должны быть соединены между собой с обеих сторон с помощью интегрированных выдвижных монтажных систем. «Небесные мосты» также могут выполнять различные функционально-планировочные задачи в рамках комфортной городской среды: рекреационные, спортивные площадки, открытые террасы и аллеи с озеленением, велодорожки и бассейны. Надземная улица может включать общественные сады с системой пешеходных путей, соединяющих коммерческие объекты, кинотеатры, рестораны, гостиничные комплексы и т. д. «Небесные мосты» объединяют жилые апартаменты и таунхаусы с объектами культурно-бытового обслуживания с медицинскими, спортивными и другими общественными функциями.

Благодаря концепциям автоматизации в строительстве вертикального города и применению концепции открытого строительства можно достичь непрерывной трансформации города и способности к адаптации в ответ на городские преобразования. Вертикальный город может развиваться и расти как вверх, так и вниз, расширяться путем создания транспортных сетей под землей и пешеходных «небесных мостов» над землей, объединяя между собой высотные башни и создавая тем самым полноценную вертикальную структуру города (рис. 3).

Рис. 3. Концептуальная схема непрерывного развития вертикального города

Fig. 3. Conceptual scheme for the continuous development of a vertical city

Следуя концепциям открытого строительства [12] и модульного строительства, строительный процесс вертикального города можно разделить на четыре подсистемы: конструкции, ненесущие компоненты, услуги и строительство.

Когда требуется реконфигурация здания, интерьер можно легко изменить; когда требуется перемещение и деконструкция, деконструкция может проводиться в порядке, обратном процессу строительства. Создается множество возможных сценариев будущего развития на протяжении всего жизненного цикла комплекса по принципам вертикального динамического урбанизма.

Вывод.

Стремительная урбанизация, давление на окружающую среду и рост затрат на рабочую силу будут еще больше бросать вызов стабильности и устойчивости развития городской среды. Учитывая, что технические барьеры для популяризации технологии автоматизации строительства значительно уменьшились благодаря быстрому развитию информационных технологий и робототехники, технология автоматизации строительства предоставляет прекрасную возможность для решения критических проблем развития современных городов. Предлагаемая концепция вертикального динамического урбанизма имеет множество преимуществ в плане производства, строительства, экономичности, функционирования и устойчивого развития. Земли под застройку могут быть более эффективно использованы. В городском масштабе концепция отражает яркую сущность города, который постоянно развивается и удовлетворяет потребности его жителей.

Sobre autores

Dmitrii Veretennikov

Autor responsável pela correspondência
Email: dbv3@yandex.ru

PhD in Architecture, Associate Professor of the Urban Planning Chair

Bibliografia

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares

Ação

1. JATS XML

Baixar

2. Fig. 1. Vertical Dynamic Urbanism Concept Diagram

Baixar (203KB)

Metadados

3. Fig. 2. System architecture of the proposed BIM-based information modeling platform

Baixar (198KB)

Metadados

4. Fig. 3. Conceptual scheme for the continuous development of a vertical city

Baixar (489KB)

Metadados