*112592*

Строительство и архитектура/1. Архитектурные решения объектов строительства и реконструкции

Веселова Е.А., Комарова М.Л.

Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Россия

Динамика развития купольных конструкций из различных материалов в архитектуре общественных зданий

Купол является одной из эффективных форм пространственных конструкций для придания наибольшей выразительности зданию. В подтверждении этому можно привести много примеров с древних времен (Пантеон в Риме) и до настоящего времени (Millennium Dome в Лондоне).

Прослеживая историю развития купольных покрытий можно отметить, что изначально их первостепенной задачей являлось перекрытие больших пространственных частей здания, но со временем они приобрели значение не только большепролетной конструкции перекрытия, но и эстетического украшения городской застройки. Развитие куполов, как и всех строительных конструкций, обусловлено влиянием на архитектуру и, в целом, на культурную жизнь общества научно-технического прогресса. Анализируя динамику развития купольных конструкций можно отметить, что основные изменения происходили по следующим направлениям: функциональное назначение, конструкции, размеры и материалы.

Первые купола применялись в архитектуре общественных зданий, преимущественно в храмовых сооружениях, но благодаря появлению новых и совершенствованию существующих строительных материалов и технологий возведения купольные конструкции стали использоваться в сооружениях другого функционального назначения.

Размеры и конструктивные схемы купольных покрытий совершенствовались в зависимости от применяемого строительного материала. Первыми материалами, используемыми для строительства купольных конструкций, были камень и дерево, но из-за сложности обработки и эксплуатации камень перестали использовать, заменив его более совершенным материалом – бетоном, а дерево, претерпев некоторые изменения, которые заметно отразились на его прочности и долговечности, сохранилось в строительстве куполов до сегодняшнего дня. Конструктивные особенности первых куполов не отличались особой сложностью: это были либо цельные купола, либо ребристые, причём размеры и тех и других до XV века не превосходили 10-15 метров. В большинстве своём это было связано с тем, что купола использовались только в культовом строительстве, они венчали храмы, соборы и церкви, которые не требовали больших диаметров.

Новую жизнь купольной конструкции подарили мастера эпохи возрождения. Изящная купольная форма привлекла их внимание, и они начали украшать ею общественные и жилые здания. Проекты становятся более амбициозными и требуют большепролётных конструкций. Так появляются более сложные купольные схемы, как ребристо-кольцевая и ребристо-кольцевая со связями, благодаря которым удаётся создавать купола до 40 метров в диаметре. Но и этого оказывается недостаточным. Из-за своих характеристик большепролётные деревянные конструкции оказывались очень массивными, и строители искали новые решения и материалы. Так в конце XVIII века появился металл, который открыл новую эпоху в строительстве куполов. Уже изученные конструктивные схемы вкупе с прочным материалом позволяли создавать проекты сооружений с куполами до 100 метров в диаметре. Появившаяся в начале XIX века сетчатая конструктивная схема только упрочнила положение металла. Конструкция купола стала куда прочнее, более лёгка при монтаже, экономичней и выглядела куда изящней, по сравнению с куполами из дерева и железобетона, а главное она позволила возводить сооружения до 250 метров в диаметре, что, естественно не является её пределом.

Тем не менее, железобетонные и деревянные купола всё ещё продолжают возводиться. Диаметральные границы их куда меньше, чем у металла, а поэтому их используют в более скромных сооружениях: в промышленности в качестве складов и баз, для небольших общественных зданий - цирки, планетарии, дома администраций, библиотеки, в жилом строительстве. При малых размерах бетонные или деревянные конструкции оказываются дешевле и проще в монтаже.

Динамику развития купольных конструкций из различных строительных материалов в архитектуре общественных зданий более наглядно можно представить в виде таблицы (см. таблицу 1).

Таблица 1 Эволюция развития купольных конструкций

Материал	Камень	Дерево	Бетон и железобетон	Металл
Временной период применения	XIII в. до н.э. – сер. XIX в. н.э.	с XIII в. до н.э. – до наст. времени	с 70-х гг. XIX в. – до наст. времени	с кон. XVIII в. – до наст. времени
Конструктивные схемы	цельный купол	ребристый, ребристо-кольцевой, сетчатый	цельный (купола-оболочки) сетчатый купол	ребристый, ребристо-кольцевой, ребристо-кольцевой со связями, сетчатый, пластинчатый
Диаметральный размер	от 3 до 40 м	от 12 до 60 м	от 10 до 130 м	до 230 м

Одной из последних тенденций современности является строительство цельно-купольных зданий. Таким образом, купол становится уже не просто покрытием, а внешним каркасом здания. В этих условиях, к конструкциям предъявляются более серьёзные требования. Благодаря совершенствующейся научно-технической базе разрабатываются решения, позволяющие воплощать в реальность эти проекты. Наибольшее распространение в этих проектах имеют металлические сетчатые купола, как разновидность сетчатых оболочек. Однако, в последнее десятилетие начало активно развиваться направление железобетонных оболочек. В основном, их можно встретить в сооружениях спортивного характера (ледовые арены, дворцы спорта), а так же промышленного (склады, цеха) и научного (исследовательские лаборатории). Но существуют примеры применения железобетонных оболочек больших диаметров и в общественной архитектуре.

Таким образом, можно отметить, что использование эффективных строительных материалов влияет на конструкцию, форму и размер купола, что позволяет расширить композиционные возможности купольных конструкций и создавать прекрасные образцы архитектурного творчества.