CC BY
10
УДК 728.1
doi: 10.48612/dnitii/2024_53_165-172
АРХИТЕКТУРНЫЕ ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ МОДУЛЬНОГО МНОГОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
И. В. Ларионов* Н. С. Калинина * / **
* Российский Университет Дружбы Народов, г. Москва
** Московский архитектурный институт (государственная академия), Москва
Аннотация
Изучены исторические предпосылки зарождения и развития технологий применения модульного строительства. Проблематика и характер актуальных архитектурных решений с использованием модулей рассмотрены на примере объектов СССР, России и мира. Выделены архитектурные тенденции и перспективы модульного строительства.
Ключевые слова
Быстровозводимые объекты архитектуры, крупноразмерный железобетонный модуль в строительстве, архитектура модульного строительства, блок-модули в жилищном строительстве.
Ш
се э
I-
и ш
I-нн
X
и
се <
Дата поступления в редакцию
19.12.2024
Дата принятия к печати
22.12.2024
Введение
Темпы жилищного строительства в России растут с каждым годом, начиная с 50-х годов прошлого столетия. Технический прогресс строительной отрасли позволил реализовывать укрупненные монтажные мероприятия, создавать блочные железобетонные конструкции, что позволило реализовывать объекты в более короткие сроки, учитывая необходимость решения проблемы дефицита жилых площадей в послевоенные годы.
В процессе развития архитектуры и строительства появляются определения «модуль 1» и «ячейка 2». Понятие модуля напрямую связано с термином ячейки, так как выбор материала, габаритов, способа построения зависит от функциональных особенностей реализуемого объекта.
1 Модуль — крупногабаритная замкнутая пространственная конструкция, создаваемая в заводских условиях и применяемая при строительстве общественных, жилых, социальных и иных объектов.
2 Ячейка — это то, что формирует архитектурную (строительную) систему объекта (к примеру жилой ячейкой в жилищном строительстве является основной структурный элемент — квартира).
0
1
Л
>
о
ш £
< Е
I Е
! I * §
«¡5
X?
, и
СО н
О и х Ъ
° 5 5 >
^ н
< *
* г
СО х
■ а 5 <
Модульное строительство в СССР
В период 1950 - 1950 годов повсеместно начинают применятся железобетонные конструкции, необходимые для своевременного монтажа зданий и сооружений различного назначения. Наибольшее распространение в СССР получили такие модульные конструкции, как модуль-сан.узел, модуль-кухня и т. п. Ключевым фактором при монтаже подобных модульных конструкций оставалась грузоподъемность кранового оборудования и техники, не позволяющая монтировать модули на высоту, превышающую 12 этажей.
Застройка железобетонными зданиями в СССР велась из блоков размером с комнату, габаритами не превышающую 3 х 4 м. Один из производителей такой продукции, сохранившийся до наших дней — завод «ОБД» (Объёмно-блочное домостроение), предназначенный для строительства жилых домов серии БКР-2 в Краснодаре (рис. 1) [1].
Анализ проекта серии БКР-2 позволяет выделить ключевые аспекты в части габаритов и основных архитектурных приемов. Ячейка представляет собой примитивный параллелепипед с габаритами 3х4 метра в плане и высотой 2,6 метра (рис.1, б). Подобный габарит ячейки является минимально возможным и не позволяет формировать широкий спектр архитектурно-планировочных решений. Основным аспектом, который необходимо отметить является принцип формирования объема здания за счет расстановки ячеек в шахматном порядке. Данный прием позволяет избежать монотонности фасадных решений (рис.1, а).
а) 1 ГТН-О^ХЖ^М б)
Рис. 1. Жилой дом серии БКР-2 в Краснодаре, ул. Трудовой Славы 10. 1979 г. п.: а) монтаж ячеек (слева) 3, вид здания в 2023 году (справа)4; б) типовая модульная ячейка для серии БКР-2: аксонометрия (габариты указаны в миллиметрах)
Ярчайшим примером советского модульного строительства является расположенный в г. Сочи пансионат «Ставрополье» (рис. 2). Четырехэтажные ярусы из объемных блоков опираются на выпущенные из несущего центрального монолитного ствола консоли. Каждый блок—спальный номер. Пластическое решение углов четырех жилых ярусов разворотом объемных блоков в шахматном порядке выявляет объемный блок как композиционную и конструктивно-планировочную основу, подчеркивает ячеистость здания. В. Шарапов отмечает переход от масштаба человека к масштабу блока, далее к масштабу жилых ярусов п общественных этажей между ними, и наконец—ко всему зданию, масштаб которого определяет
3 иЯЬ: Ьйр8://ш1к1шар1а.огд/16737003/ги/ул-Трудовой-Славы-10.
4 иЯЬ: Ьttps://yandex.ru/шaps/35/krasnodar/Ьouse/ulitsa_trudovoy_slavy_10/Z0AYdgBЬSEYBQFpvfXxxdH9шYA==/?l=stv% 2Csta&ll=39.071106%2C45.005360&panoraшa%5Bdirection%5D=222.294194%2C19.105358&panoraшa%5Bfull%5D=true&pa noraшa%5Bpoint%5D=39.071799%2C45.005613&panoraшa%5Bspan%5D=72.884051%2C60.000000&z=18.58.
вертикальный несущий коммуникационный ствол [2]. Основной отличительной чертой данного проекта является совместное применение монолитного ядра жесткости и модульных ячеек.
а)
б)
в)
Рис. 2. Пансионат «Ставрополье», г. Сочи: а) монтаж модулей ; б) вид здания в 2019 году6; в) типовая модульная ячейка пансионата «Ставрополье» (габариты и аксонометрия указаны в миллиметрах)
Мировой опыт модульного строительства
Описывая примеры модульного строительства в мире, невозможно не отметить, реализованный в 1967 году в Канаде, городе Монреаль, жилой комплекс «Habitat 67» авторства всемирно известного архитектора Моше Сафди. Архитектурный объем жилого назначения и по сей день поражает своим футуризмом и в очередной раз доказывает, насколько разнообразным и хаотичным может быть расположение жилых ячеек в проекте модульного строительства (рис. 3, а, б). Стоит отметить, что жилой комплекс сформирован из типовых железобетонных модулей, имеющих ширину 5,2 метра, длину 11,5 метра и высоту 2,8 метра (рис. 3, в).
а)
б)
в)
Рис. 3. «Habitat 67», г. Монреаль: а) фотофиксация объекта7; б) разрыв-схема сочленения модулей 8; в) аксонометрия типовой ячейки (габариты указаны в миллиметрах)
В современной архитектуре Азии существует пример модульного объекта с гораздо меньшими габаритами применяемых блоков. «Nakagin Capsule Tower» в Токио реализована архитектором Кисе Курокавой в 1972 году. Типовые блоки-модули имеют ширину 2,3 метра при длине 3,8 метра и высоте 2,1 метра. Особенностью конструктивной схемы данного объекта является наличие ядра жесткости в виде железобетонных центральных башен, к которым посредствам болтовых соединений смонтированы блоки-модули.
5 URL: https://tatlin.ru/articles/obyomno-blochnoe_domostroenie.
6 URL: https://dzen.ru/a/XVfo4RGNfwCtzBs1.
7 URL: https://www.thejournal.ie/property-news-this-week-tour-the-viewing-1821625-Dec2014/?utm_source=shortlink.
8 URL: https://dzen.ru/a/XVfo4RGNfwCtzBs1.
<
CL
>
1-
*
ш
1-
S
X
CL
<
ш
ce
э
1-
и
ш
1-
М
X
и
се
<
0
1 Л
ç >
0 s
m s
I* i g
i I
1
<u
x?
, <u
CÛ H
О и x 3
° S s >
0. F
< *
* ¡2
M S tû x
■ a
s <
и
В научной работе «Современное модульное строительство и его перспективы в развитии отрасли» Д. А. Конон приводит опыт строительства модульных конструкций в Китае в период пандемии 2020 года, когда Китайская Народная Республика смонтировала и сдала в эксплуатацию больницу за 10 суток. [3]. Однако, данный проект не отличается капитальностью, требуемой при возведении современных жилых объектов, а также ограничен в части этажности и архитектурных решений, представляя собой простейший объем.
Стоит отметить подобное направление модульного строительства, наиболее распространенного в мягких климатических условиях, позволяющих применять легкие конструкции, не требующие дополнительного фасадного утепления. Речь идет о Европейском опыте модульного строительства, обусловленным применением каркасов по типу контейнеров и строительных бытовок. Недостатком данного направления является низкая капитальность подобных каркасных зданий, составляющая 25 лет. Помимо прочего, существует ограничение по этажности, из-за неустойчивости конструкции перед динамическими нагрузками (ветровыми и сейсмическими). Исходя из вышесказанного, подобные решения не нашли широкого применения в сфере жилищного строительства и наиболее часто встречаются исключительно в сфере временных зданий и сооружений, вахтовых поселков, офисных помещений, штабов на строительных площадках и т. п.
Пилотный проект модульного домостроения в Москве
Необходимо отметить и современный отечественный опыт модульного строительства. В Москве существует Комбинат инновационных технологий «МонАрх»—это компания новатор в сфере жилого домостроения. На данном предприятии осуществляется заводское изготовление сверх крупноразмерных железобетонных модульных конструкций. В настоящий момент в столице уже введены в эксплуатацию несколько модульных объектов социального назначения, а также реализуется пилотный модульный жилой комплекс, находящийся по адресу 9-я Северная линия, владение 3, представляющий собой в плане П-образный прямоугольный объем, сформированный девятью секциями переменной этажности (рис. 4, а). Отдельное внимание необходимо уделить технологиям монтажа модульных конструкций, требующему применения уникального грузоподъемного кранового оборудования.
Проводя анализ архитектурно-градостроительных решений жилого комплекса по адресу 9-я Северная линия, владение 3, стоит отметить, что применяемые железобетонные модули, площадью до 100 кв.м, готовностью 90% (с инженерными системами и отделкой), доставляются на строительную площадку на тралах. Доступны разнообразные варианты модулей, не превышающие максимальный размер 15,5 х 7,5 х 3,5 м, различного функционального назначения, конфигурации и площади (рис. 4, б).
Рис. 4. Жилой дом, 9-я Северная линия, г. Москва: а) визуализация9; б) б) аксонометрия типовой ячейки (габариты указаны в миллиметрах)
9 иЯЬ: https://vk.corn/wall-219617152_210.
Для реализации данного проекта требуется порядка 1500 модулей различного габарита. Темп монтажа составляет 10 модулей в день, заводское исполнение позволяет достичь наилучшего качества ячейки. Проблемными с точки зрения теплового контура (риск образования мостиков холода) и узлов сочленения являются стыки монтируемых модулей.
При этом, фундаменты, подземная часть и первый этаж—в монолитном исполнении. На железобетонный стилобат монтируются модуль-блоки, формирующие квартиры, этажи и секции. Благодаря различным решениям в части фасадных решений удается сместить акцент с монотонности поэтажного членения, обусловленной типовыми решениями этажей секций.
Изучение тенденций и перспектив модульного строительства на примере актуальных научных работ и рассмотренных проектов. Следующие перспективы в своей научной работе выделяют Л. А. Пахомова и А. С. Мещеряков: строительство современных новых предприятий по выпуску модулей, реконструкция и модернизация старых предприятий, совершенствование новейших технологий в области строительного производства, дооснащение или полное переоснащение действующих предприятий [4].
Отдельного внимания заслуживает технологии Cobiax, подробно рассмотренная в работе Г. Э. Околь-никовой, Е. В. Слиньковой, А. П. Белова: отмечается переход от полнотелых конструкций к пустотелым, исследуется возможность применения технологии Cobiax с фибробетонами [5].
Принципы планировочных решений объектов с применением модульной технологии рассматривает в научной работе С. Н. Огородников и среди особенностей выделяет следующие: стыковочные отсеки для присоединения дополнительных модулей; гибкость и вариативность пространственных решений; многофункциональность пространства [6].
Важными аспектами и перспективами модульной архитектуры, по мнению А. Ж. Сундетовой, являются ее разнородность, дающая возможность сочетаться с другими конструктивными типами зданий [7].
Помимо прочего, указывается и вероятность модульного строительства на воде. В научной работе С. А. Ребрикова отмечается ряд преимуществ, включая простоту транспортировки, легкость сборки и разборки, а также адаптивность к различным материалам и требованиям проекта, а также рост спроса на водное строительство (разработку новых конструкций в прибрежных зонах или непосредственно на воде) [8].
Концепция применения легких металлических модульных конструкций имеет ряд ограничений и позволяет строить здания ограниченной этажности, отмечается в труде С. В. Шевцова и Н. С. Астафьевой [9].
Необходимо учесть и возможность применения модульной технологии при возведении социального жилья. Конвейерное производство позволяет значительно снизить стоимость модульного строительства (блоков), отмечается в научной работе И. К. Норояна и Л. В. Ежкиной [10].
В статье Р. С. Глущенко отмечается, что модульное строительство имеет потенциал стать одним из основных методов строительства в России [11].
Анализируя проекты «Habitat 67» и «Nakagin Capsule Tower», отмечается тенденция совмещения рассмотренных подходов к проектированию современных объектов. В рамках данной тенденции возможно одновременное применение железобетонных и металлических модулей, совмещение железобетонного ядра жесткости, представляющую собой центральную башню и хаотичного объема крупноразмерных железобетонных модулей.
Резюмируя, обобщим архитектурные тенденции и перспективы модульного строительства (табл. 1).
<
CL
>
1-
*
ш
1-
S
X
CL
<
ш
ce
э
1-
и
ш
1-
М
X
и
се
<
0
1
л ç
>
0 z
m s
I* i g
i I j
1
и
x?
, и
CÛ H
О и х 3
° 5 s >
О. F
< *
* ¡2
M S tû x
■ a
s <
и
Таблица 1
Систематизация опыта модульного строительства
Материал и форма здания Способ построения целостной конструкции (положение модулей относительно друг друга) Габариты модуля (ширина, длина, высота), м Краткое наименование проекта (объекта /серии дома)
Ортогональный объем
с шахматными 3 х 4 х 2,6 Серия дома БКР-2
выступами фасада
Монолитное ядро, ячейки вокруг железобетонной центральной башни 3 х 4 х 2,6 Пансионат «Ставрополье»
Монолитный 2,3 х 3,8 х 2,1 «Nakagin Capsule Tower»
железобетон, Хаотичный, модули,
параллелепипед расположенные под 90 градусов относительно друг друга 5,2 х 11,5 х 2,8 «Habitat 67»
Ортогональный объем переменной этажности, монолитный стилобат 7,5 х 15,5 х 3,5 Жилой дом 9-я Северная линия
Металлический каркас, параллелепипед Ортогональный объем 2,4 х 6 х 2,8 Больница, г. Ухань
Выводы
Согласно табл. 1, приведены тенденции и перспективы, характерные каждой рассмотренной группе. При ячейке (модуле) в форме параллелепипеда и применяемом в качестве основного материала монолитном железобетоне, существуют тенденции к дальнейшему развитию модульного домостроения как в России, так и в мире. Модуль в форме параллелепипеда наиболее универсален и позволяет сочетать высокие темпы монтажа, выразительность и разнообразие способов построения целостных конструкций. При наличии утеплителя позволяет использоваться в различных климатических условиях, обладает высокой капитальностью и широкой функциональностью (могут реализовываться как административные, социальные, так и жилые, промышленные объекты).
В случае выбора металлического каркаса возможно применение в области некапитального строительства, существуют климатические ограничения.
Подводя итог, необходимо отметить ключевые тенденции модульного многоэтажного строительства: наиболее распространены и универсальны на данный момент монолитные железобетонные модули ортогонального объема в форме параллелепипеда; габариты (ширина, длина, высота) монолитных железобетонных модулей в метрах может варьироваться от 3 х 4 х 2,6 до 7,5 х 15 х 3,5 в зависимости от объекта строительства.
Исходя из существующих тенденций возможно спрогнозировать ключевые перспективы модульного многоэтажного строительства: развитие модульного домостроения обеспечит рост количества объектов с применением данной технологии; наиболее универсальны модульные системы, сформированные с применением центральной монолитной башни в качестве ядра жесткости, с архитектурной точки зрения перспективной является хаотичная компоновка блоков-модулей в системе объекта; в дополнительной проработке нуждаются иные формы ячеек-модулей (соты, цилиндры и т. п.) из-за сложности заводского изготовления и монтажа, а также меньшей вариативности планировочных решений.
Библиографический список
1. Мельникова, О. В. Применение модульных конструкций в архитектуре Советской и современной России / О. В. Мельникова, А. С. Соколова // Молодёжный вестник Новороссийского филиала Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. — 2023. — Т. 3, № 1(9). — С. 63 - 69. — DOI 10.51639/2713-0576_2023_3_1_63. — EDNIJHEZZ.
2. В. Шарапов Объемно-блочное домостроение. 2023. URL: https://tatlin.ru/articles/obyomno-blochnoe_domostroenie (дата обращения: 05.10.2024).
3. Конон, Д. А. Современное модульное строительство и его перспективы в развитии отрасли / Д. А. Конон // Традиции, современные проблемы и перспективы развития строительства: Сборник научных статей, Гродно, 21 - 22 апреля 2023 года. — Гродно: Гродненский государственный университет имени Янки Купалы, 2023. — С. 67 - 70. — EDN CABJCU.
4. Пахомова, Л. А. Аспекты организации проектирования для крупномодульного домостроения / Л. А. Пахомова, А. С. Мещеряков // Системные технологии.—2022. — № 1 (42).—С. 15 - 21. — DOI 10.55287/ 22275398_2022_1_15. — EDN CFYJOL.
5. Окольникова, Г. Э. Преимущества технологии Cobiax / Г. Э. Окольникова, Е. В. Слинькова, А. П. Белов // Системные технологии. — 2018. — № 1 (26). — С. 214 - 218. — EDN XOWBKH.
6. Огородников, С. Н. Принципы планировочных решений модульных жилых объектов / С. Н. Огородников // Системные технологии.—2022. — № 1 (42). — С. 232 - 239. — DOI 10.55287/22275398_2022_1_ 232. — EDN TPVAOQ.
7. Сундетова, А. Ж. Блочно-модульное строительство как альтернатива капитальному строительству. Конструктивные решения блочно-модульного строительства / А. Ж. Сундетова // E-Scio.—2022. — № 11 (74). — С. 414 - 424. — EDN DHTVRG.
8. Ребриков, С. А. Модульные строительные блоки для строительства на воде / С. А. Ребриков // Академическая публицистика. — 2023. — № 1-1. — С. 36 - 38. — EDN UKUXHD.
9. Шевцов, С. В. Концепция модульного строительства на примере использования легких металлических конструкций / С. В. Шевцов, Н. С. Астафьева // Инженерные исследования. — 2022. — № 3 (8). — С. 30 - 37. — EDN BGGOMA.
10. Нороян, И. К. Применение модульного строительства в возведении социального жилья / И. К. Но-роян, Л. В. Ежкина //Университетская наука.—2023. — № 1 (15). — С. 101 - 103. — EDNBOVOCQ.
11. Глущенко, Р. С. Перспективы развития модульного строительства в России / Р. С. Глущенко, Е. В. Зайцев // Современные перспективы развития гибких производственных систем в промышленном гражданском строительстве и агропромышленном комплексе: Сборник научных статей 2-й Всероссийской научно-технической конференции молодых ученых, аспирантов, магистров и бакалавров, Курск, 23 мая 2024 года. — Курск: ЗАО «Университетская книга», 2024. — С. 178 - 180. — EDN UBSDTR.
ARCHITECTURAL TRENDS AND PROSPECTS OF MODULAR MULTI-STOREY CONSTRUCTION
<
CL
>
1-
*
ш
1-
S
X
CL
<
ш
ce
э
1-
и
ш
1-
М
X
и
CL
<
0
1
л
>
0 z
m
s <g
I* i g
i I
1
<u
x?
, <u
CÛ H
О и x 3
° S s >
О. F
< *
* ¡2
M S tû x
■ a
s <
и
I. V. Larionov* N. S. Kalinina* / **
* Peoples' Friendship University of Russia, Moscow ** Moscow Architectural Institute, State Academy, Moscow
Abstract
The historical prerequisites for the origin and development of modular construction technologies have been studied. The problems and nature of current architectural solutions using modules are considered using the example of objects in the USSR, Russia and the world. Architectural trends and prospects for modular construction are highlighted.
The Keywords
Prefabricated architectural objects, large-size reinforced
concrete module in construction,
architecture of modular construction, block modules in housing construction.
Date of receipt in edition
19.12.2024
Date of acceptance for printing
22.12.2024
Ссылка для цитирования:
И. В. Ларионов, Н. С. Калинина. Архитектурные тенденции и перспективы модульного многоэтажного строительства. — Системные технологии. — 2024. — № 4 (53). — С. 165 - 172.
