Стальные конструкции - столетие каркасного строительства из стали

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Стальные конструкции и архитектура

Столетие каркасного строительства из стали.

Развитие и достижения

Начальные этапы развития стальных каркасных конструкцийв многоэтажном строительстве (1790−1872 гг.)

Основная часть этой книги была под-готовлена в 1972 г. -- через 100 лет после сооружения фабричного здания фирмы «Солнье» в Нуазье-на-Марне, которое можно считать первым стальным каркас-ным строением. По сравнению с общим развитием металлургии и применением металла в строительстве 1872 г. является довольно поздним периодом. Вспомним коротко важнейшие даты. В 1720 г. Абрахаму Дерби в Колбрукдейле удает-ся выплавить чугун в доменной печи на коксе вместо древесного угля и этим создать предпосылки для массового про-изводства доменного чугуна. В 1784 г. стало возможным путем усовершенство-вания пудлинговых печей переделать доменный чугун в ковкое железо, которое начинает вытеснять чугун. С изобретением в 1855 г. Генри Бессемером конверторов и введением в 1864 г. фирмой «Сименс» мартеновских печей начинается эра массового применения стали.

Одновременно с большим скачком в производстве стали наблюдался прогресс — в ее обработке; уже в середине XVIII в. в Англии начинается прокат листового железа, в 1830 г. -- железнодорожных рельсов, в 1854 г. во Франции -- двутавров из ковкого железа. Двутавровая балка -- основной профиль современного стро-ительства из стали и в то же время первый строго нормированный строительный элемент -- является развитием формы железнодорожного рельса, который можно считать символом индустриального века.

Мост через р. Северн в Колбрукдейле (1779 г.) -- первое значительное сооружение из чугуна как конструктивного материала, примененного для больших пролетов, начиная примерно с 30 м. Чугунные арочные мосты вскоре вытесня-ются различными типами мостов из ковкого железа, имеющего большую прочность на изгиб: висячими, балочными и мостами с решетчатыми фермами. Сре-ди ранних американских и английских цепных мостов выделяется мост пролетом 173 м Томаса Тельфорда через р. Бангор. После того как вместо цепей стали при-меняться несущие тросы, рекордные пролеты висячих мостов около 1850 г. превысили предельные 300 м и к 1870 г. при строительстве Бруклинского моста в Нью-Йорке достигли 500 м.

Смелым инженерным решением был сооруженный в Англии Стефенсоном в 1855 г. первый большепролетный балоч-ный мост через улицу Менай, при стро-ительстве которого применены швеллер-ные балки со сплошной стенкой. Мосты с решетчатыми фермами отвечали глав-ным образом требованиям железнодо-рожного транспорта и преобладали в мостостроении с середины до конца столетия. В качестве примеров мостов с применением решетчатых ферм проле-том 100 м и более можно назвать соору-женные в 1859 г. Кёльнский соборный мост и трубчатый мост Дж. К. Брунеля через р. Салташ в Плимуте. Около сере-дины прошлого столетия уже сформи-ровались все основные конструктивные и несущие системы, которые определяют строительство металлических мостов до сегодняшних дней.

Кульминационным моментом в стро-ительстве металлических покрытий залов было сооружение в 1851 г. лондонского «Хрустального дворца». Почти одновре-менно начинается строительство станции «Кинг-кросс» в Лондоне, Восточного вок-зала в Париже и ряда больших железно-дорожных сооружений -- стальных свод-чатых покрытий перронов; в 1866 г. в Лон-доне (станция «Панкрас») был установлен европейский рекорд -- возведен 78-метровый пролет покрытия перрона.

Однако в этот период, отмеченный возведением перечисленных мостов и покрытий, стальные конструкции все же не нашли широкого применения. Здесь можно отметить четыре основных поло-жения, вызванных теми же архитектурны-ми затруднениями, которые препятствова-ли и до сих пор еще препятствуют все-общему признанию и широкой практике применения стальных конструкций.

Строительство в сравнении с другими отраслями техники с давних пор весьма консервативно. Консерватизм строителей в какой-то мере связан с представлениями человека о своем жилище и обобщественных зданиях как о постоянных надежных помещениях, не только защищающих от непогоды, но и строящихся на века. Увековечивая себя в архитектурных сооружениях, человек проявляет определенный уровень культуры и развития.

«Архитектура» в историческом смысле, связанная с представлениями о греческих храмах или средневековых соборах, на протяжении столетий остающихся произведениями искусства большой выразительности и совершенства, стала несовременной с наступлением эпохи техники.

Строители и архитекторы XIX столетия создали художественную традицию, осно-ванную на эклектике, т. е. на использова-нии элементов архитектуры прежних эпох. Таким образом, строительное искусство прошлого века можно рассматривать как один из этапов исторического маскарада, подделки под старину.

Преклонение перед историческими архитектурными формами длительное время препятствовало развитию новых архитектурных форм, ставшему неизбеж-ным по мере того, как с применением ста-ли в качестве несущего строительного материала старые догмы строительной науки и старые типы конструкций подверг-лись коренному пересмотру.

3. Исторически сложившаяся предубежденность архитекторов углубляла в возрастающей степени их разногласия с инженерами. Разделение старой строительной профессии, выделение инженера в самостоятельную профессиональную единицу, появление современной статики сооружений -- все это произошло одновременно с первыми шагами индустриальной революции и стало важнейшим признаком новой эпохи в строительном деле. Архитекторы не успевали за быстро совершенствовавшимися методами расчета: неудивительно, что они продолжали углубленно изучать исторические строительные формы. Это стало предпосылкой создания монументальной архитектуры, а промышленное строительство было оставлено инженерам. Первые сооружения из стальных конструкций -- мосты и больше-пролетные залы -- стали объектами дея-тельности только инженеров-строителей. Возможно, инженеры тоже находились под влиянием старых представлений о конструктивных формах, так как упорно применяли сводчатые конструкции, но тем не менее понимали объективную не-обходимость создания новых конструк-тивных форм, соответствующих металлу.

4. В возведении многоэтажных зданий, ставшем самостоятельной областью дея-тельности архитекторов, долгое время отсутствовали тенденции, которые побуж-дали ко все более смелым решениям при строительстве мостов и большепролетных покрытий. Ни число этажей, ни размеры пролетов перекрытий и нагрузки на них не выходили за пределы обычных реше-ний, свойственных дворцовому или жи-лищному строительству. Если в ответствен-ных зданиях деревянные или сводчатые перекрытия и заменялись перекрытиями по стальным балкам, то это не вносило в структуру многоэтажного строительства существенных изменений. Внешний облик здания с традиционным членением фаса-дов оставался неизменным. Поэтому в больших городах -- Париже, Милане, Риме, несмотря на количественное пре-обладание зданий, сооруженных в XIX в., они прекрасно гармонируют со старыми постройками.

Даже в тех случаях, когда архитекторы предусматривали возведение металличес-кого покрытия, как, например, в библиоте-ке Св. Женевьевы в Париже (X. Лабруст), тщательно проработанная двухпролетная арочная конструкция из чугуна не про-сматривается снаружи. Ограждающая стена в смелой завершенности и ориги-нальной композиции выразительна и полностью скрывает конструкцию здания. По-видимому, архитектор чувствовал себя здесь более уверенно. В вокзальных постройках конца XIX в. во Франкфурте-на-Майне наглядно проявляется противо-речие между ажурными стальными ароч-ными покрытиями перрона и расположен-ным перед ним монументальным зданием зала ожиданий, также скрывающим легкие конструкции перрона.

Первые шаги на пути к стальному кар-касу в многоэтажном промышленном строительстве были сделаны еще очень давно. Так, в английском ткацком произ-водстве с целью выиграть рабочую пло-щадь и получить более прочные пере-крытия для станков деревянные столбы были заменены чугунными колоннами и деревянные балки -- чугунными балками. Самым известным зданием из первых промышленных многоэтажных сооружений было здание, построенное в 4 801 г. для фирмы «Филипп и Ли» в Салфорде (Ман-честер). Проект принадлежал Боултону и Уатту, изобретателю паровой машины. Подобные текстильные фабрики с внут-ренним чугунным каркасом появились уже в 80-х годах XVIII в., однако здание в Салфорде превзошло их как размерами, так и более зрелым конструктивным ре-шением и стало образцом для дальнейше-го развития. Здание имело длину 42 м, ширину 14 м и было необычной для того времени высоты -- в семь этажей. Чугун-ные балки, расположенные поперек здания с шагом ~2,7 м, были оперты на двойной ряд чугунных колонн. Балки перекрытий, впервые принятые двутаврового профиля, были перекрыты пологими кирпичными сводами.

Существенное изменение претерпела эта конструкция лишь в 1845 г., когда Вильям Фейрберн применил на строи-тельстве сахаро-рафинадного завода вместо чугунных балок кованые балки двутаврового профиля. В том же году А. Цорес включил прокатную двутавровую балку в конструкцию перекрытия для жилых зданий. Начиная с этого момента, стальные балки из мягкой стали распро-странились не только в промышленном строительстве.

Перекрытия со стальными балками имели преимущества в сравнении с дере-вянными балками как по огнестойкости, так и в силу значительно более высокой несущей способности. По сравнению со сводами они обладали явными преимуще-ствами не только благодаря малой трудо-емкости, но прежде всего благодаря резкому уменьшению высоты этажа и сечения стоек ввиду устранения распора от сводчатых перекрытий. Сам факт, что стальные балки заменили своды как несущую конструкцию и как важнейшее средство создания формы в монументаль-ной архитектуре, позволяет говорить о новой архитектурной эпохе. Однако в перекрытии по стальным балкам еще долго сохранялись кирпичные или бетон-ные своды как вспомогательная конструк-ция, как своеобразная дань традициям архитектуры, с помощью которой в XIX в. пытались облагородить технические нов-шества.

Еще более ярко проявился разлад меж-ду романтикой и прогрессом в строитель-ном элементе, который мог бы служить символом архитектуры буржуазного сто-летия, в чугунной колонне -- этом стройном несущем элементе со старин-ными декоративными формами капителей, баз или каннелюр. Оригинальные образцы подобных чугунных колонн были установ-лены на первых английских железнодо-рожных вокзалах и в павильоне «Ройяль» в Париже. Они были изготовлены в 1821 г. Джоном Нэшем и представляли собой трубы с капителями в форме пальмовых листьев из гнутого листового железа. Позднее чугунная колонна стала массовым конструктивным элементом, который по каталогу можно было заказать любой вы-соты и в любом стиле -- дорическом, то-сканском, коринфском, готическом или мавританском.

Созданный Боултоном и Уаттом «спо-соб балочного строительства» господст-вовал в промышленном строительстве на протяжении всего XIX в., но его нельзя полностью отнести к каркасному строи-тельству, так как несущие стены восприни-мали большую долю нагрузки от перекры-тия и ветровые нагрузки. Это становится очевидным при рассмотрении строитель-ных правил США и европейских стран того периода. Они предусматривали в про-мышленных зданиях усиление наружных стен одного или двух нижних этажей, т. е. увеличение толщины этих стен на пол-кирпича по сравнению с толщиной несу-щих стен многоэтажных жилых и служеб-ных зданий. Это требование, которое, например, в немецких строительных пра-вилах сохранялось до второй мировой войны, оказалось весьма рациональным: ныне действующие нормы по допускае-мым напряжениям на кирпичную кладку подтверждают необходимость увеличения толщины стен для сооружений такого типа.

Следующий шаг на пути к стальному каркасу -- передача нагрузок с наружной стены на металлический несущий остов -- долго не был сделан, главным образом из-за того, что он изменил бы архитектуру зданий. Первые попытки сделать этот шаг исходили из древнейших строительных форм аркад и крытых галерей, которые с античных времен играли важнейшую роль как в формировании дома, так и в градостроительстве. Великолепны боль-шепролетные аркады в строгих кирпичных фасадах английских доков -- Катерин-док в Лондоне (1828 г.) и Альберт-док в Ли-верпуле (1845 г.). Архаично сужающиеся кверху стволы чугунных колонн с дори-ческими капителями в этих зданиях имели в основании метровый диаметр.

Другой попыткой создания остова на-ружных стен, приближающейся к основам современного каркасного строительства, является использование железных перемы-чек и стоек, которые впервые применены в Париже для огромных витрин на фасадах зданий в виде пологого арочного фахверка или несущей решетки с мелкими парал-лельными элементами, включенными в каменную стену.

Между 1850 и 1880 гг. в США было построено много складов, универсальных магазинов и различных контор, в которых фасады были полностью выполнены из стальных конструкций. Начал это строи-тельство Джемс Богардус, многосторон-ний исследователь и конструктор. Одна из главных его работ -- здание издательст-ва «Харпер и братья» (1854 г.). Фасад пятиэтажного здания состоит из архитек-турно обработанных чугунных элементов; внутренний каркас впервые в США вы-полнен из прокатных стальных балок. Архитектура фасадов основана на при-мерах венецианского ренессанса и ха-рактерных для того времени тяжелых, богатых формах, которым следовал эк-лектизм во второй половине XIX в.

Значительно более современный вид имеют чугунные фасады на Ривер-Фронт в Сент-Луисе. Применение архаических элементов сократилось до предела, они сохранились только в качестве украшения и рельефа. Строгий карнизный профиль, изящные простые колонны, скромные капители и базы подчеркивают элементар-ный контраст мощных горизонталей и легких вертикалей, призматических и цилиндрических профилированных несу-щих элементов.

В то же время в Европе появляется несколько замечательных фасадов из металла, например на здании «Гарднере Айрон билдинг» в Глазго (1856 г). В Ливер-пуле на здании «Ориэль Чзмберс» особен-но привлекательно чередование изящных простенков из песчаника и стальных окон-ных переплетов (1864 г). Такое решение оконных витражей позднее сыграет важ-ную роль в Чикагской архитектурной школе.

Большие пожары 70-х годов в Бостоне и Чикаго рассеяли иллюзию об огнестой-кости стальных конструкций, доказав, что этот негорючий строительный материал не может долго противостоять огню. Это было учтено в Европе раньше, чем в США, и проявилось в усиленных поисках огне-защиты и в попытках установить новые требования к металлическим конструк-циям.

Первым многоэтажным зданием с усо-вершенствованным стальным каркасом была шоколадная фабрика Менье в Нуазье-на-Марне близ Парижа, построенная в 1871--1872 гг. Жюлем Солнье. Как и в английских текстильных фабриках, про-изводственные требования промышленно-го здания заставили инженеров использовать все конструктивные возможности и несущую способность стали как строитель-ного материала.

Здание, выстроенное непосредственно над Марной, покоится на четырех мощных контрфорсах плотины, которая сдержи-вает напор речной воды. Каркас наружной стены стоит на широкой нижней обвязке из швеллеров, которая распределяет общий вес здания и ветровые нагрузки на восемь точек опоры. Поперечные стены отсутствуют, торцовые стены также не могут воспринять горизонтальных усилий, поэтому для повышения жесткости здания каркас, усилен ромбическими связями. Для обеспечения поперечной жесткости балки перекрытий связаны жесткими кон-солями фахверка с главными стойками фасада.

Две стойки над опорами моста несколь-ко выступают за линию колонн, в осталь-ном же весь фасад ровный при незначи-тельной толщине кирпичного заполнения. Формат окон точно определен диагоналя-ми ромбической сетки связей.

Строительство фабрики Менье пред-восхитило различные структурные элемен-ты современного каркасного строитель-ства: свободно висящие углы, диагональ-ная сетка раскосов, которые играют столь значительную роль в установленных снару-жи ветровых связях небоскребов и в каркасах мостовых строений. С другой стороны, конструкция каркаса создана по аналогии со средневековыми построй-ками с деревянным фахверком, что служит блестящим подтверждением учения Виоле ле Дюка, о котором еще пойдет речь. Строительная система Солнье все же не нашла непосредственного и серь-езного подражания. Развитие металличес-ких каркасов требовало новых конструк-тивных решений; такое развитие началось в Чикаго около 1880 г.

Чикагская архитектурная школа (1880--1910 гг.)

Скромный поселок первых переселен-цев у впадения р. Чикаго в оз. Мичиган получил в 1830 г. статус города. В 1871 г. численность населения в нем достигла 30 тыс. человек. Город состоял почти из одних деревянных домов, выполненных в конструктивном стиле «baloon frame», который и теперь применяется в США. Пожаром 1871 г. город был почти пол-ностью уничтожен; восстановление продвигалось вначале неравномерно. Около 1880 г. начинается беспримерный подъем строительной деятельности.

Освоение Среднего Запада, развитие железнодорожной сети и водных путей, реализация полезных ископаемых сделали Чикаго крупнейшим промышленным цент-ром, величайшим хлебным рынком мира, основным пунктом торговли лесом и пи-щевой промышленности, центром машино-строения и инструментальной промышлен-ности. Строительная индустрия едва могла успеть за неравномерно возрастающей потребностью в служебных помещениях; складах и магазинах: стремительно росли цены на основные товары, резко уплотня-лась внутриквартальная застройка, высо-кие дома перерастали в небоскребы. Лишь благодаря стальному каркасному строи-тельству стало возможным экономно использовать земельные участки и пло-щадь застройки, а также повысить темпы строительства. Уже около 1895 г. новый метод строительства стал обычным во всех крупных американских городах, но в Чикаго к тому времени высотных домов с металлическими каркасами было боль-ше, чем во всех других американских городах, вместе взятых.

Были и другие предпосылки, которые вынуждали обращаться к каркасному строительству. Прежде всего топогра-фическая ситуация, которая вместе с трудностями развития транспорта дли-тельное время препятствовала расшире-нию административного центра Чикаго. Большое значение придавалось свободной «открытой» планировке города с возмож-ностью ее изменения в дальнейшем; раз-личные ранее построенные каркасные зда-ния превращались из складов в учреждения и наоборот. Уже тогда предусматривали возможность надстройки зданий и часто осуществляли ее.

Но высотные административные здания оказались бы непрактичными, если бы их не оснастили необходимой техникой. Важ-нейшим условием было устройство пасса-жирских лифтов. Первый подъемник скон-струировал Е. Г. Отис, продемонстрировав-ший его на выставке 1853 г. в «Хрустальном дворце»; первый лифт он применил в 1857 г. в одном из магазинов на Бродвее. Начиная с этого момента, Нью-Йорк приоб-рел первенство в строительстве высотных домов и завоевал славу сооружением в середине 70-х годов XIX в. первых девяти -- десятиэтажных административных зданий. В этот период, когда электричество стало вытеснять пар, развиваются и другие виды оборудования зданий -- телефон, пневма-тическая почта, центральное отопление и вентиляция. За техническими достижениями нельзя было забывать о моральных прин-ципах, положенных в основу первых совре-менных каркасных зданий Чикаго. Это неистребимый дух пионеров, вдохновляющий архитекторов и придающий их строе-ниям своеобразную силу, свежесть м самостоятельность архитектурных решений.

Основателем Чикагской архитектурно школы и ее главой является Уильям Джен-ни. В 1868 г. он открывает в Чикаго архитек-турную мастерскую; успех пришел к нем] после постройки в 1879 г. «Лайтер-билдинг I». Это сооружение по своей архитек-туре напоминает древнеримские здания. Конструктивно это пятиэтажное здание, поз-же надстроенное двумя этажами, может быть отнесено к смешанному строитель-ству: деревянные балки на кованых желез-ных прогонах, опертых на внутренние чу-гунные колонны, и расположенные по пери-метру кирпичные колонны. Новыми здесь являются смелая стройность наружных ко-лонн, большая ширина оконных проема и кованые металлические балки, использо-ванные как перемычки и одновременно каа крайние прогоны и рандбалки. Кирпичная кладка усилена внутренним металлическим каркасом, что отчетливо выражено в кон-струкциях главных балок и в капителях колонн. Еще более прогрессивен план «Лайтер-билдинг I»; здесь проявляются четкость конструктивной сетки и свобода планировки, а расход строительных материа-лов сокращен настолько, что не превышает расхода материалов на современное кар-касное строительство из железобетона. Это становится еще более ясным при сравнении с планом «Монаднок-билдинг» (1891 г.), последнего высотного здания с несущими монолитными стенами в США.

В следующем крупном сооружении Дженни -- здании страховой компании (1883--1885 гг.) -- в каркас наружных стен были включены стальные стойки. В фасаде этого здания нет единства и структурной ясности, присущих зданию «Лайтер-билдинг I»; сильно подчеркнутый цокольный этаж, завершающий полуциркульные арки в верхних этажах и увенчивающая основ-ной карниз баллюстрада -- все эти эклекти-ческие мотивы противоречат характеру каркасного строительства.

Основные постройки Дженни -- «Фэйр-билдинг» (1891 г.) и «Лайтер-билдинг II» (1 889 г.) -- более современны. Исторические отголоски сведены до минимума: в фасаде видны лишь легкие профили баз колонн и их капителей, которые служат для того, чтобы зрительно превратить колонны в пилястры; можно было бы отчетливо пред-ставить себе эти колонны и без украшения. Глядя на них, кажется, что сам Дженни с большим удовольствием исключил бы этот декор. Оба эти здания имеют полный сталь-ной каркас; кирпичная кладка выполняет только роль облицовки стальных колонн.

Последовательное превращение ограж-дающей стены в несущий металлический каркас было впервые осуществлено Хола-бердом и Рошем в «Такома-билдинг» высо-той 14 этажей. Здание, построенное в 1884 г., сейчас, к сожалению, снесено. В нем было применено сплошное остекление в эркерах, идущих сверху до низу,-- мотив, перешед-ший за рубеж столетия. В своей важнейшей постройке -- торговом здании «Маркет-билдинг» (1894 г.) -- Холаберд и Рош очень близко подошли к четкому горизонтально-му и вертикальному членению, примененно-му в «Фэйр-билдинг» и «Лайтер-билдинг II», и даже превзошли их в сокращении деко-ративных элементов.

Работы чикагских мастеров не следует оценивать с точки зрения современных представлений о каркасном строительстве. Строители не ставили перед собой цели развивать новую архитектуру -- их задачей было возводить высотные дома наиболее совершенным методом. Насколько широко при этом они могли использовать архитек-турные стили своего времени, зависело в значительной мере от требований заказ-чика. Они не нашли бы даже времени, чтобы теоретически обосновать архитектонику своих зданий.

Наиболее ярко выражен дух чикагской школы в «Релайнс-билдинг» и «Монаднок-билдинг». «Релайнс-билдинг» заслуживает высокой оценки. Здание отличается строй-ностью членений фасада и максимальным остеклением. Каркас здания четко выявлен. Эркерные окна здесь вдвое шире, но зна-чительно более плоские, чем в ранее пост-роенных зданиях. Они не воспринимаются как декоративное дополнение, а органи-чески объединяются со структурой складча-того фасада. При этом сами несущие кон-струкции на фасаде закрыты -- каждый вы-ступ фасада охватывает три стойки наруж-ной стены металлического каркаса, благода-ря чему средняя стойка скрыта 'за плос-костью окон, а обе крайние наполовину закрыты оконными коробками. Несущие элементы заметны только в углах и в ниж-них этажах. «Релайнс-билдинг» имел перво-начально только пять этажей и был надстро-ен в дальнейшем десятью этажами.

Настоящий прогресс сказался в архитек-туре «открытых форм», проповедовавшей массовое применение одинаковых типовых деталей,-- принцип, который для боль-шепролетного строительства уже воплотился Пакстоном в проекте «Хрустального двор-ца» -- скорее в результате случая, чем творческого поиска.

«Монаднок-билдинг» -- оригинальней-шее из всех сооружений Чикаго, оно не имеет металлического каркаса; это настоя-щее массивное здание -- высочайшая по-стройка своего времени с несущими кир-пичными стенами. Консервативные заказ-чики отклонили первые эскизы металличес-кого каркаса с терракотовой облицовкой фирмы «Бернхейм, Рут» и настояли на строительстве чисто кирпичного здания. Рут постепенно заинтересовался кирпичной коробкой и с увлечением приступил к ра-боте. Интенсивное закругление, с которого начинается наружная стена над далеко выступающим цокольным этажом и которая соответствует мягкому, взлетающему вверх выступу, и в дополнение ко всему-- закруг-ление углов -- все это придает каркасу здания динамику и усиливает впечатление огромной несущей способности, которое внушают и глубоко врезанные оконные проемы.

С помощью эркерных окон, размещен-ных по каждой третьей оси, Рут вводил в фасад стальной каркас, уменьшая тем самым строительную массу и устанавливая связь с окружающими зданиями так, что на первый взгляд даже не чувствовалось корен-ной разницы в их структуре.

Возведенные к тому времени сооруже-ния дают слабое представление о развитии стальных конструкций. Специальные публи-кации исчерпывались появившейся в 1901 г. в Нью-Йорке работой Дж. К Фрейтага «Ар-хитектурная инженерия» («Architectural Engineering»), которая ставила перед собой примерно такую же задачу, как и настоящая книга. То, что инженеры играли в американ-ском высотном строительстве важную роль, следует уже из заглавия, которое означало применение инженерных методов в плани-ровке зданий и проектировании строитель-ных конструкций.

Фрейтаг установил ¦ чикагских конструк-циях два типа, две ступени развития. Преж-де всего основанная Дженни, созревшая в «Такома-билдинг» конструкция несущего каркаса, воспринимающего все нагрузки от перекрытий, крыши и стен и передающего их на фундаменты колонн и неполный кар-кас с передачей горизонтальных усилий на кирпичную кладку стен. Неполный каркас вскоре был вытеснен новым конструктивным типом, названным «клеткой» (Cage"). Здесь несущий каркас обладает горизонтальной жесткостью; ветровые связи относятся к общим элементам стального каркаса. Бла-годаря независимости несущего каркаса от стен, являющихся только ограждающими конструкциями, стали возможным создание сплошного остекления, замена внутренних стен перегородками и уменьшение толщины стен. Появилась возможность значительно ускорить ход строительства -- теперь мож-но было производить заполнение или обли-цовку наружных стен одновременно в нескольких этажах.

Значительное внимание в работе Фрей-тага уделено огнезащите. Для инженеров и архитекторов Чикаго проверка на огне-стойкость была первоочередной задачей; ужас пожарной катастрофы 1871 г. долго не забывался. Фрейтаг приводит статисти-ческие материалы о погибших при пожарах, он описывает опыт, который был накоплен при пожарах высотных домов с металли-ческим каркасом в 90-х годах и кратко характеризует мероприятия по покрытию огнезащитной оболочкой стальных несу-щих элементов.

Ветровые связи трех еще и сегодня применяемых типов были введены в прак-тику уже в 90-х годах:

ветровые связи в виде перекрещивающихся диагональных круглых стержней;

порталы и ветровые рамы -- там, где для размещения крестовых ветровых связей не было глухих стеновых плоскостей;

решетчатые балки или балки фахверка с возможно большей высотой, жестко связанные с несущими колоннами в виде рам.

Устройство фундаментов в каркасном строительстве представляло третью пробле-му, для решения которой требовалось из-менение знакомых уже основных форм. Чикаго принадлежала ведущая роль в раз-витии сплошных оснований по типу «плаваю-щего фундамента», что было обусловлено строением почвы: мощный слой пластичной глины, на котором по всей площади фунда-мента происходила равномерная осадка. Обычные типы фундаментов под массивные несущие стены с крутыми уступами, очень глубокими из-за необходимости расширения основания, нельзя было перенести на от-дельно стоящие фундаменты каркасных высотных зданий. Огромные массивные пи-рамиды под тяжелые колонны отнимали бы много места в подвальных этажах либо, если бы они располагались глубже, требовали дополнительных расходов и значительно усложняли работу. Поэтому на бетонные плиты основания вместо уступов из кирпич-ной кладки стали укладывать железнодо-рожные рельсы в несколько слоев, которые потом послойно обетонировались; таким способом можно было значительно умень-шить высоту фундаментов. Рельсы были впоследствии заменены двутавровыми бал-ками. При возрастающем числе этажей не-сколько колонн стали устанавливать на общий ростверк, а их основание выполнять в виде сплошной фундаментной плиты.

Свайные основания с момента возник-новения каркасного строительства получили сравнительно небольшое развитие; они имели преимущества при опирании на скаль-ные грунты в условиях Нью-Йорка и Бостона. При деревянных сваях возникала проблема снижения уровня грунтовой воды, разру-шавшей деревянные сваи.

Здание «Парк Роу билдинг» в Нью-Йорке, которое около 1900 г. было высочайшим зданием в мире (36 этажей), поставлено на деревянные сваи. Кессонное основание при-менялось в особо тяжелых почвенных усло-виях. Этот тип оснований, опробованный в строительстве железнодорожных мостов, получил дальнейшее развитие в Нью-Йорке при строительстве высотных зданий со стальным каркасом.

Буффало. «Гэранти — билдинг», 1895 г. Прокатные балки из ковкого железа были в 1885 г. заменены прокатными балками из литой стали, изготовленными в США «Карнеги Стил компании. С этого времени перестали применять и чугунные колонны, на смену которым пришли стандартные про-фили или квадратные коробчатые сечения из прокатной стали. Болты как средство соединения стали вытесняться заклепками. Таким образом, на рубеже двух столетий были разработаны все основные конструк-тивные элементы, необходимые для следую-щего этапа развития каркасного строитель-ства.

Для архитекторов представляют особый интерес проблемы обработки фасадов, которые принесло с собой строительство с применением стальных каркасов. Прежде всего изменилась конструкция окон, кото-рые стали непривычно большой ширины. Вначале три или четыре вертикальных раз-движных окна соединялись в одном проеме. В дальнейшем из этого решения развилось типичное «чикагское остекление»: в середи-не нерасчлененное, глухое остекление, а сбоку две более узкие боковые створки. Так же остекление стало использоваться и для устройства временных перегородок.

Особенно важны в обработке фасадов детали перемычек между окнами двух соседних этажей. С переходом к конструк-циям системы «кейдж» оконные перемычки. рандбалки и подоконники были объединены, а одно целое. Такие оконные секции кажут-ся нам курьезными из-за смешения сталь-ных конструкций и классических деталей фасада, но конструктивные проблемы и вопросы строительной физики здесь тща-тельно продуманы, в том числе колебания температуры стальных колонн, разгрузка оконных конструкций, выравнивание осадки облицовки фасада и устройство каменной кладки.

Для отделки фасада применялась кера-мика -- огнестойкий и легкий материал для заполнения покрытий и внутренней облицов-ки. Древняя техника облицовки керамичес-кими плитками давала архитекторам раз-нообразную возможность орнаментального и цветового украшения. Мелкий рельеф создавал необходимый масштаб и впечатле-ние легкости, соответствующие каркасному строительству. Очень хорошо выглядела эта облицовка в карнизах, в обрамлении экон и в межоконных поясах совместно с кирпичной облицовкой фасадов высотных домов, например на «Маркет-билдинг».

Для выдающихся зданий была исполь-зована вся гамма облицовочных материалов: натуральный камень в нижних этажах, кир-пич для промежуточных этажей и керамика для завершающего этажа и карниза. Обли-цовка стен натуральным камнем, несмотря на ряд недостатков: трудоемкость связи со стальным каркасом и необходимость за-полнения бетоном пазух между камнем и стеной, имела повсеместное применение в строительстве административных высотных зданий и пользовалась особой популяр-ностью в конце столетия как следствие исто-рической традиции века. И хотя естествен-ный камень и был оттеснен на второй план чикагской школой, но вытеснен окончатель-но не был.

По мере того как каркасный способ строительства в Соединенных Штатах совершенствовался и расширялся, становились за-метными перемены в отношении к архитек-туре-- наметился решительный поворот к академическому историзму. Некоторые историки современной архитектуры, напри-мер Гидион, считают толчком для этой пе-ремены Всемирную чикагскую выставку 1893 г. Пышный декоративный стиль, импор-тированный парижской Высшей школой изящных искусств, праздновавший свой триумф, задушил в зародыше стремление к новой архитектуре и отбросил ее разви-тие на 50 лет.

Конечно, выставка 1893 г. не была источ-ником неоклассического движения, а послу-жила только первым признаком его. Успехи чикагской школы были стихийными; она бы-ла признана народом и архитекторами всей страны; она была созвучна выросшим строи-тельным объемам и более строгим техничес-ким правилам, однако для функциональной архитектуры, свободной от исторических от-звуков, время еще не настало.

Проблематика архитектуры небоскребов в 90-е годы отчетливо проявилась в соору-жениях Л. Салливена. Его мастерская в Па-риже входила в проектное бюро Д. Адлера, с которым он проработал до 1895 г.

Первым торговым высотным зданием с металлическим каркасом является вы-строенный в 1890--1891 гг. «Уэйнрайт-бил-динг» в Сент-Луисе. Салливен пытался в нем решить архитектурную проблему небо-скребов как замкнутой, уравновешенной в перспективе композиции. Согласно класси-ческой схеме цоколь -- стена -- карниз он разделил корпус здания на три зоны: три нижних этажа, выполненных из натурально-го камня, над ними ряд этажей в кирпич-ной кладке с узкими выступающими колон-нами и утопленным орнаментированным поясом, а затем мощный ббгато украшен-ный орнаментом фриз, на котором покоят-ся сильно выступающие карнизные плиты. Угловые колонны сильно расширены по сравнению с промежуточными.

В 1894--1895 гг. Салливен усовершенст-вует этот принцип членения в «Гэранти-бил-динг», выстроенном в Буффало, и одно-временно усиливает масштабный эффект вертикального членения: цезура между тре-мя зонами, а также мощь угловых колонн и венчающего карниза сильно смягчены, все элементы обобщены в одно органически на-растающее целое.

Архитектура этих двух небоскребов с их виртуозной орнаментикой не могла стать школой, поскольку она была слишком инди-видуальна. Салливен сам это хорошо чувст-вовал; во всяком случае, в своей последней знаменитой работе -- здании универсально-го магазина фирмы «Карсон, Пири и Скотт» в Чикаго (1899--1901 гг.) -- он вернулся к элементарно простому членению фасада, точно соответствовавшему структуре карка-са -- орнамент сохранился в нижних этажах и в обрамлении окон, классические принципы композиции были отброшены. Для самого Салливена это строительство было трагическим промахом, современники не могли его понять и видели в нем рецидив к примитивному каркасному строительству. В заключение мы должны назвать еще ряд работ, в которых пионерский дух строи-телей Чикаго находил отражение вплоть до первой мировой войны. Это несколько зда-ний, в которых с помощью простых средств воплощалось то, что удалось выкристалли-зовать Салливену в качестве квинтэссенции чикагской школы в здании универсального магазина фирмы «Карсон, Пири и Скотт». В скромной кирпичной одежде с изящным членением на вертикальные элементы и го-ризонтальные полосы его здания практи-чески не стареют. Характерным представи-телем этой группы ранних сооружений с металлическим каркасом является «Либер-ти Мьючиал Иншуренс билдинг» (1908 г.).

Начало каркасного строительства в Европе -- во Франции, Бельгии, Западной Швейцарии (1890--1930гг.)

Франция и Бельгия были первыми евро-пейскими странами, в которых получили применение конструкции стального каркаса многоэтажных зданий. Это не случайно -- материальные и психологические предпосылки были здесь особенно благоприятны. Уже на заре строительства с применением металла Франция оспаривала приоритет англичан. Первые строительные фермы из ковкого железа появились во Франции еще раньше английских чугунных мостов. Соорудив остекленные металлические своды Орлеанской галереи и ботанического сада, Фонтэн и Руо создали образцы строительно-го искусства XIX в.

К 1860 г. Франция занимала первое место в строительстве покрытий больших пролетов и металлических мостов. Всю свою жизнь знаменитый инженер Эйфель посвятил строительству металлических мостов и других сооружений, которым немецкие конструкторы противопоставили свои решетчатые фермы. В итоге париж-ских всемирных выставок 1855, 1867 и 1878 гг. был достигнут очередной успех в сооружении стального трехшарнирного свода галереи машин (1889 г.) пролетом 110 м. Этот зал, пожалуй, наиболее внушительный из построенных когда-либо, воз-можно не был бы снесен в 1910 г., если бы его не затмила Эйфелева башня, которая, будучи на первых порах весьма спорной, стала знамением времени и способство-вала формированию нового восприятия пространства и структуры художниками и архитекторами.

Французские архитекторы по сравнению с архитекторами других европейских стран издавна отличались рациональным и ясным конструктивным мышлением. Французские архитекторы-теоретики XVIII в. впервые указывали на рационализм, конструктивную и формальную логику готических соборов и с этих позиций оценивали современные строения. Около 1850 г., когда возрождение готики достигло в Англии апогея, Виоле ле Дюк создал десятитомный систематизиро-ванный научный труд по средневековому строительному искусству и строительной технике «Dictionnaire raisonne». Он сводил все развитие форм к конструктивной не-обходимости. Для него крестовый ребри-стый свод, система колонн, нервюр и контрфорсов готических соборов являются завершением длительной эволюции, которая всегда стремилась к все более явному осуществлению каркасного принципа в строительстве сводчатых церковных поме-щений базиликального типа. «Готические конструкции гениальны»,-- писал он в знаменитой статье «Construction». Страст-ность, с которой Виоле ле Дюк оценивал достижения средневековых мастеров, обращалась против коллег академического направления, которые придерживались идеалов античности и ренессанса и отри-цательно или враждебно относились к новым направлениям в строительстве из металла.

«Римляне конструируют так, как пчелы строят свои соты. Это чудесно, но в этом нет никаких достижений. Соты времен римлян выглядят точно так же, как во времена Ноя. Дайте римскому мастеру чугун, железо, стекло -- он не будет знать, что с ними делать. Современный дух со-вершенно иной … «-- писал Виоле ле Дюк. Слова «современный» и «готический» он употребляет почти как синонимы.

Дух рационализма в архитектуре, кото-рый отстаивал Виоле ле Дюк, наряду с английским реформистским движением Рэскина и Морриса создали важную пред-посылку для нового модернистского течения в международной архитектуре, которое одержало полную победу над архаизмом.

«Новое искусство» (югендстиль)' пред-стало перед современниками действительно как нечто новое; оно было импульсом интенсивным, но недолговечным, оно было необходимо как переходная стадия. Чтобы опрокинуть устаревшие представления об архитектурных формах, передаваемых из поколения в поколение, ведущие архитек ры должны были, очевидно, начать с ор наментики. Они должны были предложи совершенно новый набор декоративных форм, взятых непосредственно из природ форм, какими они были представлены современной живописи, графике и внутра ней отделке, например, у Манча и Бердселея -- английских художников школы Морриса.

Воплощению в строительстве этих идей изменения архитектурных форм способ ствовали преимущества стали как строитей ного материала. Проектные предложен Виоле ле Дюка по оформлению стальн несущих конструкций побудили к дальня шему развитию техники. Необходимо бы сделать непокорный металл спосс- = повторять причудливые растителен формы, абстрактные по современным поя тиям комбинации из чугуна, гнутых пр филированных стержней и листового жел за. Используя стройность и пластм железных несущих элементов и застава считаться с ними, сторонники модер> возродили приемы раннего периода испол зования чугуна в строительстве, начми с внутренних помещений павильона Ройя. архитектора Ж. Нэша и кончая фасад*" из железа в Сент-Луисе (1860 г.). Он правда, не осуществили настоящего синте конструкций и формы, однако им все, а удалось в своих лучших творениях и стигнуть гармонии между конструкция* и их оформлением. Сторонники «нового ис кусства» сохранили идею открытых стальн" конструкций.

Именно к этому периоду относят* первые важнейшие творения нового иску! ства -- здания В. Хорта в Брюсселе. Здание фирмы «Тассел», построенное в 1892—1893 гг., сразу сделало его архитектор знаменитым. Конфигурация плана, изме няющееся на различных этажах расположи ние помещений не были чем-либо приш ципиально новым для брюссельского город ского дома. Новой была пространственна динамика, взлет и образная сила открыты конструкций в лестничных клетках: опоры решеток ограждения для лестничных площадок, косоуры, вырастающие из чугунных промежуточных столбов, с причудливыми сплетениями стержней.

Еще богаче и насыщеннее декор из железа, еще убедительнее его связь с открытыми стальными несущими элемента-ми в лекционном зале Народного дома -- здания профсоюзов, построенного в 1899 г. Профиль изящных рам фахверка, много-кратно изогнутый и закругленный, вписан-ный в трапецию, имеет заметное сходство с контуром всего здания в плане, располо-женного на круглой площади между двумя радиально отходящими от нее улицами. Этот вогнуто-выпуклый фасад заключен

ажурный стальной каркас; только лестнич-ная клетка с главным входом на одном из углов здания и две узкие полосы на стыках: соседними домами выполнены в кирпичной кладке. Количество стальных колонн фасадах верхних этажей удвоено, из-за этого окна стали очень узкими, причем сохранился масштаб, свойственный домам провинциального города.

Этот фасад является шедевром архи-тектуры, и трудно понять, как случилось, что в 1967 г., несмотря на неоднократные возражения, Народный дом был снесен. Насыщение наружных каркасов декоратив--ыми элементами для стиля модерн было о-носительно скромным -- пологие арки под нижними горизонтальными элементами, -зогнутые консоли балконов верхних эта-жей. С большой тщательностью были выполнены стыки отдельных элементов. Пять различных материалов были соединены здесь в единый ансамбль -- стекло и дере-«я иное обрамление окон, железо несущего < аркаса, решетки и перила, светлая кирпич-ная кладка пилонов, перемежающаяся с ~эанитом, и гранитные порталы. Такой эоскоши, созданной ценой огромных затрат ручного тоуда, впоследствии уже больше не встречалось.

По-видимому, эти трудности привели Хорта к тому, что он в своем следующем большом фасаде из стекла и металла при строительстве магазина «Иновасьон» в Брюсселе (1901 г.) сократил разнообразие материалов.

Каменная кладка здесь имеет лишь узкие гранитные обрамления, сам же фасад состоит из двойных стен. Несущий каркас внутренней стены воспринимает нагрузку от больших плоскостей остекления, а наружный стальной остов -- только нагруз-ку от декоративного оформления фасада. Здание, сгоревшее в 1967 г., представляло заметный шаг вперед благодаря решению его фасада; неблагоприятное впечатление производили тяготеющие к барокко изгибы м изломы верхних замыкающих арок. Еще з большей степени ощущалось чрезмерное увлечение орнаментами в универсальном магазине «Самаритэн», построенном в 1905 г. Ф. Журденом; среди парижских -шедевров это здание представляет образец периода созревания и перезревания мо-дерна.

Зато удивительно строгое и свежее впечатление производил выстроенный в 1903--1905 гг. архитектором Г. Шедан-ном торговый дом на улице Реомюра в Париже. Согласованность элементов фасада и несущих конструкций здесь полная. Впервые в многоэтажном здании -- сталь-ной фасад. Именно здесь за 50 лет до новейших крупных построек школы Мис ван дер Роэ был применен как выразитель-ное средство типичный для стали кон-структивный элемент -- балка со сплошной стенкой.

Строительство торгового дома на улице Реомюра подтверждает, что Франция уже тогда была на правильном пути, принесшем нашему столетию подлинную архитектуру металлического строительства и поставив-шем ее во главе международного развития архитектуры. В этот же период получил развитие железобетон, который, зародив-шись во Франции, оттеснил сталь в евро-пейских каркасных зданиях на пять деся-тилетий. В 1903 г. А. Перре построил свой знаменитый дом на улице Франклина, 25-- первый дом с полным железобетонным кар-касом, соответствующий требованиям архитектоники.

Железобетонные конструкции здесь еще были облицованы глазурованными плитами; в своих более поздних постройках Перре всегда оставлял бетон обнаженным. Несу-щий каркас отчетливо читается в цветовом контрасте светлых элементов рам с пестрым заполнением -- цветным узором на боль-ших плоскостях, употреблявшихся еще школой нового искусства. Работа железо-бетонного каркаса дополнительно демон-стрировалась искусным приемом: соответ-ственно продуманному расположению квартир верхних этажей уличный фасад был в середине сильно утоплен, а по краям выступал вперед над подвалом, где раз-мещались конторские помещения.

Если сравнить это здание с лучшими работами в Чикаго, создается впечатление, что архитектурный замысел довлеет над конструкцией здания, что инженер Перре подчиняется архитектору Перре. Горизон-тали и вертикали в этом фасаде не произ-водят впечатления несущих элементов, а читаются как декоративное расчленение оставшихся между окнами плоскостей. Это впечатление еще более усиливается в последующих постройках Перре -- в жилом квартале на площади Пасси (1930 г.) и в огромном комплексе восстановления Гавра (1950 г.). Даже его самые смелые ранние работы, как, например, гараж на улице Понтье, не свободны от чисто оформитель-ских тенденций.

Весьма интересны работы Тони Гарнье,, современника Перре, сооснователя между-народной архитектуры нашего столетия из бетона. Хотя он был менее популярен, чем Перре, он оказал на развитие архитек-туры существенное влияние. Гарнье впервые разработал полностью в железобетоне идеализированный проект современного города с жилыми кварталами, школами, больницами, вокзалами и т. д. Многое из своих идей Гарнье смог осуществить еще начиная с 1908 г. в обширной программе общественных работ Лиона; с тех пор градостроители и планировщики этого города мыслят преимущественно категория-ми железобетона.

Однако Гарнье отлично разбирался также в постройках из металла; это видно на примере строительства скотного двора Лионской бойни пролетом 80 м. Здесь он применил несущую систему и простран-ственный образ большой Парижской галереи машин (1889 г.), заменив в соответствии с требованиями времени и назначением помещения трехшарнирные арки трех-шарнирными рамами и уменьшив площадь остекления. То, что он считал необходимым поставить по фронтонам грандиозных сталь-ных конструкций массивные ступенчатые стены с высокими сегментными окнами, представляет еще один пример консерва-тивных тенденций в архитектуре, о которых мы уже говорили вначале.

После первой мировой войны, когда строительная деятельность вновь оживи-лась, строительство и проектирование зда-ний из металла отступило на задний план. Постоянно усиливавшаяся конкуренция меж-ду сталью и железобетоном оказала в то же время очень плодотворное влияние на развитие строительной техники и инженер-ной науки в целом.

Уже в 20-х годах металлостроители по-чувствовали необходимость в совершен-ствовании конструкций, чтобы для высоких зданий и больших пролетов использовать преимущество стали перед железобетоном. Уровень развития конструкций стального каркаса многоэтажных зданий сделал едва заметный шаг вперед по сравнению с уров-нем, достигнутым в Америке около 1900 г. Прежде всего методы расчета стальных конструкций были еще сравнительно мало развиты, каждая балка перекрытия, прогон или стойка рассматривались как само-стоятельный элемент и связи между ними принимались шарнирными -- старые метал-листы сами говорят о «методе кирпича», когда хотят охарактеризовать применяв-шиеся ими статические методы.

Применение железобетона еще раньше вынуждало учитывать монолитную природу этого материала, его пространственную взаимосвязь, влияние неразрезности и жесткости узлов и перейти от статики стержня к статике жестких рам. Переход от перекрытия из тавровых балок к реб-ристому перекрытию, применение пере-крестно-армированных плит, безбалочных перекрытий, безраскосных ферм и много-этажных рам -- все это очередные этапы в освоении неразрезности железобетонных сооружений.

На примере характерного узла стального каркаса построенного в 1931 г. в Антверпене здания «Торренгебау» отчетливо видно, насколько трудно было металлистам под-ражать строителям, применявшим железо-бетон, имея в распоряжении тогдашние конструктивные средства: фасонки, соеди-нительные уголки и заклепочные соедине-ния. Из сравнения с соответствующими узлами стального каркаса, возведенного в 50-х годах близ Цюриха, будет ясно даже неспециалисту, какие усилия были необ-ходимы, чтобы прийти к решению проблемы пространственных конструкций, какие огромные успехи были достигнуты с тех пор благодаря переходу от заклепочных соединений к соединениям на сварке и высокопрочных болтах.

Двадцатишестиэтажное здание «Торрен-гебау» было высочайшим зданием в Европе; это подтверждает, что развитие строитель-ства из стальных конструкций в Бельгии и Франции не останавливалось и что Европа уже начала догонять США в строительстве высотных домов.

Среди важнейших прогрессивных реше-ний с применением стали во Франции особо отмечены работы Ле Корбюзье, который обладал наиболее многосторонними твор-ческими способностями; его целенаправлен-ные идеи охватывали одинаково все области строительного искусства -- функцию, кон-струкцию и форму. Он начал свою архи-тектурную карьеру в ателье Перре, которо-го всегда признавал своим учителем. С самого начала своей деятельности Кор-бюзье был приверженцем бетона и своими строениями из него превзошел работы учителя. Корбюзье органично выявил железобетонный каркас выразительными архитектурными средствами и в течение всей своей жизни неустанно открывал и развивал многообразные возможности бетона как строительного материала. На-правление, которое приняла международ-ная архитектура в последние 20 лет, без него немыслимо.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой