Влияние геометрии на формообразование в архитектуре и градостроительстве

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Влияние геометрии на формообразование в архитектуре и градостроительстве

Шенцова О.М.



МГТУ им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск, Россия

Абстракт -- Поиск новых возможностей и путей формообразования в архитектуре через изучение геометрических особенностей поверхностей проявляется в творчестве многих архитекторов, так как из всех видов искусств архитектура наиболее тесно связана с геометрией. Геометрическое формообразование архитектурных сооружений - важная составляющая архитектурного проектирования, которая позволяет архитектору передать идею замысла, композицию архитектурного пространства, объемно-пространственные характеристиками объекта.

В статье выявлена взаимосвязь объемно-пространственных форм архитектурных сооружений и градостроительных планировок с геометрией; рассмотрена геометрия в качестве теоретической базы для создания архитектурных сооружений и градостроительных планировок поселений; проанализированы аналоги архитектурных сооружений с точки зрения геометрического формообразования.

Ключевые слова: геометрия в архитектуре, геометрическое формообразование



Shentsova О. М. MSTU G. I. Nosov, Magnitogorsk, Russia

THE INFLUENCE OF GEOMETRY ON ARCHITECTURAL AND URBAN SHAPING

геометрический архитектурный пространственный

Abstract -- the search of new opportunities and ways of shaping in architecture through studying geometrical features of surfaces is shown in works of many architects because of architecture that of all the arts is most closely connected with geometry. Geometrical shaping of architectural constructions - is an important part of architectural design which allows architect to convey the meaning of idea, the composition of architectural space, the volume and spatial characteristics of object.

This article reveals the interconnection between volume and spatial forms of architectural constructions and urban planning with geometry; it also considers geometry as a theoretical base for creation the architectural constructions and urban planning of settlements; it analyses the analogs of architectural constructions from the point of view of geometrical shaping.

Keywords: geometry in architecture, geometrical shaping.



Введение

Еще древними зодчими использовался геометрический опыт своих предшественников. Архитектурная форма с этой точки зрения представляется в виде группы взаимодействующих между собой разных по геометрическому виду элементов - параллелепипедов, тел вращения, призм, пирамид, и сложных поверхностей вращения.



Геометрический вид как признак архитектурно-пространственных форм

Первые геометрические понятия возникли еще в древности. Человечество наблюдало различные природные тела в виде растений животных и природного ландшафта, а первые ученые в области геометрии производили расчеты свыше тысячи лет назад. Древнегреческий ученый Евдем Родосский (4 в. до н. э.) термин «Геометрия» («землемерие») описывает следующим образом: «Геометрия была открыта египтянами и возникла при измерении Земли. Это измерение было им необходимо вследствие разлития реки Нил, постоянно смывавшего границы» [4].

Первые архитектурные сооружения (менгиры, дольмены, обелиски, кромлехи) уже подчинялись геометрическим формам. Переход от простейших по форме сооружений к сложным архитектурным сооружениям осуществлялся постепенно, по мере того как появлялись все новые и более эффективное измерительное оборудование, а также более современные материалы и механизмы.

Любая форма архитектурного сооружения содержит в себе определенную геометрическую фигуру. При этом, говорить о соответствии архитектурных форм геометрическим фигурам необходимо обобщенно, отбрасывая мелкие архитектурные детали.

На выбор той или иной геометрической фигуры, которая может быть заложена в основу архитектурного сооружения, влияют многие факторы: эстетика внешнего вида сооружения, его прочность, функциональность, ассоциативность и т.д. Каждая геометрическая фигура обладает своим индивидуальным набором свойств. Например, в Белоруссии спроектировано здание гостиницы в форме конуса. Одно из свойств конуса это преобразование звуковой волны, зашедшей в него (например, мегафон, рупор). Это свойство позволило снизить в гостинице шум в помещениях. Но существуют и отрицательные примеры.

Геометрический вид - объективный первичный признак, выражающийся через соотношение основных параметров формы. Геометрическими параметрами формы являются размеры по всем направлениям ее развития; углы между линейными и плоскостными элементами, ограничивающими форму; кривизна границ формы и др. Геометрический вид является одним из важнейших признаков формы и определяет ее характер (шар, куб, конус, параллелепипед, поверхность, линия и т.д.) [1].

Вид формы композиционного элемента определяется: стереометрическим характером очертания поверхности фигуры; соотношением размеров формы по трем координатам.

Композиционные элементы по характеру стереометрического очертания условно можно разделить на несколько видов.

Первый вид -- формы, образованные параллельно-перпендикулярными плоскостями (куб, параллелепипед) (рис. 1).

Рис. 1. Инженерный корпус Министерства автомобильных дорог в Тбилиси, 1974 г. Арх. Г. Чахава, 3. Джалагания

Второй вид -- формы, образованные наклонными плоскостями, имеющими неперпендикулярные грани (пирамиды, призмы, многогранники) (рис. 2).



Рис. 2. Кафедральный собор Св. Марии в Токио,
1965 г. Арх. К. Танге

Третий вид -- тела вращения и формы, образованные криволинейными поверхностями (шар, цилиндр, конус, формы с параболическими и гиперболическими поверхностями) (рис. 3).

Рис. 3. Гостиница «Салют» в Киеве. 1981-1983 гг. Арх. А. Милецкий

Четвертый вид -- бесчисленное количество сложных стереометрических фигур, имеющих прямолинейные и криволинейные поверхности (рис. 4).

В архитектуре наиболее употребителен первый вид фигур.

Форма композиционного элемента в зависимости от соотношения величин измерений по трем координатам может быть объемной, плоскостной и линейной [5].

Объемная форма характеризуется относительным равенством величин по трем координатам. Наиболее типичные объемные формы -- шар, куб. этих фигурах измерения по всем трем направлениям равны (рис. 4).

Рис. 4. Объемная форма. Музей медицинской истории и инноваций Пола С. Рассела в Массачусетсе

Плоскостная форма характеризуется развитостью по двум координатам при подчиненной третьей. Наиболее типичным примером является плоскостной параллелепипед (рис. 5).



Рис. 5. Плоскостная форма. Проект плоских жилых домов

Линейная форма характеризуется преобладанием одного какого-либо измерения над другими (рис. 6).

Рис. 6. Линейная форма. Второй международный финансовый центр в Гонконге



Геометрическое формообразование лежит и в основе создания пространственной композиции.

По пропорциям ограниченные пространства делятся на следующие основные группы: равноразмерные, глубинные, фронтальные, вертикальные.

Равноразмерное пространство двора палаццо Фарнезе имеет квадратный план и примерно равную стороне квадрата высоту.

Интерьер храма Ники Аптерос в Афинском Акрополе тоже предстазляет собой пространство, приближающееся к кубическому, т.е. равновеликое по трем измерениям (рис. 7).

Рис. 7. Ограниченное пространство, подчиненное геометрической форме -- куб: палаццо Фарнезе в Риме. Италия (слева); храма Ники Аптерос в Афинском Акрополе (справа)

Улица Зодчего Росси в Петербурге соединяет Театральную площадь (ныне площадь Островского) и площадь Чернышевского подчиняется параллелепипеду (рис. 8).



Рис. 8. Ограниченное пространство, подчиненное геометрической форме -- параллелепипед, воспринимаемое зрителем в глубину: улица Зодчего Росси в Петербурге

Это глубинное пространство характерно тем, что оно при равной величине высоты ограничивающих его корпусов и ширины улицы имеет основное развитие в глубину.

Фронтальное пространство также, как и глубинное подчиняется параллелепипеду, но в отличии от него имеет основное развитие по фронту [6].

Глубинная и вертикальная координаты в ней имеют подчиненное значение и могут быть близки по величине или равны между собой, но глубинная координата не должна быть слишком малой, так как в этом случае может исчезнуть пространство.

Восприятие зрителя во фронтальном пространстве будет направлено перпендикулярно развитой координате или будет проходить вдоль фронта. Подобных примеров в архитектуре можно найти довольно много, в частности площадь Навона в Риме (рис. 9).



Рис. 9. Ограниченное пространство, подчиненное геометрической форме - параллелепипед, восприятие зрителя перпендикулярно развитой координате: площадь Навона в Риме

По контрасту с предыдущими примі пространство, ограниченное группой неб стративным зданием в Нью-Йорке имеет наи вертикали.

При этом горизонтальные координаты находятся в контрастном соотношении с вертикальной. Пространства такого типа могут восприниматься зрителем не только с поверхности основания, но и, как часто бывает в современной архитектуре, при движении снизу вверх и сверху вниз.

Прочность -- одно из важнейших качеств архитектурных сооружений. Она зависит от свойств материалов, из которых они созданы, и от конструктивных особенностей.

А прочность конструкции сооружения в целом, напрямую связана с базовой геометрической формой этого сооружения.

Самым прочным архитектурным сооружением древних времен являются египетские пирамиды.

Они, как известно, имеют форму правильных четырехугольных пирамид. Именно эта геометрическая форма обусловливает наибольшую устойчивость за счет большой площади основания. С другой стороны, форма пирамиды обеспечивает уменьшение массы по мере увеличения высоты над землей. Именно эти два свойства делают пирамиду устойчивой и особенно прочной.

Геометрия в градостроительстве

Градостроители с древних времен пытались найти идеальную форму плана города. Круг и квадрат в наибольшей степени соответствовали таким представлениям. Форму круга имели города Хеттской империи (рис. 10), существовавшие за 2 тысячи лет до нашей эры. Квадратную форму плана имели древние города Китая, Индии, Римской империи (рис. 11). При этом город рассматривался не только как место проживания, но и как своеобразная модель мироустройства.

Рис. 10. План города Хеттской империи

Рис. 11. План древнеримского города Тимгад в Северной Африке (ныне на территории Алжира)

План Пекина (рис. 12), ставшего в 1421 г. столицей Китайской империи, имел близкую к квадрату форму и представлял собой три изолированных друг от друга района размещавшихся один в другом. Границами районов служили высокие стены с воротами причем оборонительное значение имели только внешние стены города протяженностью около 20 километров [6].

В градостроительстве Беларуси города с "идеальными" планами появились в 16-17 веках. Это города крепости Быхов, Слуцк, Несвиж, являвшиеся владениями крупных феодалов.

Рис. 12. Планировочное решение города Пекина в виде квадрата: тан (слева), вид с птичьего полета (справа)

Планировка городов подчинялась правилам фортификации своего времени: города имели в плане форму круга (Слуцк) полукруга (Быхов) квадрата (Несвиж) и регулярную планировку улиц; по периметру располагались оборонительные рвы и валы с равелинами и бастионами (рис. 13).

Рис. 13. Планы городов Белоруссии: а - Быхова, б - Слуцка, в - Несвижа. ХУП-ХУШ вв.



Следующий период «идеальной» планировки городов в градостроительстве Беларуси связан с включением ее в конце 18 века в состав Российской империи. Господствовавшие в тот период представления о геометрии городского плана, были реализованы в проектах планировки Городка, Мстислав ля, Климовичей, Дриссы и других городских поселений (рис. 14, 15).

Рис. 14. Город Мстиславлъ в XII в. Рисунок А. Чумаченко по реконструкции

Рис. 15. План города Мстиславля 1778 г.

Они имели регулярную планировку улиц, членение территории на однотипные кварталы жилой застройки. Наряду с главной городской площадью (площадь для размещения присутственных мест) в городах размещались торговые площади, а при большом количестве еврейского населения, отдельная площадь для размещения синагоги и лавок евреев (Городок Дрисса).

Геометрические решения городского плана весьма разнообразны. Наряду с простыми геометрическими формами: круг, звезда, многоугольник (рис. 16), разработаны и более сложные планировочные построения.

Широко известна композиционная схема плана города Бразилиа, созданная Л. Коста и О. Нимейером, которая напоминает летящую птицу (рис. 18). Оригинальностью решений отличаются «кристалл» Уолтер Бёрли Гриффина (рис. 19), система концентрических колец Э. Каталано и другие.

Рис. 16. Градостроительные таны в виде различных геометрических форм

В конце XIX -- начале XX веков в связи с развитием урбанизации появились динамичные модели планировки городов. Например, «парабола» Н. Ладов- ского дает городу возможность территориально развиваться вдоль планировочной оси (рис. 17), «улитка» П. Солери предусматривает спиральное развитие города. Принцип развития заложен во многих градостроительных проектах. В проекте «Токио 60» разработанном под руководством К. Танге развитие города предусмотрено на акватории Токийского залива -- план города напоминает дерево со «стволом» транспортных коммуникации и «ветвями» жилых комплексов, которые добавляются по мере необходимости (рис. 20).



Геометрия в архитектуре города Магнитогорска, Россия

Магнитогорск, основанный в 1929, имеет статус исторического города и рассматривается как памятник социалистическому градостроительству.

Многие здания и сооружения Магнитогорска имеют форму, известных нам геометрических фигур. Геометрические формы, свойственные архитектурным сооружениям в целом и их отдельным элементам, также являются признаками архитектурных стилей.

Рис. 17. План реконструкции Москвы 1932 г. Арх. Н. Ладовский

Рис. 18. План города Бразилиа. Арх. Л. Коста и О. Нимейер



Рис. 19. План города Канберры - столицы Австралии. Арх. Уолтер Бёрли Гриффин (1876-1937)

Рис. 20. Проект «Токио 60» на акватории Токийского залива (1960 г.). Арх. Кензо Танге

Магнитогорск, как и другие города, за годы своего развития сформировал свой особенный архитектурный облик. Город строился в советское время на пустом месте, и стили здесь очень четко и явно делятся по районам застройки.

Застройка левого берега из-за сложных условий строительства и массовой востребованости населением жилища отражает преодоление советской архитектурой этапа конструктивизма и формализма. Здания этой части города отличаются отсутствием архитектурных деталей и представляют собой в основном коробки в виде параллелепипедов.

В Правобережной части города, застраивавшаяся в послевоенные годы зданиями, в которых наиболее ясно проявлялись черты советской реалистической архитектуры, здания и сооружения активно наделяются многочисленными архитектурными деталями, несущими в себе различные геометрические формы.

Наиболее популярный район, расположенный на первой правобережной улице Уральской и с обеих сторон улицы Комсомольской, демонстрирует начало неоклассического направления советской архитектуры.

Архитекторы И. Метт и Т. Бутаева разрабатывали фасады жилых домов по примеру классической русской архитектуры, и для объединения зданий в единый ансамбль использовали рустовку (рельефную кладку грубо отесанными камнями) первых этажей и классическую строгость верхних этажей (рис. 21, 22)

Рис. 21. Фрагменты архитектуры поул. Уральской. Арх. И. Метт, Т. Бутаева



Рис. 22

Ближе к улице Ломоносова архитекторы добавили фасадам зданий ампирную трактовку, дополнив их многочисленными тонко проработанными деталями.

Одной из основных достопримечательностей Магнитогорска является проспект Металлургов. Архитектурные сооружения проспекта живут в пространстве, являются его частью, вписываясь в определенные геометрические формы. Кроме того, они состоят из отдельных деталей (балконов, эркеров, колонн, окон), каждая из которых также строится на базе определенного геометрического тела.

Рис. 23. Фрагменты фасадов жилых домов по пр. Металлургов г. Магнитогорска Арх. Л. Бумажный, Д. Бурдин, А. Ершов, О.Окунев, Л.Баталов

Башенные конструкции тоже весьма распространены в средней части Ленинского района г. Магнитогорска, в основе которых так же лежит геометрия (рис. 24).



Рис. 24 Башенные конструкции г. Магнитогорска

Интересны с точки зрения геометрической составляющей архитектурного объекта такие сооружения, как здание Цирка. Здание имеет в своей основе восьмиугольную призму перекрытую куполом в виде полусферы. Так же театр кукол и актера "Буратино" с четко выраженной геометрией объема, (рис. 25, 26).



Рис. 25. Здание цирка г. Магнитогорска: фасад (слева), тан (справа), 1975 г. Арх. Л. Б. Сегал, Э. С. Акопов, И. А. Шадрин

Магнитогорск продолжает развиваться и наряду с историческими зданиями и сооружениями воздвигаются современные объекты, которые так же не обошла геометризация архитектуры.

Рис. 26. Здание театра кукол и актера "Буратино" г. Магнитогопска. 1999 г.



Рис. 27. Здание Магнитогорской энергетической компании по ул. Советской Армии

Рис. 28. Офисное здание «Форум» г. Магнитогорск

Рис. 29. Здание Сбербанка г. Магнитогорск

В градостроительном плане г. Магнитогорска интересным объектом с точки зрения геометрии является площадь Октябрьская в виде круга и пересекающие ее ул. Ленинградская и ул. Строителейю



Заключение

Изучив проблему, мы пришли к выводу, что при проектировании и строительстве как современных зданий, так и зданий прошлого необходимы знания геометрии. Приемы формообразования архитектурной формы, которые вырабатывались архитектурной и строительной практикой, основывались на знаниях прикладной геометрии (законы симметрии, золотого сечения, пропорциональные соотношения, свойства квадрата и т.д.) и в дальнейшем проверялись многовековым строительным опытом.



Литература

1. Голов Г. М. Основы теории архитектурного формообразования [Электронный ресурс] URL: http://www.studfiles.rU/preview/2855380/page:2/ (Дата обращения 16.01.2017).

2. Дзеви Б. Из книги «Уметь видеть архитектуру» / Б. Дзеви // Мастера архитектуры об архитектуре ; под общ. ред. А. В. Иконникова - М., 1971. - С. 466- 487.

3. Маклакова T. Г. Архитектура двадцатого века: Учебное пособие для вузов. - М.: Изд-во АСВ, 2001 г.

4. Фракталы [Электронный ресурс] URL: http://bolshe.berestovica.edu.by/be/main.aspx7guicH44221 (Дата обращения 16.01.2017).

5. Шенцова О. М., Казанева Е. К. Геометрическое и бионическое формообразование в архитектуре: учеб, пособие. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. Гос. ун-та им. Г. И. Носова, 2015. -- 212 с.

6. Шенцова О. М. Геометрический вид, как свойство архитектурно-пространственных форм// Архитектура. Строительство. Образование: ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова». Магнитогорск, 2015. №2 (6) С. 46 -- 52.

Размещено на Allbest.ru

...