Связь архитектуры и природы. Использование природных аналогий в архитектуре В чем заключается единство архитектуры и природы

Связь архитектуры с природой

Очевидно, что сущности человека и природы существуют неразрывно, как бы человек не стремился к прогрессу, в конечном итоге он возвращается к природным истокам. Природа является первым началом, из которого на протяжении всего существования человечество продолжает черпать вдохновение при архитектурном проектировании. Однако научно-технический прогресс и духовные убеждения накладывают определенный отпечаток на сооружения разных исторических эпох.

Большое количество новых решений, появившихся в результате развития области строительных материалов и конструкций, позволяет человеку создавать жизнь вокруг себя. Особенности местности строительства, климатические условия и культурно-исторические особенности народов влияют на образования форм архитектурных композиций. Несомненно, природный облик накладывает отпечаток на эстетическое воспитание и формирует живые ценности, ведь появляется возможность сохранить природу для будущих поколений.

Природа проявляется в мире в многообразии форм, поэтому окруженный со всех сторон продуктами научно-технического прогресса человек продолжает брать вдохновение у природы и психологически поддается своему стремлению к духовному отдыху. Однако, это не всегда могут позволить нам архитектурные концепции рекреационных зон.

Замечание 1

Со временем трактовка термина архитектура изменилась. Изначально он означал искусство строить здания, на сегодняшний день архитектурой можно назвать отображения возможностей человечества в области технологий строительства.

Рисунок 1. Стеклянный куб Леонардо. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

На сегодняшний день самыми известными специалистами в области «природного» проектирования можно назвать таких архитекторов, как:

• Грег Линн;
• Майкл Соркин;
• Сантьяго Калатрава;
• Норман Фостер.

Сегодня разрабатывается множество новых конструктивных схем здания, всё чаще фасады украшают стекло и металл, примечательно использование грубых форм в архитектуре не только деловых и общественных точек города, но и в архитектуре рекреационных зон.

Для удовлетворения психологической потребности человека в энергетическом отдыхе важно доминирование природы, поэтому важно быть у нее «в гостях», а не являться её хозяином.

Известные сооружения, иллюстрирующие связь природы и человека

Современные технологии позволяют строить здания-сады, здания с «зелеными стенами». Такие концепции, связывающие строительную архитектуру и природу, сегодня очень популярны. Рассмотрим некоторые из самых ярких примеров таких сочетаний:

• Концертный зал Аудиторио-де-Тенерифе, Испания. По форме это здание напоминает причудливую рыбу. Крыша отличается характерным изгибом, высота которого изменяется по всей длине здания. Боковые окна Концертного зала напоминают полузакрытые веками глаза. Основной зал имеет 1616 посадочных мест и сцену шириной 16,5 метров. Войти в холл этой оперы можно с двух сторон здания, сооружение снабжено двумя террасами с видом на море;
• Комплекс сетчатых оранжерей «Эдем», Великобритания. Купола этих сооружений состоят из множества пластиковых шестиугольников, объединяющихся в одну конструкцию. Каркас состоит из металлических труб, образующих многоугольные рамы. По форме этот комплекс сооружений напоминает сетчатые пчелиные соты;
• Стеклянный куб Леонардо, Германия. Это здание служит местом проведения неофициальных встреч. Здесь можно увидеть взаимодействие внутреннего интерьера и дизайна окружающего ландшафта. Внутренний интерьер сооружения выполнен в белом цвете и коррелирует с архитектурой фасада в плавности форм;
• Планетарий Эмисферик, Испания. Это сооружение успешно выполняет функции как планетария, так и кинотеатра Imax. Переводится название этого сооружения как «полусфера», именно такую форму имеет здание. Часть полусфера подвижна: при движении открывает находящийся внутри шар. По задумке архитектора это сооружение должно напоминать человеческий глаз, символизирующий наблюдение за огромным окружающим миром;
• Музей искусств Милуоки, США. При первом же взгляде на это сооружения появляются ассоциации с белой птицей. В галереях музея насчитывается более 30000 произведений искусства;
• Комплекс подземных домов Питера Ветча, Швейцария. Здесь за основу взята концепция земли, как теплоизоляционного материала, эффективно защищающего от дождя и потери тепла. Эти сооружения представляют собой классические дерновые дома с зеленой крышей, имеющие округлую «природную» форму и характеризующиеся отсутствием повторяющихся элементов. Архитекторы таких проектов стремятся максимально использовать природный ландшафт местности, превратив фундаментальные строительные решения в сказочные.

Наряду с конкретными сооружениями можно выделить и целые направления в архитектуре, стремящиеся усилить взаимодействие человека с природой. Например, в скандинавских странах большое распространения получили травяные крыши. Норвежскими учеными было доказано, что такое покрытие обладает не только хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, но и является экологичным и экономически выгодным. В Германии также становится популярным украшение крыш композициями из цветов, это позволяет человеку почувствовать гармонию с природой, а также подчеркнуть особую индивидуальность здания.

Рисунок 2. Подземные дома Питера Ветча. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Основные аспекты «природной» архитектуры

Архитектура является одним из основных элементов, присутствующих в жизни человека, а также несет функцию защиты. Поэтому важно организовать пространство и внешний облик здания во взаимосвязи с экологически благоприятной рекреационной средой. Архитектура объединяет в единый организм созданное человеком и существующую природу. Это можно объяснить тем, что гармония является равновесием противоположных сил, что определяет главным принцип существования природы, ведь равноценность сил – это основа гармонии бытия. Сегодняшняя архитектура воплощает природу руками человека и является наивысшей степенью гармоничного воздействия.

ОБРАЗЫ ПРИРОДЫ В АРХИТЕКТУРЕ

Развитие и возникновение новых форм общественной жизни, достижения научно - технического прогресса, внедрение пространственных конструктивных систем и эффективных строительных материалов - все это привело к рождению новых свойств архитектурной формы, которые так же, как и известные нам " классические " свойства, участвуют в становлении ее красоты. При этом происходит интересный процесс: тенденции формообразования в современной архитектуре (в пределах принятого понятия " отвлеченная форма ", " структура " или " система ") начинают как бы сходиться с формами живой природы, приближаться асимптоматически (никогда, естественно, не приблизившись) к ним по своим свойствам, являющимся результатом взаимодействия функции, формы и техники.

Эстетические чувства вызывают наблюдаемые нами в живой природе свойства, которые ассоциируются с большими достижениями в архитектуре, прошедшими через десятилетия научно - технического прогресса и научно - творческую мысль архитекторов и инженеров XX в.

Сюда относятся внешне ярко выраженная физическая легкость природных форм при больших возможностях сопротивляемости механическим воздействиям; сво­ бодно развивающееся пространство, отличающееся многоплановостью и прозрачностью, которая способствует глубоко проникающему визуальному наблюдению и це­ лостному восприятию; структуризация пространства; чередование различных форм, структур, масс и прост­ ранства с постепенными переходами, осуществляемое при помощи действия механизма закона дифференциа­ ции и интеграции; пластичность форм; упругие и легкие изгибы сплошных и широких поверхностей, подобных выполненным из железобетона и пластмасс оболоч­ кам - скорлупам, применяемым в архитектурной прак­ тике; динамичность - как реальные движения, так и образное выражение роста и развития форм и т. д.

Архитектурная бионика стремится изучить объектив­ ные закономерности проявления этих свойств и найти им применение в архитектуре не только с целью реше­ ния чисто практических задач - конструирования, создания ограждающих поверхностей, организации сре­ды и т. д., но и задач эстетических, связанных с гармони­ зацией функции, формы и техники.

Однако не только сегодня, но, по - видимому, и на про­тяжении всего существования зодчества архитекторы художественно осмысливали, доводя до образности, указанные выше свойства форм и пространства приро­ ды, часто не задумываясь над обусловливающими их функциями и не связывая их с последними. И тем не менее это не только не противоречило потребности и развитию человеческого духа, но и было во многих случаях необходимо для его возвышения, для выполне­ ния больших общественных задач средствами искус­ ства архитектуры.

Формы природы, их пространственные сочетания ста­ новились в определенных случаях прообразами худо­ жественных архитектурных форм. Например, мотив зарослей лотоса интерпретирован в колоннаде египет­ ских храмов, мотив леса - в интерьерах готических соборов, что придавало им не только выразительность, но и идеологическую настроенность.

Динамика развития, роста, жизнеустремления в ар­ хитектуре нередко символически выражается в форме пространственной спирали, даже если этот прием с точ­ ки зрения функции и не обязателен (но и не противоре­ чит ей). В живой природе спираль - функциональ­ ное проявление рациональности роста и развития орга­ низмов: спиралевидные раковины, спиралевидное рас­ положение листьев на стеблях растений, спиралевид­ный порядок размещения лепестков и цветов и т. д.

Проблема динамики всегда тревожила архитекторов. Если сейчас имеются технические условия для конструи­ рования реально подвижных архитектурных форм, то в традиционной архитектуре, когда это было нужно, архитекторы стремились выразить идею динамической формы иллюзорными средствами.

Рис. 99. Павильон Болгарии для ЭКСПО -70 в виде рас­ крывающегося цветка розы. Конкурсный проект (2- я премия). Архит. Матей Матеев (НРБ)

Рис. 100. Памятник Христофору Колумбу. Конкурсный проект. 1930 г. Архит. К. С. Мельников (СССР)

В результате практи­ кой архитектуры был разработан ряд приемов, спо собствующих достижению динамической выразительнос­ ти архитектурных форм. Современные архитекторы также не отказываются от создания образов движения.

В 1969-1970 гг. болгарский архитектор М. Матеев представил на конкурс (и получил II премию) проект павильона Болгарии на ЭКСПО -70 в Осака (рис. 99). За основу образа он взял розу и придал ей " динамич­ ную " форму готового распуститься бутона. В этом решении архитектурного образа выбор розы пред­ ставляется вполне оправданным: это не копиробание природной формы, а художественная интерпретация популярного в Болгарии цветка в архитектурном произ­ ведении.

При создании образа памятника Христофору Ко­ лумбу (1930), предполагаемого к строительству в районе высадки экипажа его корабля на американской земле, архит. К. С. Мельников использовал " борьбу " двух конусов: конуса устойчивости и конуса роста, символически выражающих все трудности плавания и в итоге победу. Последнюю он " окрылил " в полном смысле слова, прикрепив к верхнему конусу (конусу роста) крылья, которые силой ветра заставили его вращаться (рис. 100). Известно, что в живой природе " противоборство " двух конусов - характерная тен­ денция, отчетливо проявляющаяся, например, в форме кроны и ствола ели, в развитии грибов и т. д.

Живая природа может вызвать еще более глубоко скрытые чувственные ассоциации, например, в связи с ростом и стремлением организмов к свету, солнцу, теплу, их жизнеспособностью - утверждением здоро­ вого начала, проявляющегося в свежих и ярких крас­ках, в упругости тканей, в определенности и постоян­ стве их формы - жизненной непосредственностью многообразия, даже кажущейся хаотичностью (подоб­ но городу, слагавшемуся в течение многих столетий и вобравшему в себя стили различных эпох).

Уместно ли в бионике использование этих ассоциа­ ций в архитектурных формах? Вполне уместно, если они правильно интерпретируются и не противоречат гуман­ ным целям архитектуры. Способы же их выражения в архитектуре подсказывает живая природа. Очевидно, использование эстетических закономерностей природ­ной гармонии не может полностью заменить художест­ венно - образной выразительности, которая присуща зод­ честву, как общественному явлению, но возможности архитектурной бионики здесь огромны,

Думается, что ассоциативное мышление способству­ ет пониманию и воспроизведению целостного образа, гармонии форм живой природы и архитектуры. Осо­ бенно оно важно для понимания " нечто " и многих, часто ускользающих от " глаз " науки изменений форм на современном этапе познания живой природы.

Это отмечает также архит. И. Ш. Шевелев, говоря, что гармония формы г достигнутая вне связи с ассоциа­ циями, не затрагивает глубин человеческого сознания, не обращена к тому, что хранится в памяти человека . Но, подчеркивает И. Ш. Шевелев, искусству архи­ тектуры свойственны не прямые ассоциации, воссоздаю­ щие зрительные картины, а ассоциации, пробуждающие, связанные с этими картинами настроения и психоло­ гические состояния. В разные эпохи, в разной архитек­ туре они неодинаковы. Античная архитектура, напри­ мер, ассоциируется с человеком, а древнерусская пред­ставляется связанной с образами природы.

Иногда задается вопрос: не потеряет ли архитектура в связи с использованием законов формообразования живой природы свое национальное лицо, что с точки зрения развития национальных культур было бы не­ приемлемым.

Мы убеждены в том, что если бы это и случилось, то в этом была бы виновата не архитектурная бионика. Напротив, архитектурная бионика помогает найти еще один путь к развитию национальных черт, а именно в аспекте интерпретации региональных, местных форм живой природы в их целостной, пространственной экосистеме. Последняя же составляет, правда, далеко не единственную, но неотъемлемую часть национальной среды.

Одновременно архитектурная бионика не сужает архитектуру до узконациональной, поскольку многие закономерности и принципы организации живых форм являются всеобщими, не говоря уже о том, что исполь­ зование законов формообразования живой природы не самодовлеюще и подчиняется главной, социальной функции архитектуры.

Последним и высшим этапом архитектурно - биони ческого процесса должна стать общественная практика, которая пробуждает новые потребности в бионических методах и может внести коррективы в старые пред­убеждения против них. Архитектурно - бионическая прак­тика способна настолько развить и обогатить эту архи­ тектуру, что возникнут фактически совершенно новые гармоничные архитектурно - бионические системы, комп­ лексы, градостроительные природные единства.

Природный ландшафт - важнейший фактор для ком­позиции любого архитектурного объекта. Общеизвест­но выражение: здание «вписалось» в ландшафт. Под этим подразумевается гармоничное сочетание его с рельефом, использование эффекта отражения в зеркале водоема, масштабные соотношения с массивами зеленых насаж­дений и т.д.

При сравнительно одинаковых природных данных облик населенного места или композиционное решение отдельного сооружения определяются творческим мето­дом архитектора , его профессиональным мастерством, знанием национальных традиций, пониманием природы. Рассматривая ландшафтные задачи проектирования зда­ний и сооружений, следует выделить три уровня :

- формирование архитектурно-ландшафтного ансамб­ля , гармоничное включение архитектурных сооружений в природное окружение, общая композиционная взаи­мосвязь архитектуры и природы, максимальное выяв­ление в функциональном и композиционном решении природных предпосылок;

- детальная архитектурно-ландшафтная проработка от­крытых пространств , примыкающих к зданиям и фор­мируемых ими, или организация их «архитектурно-ландшафтного стилобата»;

- введение природных элементов в архитектуру дома .

В последнее время архитекторы стали пользоваться архитектурно-ландшафт­ными методами и средствами. И выражается это не в отдельных деталях - устройствах для цветов и вью­щихся растений на балконах и лоджиях, но и в общем методе проектирования от ландшафта. Особенно важно, когда архитектор оперирует не отдельными элементами среды, а значительными фрагментами культурного ландшафта, формирует архитектурно-ланд­шафтные ансамбли. Тенденция сближения архитектуры и природы имеет и более детальные аспекты: раскры­тие внутреннего пространства и зрительное объедине­ние интерьера с внешней средой - окружающими ланд­шафтами, устройство в зданиях лоджий, террас, балконов, обеспечивающих связь помещений с природой, архитек­турно-ландшафтное решение интерьеров путем приме­нения разнообразных живых и инертных материалов - цветов, декоративных трав, воды, гальки и т.п.

Размещение архитектурных сооружений является формой преобразования природного ландшафта. Это пре­образование может быть положительным (когда соору­жение по форме, материалу, фактуре, масштабу и дру­гим композиционным качествам гармонирует с ландшаф­том) и отрицательным (когда архитектурные сооруже­ния не просто контрастны по отношению к ландшафту, а даже нарушают его).

Для того чтобы достичь определенной степени со­гласованности архитектурных сооружений с ландшаф­том, необходимо знать ряд композиционных приемов. Ис­ходным является сравнение пространственных форм за­стройки и ландшафта. Архитектору часто приходится сталкиваться с такими особенностями и формами ланд­шафта, которые он мало чем может изменить. Он дол­жен учесть их при проектировании. К этим неизменным формам относятся долины рек, равнины, озера, горные цепи и другие крупные ландшафтные формы.

Природные пространственные формы характеризу­ют следующие основные свойства: величина, геометри­ческий вид, фактура, цвет, светотень, положение в про­странстве. Природный фон может быть нейтральным или с ярко выраженными крупными формами типа гор, больших холмов, лесных массивов. По-разному воспри­нимаются небольшой дачный домик в горном ландшаф­те, где он подчинен среде, и крупный санаторный комп­лекс в равнинной местности, где он доминирует.

Степень согласованности застройки с ландшафтом зависит не столько от их абсолютных размеров, сколь­ко от их взаимосвязи. Геометрические характеристики архитектурных сооружений могут согласовываться с ландшафтными формами (пирамидальная форма зда­ния, остроугольный его силуэт напоминают нам окру­жающие скалы или еловый лес) или контрастировать с ними (протяженный многоэтажный дом-пластина на фоне живописного пейзажа).

Как архитектурные сооружения, так и формы ланд­шафта могут иметь массивную или ажурную простран­ственную структуру. Расчлененная застройка, ажурная структура здания ведут к большей согласованности ар­хитектуры с природой. Большую роль в согласовании архитектурного сооружения с ландшафтом играет фак­тура материала . Органичнее всего композиционно увя­зываются с природным окружением простейшие соору­жения из естественных материалов - дерева, камня, ка­мыша. Фактура искусственных строительных материа­лов (пластмасса, алюминий и др.) контрастиру­ет с фактурой природных компонентов.

Доминирующее или подчиненное положение соору­жения в ландшафте во многом определяется его разме­щением: вдоль рельефа и в его понижениях ведет к согласованности, поперек рельефа и на его высоких точ­ках - к контрасту. Застройка ниже леса и среди леса подчинена природному фону, многоэтажная на фоне на­саждений - всегда контрастна. Таким образом, чтобы сооружение максимально согласовывалось с ландшаф­том, оно должно иметь малую величину, ажурную про­странственную структуру, геометрическую форму, анало­гичную формам ландшафта, гармоничное цветовое соче­тание архитектурных и природных компонентов.

К решению архитектурно-ландшафтных задач орга­низации ближайшего окружения зданий, отдельных про­странств под открытым небом необходимо подходить как к проектированию интерьера, в создании которого объединяется творчество архитекторов, художников, инженеров зеленого строительства, специалистов в облас­ти городского ландшафта и ландшафтного дизайна. Гармония человека и природы, архитектуры и ланд­шафта всегда будет достигнута, если архитектор не фор­мально, а творчески, опираясь на определенную сумму знаний, исходит в своем поиске из ландшафтной ситуа­ции, выявляя и подчеркивая ее лучшие качества.

В крупном городе человек оторван от естественной природы. Решить вопрос удовлетворения потребности городского, жителя в общении с природой в значитель­ной мере можно не только ландшафтно-градостроительными средствами, совершенствуя водно-зеленые систе­мы города, активно выявляя в застройке местные при­родные особенности, но и вводя элементы природы и, прежде всего растения в здания и сооружения.

Природные материалы используются архитектора­ми как во внешнем, так и во внутреннем оформлении зданий. В экстерьере - это вертикальное озеленение фа­садов, озеленение и цветочное оформление балконов, лод­жий, окон, архитектурно-ландшафтное решение внутрен­них двориков, террас, плоских кровель. Малые архитектурные формы для ландшафтного бла­гоустройства балконов и лоджий - напольные и навес­ные ящики для цветов, решетки - для вьющихся рас­тений, кашпо - для ампельных. Необходимо добиваться стандартизации и сборности такого оборудования, что­бы избежать нежелательной самодеятельности, вносящей хаос в архитектуру зданий. Озеленение и цветочное оформление лоджий и балконов - это задачи в первую очередь жилищного строительства. Одна из причин -необходимость постоянного ухода за растениями, что в общественных зданиях, как правило, затруднено.

Для посадки грунтовых цветов чаще используются деревянные ящики шириной 20-30 см и высотой 20-25 см (длина определяется в зависимости от общей ком-, позиции лоджии или балкона, характера их огражде­ния, типа устройства для вертикального озеленения и пр.). Возможно применение малых форм из бетона, ша­мота, пластмассы. Бетонные изделия окрашиваются во­достойкой полимерной краской либо содержат в фак­турном слое цветные пигменты. Металлические детали покрываются масляной краской. Деревянные элементы лучше выполнять из тонированной древесины с после­дующим покрытием бесцветным водостойким лаком. Ящики для растений устанавливают на полу или на поручнях ограждения. Во всех случаях они должны быть надежно закреплены специальными кронштейнами и крючками толщиной не менее 0,5 см. Возможны как смешанные, так и однородные по ассортименту посадки. Рекомендуется в первом ряду высаживать ампельные (свисающие) или бордюрные растения (настурция, алиссум, лобелия, агератум, тагетис и др.); во втором - пе­ларгонию, клубневую бегонию, циннию, астры, петунию и др., в третьем - душистый горошек, ипомею, фасоль и т.д. Для северных фасадов выбор растений ограничен, однако и здесь можно высаживать низкорослые: марга­ритки, анютины глазки, примулы, маттиолу, алиссум; среднерослые: настурцию, петунию, душистый табак, кален­дулу, гипсофилу, фуксию. В лоджиях и на балконах иног­да устраивают минирокарии .

Комплексное озеленение жилых домов с использо­ванием высококачественного, выполненного в едином сти­ле оборудования для растений позволит значительно обо­гатить архитектуру типовой жилой застройки, повысить комфортность ее среды.

Особую область ландшафтного творчества составля­ют террасные жилые дома. Сады-террасы являются как бы продолжением жилища, «зеленой гостиной». Этот воп­рос связан с организацией и других типов садов на кры­шах. В современной отечественной прак­тике они еще мало распространены.

Родина садов на крышах и террасах - Ассирия и Вавилон. К смелым конструктивным решениям относятся «висячие» сады Семирамиды, созданные в VI в. до н.э. Из истории известны сады Помпеи, «плавающие» сады Греции и Малой Азии, роскошные сады на террасах византийских императоров, сады на крышах в немецких городах и др. С XIX столетия появились новые экономические и технические предпосылки создания садов на крышах. В XX в. широкое освоение плоских кровель нашло отражение в творчестве архитекторов Ле Корбю­зье, Райта, Гропиуса и др.

Сегодня нельзя говорить только о садах на крышах. Правильнее ставить вопрос о принципах устрой­ства садов на различных искусственных основаниях -крышах, террасах, эстакадах, перекрытиях подземных со­оружений.

Устройство садов на искусственных основаниях свя­зано с решением ряда социально-экономических, экологических, технических и эстетических проблем. Прежде всего это экономика градостроительства, рацио­нальное использование городских земель, которые сти­мулируют создание многоуровневых надземных соору­жений с площадями-платформами, эстакадами, терраса­ми для пешеходного движения, стоянками и благоуст­роенными местами для кратковременного отдыха.

Разноэтажность современной застройки города не только создает предпосылки для эффективной эксплу­атации плоских крыш малоэтажных блоков в качестве дополнительных мест отдыха, летних кафе под откры­тым небом и т.п., но и ставит чисто архитектурно-худо­жественные задачи. Пока в большинстве случаев из окон и лоджий высотных зданий открывается неприглядный вид на черные крыши торговых центров, блоков обслу­живания и др. Летом рубероидно-битумная поверхность кровли перегревается, излучает излишнее тепло и вредные летучие вещества, а в ветреную погоду пылит.

В зависимости от расположения относительно уров­ня земли сады на искусственных основаниях подразде­ляются на надземные (в прошлом - «висячие»); назем­ные, находящиеся на уровне земли; и смешанного типа. Это сады, соответственно устраиваемые на крышах зда­ний или на других конструкциях, приподнятых над зем­лей, над подземными сооружениями и на сооружениях, которые частично заглублены или примыкают к скло­ну местности. Таким образом, к садам на искусственных основаниях можно отнести те архитектурно-ландшафтные объекты, в которых зеленые насаждения отделены от естественного грунта теми или иными строительны­ми конструкциями

Необходимо иметь в виду, что устройство садов на искусственных основаниях экономичнее и технически надежнее, если эти вопросы решаются при проектиро­вании зданий и сооружений, а не при последующем приспособлении кровель и соответствующей техниче­ской реконструкции, их архитектурно-ландшафтном обо­гащении. Наибольшими эстетическими и экологиче­скими возможностями обогащения «пятого» фасада го­рода располагает ландшафтная архитектура. С устрой­ством садов на крышах улучшается микроклимат, об­щий ландшафтно-художественный облик города. Про­блема организации садов на искусственных основани­ях актуальна не только для общественных центров и комплексов, но и для промышленных зон и жилой за­стройки. На территориях существующих промышлен­ных объектов часто невозможно организовать даже небольшие площадки для кратковременного отдыха, в то время как плоские кровли зданий, как правило, пус­туют. Большая плотность застройки в старых жилых кварталах также не позволяет увеличить площадь зе­леных насаждений и площадок для игр детей и отды­ха взрослых.

Сады подразделяют­ся на эксплуатируемые и неэксплуатируемые. Группа эксплуатируемых садов предполагает активное исполь­зование их площади и представлена в основном рекре­ационными и реже продуктивными типами (последние создаются с целью выращивания цветов, овощей и т.п.). Группа неэксплуатируемых садов подразделяется на де­коративные и защитные типы. Декоративные сады на крышах не предусмотрены для посещения людьми, а слу­жат исключительно эстетическим целям, представляя собой фактически декоративные панно. Их покрытия вы­полняются с применением как естественных живых и неживых (трава, мхи, цветы, невысокие кустарники, ка­мень, иногда вода), так и искусственных (керамика, кир­пич, стекло, пластмассы и др.) материалов. Защитные функции садов на крышах связаны в основном с пре­дохранением зданий от чрезмерного перегрева, от сол­нечной радиации. По преобладанию того или иного ма­териала выделяются сады водяные (наиболее распрост­раненный тип защитного сада на юге), растительные и сухие ландшафты. В «сухом ландшафте» используют неживые материалы - песок, гальку, валуны, коряги; иногда по примеру японского сада - мхи, малые архи­тектурные формы.

Растительные сады подразделяются на сады с по­чвенным слоем в виде сплошного покрова или несколь­ких участков, разделенных дорожками и площадками, и сады, в которых земля размещается только в специ­альных емкостях - контейнерах.

Из широко известны сад на пере­крытии пятиэтажного гаража-стоянки в Окленде, США, а также сад на крыше музейных зданий Смитсониев­ского института в Вашингтоне (рис. 3.), сад с цветущими кустар­никами, разбитый на крыше подсобных помещений цирка в Сочи, декоративное решение озеленения плоских крыш санатория «Приморье» там же и т.д.

По мнению специалистов, затраты на строительство садов на крышах сравнительно невелики, они определя­ются разницей в стоимости эксплуатируемых и неэксплуатируемых плоских крыш. Стоимость крыш с садом не более чем в 2 раза превышает устройство неэксплуатируемых кровель.

От развития практики устройства садов на искусст­венных основаниях можно ожидать многосторонний эф­фект:

- экономический - рациональное использование цен­ных городских земель и получение дополнительной по­лезной площади;

- экологический - улучшение санитар­но-гигиенических параметров городской среды;

- социаль­но-культурный - развитие системы новых мест обще­ния и повседневного отдыха, совершенствование эсте­тики городского ландшафта.

Ассортимент посадок для устройства садов на кры­шах подбирается из местных (или давно интродуцированных) растений, наиболее приспособленных к необыч­ным условиям произрастания.

Газон может создаваться на естественной почве , ков­ровый - на синтетической основе , а также с применени­ем гидропоники. Иногда газон заменяют неприхотливы­ми почвопокровными и даже вьющимися растениями, а также применяют мхи. Цветы , как правило, высажива­ются в кашпо и вазах , древесно-кустарниковые расте­ния - в кадках, специальных контейнерах , редко в от­крытом грунте . Иногда деревья , высаженные в кадки, мас­кируют холмами земли с естественными очертаниями . При расположении растительности учитывается мас­са почвы, сила ветра, необходимость устройства дренажа, водостоков. Размещение почвы, растений увязывают с несущими конструкциями сооружения, на котором устанавливается сад Одним из средств дематериализации архитектуры является размещение зданий под землей или их частич­ное заглубление . С этим связано и применение «зеле­ных крыш» как нового экологического направления в градостроительстве и архитектуре.

Зеленая крыша применена в за­стройке студенческого городка Технологического уни­верситета в Делфте, доминантой является 40-метровый бетонный конус, пронизывающий зеленую крышу и за­мыкающий главную композиционную ось всего комплек­са. Технологические свойства крыши позволяют поддер­живать оптимальный микроклимат в течение всего года. Важна экологическая сторона архитектурно-конструктивного решения: дождевая вода по наклонной кровле собирается в специальные резервуары и в дальнейшем используется.

Возможны различные формы реализации визуаль­ных взаимосвязей «здание - ландшафт», в том числе колористическая гармония сооружения и ландшафтно­го окружения, стены из зеркального стекла, как бы «ра­створяющие» здание в отражении неба, растений, воды и др.

Введение природных элементов во внутренние про­странства зданий имеет множество форм. Для интерьера важны визуальные связи с окружающим ландшафтом. Это достигается раскрытием внутреннего пространства «на природу» через панорамные окна, устройством лод­жий, террас, раздвижных стенок и т.п. Самостоятельной задачей является введение в интерьер природных эле­ментов - растений, камня, воды и т.д. В архитектурно-ландшафтном решении интерьера выделяют два аспек­та : создание зимних садов и использование растений в качестве архитектурно-декоративных композиций.

Зимний сад - сад экзотических растений, выращи­ваемых в условиях искусственного микроклимата. Со­здание зимних садов достаточно сложно, так как надо удовлетворить особые требования к температурно-влажностному режиму помещения, освещенности, а отсюда к ограждающим конструкциям, системе отопления и вен­тиляции, условиям естественного и искусственного ос­вещения и т.д.

На практике чаще встречается второй вид натурали­зованного интерьера - различные формы декоративно­го озеленения и цветочного оформления помещений об­щественных и жилых зданий. В общественных зданиях кроме растений широко используются бассейны, фонта­ны, скульптура, неживые природные материалы - ка­мень, песок, дерево. Растения в помещениях играют санитарно-гигиениче­скую и декоративную роль. Они аккумулируют свежий воздух, регулируют температурно-влажностный режим, поглощают шум, пыль, конечно, в небольшом масштабе.

В композиции интерьера используется цвет, факту­ра, рисунок листьев, цветков, силуэт, масса растений и другие их качества. С помощью растений пространство расчленяется, зонируется . Возможны разнообразные формы исполнения: одиночное растение (чаще на фоне чистой плоскости стены); вертикальное озеленение вью­щимися растениями, устройство зеленых бордюров и т.д. Часто различные приемы сочетаются. Отличается ме­тодика озеленения жилых, производственных и обще­ственных зданий. Если в жилище декорирование расте­ниями - индивидуальное творчество его владельца, то в общественных и производственных помещениях -это один из аспектов архитектурного решения, закла­дываемого в проекте.

При использовании декоративных возможностей одиночного растения на первый план выступают дета­ли: рисунок и размер листьев, соцветий, оттенки цвета. Одиночные растения устанавливаются на фоне стены или светового проема в вазах, кашпо в углублении пола или на специальных подставках. Применяются разно­образные ящики для цветов в сочетании с мебелью (сто­лики, подставки, выполняемые из дерева, металла, плас­тика).

Большую роль в формировании интерьера играют зеленые бордюры . При их проектировании внимание уделяется не индивидуальным качествам отдельных ра­стений, а силуэту бордюра в целом. По цвету, компози­ции могут быть найдены контрастные и нейтральные решения. Расположение бордюра возможно в горизон­тальной и вертикальной плоскостях, вдоль оконных про­емов, стен, передвижных экранов, на полу или в углуб­лении пола, в виде обрамлений лестниц, заменяющих балюстраду. При высоком расположении зеленых бор­дюров возможны варианты ниспадающей зелени из ам­пельных растений.

Приемы, основанные на оформлении зеленью верти­кальных плоскостей , также отличаются многообразием. Это или густая масса вьющейся зелени - зеленый за­навес, или одна ветвь, затейливо ползущая по стене и образующая легкий прозрачный рисунок, или отдель­ные разбросанные пятна. Для оформления растениями используются как непрозрачные вертикальные плоско­сти, так и трельяжные стенки из металла или дерева. С помощью прозрачных перегородок, декорированных зеленью, зонируют помещения, частично отделяют одно от другого.

К объемным зеленым композициям относятся отдель­но стоящие экземпляры, их группы, целые садовые угол­ки. Выразительны композиции в низких плоских вазах. В крупные кашпо высаживаются несколько растений, различных по высоте, характеру роста, контрастирую­щих по форме и фактуре листьев. Очень благодатный материал пенобетон. Он хоро­шо поддается обработке, резьбе обычным инструмен­том. В выдолбленные отверстия можно или непосред­ственно высаживать растения, или устанавливать цве­точные горшки.

В группах растений, размещенных на плоскости пола или в специальном углублении, пространство между ра­стениями заполняют до уровня пола или до края бор­дюра мхом, галькой, песком. Несколько крупных камней, уложенных между растениями, придают композиции ес­тественность.

Ландшафтные композиции, продолженные за преде­лы интерьера (на террасе, в придомовой полосе) и раз­деленные лишь стеклом окон и балконных дверей, со­здают иллюзию единства внешнего и внутреннего про­странств. Распространено у витринных окон со стороны экстерьера и интерьера устройство полос, засыпанных галькой. На них устанавливаются кактусы

В озелененном интерьере так же, как и в малом саду под открытым небом, большое внимание уделяется раз­работке плоскости земли, малым архитектурным фор­мам, мебели, рассчитанным на близкое восприятие. Инте­ресно, когда фойе или вестибюль решены в нескольких уровнях. Каждый уровень имеет свою растительность, и благодаря тому, что высота помещения увеличивается, возрастает контраст между высокими растениями на террасах с невысокими потолками и маленькими рас­тениями в высоких помещениях. Эффект натурализа­ции связан с видимым пространством парка за стеклом, а спускающиеся террасы вызывают ощущение спуска по рельефу.

Пока не представляется возможным вырастить в ин­терьере березовую рощу или группу яблонь, когда за окном стоит мороз. Растения живут ритмичными цик­лами соответственно смене времен года. Поэтому в ус­ловиях интерьера используются южные теплолюбивые вечнозеленые растения, интродуцированные в наших ус­ловиях. Однако попытки дендрологов включить в инте­рьер растения умеренного климата должны увенчаться в конце концов успехом, и это откроет новые возможно­сти для архитекторов, работающих в области формирования интерьеров. К сожалению, приходится конста­тировать, что в озеленении интерьера, как и в озелене­нии городских территорий, часто преобладает непрофес­сионализм, ведущий к уходу от основного композицион­ного замысла автора-архитектора, бессистемному, коли­чественному заполнению помещений растениями, во мно­гих случаях безвкусному.

Часто озеленение и цветовое оформление производ­ственных помещений связаны со специфическими труд­ностями . Далеко не все растения выдерживают постоян­ное искусственное освещение, загрязненность, запылен­ность воздуха и т.д. Возникают дополнительные труд­ности с содержанием растений в производственных по­мещениях. Из-за запыленности растения требуют допол­нительного ухода (обтирание, опрыскивание). Опыт по­казал, что там, где запыленность превышает 3,8 мг/м 2 (например, в чесальном, ровничном цехах текстильного производства), озеленение нецелесообразно.

Освещенность в зоне озеленения должна быть около 800-1000 лк. Светильники (люминесцентные лампы) ре­комендуется размещать непосредственно над растения­ми на высоте 1 м. Несмотря на более сложные условия произрастания растений, специфическую агротехнику, озе­ленение цехов, в том числе с искусственным освещени­ем, возможно.

Зеленые зоны в производственных помещениях устраиваются с учетом направления движения работа­ющих и внутрицехового транспорта, требований техни­ки безопасности - так, чтобы не нарушать технологи­ческого процесса. Последние годы все чаще и шире в производствен­ных и общественных интерьерах стали использоваться искусственные растения.

Тема: Проектирование садов, парков, лесопарков.

План:

1. Основные задачи проектирования садов.

2. Виды современных садов.

3. Виды парков.

4. Организация современного парка. Ландшафтная оценка территории парка.

5. Этапы проектирования парка.

6. Основные требования к функциональным зонам парка. Лесопарки.

Культура

Вестник ДВО РАН. 2006. № 5

В.В.ИСАЕВА, Н.В.КАСЬЯНОВ

Фрактальность природных и архитектурных форм

С целью выявления общности и специфических отличий морфогенеза в природе и архитектуре рассмотрены некоторые здания и сооружения в сопоставлении с природными формами и фрактальными моделями. Архитектурные формы более регулярны, чем природные, и вовлекают малое число повторов с их вариациями.

Fractal morphogenesis in nature and architecture. V.V.ISAEVA (A.V.Zhirmunsky Institute of Marine Biology, FEB RAS, Vladivostok), N.V.KASYANOV (Institute of the Theory of Architecture and Town Planning, Moscow).

Some buildings and constructions are considered in comparison with natural forms and fractal models in order to reveal common and specific features in architectural and natural morphogenesis. Architectural forms are more regular than forms of nature, and involve few iterations with variations.

В течение последних десятилетий стремительно развивается новая обширная область междисциплинарных исследований, включающая нелинейную динамику, фрактальную геометрию, теорию самоорганизации. Междисциплинарный подход существенно раздвигает рамки научных исследований, помогая выявить общие черты морфогенеза в живой и неживой природе. Фрактальные алгоритмы (правила построения) в природе и творчестве человека открыл Бенуа Мандельброт (B. Mandelbrot). Одна из важнейших характеристик фрактала - масштабная инвариантность (самоподобие в широком диапазоне масштабов). Дробное значение фрактальной размерности характеризует степень заполнения пространства фрактальной структурой, тогда как значение лакунарности представляет собой меру неоднородности структуры фрактала .

Множество процессов, происходящих в природе и обществе - от космических до социальных и физиологических, - характеризуется хаотической фрактальной динамикой . Фрактальность природных объектов подтверждается возможностью построения весьма правдоподобных компьютерных ландшафтов виртуального мира на основе простых фрактальных программ, в которых приближение к реальности достигается некоторой степенью нерегулярности путем введения случайных чисел. Морфогенез растений также успешно имитируется подобными программами. Моделирование морфогенеза животных на всех уровнях их организации - динамично развивающаяся область биологии. Биологические структуры сложной пространственной организации могут быть количественно охарактеризованы путем определения фрактальной размерности, служащей показателем морфологической сложности этих структур . Вовлечением фрактальных алгоритмов в биологический морфогенез обеспечивается сжатое генетическое кодирование. Фракталоподобные структуры живой природы характеризуются ограниченной шкалой повторов и менее хаотизированы по сравнению с фракталами неживой природы; как правило, это мультифракталы, т.е. неоднородные фракталы.

ИСАЕВА Валерия Васильевна - доктор биологических наук (Институт биологии моря ДВО РАН им. А.В.Жир-мунского, Владивосток), КАСЬЯНОВ Николай Владимирович - кандидат архитектуры (Институт теории архитектуры и градостроительства РААСН, Москва).

Использование подходов фрактальной геометрии позволяет выявить сходство ряда живых и неживых объектов - как природных, так и созданных человеком. Один из примеров такого параллелизма формообразования дает сопоставление конструкций геодезических куполов с организацией молекул фуллеренов, макромолекулярных комплексов клеток многоклеточных животных и скелетных структур радиолярий (рис. 1). Строительные конструкции геодезических куполов были запатентованы в 1954 г. Р.Б.Фуллером (1895-1983), американским изобретателем, архитектором и философом ; в нашей стране такими разработками занимался М.С.Туполев. Геодезические купола могут быть образованы сложной сетью треугольников, которые формируют поверхность, близкую к сферической (рис. 1а). Повторные подразделения на треугольники, характерные для геодезических куполов, образуют фрактальный алгоритм. Конструкции с таким триангуляционным разбиением оказались не только перспективными в архитектуре, но и очень сходными с природными формами. В 90-е годы прошлого века было получено новое вещество - фуллерит, состоящее из молекул углерода, фуллеренов (этимология названий фуллеренов и фуллерита весьма прозрачно связана с именем Фуллера). Фуллерит - аллотропная модификация углерода , третья кристаллическая форма углерода (две ранее известные формы - графит и алмаз). Молекулы фуллеренов представляют собой замкнутую поверхность в форме сферы или сфероида, на которой располагаются атомы углерода (рис. 1б). Конструкции геодезических куполов подобны и некоторым биологическим структурам, например макромолекулярным комплексам клатрина (рис. 1в), сети пучков актиновых филаментов клеток многоклеточных животных (рис. 1г) и скелетам некоторых радиолярий, одноклеточных организмов (рис. 1д).

Изобразительному искусству и музыке также свойственны фракталоподобные характеристики . Некоторые примеры использования художниками повторяющихся в разном масштабе элементов, т.е. фрактальных множеств, приведены Б.Мандельбротом . Исследования традиционной музыки Японии, Индии, народных песен России, американских блюзов, музыки Баха, Бетховена, Дебюсси, Штрауса привели к выводу о том, что музыка имеет общие черты с динамикой природных процессов, имитируя природные изменения нашего мира во времени . Произведение искусства приятно и интересно при условии, что оно не слишком однообразно и в то же время не таит в себе слишком много сюрпризов; музыка приятна, если в ней присутствуют изменения тональности во многих масштабах частот и изменения ритма хотя бы в нескольких масштабах времени . Компьютерное изображение множества Мандельброта можно перевести в звуки и получить музыку с повторяющимися и сменяющимися «темами». Переложение электрокардиограммы человека в звуки дает «песни сердца», музыку, синтезированную по алгоритму хаотических фракталов кардиограммы (см. ).

Применение повторяющихся в разном масштабе самоподобных форм, т.е., в сущности, фрактальных правил построения, широко распространено и в архитектуре. Известное уподобление архитектуры застывшей музыке (И.В.Гете) глубоко обоснованно: и музыка, и архитектура фрактальны. Произведения архитектуры включают в себя многие масштабы длины и элементы самоподобия: подобие частей и целого, подчиненность отдельных элементов целому (рис. 2). Архитектурные фрактальные структуры более упорядочены, чем природные. Фрактальность многих архитектурных форм весьма очевидна и лежит буквально на поверхности (как правило, на фасаде). Мандельброт первым написал о фрактальности архитектуры и привел архитектуру здания Парижской оперы, произведения «изящного» искусства (архитектор Ш.Гарнье), как пример фрактального творения . М.Шредер в качестве примера самоподобия в архитектуре называет замок Кастель дель Монте, построенный по собственному проекту императором Священной Римской империи Фридрихом II. Этот замок представляет в плане правильный восьмиугольник, к вершинам которого пристроены восемь мощных башен, каждая из которых также имеет в плане форму правильного восьмиугольника .

Рис. 1. Фрактальное разбиение: а - макет геодезического купола; б - строение молекул фуллеренов; в - клатриновая сфера ; г - система пучков актино-вых филаментов цитоскелета; д - скелет одной из радиолярий

Рис. 2. Самоподобие форм в архитектуре: а - здание Исторического музея в Москве; б - здание почтамта во Владивостоке; в - индийская храмовая архитектура, комплекс в Кхаджурахо Рис. 3. Фрактальные прообразы и архитектура пирамидальных фасадов, колоколен: а - «салфетка» Серпинского, построенная из квадратов ; б - фрагменты фасадов готических зданий Германии ; в - колокольня (г. Кашира) Рис. 4. Сходство очертаний графика функции Вейерштрасса (а) и силуэта Миланского собора (б)

Принципы фракталоподобного формообразования в архитектуре применяются с давних времен, но лишь к концу XX в., после появления книг Мандельброта, использование фрактальных алгоритмов в архитектурном морфогенезе становится осознанным. Ч.Дженкс описал переход к новой парадигме в архитектуре под влиянием наук о сложных системах, включающих фрактальную геометрию и нелинейную динамику. Несколько ключевых зданий, построенных Ф.Гери (Frank Gehry), П.Эйзенманом (Peter Eisen-man) и Д.Либескиндом (Daniel Libeskind), выглядят как первые проявления этой новой архитектурной парадигмы. Современные архитектурные течения, оперирующие образами сложных поверхностей, математически описываемых нелинейными уравнениями, можно условно называть нелинейной архитектурой. Ч.Дженкс и И.А.Добрицина писали о нелинейности и фрактальности архитектуры в общей декларативной форме. Фрактальная геометрия Б.Мандельброта в определенной мере использована для анализа архитектурных форм в книге К.Бовилла , единственной к настоящему времени монографии о фракталах в архитектуре, в которой собственно архитектуре посвящена меньшая часть книги. В ряде статей и сайтов Интернета отмечены повторяющиеся в разных масштабах элементы архитектуры готических соборов, стиля барокко, индийских храмов, проведен анализ повторов в классических ордерных формах.

Фрактальная формализация применена Бовиллом к рядам строений вдоль улиц и для определения фрактальной размерности некоторых архитектурных сооружений (в том числе Ф.Л.Райта и Ле Корбюзье) методом подсчета квадратов; такой анализ устанавливает эстетическое обоснование оценки архитектурного дизайна, позволяющее дать рекомендации для ухода от мертвящей монотонности стандартной архитектуры. Однако попытки количественным образом связать высокое значение фрактальной размерности (отражающее дробность деталировки) с архитектурной выразительностью не слишком много дают для понимания фрактальных правил построения архитектурных форм. Значение фрактальной размерности может служить лишь формальной характеристикой пространственной сложности объекта, не учитывающей более важные качественные характеристики. Хотя обычно с фракталами ассоциируется богатство форм, фракталы могут быть и эстетически неинтересны, даже скучны. Напротив, в архитектуре есть сооружения, практически лишенные фрактальных характеристик и при этом весьма выразительные - например, массивные нелинейные формы. Фрактальные прообразы архитектурных форм фактически еще не были показаны.

Целью нашей работы был поиск простейших графических фрактальных образов, визуализирующих некоторые архетипы фасадов, планов и трехмерных архитектурных форм, и привлечение имитационного компьютерного моделирования для качественного, а не количественного анализа фрактальных по существу алгоритмов архитектурных сооружений - как правило, не осознававшихся их архитекторами и строителями в терминах фрактальной геометрии. В более широком аспекте эта задача составляет часть проблемы выявления параллелизма формообразования в столь различных мирах, как неживая и живая природа, с одной стороны, и созданные человеком формы - и реальные архитектурные, и виртуальные (компьютерные) - с другой. Современный научный подход с применением фрактальной геометрии, а также топологии и нелинейной динамики способен выявить здесь множество сходных направлений и решений морфогенеза, включая не раскрытые ранее аспекты формообразования и создание потенциально новых архитектурных форм. Ссылаясь на Мандельброта: «графическое представление - чудесное средство для сопоставления моделей с реальностью» , рассмотрим некоторые графические фракталы в качестве прототипов архитектурных фасадов и планов.

Алгоритм Серпинского (так называемая салфетка Серпинского, построенная в данном случае из квадратов) на первых этапах построения дает прообраз таких культовых сооружений, как ступенчатые пирамиды; вытянутые по вертикали здания подобного архетипа -

храмовые и крепостные башни, колокольни (рис. 3 а-в). Разумеется, бесконечные повторы какой-либо структуры в архитектуре невозможны, реальная архитектура обычно содержит немногие повторы, поэтому фрактальные модели, имитирующие архитектурные сооружения (или раскрывающие «генетический код» архитектурных объектов), - это протофракталы (термин Мандельброта для фрактальных структур с немногими повторами). Кроме того, в архитектуре, как и в музыке, редко встречаются точные повторы, обычны же вариации темы, образа.

Для силуэта храмов с множеством вертикальных повторяющихся элементов неким метафорическим прообразом может послужить график функции Вейерштрасса (рис. 4 а, б) -классической фрактальной функции, не имеющей производных ни в одной точке (соответственно на графике нельзя провести касательную ни к одной точке), открытой в конце XIX в. Несомненно, архитекторы и строители Миланского и подобных соборов не ведали о функции Вейерштрасса, и мы не утверждаем, что силуэтные линии собора точно следуют графику функции - этот график дает лишь визуальную метафору подобных архитектурных форм.

Множество Кантора - еще один фрактальный алгоритм, пригодный для описания архитектурных форм с симметрично расположенными частями разной высоты, что весьма обычно в архитектуре (простейший архитектурный прием - в средней части здания возвышается уменьшенное подобие всего здания). Фрактальная структура классического множества Кантора дискретна, тогда как в качестве архитектурных прообразов более пригодны связные фракталы, например «салфетка» Серпинского. Соединение дискретных участков множества Кантора дает связный фрактал (гребень Кантора, рис. 5б) - прообраз «сталинской высотки» и подобных зданий. Множество Кантора с вариациями лакунарности (рис. 5в ) можно модифицировать простейшим образом, получив, например, графический морфотип (рис. 5 в, г), сходный с архитектурными формами индийских храмов. Фрактальный алгоритм построения дискретного множества Кантора сходен с алгоритмом формообразования дихотомически ветвящегося дерева - связного фрактала. Перевернутое дихотомическое дерево - обобщенный «архитектурный код» морфогенеза устремленных ввысь культовых сооружений, иерархичность построения которых выражает идею присутствия высших сил.

Морфогенез нелинейных фракталов порождает динамику образов, претерпевающих бесконечные метаморфозы в виртуальном пространстве, с возникновением сложных форм, сходных с биологическими и архитектурными. Архитектурный декор, узоры орнаментов решеток и оград нередко напоминают нелинейные фракталы (рис. 6).

Фрактальные черты церковного многоглавия могут быть рассмотрены на примере шедевра русского деревянного храмового зодчества - знаменитой Преображенской церкви Кижского погоста в Карелии (рис. 7а). Построенная одним из авторов компьютерная модель визуализирует расположение глав Преображенской церкви (рис. 7 б, в). Многоглавые деревянные церкви русского севера составляют морфологически родственный ряд: прототипом Преображенской церкви Кижского погоста (1714 г.) послужила Покровская церковь Вытегорского погоста в селе Анхимово Вологодской области, построенная в 1708 г. и погибшая от пожара в 1963 г. Расположение и размеры куполов многоглавых церквей, условно показанные в одной плоскости плана с осевой симметрией, в самом общем виде сводятся к простому фрактальному алгоритму варианта «салфетки» Серпинского (рис. 7г).

Один из универсальных фрактальных алгоритмов, спиральный, широко распространенный в неживой (от траекторий элементарных частиц до циклонов и галактик) и живой природе (раковины моллюсков, рога копытных, завитки побегов растений), а также в архитектуре и дизайне (рис. 8), дает множество сходных решений морфогенеза. Трехмерная реализация спирального декора в виде параллельных либо раскручивающихся во

встречных направлениях и пересекающихся спиралей воплощена главами храма Василия Блаженного (рис. 8а). «Храм Василия Блаженного являет собой причудливый фрактал золотого сечения, определяемый по меньшей мере восемью членами ряда золотого сечения» . Аккорды золотых пропорций и других фрактальных соотношений создают архитектурную симфонию этого храма.

Архитекторам известны такие реализации трехмерного спирального алгоритма, как башня Татлина (модель памятника III Интернационалу) и подобная конструкция спирального завершения здания на Патриарших прудах (рис. 8е).

Визуальная интерпретация «угла золотого сечения» дает фрактальный алгоритм, проявляющийся в живой природе, орнаментах и архитектуре. Построенное с помощью компьютера изображение «подсолнечника» (рис. 8б), где в качестве углового приращения используется шаг, равный «золотому углу», весьма близко к реальной картине расположения семян подсолнечника (рис. 8г), менее упорядоченной по сравнению с идеальной компьютерной моделью. Подобное расположение, называемое филлотаксисом (филло - лист, таксис - движение), характерно для листьев на стебле (или их производных), для чешуек шишек хвойных растений; при этом число рядов, закрученных в одном направлении, и число рядов, закрученных в другом направлении, составляют два соседних числа Фибоначчи . На субклеточном уровне подобная особенность проявляется в расположении димеров тубулина в микротрубочках - структурах цитоскелета .

Простейшей и наиболее общей трехмерной фрактальной моделью далеко не красивых типовых зданий-коробок может служить «губка» Менгера (рис. 9а), структура внутреннего пространства которой показана на рис. 9б. В самой общей форме можно сказать, что прямоугольники окон подобны целому прямоугольному зданию, а параллелепипеды внутренних помещений - всей «коробке» здания. Несомненно, даже самый примитивный панельный дом построен не в точности по алгоритму «губки» Менгера, однако фрактальная геометрия включает объекты, повторяемый в разном масштабе элемент которых может быть дополнительно деформирован, изменен в соответствии с мультифрактальной программой построения. Фрактальное здание может быть построено из брусков-параллелепипедов (и включать пустоты-параллелепипеды), которые можно сдвигать, поворачивать, сжимать: фрактальные алгоритмы допускают сжатие, поворот, нелинейные преобразования исходной формы. При хаотизации таких алгоритмов, некотором нагромождении преобразований возникают формы, сходные с архитектурой постмодернизма и деконструктивизма.

Итак, для разных типов архитектурных сооружений можно найти фрактальный аналог, двумерный или трехмерный, и тем самым выявить их фрактальный алгоритм. Такие модельные фракталы, как множество Кантора, губка Менгера, могут послужить вполне адекватными моделями архитектурного морфогенеза. Разумеется, в отличие от относительно простых и регулярных геометрических и компьютерных фракталов с бесконечным

Рис. 5. Множество Кантора как прообраз архитектурных форм: а - множество Кантора; б - гребень Кантора ; в - множество Кантора с различной лакунарностью ; г - его простейшее преобразование Рис. 6. Нелинейные фракталы и сходные с ними формы декора металлических оград: а, б - множества Жюлиа ; в - фрагмент множества Мандельброта ; г - узор решетки балкона Владивостокского ГУМа; д - решетчатая створка ворот в стиле рококо в Вюрцбурге, Германия

Рис. 7. Церковное многоглавие и фрактальная модель: а - Преображенская церковь Кижского погоста; б, в - компьютерная модель этой церкви: фрагмент фасада (б), фрагмент плана кровли (в); г - вариант «салфетки» Сер-пинского

Рис. 8. Спиральный алгоритм и формы природы, архитектуры и дизайна: а - собор Василия Блаженного; б - компьютерная модель филлотаксиса ; в - логарифмическая спираль; г - филлотаксис подсолнечника (для наглядности часть семян удалена); д - спиральный узор ограды (особняк Рябушинского в Москве); е - спиральное завершение здания на Патриарших прудах

Рис. 9. Трехмерная модель «губки» Менгера: а - внешний вид; б - структура внутреннего пространства

повторением одной и той же формы, в архитектуре применяются правила построения с использованием ограниченного числа повторов, сменой правил их построения, нарушением строгого подобия введением множества вариаций, т.е. используются протофракталы, мультифрактальные и нерегулярные алгоритмы.

Как правило, поиск формул гармонии и красоты архитектурных форм проводится в ходе анализа уже созданных выдающимися мастерами творений. Известно, что представление о знаменитом золотом сечении, примененном Фидием при возведении Парфенона, появилось два века спустя в «Началах» Евклида, а сам термин «золотое сечение» был введен Леонардо да Винчи более чем через тысячу лет. Как использование фрактальных правил построения в архитектуре с древнейших времен, так и применение золотого сечения, разумеется, не было осознанным в терминах более поздних концепций и далеко не всегда оказывалось математически выверенным; в поиске и создании художественно выразительных пропорций архитекторов вели их интуиция и чувство гармонии. И в наше время архитекторы далеко не всегда осознают повсеместность фрактального построения архитектурных форм подобно тому, как персонаж Мольера не знал, что говорит прозой.

Фрактальный подход - не панацея, как писал сам Мандельброт, и вовсе не новая эра в истории человечества, а лишь новый, но достаточно эффективный способ анализа, а потенциально - и проектирования архитектурных форм, который может существенно обогатить язык архитектурной теории и практики.

Знаменитый испанский архитектор А.Гауди дал новую интерпретацию готических форм в своем соборе Святого Семейства (Sagrada Familia) - форм, подобных природным; Гауди ушел от евклидовой геометрии, от симметрии и регулярности. Фракталоподобные формы собора, подобного песчаному замку, представлены хаотическими, нерегулярными фракталами, свойственными природе. Современные представления нелинейной науки порождают новую концепцию соотношения упорядоченности и хаоса как состояния, включающего элементы непредсказуемости, нерегулярности, таинственности, подобные богатству и неповторимости природных форм. Использование концепций нелинейной динамики открывает перспективу корректного анализа соотношения регулярности и нерегулярности, случайности, асимметрии. Эстетика нелинейных форм с элементами случайности формулируется Г.Айленбергом: «Почему все же силуэт изогнутого бурями дерева без листьев на фоне вечернего неба воспринимается как нечто прекрасное, а любой силуэт высокофункционального университетского здания таким не кажется, несмотря на усилия архитектора? ...Наше ощущение прекрасного возникает под влиянием гармонии порядка и беспорядка в объектах природы - тучах, деревьях, горных грядах или кристалликах снега. Их очертания - это динамические процессы, застывшие в физических формах, и определенное чередование порядка и беспорядка характерно для них. В то же время наши промышленные изделия выглядят какими-то окостеневшими из-за полного упорядочения их форм и функций, причем сами изделия тем совершеннее, чем сильнее это упорядочение. Такая полная регулярность не противоречит законам природы, но сейчас мы знаем, что она нетипична даже для весьма «простых» естественных процессов. Наука и эстетика согласны в том, что именно теряется в технических объектах по сравнению с природными: роскошь некоторой нерегулярности, беспорядка и непредсказуемости» .

Тенденция органического встраивания сооружений в природное окружение, интеграция природного и антропогенного ландшафта проявляются в подобии линий, поверхностей и форм в архитектуре и дизайне природным формам. Эта тенденция ярко выражена в стиле модерн и «органической» архитектуре. Широко применявшиеся в начале XX в. в архитектуре модерна пластичные, «текучие», асимметричные, биоморфные линии, поверхности, «струящийся» растительный декор, рельефные изображения голов придают зданиям сходство с живым развивающимся организмом, имитируют нерегулярность природных форм.

Архитектуре конца XX в. также свойственно использование биоморфных метафор - антропоморфных, зооморфных, фитоморфных, а также пластичных геоморфных форм, как бы вырастающих естественным образом из земли, с органичной интеграцией архитектуры и природного ландшафта. В наше время приходит более глубокое осознание единства природной и антропогенной среды и единства принципов формообразования в «живой» и «неживой» природе, подкрепляемое концепциями нелинейной науки. Современный научный подход может быть успешно применен для поиска архитектуры, адекватной гармонии порядка и хаоса природной среды, архитектуры, которая может стать смысловой доминантой в природном и историческом контексте, духом места (genius loci).

ЛИТЕРАТУРА

1. Волошинов А.В. Об эстетике фракталов и фрактальности искусства // Синергетическая парадигма. Нелинейное мышление в науке и искусстве. М.: Прогресс-Традиция, 2002. С. 213-246.

2. Газале М. Гномон: от фараонов до фракталов. М.; Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2002. 271 с.

3. Грубе Г.-Ф., Кучмар А. Путеводитель по архитектурным формам. М.: Стройиздат, 1995. 216 с.

4. Дженкс Ч. Новая парадигма в архитектуре // Проект International. 2003. № 5. C. 98-112.

5. Добрицина И.А. От постмодернизма к нелинейной архитектуре. М.: Прогресс-традиция. 2004. 416 с.

6. Заславский Г.М. Физика хаоса в гамильтоновых системах. М.; Ижевск: Ин-т компьютерных исслед., 2004. 286 с.

7. Золотухин И.В. Фуллерит - новая форма углерода // Соросов. образоват. журн. 1996. № 2. С. 51-55.

8. Исаева В.В. Синергетика для биологов: вводный курс. М.: Наука, 2005. 158 с.

9. Кроновер Р.М. Фракталы и хаос в динамических системах. М.: Постмаркет, 2000. 350 с.

10. Мандельброт Б. Фрактальная геометрия природы. М.: Ин-т компьютерных исслед., 2002. 856 с.

11. Орфинский В.П. К вопросу о национальном своеобразии культового зодчества России // Христианское зодчество. Новые материалы и исследования / ред. И.А.Бондаренко. М.: Едиториал УРРС, 2004. С. 125-180.

12. Пайтген Х.-О., Рихтер П.Х. Красота фракталов. Образы комплексных динамических систем. М.: Мир, 1993. 176 с.

13. Пенроуз Р. Тени разума. М.; Ижевск: Ин-т компьютерных исслед., 2005. 688 с.

14. Петрушевская М.Г. Радиолярии мирового океана. Л.: Наука, 1981. 405 с.

15. Смолина Н.И. Традиции симметрии в архитектуре. М.: Стройиздат, 1990. 344 с.

16. Шредер М. Фракталы, хаос, степенные законы. М.; Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2001. 527 с.

17. Baldwin J. Bucky works. N. Y.: Wiley, 1996. 243 p.

18. Blumenfeld R., Mandelbrot B.B. Levy dusts, Mittag-Leffler statistics, mass fractal lacunarity, and perceived dimension // Phys. Rev. 1997. Vol. 56, N 1. P. 112-118.

19. Bovill C. Fractal geometry in architecture and design. Boston; Basel; Berlin: Birkhäuser, 1996. 195 p.

20. Jencks Ch. New science = new architecture // Architect. Design. 1997. Vol. 67, N 9/10. P. 7-11.

В конце XIX века архитектор-новатор Антони Гауди нашел вдохновение для грандиозного Барселонского собора Саграда Фамилия, гуляя по лесу. Через сто лет после удивительных проектов Гауди в архитектуре появилось новое течение, называемое биометрикой — имитированием природы в сооружениях, созданных человеком.

Природа - лучший источник вдохновения для архитекторов

За несколько десятилетий своего существования в архитектуре биометрика изменила свое содержание и общее направление. В самом начале архитекторы руководствовались природными формами в чертежах своих проектов, сегодня их интересует не только внешняя красота; направление стремится «понять» природу, ее возможности и то множество путей, с помощью которых природа максимально использует минимальное количество ресурсов.

Сегодня человечество все чаще сталкивается с потребностью экономии ресурсов, от электроэнергии до территории, и биометрика предлагает имитировать не только природные формы, но и процессы и конструкции, с помощью которых здание становится активной частью природного мира, не отнимая ресурсов, а наоборот, прибавляя их. Понимая необходимость быть ближе к природе, архитекторы изучают термитники и муравейники, чтобы понять схему естественной вентиляции. Крыши, фасады и даже стены домов используются для выращивания растений, а иногда и живых организмов. Предлагаем вам познакомиться с наиболее яркими проектами биометрической архитектуры.

Саграда Фамилия, Барселона, Испания

Гауди всегда считал природу лучшим архитектором, и каждый его проект становился своеобразной одой естественным силам. Самым величественным произведением Антони Гауди является собор Саграда Фамилия, который планируется окончить в 2026 году, ровно через сто лет после смерти архитектора.

Внутреннее убранство собора, и особенно колоннада, воодушевлены образом тихого леса. Колонны, словно стволы гигантских деревьев, стремятся вверх, где их освещает солнечный свет, проникающий в собор через зеленые и золотые витражные окна.

Художественный музей, Милуоки, Висконсин, США

Самая замечательная черта элегантного здания Художественного музея Милуоки - солнцезащитная крыша, которая напоминает крылья птицы и регулируется подъемным механизмом, способным опускать и поднимать 90-тонную защитную конструкцию.

Архитектор, по проекту которого строили музей - Сантьяго Калатрава, черпал вдохновение, наблюдая за озером Мичиган, именно на его берегу стоит музей. Озеро навеяло архитектору образ крыльев и парусов, который нашел отражение в конструкции здания.

Кунстхаус, Грац, Австрия

Кунстхаус обладает биоморфной структурой и очень контрастирует с исторической частью города, в которой построен. Главные архитекторы искали вдохновение у природы, но не пытались что-либо сымитировать. Результатом их трудов явилось здание, которое местные жители и любители современной архитектуры окрестили «дружественный инопланетянин». Кунстхаус оснащен медиафасадом, что делает его больше похожим на живое существо, чем на конструкцию из железобетонных панелей.

Национальный театр, Тайчжун, Тайвань

Архитектор Тойо Ито был вдохновлен естественными пещерами, каменными насыпями и линиями водных течений. Все это ему удалось объединить в одну конструкцию, которая стала словно естественным островком плавных линий и округлых форм в шумном и «прямоугольном» городе Тайчжун.

Мэри-Экс, 30, или Корнишон, Лондон, Великобритания

Башня, по форме напоминающая огурец и расположенная в центре Лондона, является одним из первых зданий, переосмыслившим понятие имитации природы в архитектуре. В этом проекте экологичными являются не только форма и потребление дневного света и площадки для насаждений. Корнишон построен с помощью «экзоскелета», конструкции, по которой через все здание проходит вентиляция. На такое решение архитекторов вдохновил питательный процесс морской губки, которая пропускает через себя воду. Абсолютное отсутствие углов у здания не позволяет потокам воздуха уходить вниз, тем самым обеспечивая естественную вентиляцию.

Проект «Эдем», Корнуолл, Великобритания

Огромный ботанический сад площадью в 22 тысячи квадратных метров расположен на территории заброшенного и окультивированного карьера. На территории Эдема растут виды деревьев, трав и кустарников тропических широт и средиземноморского климата, а также флора джунглей. Сад состоит из нескольких куполов, по форме и внешнему виду напоминающих мыльные пузыри.

Внутри сферы разделены на биомы - территории, объединенные общими климатическими условиями и растительностью. В центе "Эдема" находится образовательный центр, имитирующий спираль Фибоначчи - форму, которую повторяют сосновые шишки, ананасы, подсолнухи и панцири улиток.

Дом из водорослей, или Зеленый дом, Гамбург, Германия

Уникальный дом в Гамбурге включает в свою конструкцию живые организмы - микроводоросли, которые живут в аквариумах, расположенных в стенах здания. Эти водоросли растут в десятки раз быстрее любых других организмов на поверхности Земли, их регулярно собирают и используют в качестве биомассы для производства топлива. Жильцы такого дома используют стопроцентно экологичную энергию. Кроме энергетической функции водоросли регулируют освещение здания. В солнечную погоду они быстро размножаются и покрывают стенки аквариума зеленой полупрозрачной пеленой, выполняя функцию естественного фильтра. В непогоду стекло остается прозрачным и пропускает максимум дневного света.

Офисный центр "Истгейт", Хараре, Зимбабве

Главному архитектору этого офисно-торгового центра удалось спроектировать дом, используя ту самую естественную вентиляцию термитников. Идея пришла ему в голову во время просмотра документального фильма о термитах. Внешняя конструкция здания, его фасад покрыты отверстиями, словно кожа порами.

Архитекторы называют "Истгейт" лучшим на сегодняшний день примером биомимикрии, причем не только в строительстве и проектировании. Результатом идеи Мика Пирса стало понятие пассивной вентиляции, концепции, при которой здание не нуждается в системе обогрева или кондиционирования, что позволяет сэкономить на энергии.

Даунлэнд Гридшелл (DownlandGridshellBuilding), Чичестер, Великобритания

Это легкое и воздушное здание является частью одноименного музея под открытым небом. Его строительство завершилось в 2002 году, основным материалом стали тонкие дубовые планки, изогнутые таким образом, чтобы создать двойной изгиб, имитирующий форму ракушки.

Кроме природной формы, конструкция здания напоминает процесс строительства гнезда, путем переплетения тонких веточек. Таким образом, создается очень легкая, но крепкая конструкция. Использование возобновляемых природных ресурсов и расположение здания в самом центре леса делают его еще ближе к природе.