BIM: уникальные возможности для уникальных зданий
К категории уникальных объектов относятся аэропортовые комплексы, спортивно-зрелищные сооружения, объекты культа, выставочные и концертные залы, административные и торгово-развлекательные центры, в которых могут находиться свыше 1000 человек и свыше 10 тысяч — рядом. В разряд уникальных входят и высотные здания — высотой более 100 метров, с пролетами конструкций свыше 100 метров, консолями более чем 20 метров, заглублением подземной части (полностью или частично) ниже планировочной отметки земли более чем на 15 метров, а также здания и сооружения, возводимые на территориях, сейсмичность которых превышает 9 баллов. Для возведения уникальных зданий используются конструкции и конструктивные схемы с применением нестандартных или специально разработанных методов расчета или требующих проверки на физических моделях.
Принимая во внимание насыщенность таких зданий инженерными коммуникациями, к их проектированию применяются особые требования для обеспечения необходимого уровня комфорта и энергоэффективности. В частности, при проектировании систем водоснабжения и водоотведения учитывается гравитационная составляющая. В многоэтажных башнях применяется искусственная система вентиляции и очень важно обеспечить комфортный уровень температуры и влажности в помещениях. Для постоянного мониторинга состояния и функционирования систем все инженерные коммуникации зданий подключаются к системе автоматизации и диспетчеризации.
Как правило, при проектировании уникальных зданий и сооружений требуется разработка специальных технических условий (СТУ): обоснование целесообразности разработки СТУ и недостающих нормативных требований, излагаемых в соответствии с действующими техническими нормами; перечень отступлений от действующих нормативов и список мероприятий, компенсирующих эти отступления; описание объекта и его основных элементов с изложением конструктивных и объемно-планировочных решений; дополнительные требования необходимо отнести к определенному нормативному документу либо его разделу.
Также требуется научно-техническое сопровождение (НТС), которое включает: прогноз состояния зданий и сооружений с учетом всевозможных видов воздействий; прогноз состояния объектов, находящихся в зоне строительства; разработку конкретных решений по устранению нарушений, установленных при мониторинге проектных решений; разработку научно обоснованных и оптимальных решений, участие в определении проектно-конструкторских решений; разработку технических рекомендаций, не вошедших в действующие нормативные документы.
Все чаще высотные здания создаются с помощью информационного моделирования (BIM/ТИМ), что позволяет выполнять энергомоделирование, анализ данных, строить дополненную реальность, выполнять предконфигурацию системы управления, строить эксплуатационную модель объекта и внедрять облачные сервисы для управления и аналитики.
Применение технологии BIM-моделирования также позволяет ускорить процесс проектирования. Одним из важных преимуществ выполнения проектирования в BIM является выявление коллизий, то есть возможность обнаружить ошибки в проекте, возникшие в результате геометрических пересечений, нарушений допустимых расстояний между элементами, логических связей между элементами, нормируемых параметров и пр.
В компании «Метрополис» разработан и используется стандарт для проектных работ с использованием BIM на платформе Revit, автоматизированы рутинные операции инженера, конструктора и архитектора. Разработаны шаблоны для создания проектов, организована централизованная библиотека семейств. Разработан регламент взаимодействия проектировщиков по созданию комплексной BIM-модели. В рамках импортозамещения в части BIM разработано и постоянно дополняется различными функциями отечественное ПО. Самое распространенное из них — Renga, nanoCAD, Model Studio CS, однако их возможности пока уступают программному комплексу Autodesk Revit.
В 2016 году специалисты компании «Метрополис» полностью перешли на комплексное проектирование с применением BIM-технологий, включая архитектурные решения. Срок перехода на проектирование с использованием технологии информационного моделирования в нашей компании составил около года, при этом были затрачены значительные финансовые ресурсы. Окупаемость данных затрат была обеспечена за счет увеличения производительности труда и качества документации, получения большого количества заказов, которые должны быть реализованы по требованию заказчиков с использованием BIM-технологий.
Не успели горожане свыкнуться с появлением в Санкт-Петербурге 400-метрового небоскреба «Лахта Центра», а некоторые даже полюбить его, как ПАО «Газпром» породило инициативу строительства второй башни. На сей раз — более чем в 700 м высотой. Большинство экспертов скептически отнеслись к новой затее.
Официально городские власти пока никак не прокомментировали заявленный эскиз высотки «Лахта Центр 2». «В связи с тем, что в Комитет по градостроительству и архитектуре не поступали на рассмотрение материалы о строительстве предполагаемого небоскреба, сейчас невозможно дать профессиональную оценку этого проекта, озвученного на уровне идеи», — сообщили в КГА.
«Очень-очень символично»
Для презентации нового проекта было выбрано заседание Межведомственного совета по реализации соглашения о сотрудничестве между Петербургом и ПАО «Газпром». Новый небоскреб — «Лахта Центр 2» — предлагается построить «в целях дальнейшего развития общественно-делового района, который успешно создается вокруг «Лахта Центра». Здание призвано стать органичным продолжением современного архитектурного ансамбля. Небоскреб будет вторым по высоте в мире и абсолютным рекордсменом по высоте обзорной площадки (590 м) и верхнего эксплуатируемого этажа.
Инициаторы проекта заверяют, что благодаря появлению такого объекта район получит дополнительный импульс к развитию и закрепит за собой статус современного центра города с концептуальными пространствами для образования и отдыха. При этом Газпром обязуется построить объект на своей земле за свой счет. Никаких более подробных характеристик здания не озвучивается.
«Проект предполагает создание вертикальной городской среды в форме спиральной башни высотой 703 м, что символизирует неразрывную связь с историей и традициями Петербурга и новаторством, устремлением в будущее. Элегантный шпиль станет еще одним акцентом в панораме, сформированной доминантами различных эпох и движущих сил в развитии города», — заявил архитектор проекта «Лахта Центр 2» Тони Кеттл, ранее возглавлявший коллектив, разработавший концепцию первого «Лахта Центра».
По его словам, вторая башня станет еще одним образцом экоустойчивой высотной архитектуры с лучшими в своем классе энергосберегающими решениями и разнообразным функциональным назначением. «Новое высотное здание воплощает великую идею, вдохновленную энергией во всех ее формах, от спиральных энергетических волн, генерируемых вокруг квазара в глубине космоса, до спиралей энергии волн в воде», — такими словесными конструкциями охарактеризовал иностранный зодчий свое детище.
Председатель правления ПАО «Газпром» Алексей Миллер выражался менее витиевато, но не менее парадоксально, заявив, что цель новой башни — сберечь старый Петербург. «Высота башни в 703 м очень-очень символична. Это дань уважения истории — году основания великого города с богатейшей культурой, историей, своим неповторимым характером. "Лахта Центр 2" — это продолжение традиций Петербурга, ведь в начале XVIII века Петропавловская крепость, заложенная Петром I, стала одним из самых высоких зданий в мире. Создание в районе "Лахта Центра" ядра, вокруг которого будет формироваться новый, современный центр, позволит не только сделать шаг вперед во всех сферах городского развития, но и даст возможность сохранить исторический Петербург таким, каким мы его знаем и любим», — сказал он.
Лиха беда…
Представители архитектурного сообщества Петербурга, опрошенные «Строительным Еженедельником», по преимуществу скептически восприняли новую градостроительную инициативу Газпрома. Хотя и не без исключений. Примечательно, что чем более позитивно специалисты оценивают результат возведения первого небоскреба, тем лучше относятся к идее появления второго.
Большинство экспертов признает, что «Лахта Центр 1» уже прижился в городе, «отстоял свое право на существование». «Безусловно, первый проект стал точкой активного городского развития, модернизации транспортной, деловой и иной инфраструктуры. Очень хорошо, что он появился не в исторической части города. Современные градостроительные принципы в отношении мегаполисов предполагают полицентрическое развитие. В Петербурге же все городские функции пытаются сосредоточить в старых районах, что "идеологически"неправильно», — отмечает руководитель архитектурной мастерской «АМЦ-ПРОЕКТ» Сергей Цыцин.
Руководитель архитектурной мастерской «Б2» Феликс Буянов также позитивно оценивает первую башню. «Лахта Центр» стал одной из новых визитных карточек Петербурга, и даже новым открыточным видом, востребованным туристами, стал новым «местом силы», как это сейчас принято называть. Еще большую популярность он приобретет, когда откроется для публики – ведь там запроектировано множество общественных пространств. В сочетании с другими современными объектами (ЗСД, Стадион на Крестовском и пр.) он формирует северный фланг современного Морского фасада города – инновационный, смелый, яркий, созвучный чаяниям первостроителя Петербурга», — говорит он.
И новый проект «Газпрома» вполне укладывается в этот тренд. «Идея 700-метрового небоскреба – безусловно, дерзкая. Но Петербург исторически формировался именно такими, дерзкими замыслами. Возникнет диалог доминант, это с точки зрения формирования пространственной композиции города может быть очень интересно. Кроме того, я думаю, что это будет высочайшая, но не последняя высотка в этой части города, со временем образуется целый квартал, подобный Дефансу в Париже. Кстати, может быть интересной перспектива сформировать что-то подобное в несколько меньшем масштабе и на южном берегу Невской губы, создавая своего рода перекличку между высотными кластерами», - считает Феликс Буянов.
Сергей Цыцин гораздо более скептичен. «Сама идея доминант, вертикальных осей, безусловно, имеет право на существование. Но, во-первых, места их расположения должны быть очень тщательно выверены. А во-вторых, высотность объектов должна быть соразмерна городским масштабам, уже имеющейся его структуре. И в заявленной отметке в 703 м — больше амбиций инвесторов, чем здорового градостроительного подхода. В этом смысле ценность проекта скорее отрицательная», — отмечает он.
Руководитель архитектурного бюро «Студия-17» Святослав Гайкович негативно относится к обеим башням. Признавая, что инициаторы проектов желают городу добра в виде новых заметных объектов, он говорит: «Те люди, которые подтащили к городу несвойственный ему объект — "Лахта Центр" с "самой высокой в Европе" башней, решили второй раз понаступать на грабли. Хотя уже десятки и сотни раз произнесены аргументы здравомыслящих специалистов о том, что форма небоскреба является функцией цены стесненной и супердорогой земельной собственности, но не может быть экономически оправдана на просторах, например, Маркизовой Лужи. Несметно дорогая башня "Лахта Центра" постепенно окружила себя такими же расточительными родственниками — шаловливыми призмами и пирамидами аквариумов, в которых вскоре в обилии заведется офисный планктон. Когда окупятся эти эффектные сооружения, нарушающие все законы экономики в угоду корпоративным амбициям? Хорошо, вы забыли об экономике, но зачем опять грабли в виде того же Тони Кэттла, сомнительное творение которого стараниями дизайнеров от подсветки превратилось в позорную круглогодичную рождественскую елку?»
Ему вторит руководитель мастерской № 6 ЛенНИИПроекта Михаил Сарри. «На мой взгляд, первого небоскреба более чем достаточно. Он и в одиночестве вторгается в панораму Петропавловской крепости со стороны Дворцовой набережной (и не только) гораздо активнее, чем прогнозировалось до его возведения», — подчеркивает он.
Спица в небе
Если в вопросе об уместности самой идеи 700-метровой башни, которую уже окрестили и «спицей», и «веретеном», и «волшебной палочкой Волан-де-Морта», то эскизное предложение Тони Кэттла не нашло поддержки ни у одного из опрошенных специалистов. «Чудовищно!» — в ультралапидарном стиле выразил свое отношение к проекту Михаил Сарри.
«Эскиз, показанный на потеху публике, являет сооружение, эпатирующее зрителей полным отсутствием конструктивной логики и едва ли способное быть функциональным. Оно уже на стадии концепции обречено на справедливые насмешки как непредвзятых, так и искушенных в архитектуре граждан», — солидарен с ним Святослав Гайкович.
Даже Феликс Буянов, благожелательнее многих относящийся к затее «Газпрома», называет эскиз «очень сырым». «Проекту, безусловно, требуется доработка, точнее даже серьезная переработка. Мне кажется, что задумки такого масштаба и общегородского значения должны проходить этап международного конкурса, чтобы специалисты могли сравнить предлагаемые идеи и найти наиболее интересную из них», - говорит он. «Не так служат городу истинные его патриоты. Заботясь о его развитии, они следуют историческим и градостроительным законам города, а на уникальные объекты проводят архитектурный конкурс», — добавляет Святослав Гайкович.
А Сергей Цыцин ставит вопрос еще более концептуально. «Рассматривать проект надо с точки зрения градостроительной логики развития города. Если мы хотим поломать все, что делалось более 300 лет, и построить новый город, со своим наполнением, — такие проекты имеют полное право на существование — тогда, когда фактически нечего терять. Или мы желаем сохранить Петербург, которым едут полюбоваться со всего мира (подчеркну — именно городом, а не отдельными зданиями). По сути, вопрос стоит именно так: согласны ли мы разрушить исторический архитектурный организм Петербурга? Лично я этого не хотел бы», — заключает он.
На строительство многоэтажки или небоскреба уходят годы: самое высокое здание в мире – Бурдж-Халифа в ОАЭ высотой в 163 этажа – строили пять лет, а второе по величине – 127-этажная Шанхайская башня в Китае – семь лет. Но есть примеры намного более скоростных строек, причем нередко масштабных зданий, в основном с использованием металлоконструкций. О самых быстрых строительных экспериментах рассказывают эксперты компании «Ферро-Строй».
T30 Hotel Tower: 15 дней – 30 этажей (Китай)
Среди всех высоток меньше всего понадобилось времени на строительство 30-этажного отеля с говорящим названием Т30. Его возвели в Китае, в провинции Хунань. Башня площадью 17 тыс. кв. м была построена всего за 15 дней в 2011 году. В среднем каждый день здание прирастало двумя этажами.
В итоге получился пятизвездочный отель с 316 стандартными номерами, 32 люксами, восемью полулюксами и двумя президентскими люксами. Комплекс включает ресторан, бар, тренажерный зал и бассейн на последнем этаже. В подземном уровне – парковка, а на крыше – вертолетная площадка. Здание при этом признано одним из самых экологичных в Китае: внешнее солнечное затенение, превосходная энергоэффективность, система рекуперации тепла и современная очистка воздуха, которая обеспечивает качество воздуха внутри отеля в 20 раз лучше, чем снаружи (в Китае это очень актуальная проблема). Более того, поскольку высотный отель находится в сейсмоопасной зоне, при его возведении учтены возможные подземные толчки магнитудой до девяти баллов.
Строительство здания обошлось китайской компании Broad Sustainable Building в 17 млн долларов. Секрет скоростного успеха – строительство из заранее заготовленных крупных элементов, произведенных из металла, а также синхронизация разных этапов работ. Так закладка фундамента и строительство подземного этажа начались одновременно с производством первой партии рам, колонн и стеновых панелей для верхних этажей здания. На всем протяжении стройки использовался принцип Just In Time (JIT), который исключает как таковые временные и материальные издержки на складирование материалов, то есть проектирование, производство и доставку на площадку всех элементов здания продумывают так, чтобы сразу пустить их в дело, а не хранить. Обычно каркас здания по такой технологии возводится со скоростью 2-3 этажа в день, остекление занимает 5-10 дней, внутренние отделочные работы – 20-30 дней в зависимости от масштаба проекта.
Mini Sky City: 19 дней – 57 этажей (Китай)
Самое высокое из быстро построенных зданий в мире – многофункциональный комплекс Mini Sky City, также названный J57 в провинции Чанша (КНР). В строении насчитывается 57 этажей, а его возведение заняло всего 19 дней. В среднем каждый день строители заканчивали по 3 этажа. Первоначально здание должно было достигнуть в высоту 97 этажей, но местные власти потребовали ограничить высоту, ссылаясь на близость к аэропорту.
Mini Sky City – это МФК, состоящий из жилых и коммерческих площадей. Общая площадь небоскреба – 180 тыс. кв. м. С 1 по 10 этаж размещаются офисы и торговая недвижимость. С 11 по 57 этажи – 700 апартаментов площадью от 90 кв. м до 600 кв. м. Несмотря на высокую скорость строительства, здание имеет высокотехнологичную начинку: 20-сантиметровый слой термоизоляции, 4-стеклопакетные ультрапрозрачные окна, автоматическое солнечное затенение, рекуперация свежего воздуха. Здание в пять раз более энергоэффективное, чем в среднем другие постройки в Китае.
Mini Sky City также построен с применением технологии металлоконструкций. Здание на 100% состоит из стальных элементов, которые, как и в вышеописанном случае, выдерживают сильное землетрясение. На 90% небоскреб был произведен на заводе – до начала строительства было создано 2,7 тыс. модулей, включая каркас, внешние ограждения и элементы внутренних коммуникаций. На это ушло 4,5 месяца. Затем материалы привезли на площадку и собрали как конструктор Lego. Для этого привлекли по 400 рабочих на каждую из трех смен.
Instacon: 10 этажей – 48 часов (Индия)
Рекорд скорости строительства многоэтажки принадлежит индийской компании Instacon, которая возвела 10-этажное здание в городе Мохали (шт. Пенджаб, Индия) за двое суток. Место эксперимента неслучайное – в начале 2010-х Верховный суд Индии запретил кустарную добычу естественных материалов (песка и глины) для строительства зданий, что стимулировало спрос на другие технологии, в том числе и «быстрые».
Общая площадь здания составила 2,5 тыс. кв. м, а суммарный вес конструкций – 200 тонн. Как и в предыдущих историях, застройщик использовал модулярную систему – строение соорудили из заранее изготовленных крупногабаритных элементов, а также готовых инженерных систем. В основном использовалась сталь, но в подземном этаже был залит 8-сантиметровый слой бетона. На стройплощадке работали 200 высококвалифицированных инженеров и рабочих.
По планам застройщика, здание простоит 600 лет. Учитывая открытую местность и сейсмическую активность, проектировщики заложили амплитуду подвижности конструкций.
Дом на одну семью: 3 часа 26 минут (США)
В 2002 году компания Habitat for Humanity построила дом в округе Шелби (шт. Алабама, США) за 3 часа 26 минут и 34 секунды. Они побили предыдущий рекорд, установленный в Новой Зеландии – 3 часа 44 минуты 59 секунд.
Дом для матери-одиночки, которая работала медсестрой, строили всем миром: деньги собрали 75 спонсоров, включая некоммерческие организации, церкви, профессиональные ассоциации, предпринимателей, учебные заведения и гражданских активистов. Ключевой вклад в проект сделали местные объединения строителей, коммунальных служб и страховщиков. В частности, Ассоциация подрядчиков Алабамы потратила сотни часов на поэтапное проектирование здания и проработку алгоритма работ, чтобы побить предыдущий рекорд в Новой Зеландии.
В итоге на стройплощадке всего за 3,5 часа появился дом с тремя спальнями и двумя ванными. Стены были возведены всего за 16 минут, команда из 150 рабочих закрепила все узлы и соединения, установила все внутренние коммуникации и даже нарядила рождественскую елку (строительство шло в декабре). В итоге 200-тонный кран водрузил на несущие стены готовую кровлю, а представители энергетической компании подключили дом к электросети. За строительством наблюдали 400 местных жителей и журналистов, собравшихся, чтобы зафиксировать новый мировой рекорд.
«Ключевое преимущество технологии строительства из металла – это скорость, – говорит Григорий Ваулин, генеральный директор ГК «Ферро-Строй». – Причем дело не только в экономическом аспекте – уменьшение производственного цикла позволяет экономить на рабочей силе, материальных расходах, стоимости заемного капитала, а также сокращает различные риски. Скорость важна и с другой точки зрения – экологической. Чем быстрее мы возводим здание, тем меньший оставляем углеродный след в процессе строительства. Ограничивается потребность в грузоперевозках, связанных со стройкой. Исключается обслуживание лишних складских мощностей, ведь огромные объемы стройматериалов не надо хранить в ожидании застывания бетона и т.п. Говоря проще, чем быстрее мы строим, тем меньше время причиняем вред окружающей среде, а этот фактор с каждым годом становится только важнее».
Справка
Компания «Ферро-Строй» возводит с применением металлического каркаса многоуровневые паркинги, многофункциональные физкультурно-оздоровительного комплексы, офисные здания, школы, детские сады. Сроки строительства при этом примерно в 1,5-2 раза короче, чем у аналогичных строений из бетона. При «Ферро-Строй» работает инжиниринговый центр новых продуктов на металлическом каркасе, который занимается НИОКР в этой сфере. Внедряются BIM-проектирование и сквозной контроль качества.