Текстильная архитектура: легкие обшивки зданий

Тканевые и фольгированные мембраны открывают архитекторам уникальные возможности дизайна.

Николас Голдсмит, FAIA LEED AP

Глядя на историческую перспективу эволюции архитектуры — от массивных пирамид Египта до каркасных построек греческой и римской постройки, к более легким готическим сводам и, в конечном итоге, к современной архитектуре 20-го века — можно увидеть непрерывный, почти линейный прогресс от от твердой массы до прозрачной оболочки из стекла и стали.

Записи о более ранних кирпичных и деревянных постройках в Египте уступили место древнейшей каменной архитектуре около 5000 лет назад, и из-за одержимости египтян загробным миром и постоянством была создана культура камня.

По мере того как культура перемещалась из Египта в Грецию и Рим, камень продолжал использоваться, но в греческих и римских храмах использовались большие пролеты для колонн и меньше материала в целом. Классические три ордера начинались с дорического, от ионического до коринфского, каждый из которых становился светлее в профиле. С появлением византийских и романских церквей вес пролета уменьшился; а когда в Северной Европе в 12 веке был разработан готический стиль, это уменьшение веса и пролета ускорилось с появлением контрфорсов, которые позволили стеклянным навесным стенам, отражающим его метафизическое притяжение к свету, казаться самонесущими на высоте до 150 м. ноги.

В 20 веке движение от массы к мембране ускорилось с появлением стального каркаса, решетчатых ферм и новых разработок в технологии стекла. К началу этого столетия стекло стало предпочтительным материалом. Навесные стены с использованием ферменного каркаса, диарешеток, стеклянных стоек и тросовых систем стали обычной архитектурной практикой. Корпорации использовали стеклянные башни как символ престижа и прозрачности. Сегодня все более легкие строительные технологии включают в себя структурные мембраны, состоящие из ткани и фольги. Интересно отметить, что две ведущие высокотехнологичные компании мира, Google и Apple, в настоящее время разрабатывают оболочки из фольги из стекла и этилентетрафторэтилена (ETFE) в качестве элементов своих новых корпоративных штаб-квартир. Короче говоря, оглядываясь назад на последние 4000 лет архитектуры можно увидеть линейную эволюцию от массы пирамид к мембранам завтрашнего дня. От массы к мембране — это архитектурное путешествие человечества: можем ли мы использовать меньше материалов, быть более устойчивыми и помочь уменьшить выбросы углекислого газа на планете под названием Земля?

Ткань, фольга и другие мембраны являются материалами, хорошо подходящими для создания обшивки зданий. Они изогнуты для обеспечения прочности, обеспечивают гидроизоляцию и изоляцию, могут быть многослойными и создавать сложные поверхности с минимальным количеством швов. Тканевые шкуры использовались с незапамятных времен, их можно было увидеть в юртах и ​​кожаных палатках древних цивилизаций. Но с появлением сегодня новых композитных материалов, компьютерного анализа и цифрового моделирования мембраны превратились в новый вариант постоянной обшивки зданий.

Чтобы пролить свет на новые оболочки зданий завтрашнего дня и новые подходы к построению обшивок, сделайте шаг назад и взгляните на человеческую кожу. Кожа состоит из трех слоев: эпидермиса, дермы и гиподермы. Внешний слой эпидермиса содержит потовые поры и стержни волос; средний слой дермы содержит соединительные ткани, волосяные фолликулы, потовые железы и некоторые мышцы; а внутренний слой гиподермы содержит вены и артерии, а также соединительные ткани, которые связывают слои вместе.

Этот подход, состоящий из нескольких интегрированных слоев, выполняющих различные функции, создает кожу, которая дает телу водонепроницаемое покрытие, защищает от болезней и солнечного света. Когда к архитектурным мембранным конструкциям применяется подход с использованием нескольких интегрированных слоев, сначала необходимо понять требования к характеристикам оболочки здания.

Кожа человека не только чувствительна и посылает в мозг информацию о давлении и температуре, но и эффективно восстанавливается, поддерживая защитный барьер. Объединение этих двух свойств в один искусственный материал было целью профессора химического машиностроения Стэнфордского университета Чженань Бао и ее команды. Команде удалось создать искусственную кожу, которая не только чувствительна к прикосновению, но также способна быстро и многократно восстанавливаться при комнатной температуре, что имеет серьезные последствия для рынков биомедицинского текстиля. Исследователям удалось объединить два материала — пластиковый полимер со способностью к самовосстановлению и проводящий металл.