Современная школа — это не просто учреждение для получения знаний, а многофункциональный образовательный, социальный и спортивный центр, формирующий среду для развития личности. Архитектурная форма школьного здания напрямую влияет на эффективность учебного процесса, психоэмоциональное состояние учащихся и педагогов, безопасность и возможность реализации инновационных педагогических методик [2].

Традиционные формы школьных зданий, сформированные под влиянием экономических ограничений и устаревших норм, зачастую не отвечают современным требованиям к гибкости, трансформации пространства, взаимодействия с окружающей средой и созданию комфортной, вдохновляющей атмосферы.

Решением данной проблемы является разработка инновационного макета современной архитектурной формы школы с использованием аддитивных технологий.

Для того, чтобы разработать новую форму школы, необходимо произвести анализ существующих школ Самарской области и выявить общие проблемы форм (рисунок 1).

Рис. 1. Школы Самарской области

После анализа мы пришли к выводу, что в школах существует:

Дисбаланс между учебной и развивающей инфраструктурой: Спортзалы и актовые залы часто малы и изолированы.

Проблема открытого/закрытого пространства: Школа либо «растекается» по участку, либо замыкается в высотном объеме.

Слабая адаптивность: Жесткость конструкций не позволяет быстро менять назначение помещений.

Вопросы безопасности и контроля: Длинные коридоры или разобщенные корпуса усложняют визуальный контроль.

Отрыв от природной среды: Недостаток озелененных, инсолируемых пространств внутри учебного процесса.

Предлагаемая концепция

Предлагаемая форма представляет собой замкнутое (но не глухое) пространство, внутри которого расположен обширный атриум — парк и атриум — спортивный зал с трансформируемым куполом. Периметр решает задачи учебных зон, атриум — зеленые и спортивные (рисунок 2).

Рис. 2. Кольцевой атриум

Представленная форма здания с современным дизайном придает эстетичный вид. Верхняя часть здания выполнена в виде купола с прозрачными стеклянными элементами, которые придают внутреннему пространству естественное освещение. Плавный скат крыши наиболее удобный вариант для крепления солнечных панелей. Внутри атриум — парка и вокруг здания расположены зеленые насаждения, что создает гармоничное сочетание архитектуры и природы.

Младшая школа занимает 1 этаж в одном секторе с отдельным выходом в свой сегмент атриума. Средняя — 2 этаж, старшая — 3 этаж.

Парковый атриум — многоуровневое озелененное пространство с зонами отдыха, амфитеатром. В спортивном атриуме — универсальное спортивное поле. Легкий трансформируемый купол, покрывающий только эту центральную часть, позволяет использовать поле в любую погоду. При открытом куполе достигается эффект открытого стадиона внутри здания.

Современной форме школы необходимы современные материалы и технологии, поэтому были найдены оптимальные решения.

Современные материалы в конструкции и облицовке

Композитные панели сочетаемые между собой слой аэрогеля

Для внешних стен. Обеспечивают сверхвысокую теплоизоляцию при минимальной толщине (рисунок 3) [4].

Рис. 3. Композитные панели

Умные стекла (смарт-гласс) фасаде (рисунок 4)

Рис. 4. Умные стекла

Позволяют по сигналу менять прозрачность — затемнять классы от солнца.

Фотокаталитические покрытия на стекле фасада

Специальное покрытие на стекле, которое обеспечивает самоочистку поверхности от органических загрязнений и активно участвует в очистке воздуха вокруг остеклённых фасадов (рисунок 5) [3].

Рис. 5. Фотокаталитическое покрытие

Аддитивные технологии. Печать уникальных архитектурных элементов

Несущие колонны, стены легкие и прочные. Декоративные решетки «соты», служащие опорой для вертикального озеленения [1]. Печать бесшовных, криволинейных перегородок с полками, кабель каналами (рисунок 6).

Рис. 6. Аддитивные технологии

Трансформируемый купол (рисунок 7): материалы и механика

Закалённое стекло — Отличается абсолютной прозрачностью и высокой износостойкостью (рисунок 8).

Требует прочного металлического каркаса и профессионального монтажа.

Карбоновые стёкла — Лёгкость и прочность, высокая устойчивость к деформации (рисунок 9).

Система движения — Направляющие из сверхпрочного алюминиевого сплава. Ролики и элементы приводного механизма печатаются на промышленном 3D-принтере из металла (титановый сплав), что позволяет создать идеально подогнанные, легкие и не требующие смазки узлы.

Разработка эскиза в программе Infinite Painter и создание 3D — модели в SketchUp (рисунок 10)

Рис. 10. Процесс создания эскиза

Распечатка, постобработка и окончательное оформление макета (рисунок 11)

Рис. 11. Процесс изготовления макета

Технико-экономическое и экологическое обоснование данной школы

1. Преимущества: Снижение эксплуатационных расходов на отопление (за счет формы и материалов), многофункциональность, улучшение психологического климата.
2. Экономика: Аддитивные технологии снижают расход материалов и отходы
3. Экология: Использование самоочищающихся покрытий, переработанных компонентов, эффективная система рекуперации энергии, собственный зеленый атриум — парк.

Выводы

В рамках работы была разработана инновационная архитектурная форма школы — «Кольцевой атриум с трансформируемым куполом», которая совмещает достоинства традиционных планировочных решений и устраняет их ключевые недостатки, в первую очередь — нехватку многофункционального и спортивного пространства в компактных зданиях.

Концепция предусматривает совершенно новую организацию внутренней среды школы, превращая ее в светлую и зеленую образовательную экосистему. Серьезное внимание уделено включению современных материалов и, что особенно важно, аддитивных технологий, которые открывают путь к созданию уникальных, оптимизированных, легких и экологичных архитектурных элементов, от несущих конструкций до мебели.

Данная работа представляет собой не просто макет здания, а концепцию школы будущего, где архитектура, технологии и педагогика работают в гармонии для создания наилучших условий для развития подрастающего поколения (рисунок 12).

Рис. 12. Макет здания

Литература:

1. А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров «Аддитивные технологии» 2025г.
2. Гудратов Р. В. Школа будущего «Архитектура и образовательная среда» 2021г.
3. Лебедев Ю. С. «Архитектура и бионика» — М.: Стройиздат, 2020г.
4. https://steel-development.ru/en/news/arss-press-releases/2143-metallokonstruktsii-pozvolyat-stroit-sovremennye-shkoly-vo-vsekh-regionakh-rossii