Бионика (от греч. biōn – элемент жизни, буквально – живущий), наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе моделирования структуры и жизнедеятельности организмов. Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками – электроникой, навигацией, связью, морским делом и др.

Бионика – наука об использовании в технике знаний о конструкции, принципе и технологическом процессе живого организма. Основу бионики составляют исследования по моделированию различных биологических организмов.

Моделирование осуществляют на радиоэлектронной, электролитической, пневматической и других физико-химических основах. Бионическое моделирование отличается от моделирования, которое осуществляется в других науках. Как правило, модели бионики – несравненно более сложные динамические структуры. Их создание требует не только проведения специальных уточняющих исследований на живом организме, но и разработки специальных методов и средств для реализации и исследования столь сложных моделей. Формальным годом рождения бионики принято считать 1960 год. Ученые – бионики избрали своей эмблемой скальпель и паяльник, соединенные знаком интеграла, а девизом – «Живые прототипы – ключ к новой технике».

Прародителем бионики считается Леонардо да Винчи. Его чертежи и схемы летательных аппаратов были основаны на строении крыла птицы. В наше время, по чертежам Леонардо да Винчи неоднократно осуществляли моделирование орнитоптера.

Из современных ученых можно назвать имя Осипа М.Р. Дельгадо. С помощью своих радиоэлектронных приборов он изучал неврологическо-физические характеристики животных. И на их основе пытался разработать алгоритмы управления живыми организмами.

Понятие архитектурной бионики.

Архитектурная бионика представляет собой использования тех или иных средств и принципов организации живой природы в материальном производстве, к сфере которого примыкает архитектура.

Основными принципами являются изучение и активное внедрение законов формирования и структуры живых тканей в строительство зданий. Для этого осуществляется полный анализ систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Применяя в строительстве «опыт природы», мы становимся свидетелями появления не только непривычных по внешнему виду, но и резко отличающихся по физическим свойствам сооружений, которые, тем не менее, обладают большей прочностью и устойчивостью, а также гармоничнее вписываются в естественную окружающую среду.

Архитектурная бионика сходна с технической бионикой; однако, она настолько специфична, что образует самостоятельную отрасль и решает не только технические, но главным образом архитектурные проблемы.

Здесь особенно нужно подчеркнуть, что научные основы архитектурной бионики начали создаваться в Советском Союзе, особенно можно выделить работы архитекторов В.В. Зефельда и Ю.С. Лебедева.

Наиболее сложным этапом освоения в архитектуре природных форм является время от середины XIX и до начала XX в. На нём сказались бурное развитие биологии и небывалые успехи по сравнению с предыдущим периодом строительной техники.

Во имя экономии человек в производственной деятельности всегда использует любые представившиеся возможности. С прогрессом это требование все более обостряется. Так, например, после окончания второй мировой войны инженеры и архитекторы начали внимательно присматриваться к живой природе. Их привлекли, например, упругие пленки живой природы, хорошо работающие на растяжение (эксперименты Отто Фрая 40-х годов). Современная же наука позволила углубиться в законы развития живой природы, а техника дала возможность моделировать живые структуры. В результате в архитектуре в конце 40-х годов появились формы, воспроизводящие на сознательной научной и технической основе конструктивные структуры живой природы. Сюда нужно отнести покрытие большого зала Туринской выставки инженером П.Л. Нерви, вантовые и палаточные сооружения (Отто Фрай и др.).

В Советском Союзе бионические идеи пользовались большим вниманием архитекторов и инженеров (МАИ, ЦНИИСК Госстроя СССР, Лен-ЗНИИЭП и др.).

Специфическая черта современного этапа освоения форм живой природы в архитектуре заключается в том, что сейчас осваиваются не просто формальные стороны живой природы, а устанавливаются глубокие связи между законами развития живой природы и архитектуры. На современном этапе архитекторами используются не внешние формы живой природы, а лишь те свойства и характеристики формы, которые являются выражением функций того или иного организма, аналогичные функционально-утилитарным сторонам архитектуры.

Важным моментом, сыгравшим свою роль в обращении архитекторов и конструкторов к живой природе, явилось внедрение в практику пространственных конструктивных систем, выгодных в экономическом отношении, но сложных в смысле их математического расчета. Прообразами этих систем во многих случаях были структурные формы природы. Такие формы начали успешно применяться в различных типологических областях архитектуры, в строительстве большепролетных и высотных сооружений, создании быстро трансформирующихся конструкций, стандартизации элементов зданий и сооружений и т.д.

Архитектурная бионика призвана не только решать функциональные вопросы архитектуры, но открывать перспективы в исканиях синтеза функции и эстетической формы архитектуры, учить архитекторов мыслить синтетическими формами и системами.

Использование достижений бионики в архитектуре

Пионером использования принципов бионики при сооружении зданий стал великий испанский архитектор конца XIX - начала XX веков Антонио Гауди. Именно Гауди первым стал не просто привносить в архитектурные сооружения декоративные элементы природы, а придал постройкам характер окружающей среды. Профессиональные архитекторы, ландшафтные дизайнеры и просто ценители прекрасного до сих пор не перестают восхищаться гениальными архитектурными решениями Гауди при сооружении Парка Гуэля: колоннада, выполненная в стиле античных портиков, представляющая из себя подобие сросшихся стволов деревьев.

Знаменитый символ Парижа – Эйфелева башня, также построена по принципам бионики, ее прототипом послужила берцовая кость человека. Еще в 1846 году исследования швейцарского профессора анатомии Хермана фон Мейера привели к неоднозначным выводам. Загадка прочности берцовой кости не давала ему покоя: почему столь значительные нагрузки не приводят к разрушению хрупкой структуры кости. Изучая ее строение более детально, ученый заметил, что головка кости покрыта сложной сетью миниатюрных косточек, которая позволяла равномерно распределять давление по всей поверхности кости, исключая ее деформацию. В 1866 году инженер Карл Кульман использовал эти опыты для создания системы распределения нагрузки с помощью кривых суппортов для строительства, а уже через 20 лет была построена Эйфелева башня.

Яркий пример архитектурной бионики — полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений. Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чём же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб — одним из последних достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Узлы стеблей — кольца жесткости. Вдоль стенок стебля находятся овальные вертикальные пустоты. Стенки трубы имеют такое же конструктивное решение. Роль спиральной арматуры, размещенной у внешней стороны трубы в стебле злаковых растений, выполняет тонкая кожица. Однако к своему конструктивному решению инженеры пришли самостоятельно, не «заглядывая» в природу. Идентичность строения была выявлена позже.

Явление в авиации — флаттер — ритмичное, не поддающееся регулированию колебание крыльев самолета, часто приводящее к их разрушению, особенно при повышенных скоростях. В процессе бионических исследований живой природы обнаружилось, что стрекоза давно «решила» этот технический вопрос: в ее крыльях имеются специальные подвески, предотвращающие флаттер.

Группа под руководством испанских архитекторов М. Р. Сервера и Х. Плоза, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект «Вертикальный бионический город-башня» (город-башня в Шанхае).

Башня-город имеет форму кипариса высотой 1228 м с обхватом у основания 133 на 100 м, а в самой широкой точке 166 на 133 м. В башне 300 этажей, и расположены они в 12 вертикальных кварталах по 80 метров. Между кварталами — перекрытия-стяжки, которые играют роль несущей конструкции для каждого уровня-квартала. Внутри кварталов — разновысокие дома с вертикальными садами. Эта тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Стоит башня на свайном фундаменте по принципу гармошки, который не заглубляется, а развивается во все стороны по мере набора высоты — аналогично тому, как развивается корневая система дерева. Ветровые колебания верхних этажей сведены к минимуму: воздух легко проходит сквозь конструкцию башни. Для облицовки башни использован специальный пластичный материал, имитирующий пористую поверхность кожи.

В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Например, в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки, например у широко распространенного "морского уха", состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Такая технология может быть использована и для покрытия автомобилей.

С недавнего времени бионическую архитектуру можно увидеть и в России. В 2003 году в Санкт-Петербурге по проектам архитектора Бориса Левинзона были построен «Дом Дельфин» и оформлен холл известной клиники «Меди-Эстетик».

Сооружение в бионическом стиле

Первое впечатление о здании в бионическом стиле - постройки выбиваются из правильной геометрии. Природные формы объекта будят воображение. В бионике стены подобны живым мембранам. Пластичные и протяженные стены и окна выявляют направленную сверху вниз силу нагрузки и противодействующую ей силу сопротивления материалов. Благодаря ритмической игре меняющихся вогнутых и выпуклых поверхностей стен сооружений кажется, что здание дышит. Здесь стена уже не просто перегородка, она живет подобно организму.

Прав был Великий Антонио Гауди, сказав, что «Архитектор не должен отказываться от красок, а напротив использовать их для придания жизни формам и объемам. Цвет - это дополнение формы и самое яркое проявление жизни». Только представьте, войдя в органическое здание, вы ощущаете себя погруженным в чудесный мир, наполненный светом прозрачного цвета. Цвет создает особый мир интерьера, оживляя и открывая материалы, просвечивающиеся под слоем краски. Цвет живет и движется по своим законам. Создается впечатление, что он влияет на усиление либо ослабление функций здания и пространства.

В бионическом строении благодаря постоянно меняющемуся балансу взаимодействия желаний и пространственных возможностей человек испытывает ощущение движения - в покое, и покоя - в движении пространства. Малейшее движение сдвигает баланс сил, благодаря чему меняется восприятие пространства. Постоянство и изменение, симметрия и асимметрия, защищенная интимность и широкая открытость существуют в хрупком равновесии. Заметьте, и в движении, и в покое всегда присутствует ощущение равновесия.

В своей сущности бионика, как архитектурный стиль, стремится создать такую пространственную среду, которая бы всей своей атмосферой стимулировала именно ту функцию здания, помещения, для которой последние предназначены. В бионическом доме спальня будет спальней, гостиная - гостиной, кухня - кухней.

Заключение.

Природа открывает перед инженерами и учеными бесконечные возможности по заимствованию технологий и идей. Раньше люди были не способны увидеть то, что находится у них буквально перед носом, но современные технические средства и компьютерное моделирование помогает хоть немного разобраться в том, как устроен окружающий мир, и попытаться скопировать из него некоторые детали для собственных нужд.

myunivercity.ru

Архитектурная бионика — реферат

Архитектурная бионика.

Понятие «бионика» (от греч. «биос» –– жизнь), появилось в начале ХХ в. В глобальном смысле оно обозначает область научного знания, основанную на открытии и использовании закономерностей построения естественных природных форм для решения технических, технологических и художественных задач на основе анализа структуры, морфологии и жизнедеятельности биологических организмов. Название было предложено американским исследователем Дж. Стилом на симпозиуме 1960 года в г. Дайтоне - «Живые прототипы искусственных систем –– ключ к новой технике», - в ходе которого было закреплено возникновение новой, неизведанной области знания. С этого момента перед архитекторами, дизайнерами, конструкторами и инженерами возникает ряд задач, направленных на поиск новых средств формообразования. В СССР к началу 1980 гг., благодаря многолетним усилиям коллектива специалистов лаборатории ЦНИЭЛАБ, просуществовавшей до начала 1990 гг., архитектурная бионика окончательно сложилась как новое направление в архитектуре. В это время выходит итоговая монография большого международного коллектива авторов и сотрудников этой лаборатории под общей редакцией Ю. С. Лебедева «Архитектурная бионика» (1990 г.) Таким образом, период с середины ХХ в. по начало ХХI в. в архитектуре ознаменовался повышением интереса к сложным криволинейным формам, возрождением, уже на новом уровне, понятия «органическая архитектура», своими корнями уходящего в конец XIX – начало XX века, к творчеству Л. Салливана и Ф. Л. Райта. Они считали, что архитектурная форма, как и в живой природе, должна быть функциональной и развиваться как бы «изнутри наружу». Проблема гармоничного симбиоза архитектурной и природной среды. Технократическое развитие последних десятилетий давно подчинило себе образ жизни человека. Шаг за шагом человечество вышло из своей экологической ниши обитания на планете. Фактически, мы стали жителями искусственной «природы», созданной из стекла, бетона и пластика, совместимость которой с жизнью природной экосистемы неуклонно стремится к нулю. И чем сильнее искусственная природа захватывает живую, тем более явственной становится потребность человека в естественной, природной гармонии. Наиболее вероятным способом возврата человечества «в лоно природы», восстановления равновесия между двумя мирами является развитие современной бионики.

Небоскреб-кипарис в Шанхае. Архитекторы: Maria Rosa Cervera & Javier Pioz.

Сиднейская опера. Архитектор: Jørn Utzon

Учебный центр Rolex. Архитекторы: японское архитектурное бюро SANAA.

Архитектурная бионика – это инновационный стиль, берущий все самое лучшее от природы: рельефы, контуры, принципы формообразования и взаимодействия с окружающим миром. Во всем мире идеи бионической архитектуры успешно воплощены известными архитекторами: небоскреб-кипарис в Шанхае, Сиднейская опера в Австралии, здание правления NMB Bank – Нидерланды, учебный центр Rolex и музей плодов – в Японии

Музей фруктов. Архитектор: Itsuko Hasegawa.

Интерьер музея фруктов.

Во все времена существовала преемственность природных форм в архитектуре, созданной человеком. Но, в отличие от формалистского подхода прошлых лет, когда архитектор просто копировал природные формы, современная бионика опирается на функциональные и принципиальные особенности живых организмов – способность к саморегуляции, фотосинтез, принцип гармоничного сосуществования и т. д. Бионическая архитектура предполагает создание домов являющихся естественным продолжением природы, не вступающих с ней в конфликт. Дальнейшее развитие бионики предполагает разработку и создание экодомов – энергоэффективных и комфортных зданий с независимыми системами жизнеобеспечения. Конструкция такого здания предусматривает комплекс инженерного оборудования. При строительстве используются экологичные материалы и строительные конструкции. В идеале, дом будущего – это автономная самообеспечивающаяся система, органично вписывающаяся в природный ландшафт и существующая в гармонии с природой. Современная архитектурная бионика практически слилась с понятием «экоархитектура» и напрямую связана с экологией. Формообразование, переходящее из живой природы в архитектуру. Каждое живое существо на планете является совершенной работающей системой, приспособленной к окружающей среде. Жизнеспособность таких систем – результат эволюции многих миллионов лет. Раскрывая секреты устройства живых организмов, можно получить новые возможности в архитектуре сооружений. Формообразование в живой природе характеризуется пластичностью и комбинаторностью, разнообразием как правильных геометрических форм и фигур –– окружностей, овалов, ромбов, кубов, треугольников, квадратов, различного рода многоугольников, так и бесконечным множеством чрезвычайно сложных и удивительно красивых, легких, прочных и экономичных конструкций, созданных в результате комбинирования этих элементов. Подобные структуры отражают сложность и многоэтапность эволюции развития живых организмов. Основными позициями для изучения природы в ракурсе архитектурной бионики являются биоматериаловедение и биотектоника. Объектом изучения в биоматериаловедении являются различные удивительные свойства природных структур и их "производных" — тканей животных организмов, стеблей и листьев растений, нитей паутины, усиков тыкв, крыльев бабочки и т.п. С биотектоникой все сложнее. В этой области знания исследователей интересуют не столько свойства природных материалов, сколько сами принципы существования живых организмов. Главные проблемы биотектоники заключаются в создании новых конструкций на основе принципов и способов действия биоконструкций в живой природе, в осуществлении адаптации и роста гибких тектонических систем на основе адаптации и роста живых организмов. В архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям. Так в области разработок эффективных и безотходных строительных технологий перспективным направлением является создание слоистых конструкций. Идея заимствована у глубоководных моллюсков. Их прочные ракушки состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше.

Технологии архитектурной бионики. Приведем в пример несколько наиболее распространенных современных направлений разработки бионических зданий. 1. Энергоэффективный Дом - сооружение с низким потреблением энергии или с нулевым потреблением энергии из стандартных источников (Energy Efficient Building). 2. Пассивный Дом (Passive Building) – сооружение с пассивной терморегуляцией (охлаждение и отопление за счет использования энергии окружающей среды). В таких домах предусмотрено применение энергосберегающих строительных материалов и конструкций и практически отсутствует традиционная отопительная система. 3. Биоклиматическая архитектура (Bioclimatic Architecture). Одно из направлений в стиле hi-tech. Главный принцип биоклиматической архитектуры - гармония с природой: "… чтобы птица, залетев в офис, не заметила, что она внутри него". В основном, известны многочисленные биоклиматические небоскребы, в которых наравне с заградительными системами, активно применяется многослойное остекление (double skin technology) обеспечивающее шумоизоляцию и поддержку микроклимата вкупе с вентилляцией. 4. Умный Дом (Intellectual Building) - здание, в котором при помощи компьютерных технологий и автоматизации оптимизированы потоки света и тепла в помещениях и ограждающих конструкциях. 5. Здоровый Дом (Healthy Building) - здание, в котором, наряду с применением энергосберегающих технологий и альтернативных источников энергии, приоритетными являются природные строительные материалы (смеси из земли и глины, дерево, камень, песок, и т. д.) Технологии «здорового» дома включают системы очистки воздуха от вредных испарений, газов, радиоактивных веществ и т. д. История использования архитектурных форм в архитектурной практике. Архитектурная бионика возникла не случайно. Она явилась результатом предшествующего опыта использования в том или ином виде (чаще всего – ассоциативном и подражательном) определенных свойств или характеристик форм живой природы в архитектуре – к примеру, в гипостильных залах египетских храмов в Луксоре и Карнаке, капителях и колоннах античных ордеров, интерьерах готических соборов и т. д.

Колонны гипостильного зала храма в Эдфу.

К бионической архитектуре зачастую относят здания и архитектурные комплексы, которые органично вписываются в природный ландшафт, являясь как бы его продолжением. К примеру, такими можно назвать сооружения современного швейцарского архитектора Петера Цумтора. Наравне с натуральными строительными материалами, он работает с уже существующими природными элементами – горами, холмами, газонами, деревьями, практически не видоизменяя их. Его сооружения словно растут из земли, а, порой, настолько сливаются с окружающей природой, что их не сразу можно обнаружить. Так, например, термы в Швейцарии со стороны кажутся просто зеленой площадкой.

Термы в Вальсе. Архитектор: Peter Zumthor.

С точки зрения одной из концепций бионики – образа эко-дома, – к бионической архитектуре можно отнести даже привычные нам деревенские дома. Они созданы из натуральных материалов, а структуры деревенских поселков всегда были гармонично вписаны в окружающий ландшафт (верхняя точка поселка – церковь, низина – жилые дома и т. д.)

Купол Флорентийского собора. Архитектор: Filippo Brunelleschi.

Возникновение данной области в истории архитектуры всегда связано с какой-либо технической новацией: так, зодчий итальянского Возрождения Ф. Брунеллески в качестве прототипа для конструирования купола Флорентийского собора взял скорлупу яйца, а Леонардо да Винчи копировал формы живой природы при изображении и конструировании строительных, военных и даже летательных аппаратов. Принято считать, что первым, кто начал изучать механику полета живых моделей «с бионических позиций», был именно Леонардо да Винчи, который пытался разработать летательный аппарат с машущим крылом (орнитоптер).

Галерея в парке Гюэль. Архитектор: Antonio Gaudi.

Портал Страстей Христовых Собора Святого Семейства (Sagrada Familia).

Успехи строительной техники в ХIХ–ХХ вв. породили новые технические возможности для интерпретации архитектуры живой природы. Это нашло свое отражение в произведениях многих архитекторов, среди которых, безусловно, выделяется Антонио Гауди –– зачинатель широкого использования биоформ в архитектуре ХХ в. Спроектированные и построенные А. Гауди жилые здания, монастырь Гюэль, знаменитый «Sagrada Familia» (Собор Святого Семейства, выс. 170 м.) в Барселоне и ныне остаются и непревзойденными архитектурными шедеврами и, одновременно, наиболее талантливым и характерным примером ассимиляции архитектурных природных форм –– их применения и развития.

Чердачное перекрытие Casa Mila. Архитектор: Antonio Gaudi.

Арочный свод галереи в Casa Batlló. Архитектор: Antonio Gaudi.

А. Гауди считал, что в архитектуре, как и в природе, нет места копированию. В результате его сооружения поражают своей сложностью – вы не найдете в его постройках двух одинаковых деталей. Его колонны изображают стволы пальм с корой и листьями, лестничные поручни имитируют завивающиеся стебли растений, сводчатые перекрытия воспроизводят кроны деревьев. В своих творениях Гауди использовал параболические арки, гипер-спирали, наклонные колонны и т.д., создавая архитектуру, геометрия которой превосходила архитектурные фантазии и зодчих, и инженеров. Одним из первых А. Гауди использовал также и био-морфологические конструктивные свойства пространственно-изогнутой формы, которая была воплощена им в виде гиперболического параболоида небольшого лестничного пролета из кирпича. При этом Гауди не просто копировал объекты природы, но творчески интерпретировал природные формы, видоизменяя пропорции и масштабные ритмические характеристики. Не смотря на то, что смысловой ряд протобионических построек выглядит достаточно внушительно и оправданно, некоторые специалисты считают архитектурной бионикой только те здания, которые не просто повторяют природные формы или созданы из естественных природных материалов, а содержат в своих конструкциях структуры и принципы живой природы.

Сооружение Эйфелевой башни. Инженер: Gustave Eiffel.

Проект моста. Архитектор: Paolo Soleri.

Эти ученые скорее назвали бы протобионикой такие постройки как 300-метровая Эйфелева башня инженера-мостовика А. Г. Эйфеля, которая в точности повторяет строение большой берцовой кости человека, проект моста архитектора П. Солери, напоминающий свернутый лист злака и разработанный по принципу перераспределения нагрузок в стеблях растений и т. д.

Велотрек в Крылатском. Архитекторы: Н. И. Воронина и А. Г. Оспенников.

В России законы живой природы также были заимствованы для создания некоторых архитектурных объектов “доперестроечного” периода. Примерами можно назвать Останкинскую радиотелевизионную башню в Москве, Олимпийские объекты — велотрек в Крылатском, мембранные покрытия крытого стадиона на проспекте Мира и универсального спортивно-зрелищного зала в Ленинграде, ресторан в Приморском парке Баку и его привязка в г. Фрунзе — ресторан «Бермет» и др. Среди имен современных зодчих, работающих в направлении архитектурной бионики, выделяются Норман Фостер (http://www.fosterandpartners.com/Projects/ByType/Default.aspx), Сантьяго Калатрава (http://www.calatrava.com/#/Selected%20works/Architecture?mode=english), Николас Гримшоу (http://grimshaw-architects.com/sectors/), Кен Янг (http://www.trhamzahyeang.com/project/main.html), Винсент Калебо (http://vincent.callebaut.org/projets-groupe-tout.html) и т. д.

myunivercity.ru

Бионика в архитектуре

Введение

Относительно новое направление в архитектуре, родившееся в 70-х годах XX века, — бионика берет все самое лучшее от природы: рельефы, контуры, формы. Это архитектура, которая объединяет природу и современные высокие технологии. Бионическая архитектура предполагает создание домов являющихся естественным продолжением природы, не вступающих с ней в конфликт.

Достигнув определённого потолка в развитии искусственных механизмов, человечество для дальнейшего поступательного движения вперёд стремится позаимствовать те принципы и методы, с помощью которых созданы и функционируют живые организмы.

Впервые бионику в строительстве использовал Антонио Гауди. Во всем мире идеи бионической архитектуры успешно воплощены известными архитекторами: небоскреб-кипарис в Шанхае, Сиднейская опера в Австралии, здание правления NMB Bank – Нидерланды, небоскреб SONY и музей плодов – в Японии, «Дом Дельфин» в Санкт-Петербурге и другие.

Небоскреб-кипарис в Шанхае

Через 15 лет в Китае построят город-башню, в котором будут жить 100 тысяч человек. Уникальное сооружение, созданное по законам архитектуры будущего и имитирующее природные конструкции, сможет противостоять пожару, наводнению, землетрясению и урагану.

Авторы проекта — испанцы Мариа Роза Сервера (Maria Rosa Cervera) и Хавьер Пиоз (Javier Pioz), супруги. В 1979 году они организовали компанию по архитектурному проектированию «Сервера и Пиоз», а в 1985 году начали экспериментировать с так называемыми «динамическими структурами» (Dynamic Structures).

Бионическая башня в лучах заката.

Однако Хавьер был приверженцем учения о бионике, которое, кстати, появилось в Советской России в 20-30-х годах и долгое время было под запретом в СССР. Бионика, грубо говоря, предполагает отношение к природе, как к великому учителю и изобретателю.

Сторонники бионики полагают, что всякое природное создание — будь то дерево или птица — представляет собой оптимизированную, с точки зрения выживания и функциональности, структуру.

Хавьер под влиянием бионики начал думать о создании принципиально нового типа сооружений — по своим конструкционным особенностям, по пропорциям и функционалу. Он пришёл к выводу, что всё, что человек строил до сих пор — неестественно, непрочно и бесперспективно.

Оказывается, в природе не существует однородных материалов: если посмотреть на дерево более пристально, то видно, что оно не состоит из единого монолита: оно меняется по мере того, как растёт, внешние слои имеют совсем иную плотность, чем внутренние, ветви у земли — иную структуру, чем верхние, а корневая система постоянно изменяется. Более того, каждое дерево, в зависимости от среды обитания, почвы и прочих факторов, имеет особенную корневую систему. А что дома? Кирпичи — безжизненные, однообразные, непрочные и некрасивые.

Модель «корневой системы» города-кипариса.

Плодом сотрудничества стала концепция «Бионического сооружения», а также уникальный проект под названием «Вертикальный бионический город-башня» (Vertical city bionic tower). В 1997 году проект был впервые представлен общественности — на 3-й международной конференции по высотным сооружениям (III International Conference of High Rise Structures), которая проходила в Лондоне. С 1997 по 2001 годы архитекторы объездили весь мир со своим проектом, проводя презентации и читая лекции в Азии, Европе и Америке.

В результате первой страной, которая решилась на заключение контракта с компанией испанцев, стал Китай, который, кстати, в последнее время оказывается плацдармом многих футурологических и очень перспективных проектов. Итак, через 15 лет город-башня будет построена в Китае.

Высота — более километра — 1,228 метров. 300 этажей. Общая площадь — 2 миллиона квадратных метров, около 400 горизонтальных и вертикальных лифтов, скорость которых — 15 м/с, то есть с первого на последний этаж можно будет подняться в среднем за 2 минуты.

Диаметр башни, который имеет форму кипариса, в самой широкой точке — 166 на 133 метра, у основания — 133 на 100. Город будет покоиться на искусственном плоском острове, помещённом в искусственное же озеро. Искусственный остров у основания будет в 1 км в диаметре, а озеро призвано амортизировать подземные толчки.

Теперь — о философии бионической архитектуры и природном строении башни. По словам самого архитектора, который поместил на сайте про башню слова Щусева («Архитектор, который стремится создать нечто совершенное, должен постоянно обращать свой взор на природу, как авиаконструктор изучает всё, что способно летать»), бионическая башня — это не нагромождение высотных зданий и этажей, это город в башне. То есть в монолитный снаружи «цилиндр» как бы помещается сложная ассиметричная структура. Главный принцип позаимствован у кипариса (на иллюстрациях это видно), причём в процессе строительства — по мере возведения этажей — будет пропорционально развиваться и основание города-дерева.

Его корневая система заглублена всего на 50 сантиметров, но невероятно разветвлена и по своему строению напоминает губку. С каждым новым сантиметром ствола появляется, уходя чуть в сторону от уже существующего, новый отросток корня. Попробуйте сбить или выкорчевать кипарис — потребуются невероятные усилия.

Всего же в башне будет 12 вертикальных кварталов, в среднем по 80 метров в высоту каждый, а между ними — перекрытия-сдержки, которые станут своеобразной несущей конструкцией для каждого очередного уровневого квартала.

Дома в нём, естественно, разновысокие, окружённые вертикальными садами, и люди будут по нему передвигаться с полным ощущением внешнего пространства благодаря свету и воздуху.

Посреди каждого квартала построим искусственное озеро, а дома — двух типов: на внешнюю и внутреннюю стороны. Алюминиевая „гармошка“ будет применена и при возведении свайного фундамента, опирающегося на землю и едва заглубленного в неё, и увеличении его „корневой системы“ по мере набора высоты. Точно так же отрастают новые корни у дерева. Чем выше башня, тем прочнее становится фундамент: он „дышит“, не спрессовываясь».

Заселять башню можно будет по мере строительства – это никак не помешает первым гражданам «города-кипариса».

По проекту, благодаря тому, что свет и воздух буду легко проникать сквозь башню (к сожалению, жители вертикального города не смогут открывать окна), сопротивление ветру и, как следствие, колебания будут сведены до минимума. Между тем, известно, что на верхних этажах современных небоскрёбов колебания под воздействием порывов ветра довольно ощутимы.

Важно и то, что множество изолирующих «кварталы» садов и озёр послужат безопасности — каждый сегмент находится на значительном расстоянии от соседних, поэтому в случае, если здание протаранит самолёт или начнётся пожар, вся конструкция останется незыблемой.

Кроме того, снаружи здание будет покрыто специальным воздухопроницаемым пластичным материалом, которое будет имитировать кожу или кору. Кроме того, системы кондиционирования, которые будут создавать городской микроклимат, напомнят о теплорегулирующей функции кожи.

Заселение будет происходить постепенно — по мере строительства «кварталов», и уже сейчас ведутся разговоры о том, кто будет заниматься «расселением». Решено, что часть помещений будет передано под конторы чиновников и отели. В проекте будет участвовать около 50 компаний из трёх стран, и Пиоз считает, что за 15 лет строительства это число увеличится как минимум вдвое.

Ранчо "Мираж"

Ресторан "Ранчо Мираж" в Палм Спринг - один из удивительных тому примеров. Такое ощущение, что здание ресторана ложится в ладонь склона холма, как салфетка. Со стороны нависающая консольная крыша более похожа на сдвинутую ледником каменную кепку.

Еще в те 80-е годы, когда мало кто в Америке заботился о сохранении энергии, это здание стало образчиком и эталоном сохранения в своих стенах зимой тепла и прохлады в жаркое Калифорнийское лето.

В этом органичном здании ничто не является законченным само по себе, но является законченным лишь как часть целого. Таким образом, по существу отвергается классический принцип организации целого из законченных по своей структуре элементов.

Для этого ресторана Келлог спроектировал всё, включая интерьер, мебель залов и кухни. На открытии ресторана он сказал: "Я не проектирую ничего традиционного. Я пытаюсь избежать этого. Зачем делать что-то ординарное, если в самом деле все мы неординарные люди.

Почему бы вдруг нам всем не показать, насколько мы хороши на самом деле". Проект удостоен множества престижных североамериканских и мировых архитектурно-художественных премий.

"Взмах крыльев"

Как огромная экзотическая птица, опустившаяся на своё гнездо на склоне горы и распластавшая крылья, охраняя потомство, выглядит другое творение Келлога. "Взмах крыльев" - так называется проект виллы в Сан-Диего, Калифорния.

Проезжая рядом, подчас можно и не заметить этот уникальный объект, который сливается с изгибами и перепадами ландшафта и является его органичным продолжением.

Крыша дома покрыта чешуйками окисленной медной черепицы, а в облицовке стен применен камень, оставшийся от выработки грунта при строительстве фундамента здания и подземного гаража. Там, где по идее у всех домов должна находиться площадка для подъезда автомобиля, Келлог расположил плавательный бассейн, и машины подъезжают к дому под ним.

В продолжение идеи Франка Ллойда Райта, в середине дома расположен массивный, грандиозный камин, символизирующий одновременно и несокрушимый очаг Дома, и ставший центральной, концептуальной композицией уютного интерьера, спроектированного самим архитектором. Природная среда введена в дом - это бассейн и декоративный водоём.

Кстати, этот прекрасный дом, который официально входит в рейтинг десяти лучших домов Америки, выставлен сейчас на продажу вместе с примыкающим к нему участком земли в 12 гектаров, тщательно ухоженного и профессионально спланированного.

Дом в пустыне

В каменной скалистой пустыне Калифорнии на южном склоне огромной скалы приютилась гигантская доисторическая птица. 26 изящных крыльев мягко укрывают, обволакивают скалы в поперечнике до 20 метров.

Между крыльев - стеклянные перепонки, пропускают горячее калифорнийское солнце в уютный интерьер "дома юрского периода". Традиционно для Келлога - дом не только энергоэкономичен, но и способен выдержать землетрясения выше всех максимально существующих стандартов на 30 процентов.

Персонально спроектированы Келлогом и все мельчайшие детали интерьера, вплоть до стальных и бронзовых дверных ручек и стекла в дверях с декоративной мозаикой тематики Юрского периода. Все работы по оформлению интерьера выполнены с таким качеством и тончайшим художественным вкусом, что этому могли бы позавидовать многие музеи мира.

Многие предсказывают, что это здание в будущем может стать достойным входом в известнейший Калифорнийский Национальный парк скалистой пустыни. А пока в нем живут счастливые обитатели, которые не видят себя без этой скалистой пустоши и без этих мягких крыльев, спасающих их от зноя и стужи. Блистательному успеху этого проекта, безусловно, способствовало полное совпадение взглядов заказчика и архитектора.

ДОМ ИЕНА

Этот уникальный в своем роде дом с видом на Тихий океан имеет три уровня, которые, скручиваясь штопором, ввинчиваются в землю. Он отлично просматривается с площадки Калифорнийского Университета в Ла Джолла.

Крышу Келлог разработал с максимальны м её покрытием солнечными батареями, которые делают дом практически независимым от внешних систем электроснабжения.

По просьбе заказчика Келлог спроектировал дом так, что несмотря на то, что из окон здания открывается захватывающий вид на океан и окрестности, обзор интерьера дома снаружи для незнакомых людей крайне затруднителен. Кроме того, дом практически на сто процентов изолирован от шумов внешнего мира благодаря эффективной системе звукоизоляции

Интерьер отделан высококачественной древесиной и, конечно же, по традиции и неписанным законам "органической" архитектуры его украшает великолепный камин - очаг Дома.

Венчальная часовня Хошино

В Японии, в провинции Каризава, в предгорье вулкана и в окружении сосен, покрытых снеговыми шапками, из скалы органически вырастает спиральными стенами гигантская улитка венчальной часовни Хошино, до настоящего времени считающаяся самой известной и престижной постройкой такого рода в мире.

Материальным и пластическим организатором пространства среды часовни служат смещенные по отношению друг к другу конструкции арок. Ажурная опора каждой из них фиксирует центр "своей" окружности. Пространственный разрыв между ними использован для организации верхнего света.

Часовня в плане повернута входом к югу, что дает возможность для ровного солнечного освещения интерьера и максимального использования солнечного света для обогрева. Мраморные полы часовни подогреваются системой труб водоотопления.

Термическая масса скалы, на которой возведена часовня, мраморный пол, железобетонные арки с тройным остеклением, делают здание чрезвычайно энергоэффективным. Все двери, кафедра священника, скамейки и другая мебель часовни Хошино изготовлены из древесины сосны и вишни - тех что пришлось спилить при строительстве.

stud24.ru

Бионика в архитектуре — реферат

Испокон веков великие умы зодчества ведут поиски новых архитектурных стилей. Начиная от Вавилонской башни и заканчивая архитектурными шедеврами Нового Парижа человечество искало, находило, воплощало. Опять искало, опять находило и опять воплощало. И так по кругу до бесконечности.

Сегодня миру известно много архитектурных стилей: романский, готика, ренессанс, барроко, романтизм, модерн, классицизм, неоклассицизм, бионика. Бесспорно, каждый из этих стилей по-своему интересен и достоин внимания.

Как уже упоминалось, само понятие бионика появилось в начале двадцатого века.

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди. Парк Гуэля, или как говорили раньше «Природа, застывшая в камне», Каза Батло, Каза Мила - ничего подобного избалованная архитектурными изысками Европа, да и весь мир, еще не видели. Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле. В 1921 году бионические идеи нашли отражение в сооружении Рудольфа Штайнера Гетеанум, и с этого момента зодчие всего мира взяли бионику на «вооружение».

Со времен Гетеанума и до сегодняшних дней в бионическом стиле было построено большое количество как отдельно взятых зданий, так и целых городов. Сегодня современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в Шанхае - дом «Кипарис», в Нидерландах - здание правления NMB Bank, Австралии - здание Сиднейской оперы, Монреале - здание Всемирного выставочного комплекса, Японии - небоскреб SONY и музей плодов.

Использование в дизайне законов и форм живой природы вполне правомерно. В основе эволюции живых организмов и графических изображений лежат одни и те же принципы, определяемые взаимодействием форм и функций.

В мире все взаимообусловлено. Существуют законы, объединяющие весь мир в единое целое и порождающие объективную возможность использования в искусственно создаваемых системах закономерностей и принципов построения живой природы и ее форм.

Правомерность биодизайна предопределяется не только биологическим и техническим единством человечества и окружающего мира, но и особенностями человеческого познания. Человеческий разум в большей степени формируется под влиянием процессов, происходящих в природе.

В своей творческой деятельности человек постоянно, сознательно или интуитивно, обращается за помощью к живой природе. Для всей истории биодизайна характерно использование чисто внешних очертаний природных форм.

Причины особого внимания дизайнеров к законам формообразования живой природы заключаются в том, что графический дизайн как особый вид искусства имеет непосредственную связь с материальным производством, для которого создается изобразительный образ - торговый знак.

Живая природа имеет тенденцию в процессе своего развития стремиться к всемерной экономии энергии, строительного материала и времени. Закон минимума в живой природе обусловлен органической целесообразностью существования. Все это привело к мысли о возможности использования закономерностей формообразования живых структур именно в конструктивном плане, а не с целью лишь каких-то формальных поисков.

Основные методы дизайнерской бионики.

Наиболее ответственный этап в работе дизайнера - это исследование живой природы. На этом этапе неизбежно встает вопрос, что выбирать в природе и как выбирать. Основным методом биодизайна является метод функциональных аналогий, или сопоставления принципов и средств формообразования объектов дизайна и живой природы. Отбирать необходимые формы живой природы помогает чувство графической формы.

Работа дизайнера с природными аналогами заключается не в простом сравнении, а в изыскании методов и способов графического моделирования биологических процессов.

Работая над проектом, дизайнер тщательно проводит сравнительный анализ «живой» и искусственной техники, сопоставляет технические характеристики живых объектов и созданной руками человека аппаратуры и потом делает заключение о целесообразности применения в графике тех или иных изобразительных форм. Анализируя природную форму, художник-дизайнер стремится осмыслить ее тектонику, которую, как бы сложна она ни была, нельзя рассматривать как случайное сочетание объемов. Гармоничность ее развивается по строго определенным законам и принципам. Для восприятия гармонии, закономерности строения, образности природной формы требуется определенная подготовленность.

В природных формах главным является конструктивно-композиционная группировка элементов, их ритмика. Речь идет именно о композиционно подчеркнутых сгущениях - отдельных группах в пределах целостного организма, есть достаточно примеров разнообразных акцентов композиционной структуры в общей упорядоченности, от которых можно оттолкнуться при проектировании.

Каждая природная форма имеет свои, присущие лишь ей черты. Если форма природного аналога состоит из многих сложно организованных элементов, то получаемый при ее восприятии ассоциативный сигнал сразу может не иметь столь четкого характера. Но в ходе тщательного анализа, отбора, сравнений знак проявляется и достигает полного звучания. Бионика в графическом дизайне это одновременно наука и искусство, это анализ и синтез, поиск оригинального, нового. Изучение форм живой природы питает фантазию дизайнеров, дает материал и помогает решать проблему гармонии функционального и эстетического начала, обогащая формальные средства гармонизации в поисках наиболее выразительных пропорций, ритма, симметрии, асимметрии и т. д.

Дизайнер делает подробные зарисовки всех разновидностей природного образца, затем путем формообразующих линий, осевых и линий членения анализирует природную форму и разрабатывает графический образец.

Конкретность живых форм, нашедших свое применение в фирменном знаке, выделяет эти знаки из числа других.

В работе с природными аналогами особую роль играют художественные данные человека и его интуиция. Интуиция помогает дизайнеру справиться со своей задачей значительно быстрее, чем при условии, что он будет действовать, всегда основываясь только на рациональных методах. Правда, решения, подсказанные интуицией, нуждаются во внимательной научной проверке, тем не менее, значение их очень велико.

Необходимость изучения биологических форм для дизайнера подчеркивается еще и тем, что они масштабно выдержаны и пропорционально безукоризненны, конструктивно и функционально обусловлены.

Гармония красоты и целесообразности в природе - поистине неисчерпаемый источник средств гармонизации формы, к которому постоянно обращались творцы шедевров архитектуры и искусства. Витрувий, Леон Альберти, Палладио, Ле Корбюзье, И. В. Жолтовский, А. В. Щусев неустанно искали закономерности строения прекрасной формы, вытекающей из законов природы.

Чаще всего природная форма, примененная в графическом образе, видоизменяется под действием стилизации, но не настолько, чтобы не быть узнанной.

Но без знания принципов и общих законов формообразования природы нельзя понять ту или иную форму.

При первом взгляде на окружающий нас предметный мир может показаться, что бионика как будто не проявляется в творениях человеческих рук столь непосредственно, однако в действительности ее влияние на предметный мир в целом и на графический дизайн в частности глубоко и устойчиво.

Применение бионики в системе дизайна будит творческую мысль, заставляет думать, искать, познавать законы природы.

Бионика в науке.

Датой рождения бионики принято считать 13 сентября 1960 г. – день открытия в США Международного симпозиума «Живые прототипы искусственных систем – ключ к новой технике». Однако в действительности основные концепции бионики сложились задолго до этого, а симпозиум лишь ознаменовал начало широкого международного сотрудничества в этой области.

Доисторический человек, наблюдая за окружающей природой, извлекал из нее некоторые уроки, помогавшие ему создавать полезные устройства. В известном смысле такой подход можно назвать бионикой. В какой-то степени элементы бионики вложены в изобретение колеса, ножа и других инструментов. Арабские врачи задумались об использовании хрусталя или стекла для увеличения изображения подобно тому, как это происходит в хрусталике глаза. Русский ученый Н.Е. Жуковский разработал методику расчета подъемной силы крыла самолета на основе изучения полета птиц.

После того как бионика получила официальное признание как самостоятельная область знаний, ее позиции существенно укрепились, а область исследований расширилась. Потребителями и партнерами бионики становятся самолето- и кораблестроение, космонавтика, машиностроение, радиоэлектроника, навигационное приборостроение, инструментальная метеорология, архитектура и т.д.

Изучая биологические системы, бионика ищет оптимальные решения инженерных проблем. При этом она не только занимается коренным усовершенствованием существующих, но и созданием принципиально новых машин, аппаратов, приборов, строительных конструкций и технологических процессов, построением технических устройств, характеристики которых приближаются к таковым у живых систем.

Конечно, такое определение существенно упрощает ее понятийное содержание. Однако здесь имеется одно существенное ограничение. Оно заключается в том, что далеко не все природные системы опережают уже созданные технические.

В 1963 г. на Всесоюзной конференции по бионике академик А.И. Берг, один из создателей и идеологов бионики, отметил, что в природе существует много лишнего и несовершенного, избыточного и с технической точки зрения неоправданного. Поэтому бионика не слепо копирует природу, она лишь заимствует у нее совершенные конструктивные схемы и механизмы биологических систем, обеспечивающие в сложных условиях существования особую гибкость и живучесть, выработанные живыми системами за время эволюционного развития. Основными направлениями бионики считаются следующие.

Изучение и моделирование нейронов, нейронных сетей нервных центров, принципов организации мозга с целью их использования в технических системах.

Изучение принципов повышения надежности биологических систем, их резервирования и способности к адаптации.

Изучение органов зрения, слуха и обоняния с целью их моделирования.

Изучение систем навигации, локации, ориентации и стабилизации движения у животных в целях создания принципиально новых технических устройств.

Изучение методов кодирования, передачи и обмена информацией в биологических системах на уровне коллектива, отдельного организма, органа, на клеточном и молекулярном уровне с целью создания новых средств связи.

Разработка методов изучения психофизиологических возможностей и способностей человека, оптимальных методов обучения и тренировки, облегчения работы человека-оператора, контроля и прогнозирования его состояния (бионические аспекты проблемы «человек–машина»).

Изучение гидродинамических свойств рыб и китообразных, аэродинамических характеристик насекомых и птиц, рыхлящих и землеройных приспособлений животных с последующим моделированием в авиа и судостроении, робототехнике.

Получение энергии в технических системах по аналогии с биологическими, в том числе непосредственно от биологических систем.

Разработка биологических способов добычи полезных ископаемых, биологических методов в технологиях производства сложных органических веществ.

Изучение природных конструкций и форм в целях их использования в строительной технике и архитектуре.

Здесь перечислены наиболее важные, но далеко не все направления исследований, из которых складывается современная бионика. В настоящее время началось и прогнозируется на последующие годы бурное развитие таких направлений, как математическая бионика, занятая совершенствованием и созданием компьютерных моделей, в том числе информационных; медико-биологическая бионика, использующая достижения природы для разработки методов лечения заболеваний человека, их профилактики; ветеринарно-биологическая, занимающаяся близкими задачами, но применительно к домашним и диким животным.

Рассмотрим некоторые конкретные достижения бионики, уже реализованные в практических целях. Начнем наши очерки с водных и околоводных объектов.

yaneuch.ru

Смотрите также

..:::Новинки:::..

Windows Commander 5.11 Свежая версия.

Новая версия
IrfanView 3.75 (рус)

Обновление текстового редактора TextEd, уже 1.75a

System mechanic 3.7f
Новая версия

Обновление плагинов для WC, смотрим :-)

Весь Winamp
Посетите новый сайт.

WinRaR 3.00
Релиз уже здесь

PowerDesk 4.0 free
Просто - напросто сильный upgrade проводника.

..:::Счетчики:::..