бионическая архитектура. Реферат бионика в архитектуре

Бионика в архитектуре

Бионика в архитектуре Одним из научных направлений, оформившихся относительно недавно, но успевшим прочно войти в повседневную жизнь, стала бионика. Бионикой именуют прикладную (то есть имеющую преимущественно конкретное практическое применение) науку об использовании в технических устройствах и принципах организации различных систем свойств и функций природных объектов. Проще говоря, с помощью бионики человечество пытается привнести достижения природы в собственные технические и общественные технологии.

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. Бионика в архитектуре

Прежде чем рассмотреть применение бионических принципов в архитектуре, скажем пару слов о бионике в целом. Неофициальный титул «отца бионика» принадлежит Леонардо да Винчи. Величайший гений в истории человечества первым попытался использовать опыт природы при построении рукотворных машин - из чертежей и записей Леонардо очевидно, что при разработке собственного летательного аппарата главную роль он отводил воспроизведение того же механизма, с помощью которого птицы машут крыльями и создают подъёмную силу. Впрочем, эти идеи да Винчи остались невостребованными вплоть до прошлого столетия, когда под воздействием развития кибернетики учёные обратили пристальное внимание на деятельность так называемых «живых систем» (то есть объектов природы). Окончательно как наука бионика оформилась на симпозиуме учёных в Дайтоне в 1960 году.

К настоящему моменту выделяют три направления в бионике: биологическое, рассматривающее процессы внутри биологических систем; теоретическое, занимающееся созданием математических (точнее было бы сказать компьютерных) моделей этих процессов; и техническое, отвечающее за использование созданных бионических моделей для воплощения в жизнь посредством создания инженерных сооружений или машин. Именно здесь, на стыке теоретического и технического направлений бионики, и находится архитектура.

Пионером использования принципов бионики при сооружении зданий стал великий каталонский 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: чего стоит только своеобразная колоннада, выполненная в стиле античных портиков, представляющая из себя подобие сросшихся стволов деревьев. Бионические принципы архитектуры в начале 1920-х годов воспринял и развил Рудольф Штайнер, после чего и началось широкое применение бионики при проектировании зданий и сооружений.

Благодаря развитию научных методов, расширению базы знаний и появлению возможности детального математического моделирования архитекторы прошлого пришли к выводу, что большинство архитектурных принципов и законов, над которыми человечество опытным путём проб и ошибок билось тысячелетиями, находилось у нас под самым носом, в природе. Поэтому главной задачей бионики в архитектуре является поиск в природных биологических системах оптимальных решений возникающих архитектурных задач. Идёт изучение законов формирования и структурообразования живых тканей, конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Кроме того, изучение живой природы помогает архитекторам в создании новых, Бионика в архитектуре отвечающим современным требованиям и задачам, строительных материалов. Так, например, у некоторых глубоководных моллюсков была позаимствована «технология» создания слоистых конструкций. Дело в том, что раковины этих созданий состоят из чередующихся жестких и мягких слоёв. Для строительства применение этого принципа означает, что в случае деформации верхнего жёсткого слоя следующий мягкий слой «погасит» разрушение и трещина останется на поверхности, не распространяясь вглубь конструкции.

История знает немало и таких примеров, когда бионический характер тех или иных сооружений был обнаружен только спустя длительное время после их возведения. Например, только во второй половине прошлого столетия обнаружили, что Эйфелева башня имеет конструкцию, сходную строению берцовой кости человека, и благодаря этому обладает достаточной прочностью. А, скажем, современные высотные промышленны сооружения, трубы, выдерживают сильные порывы ветра потому, что принцип их возведения совпал с «внутренним устройством» стеблей злаковых растений, которые при ветре гнутся, но не ломаются и быстро восстанавливают вертикальное положение.

Именно привлечение в архитектуру знаний бионики сделало возможным начало реализации самого, пожалуй, грандиозного строительного проекта современности, шанхайского «Города-башни». По заявлениям архитекторов, примерно к 2023 году в Шанхае должна быть сооружена содержащая все объекты городской инфраструктуры «башня», население которой составит не менее 100 тысяч человек. «Город-башня» приобретёт форму кипариса высотой более 1200 метров с шириной основания 133 на 100 метров (в самой широкой точке - 166 на 133 метров). Здание будет насчитывать 300 этажей, расположенных в 12 вертикальных кварталах по 80 этажей. Тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Стоять башня будет на свайном фундаменте, рассчитанном по принципу гармошки, точно так же, как развивается и корневая система дерева. Устойчивость верхних этажей к воздействию ветра будет обеспечена тем, что воздух должен будет проходить сквозь конструкцию башни, не встречая сопротивления. Власти Шанхая, перед которым уже сейчас остро стоит проблема перенаселения, заявляют, что если опыт «Города-башни» окажется успешным, подобных сооружений будет построено несколько.

Александр Бабицкий

Статьи по теме

www.luxurynet.ru

2.2 Использование достижений бионики в архитектуре. Архитектурная бионика и экология города

бионическая архитектура

Люди всегда стремились к комфортабельному жилью, но не всегда уделяли внимание внешнему облику архитектуры. Примером того может послужить архитектура советских времён, которой присущ-конструктивизм, рационализм, и брутализм, что целиком и полностью противостоит принципам био-тека – «нео-органической» архитектуры. Бионическая архитектура в большей свой степени изящнее и эстетичнее смотрится по сравнению с угловатостью и прямолинейностью того же конструктивизма. По сохранившейся архитектуре советского времени мы можем убедиться в этом.

На сегодняшний день бионические формы получили широкое распространение в предметной среде, окружающей человека начиная с древнего мира, когда впервые начали применять природные формы в ювелирных изделиях, мебели, оружии и до наших дней. За последнее время всё больше и больше биоформы- .(от греч. bios - жизнь и morphe - форма) живые формы, оказывают влияние на всё, что создаётся человеком от бытовой техники и медицинского оборудования до целых городов. С развитием технологий и появлением новых материалов возможности использования бионических форм в дизайне и архитектуре становятся практически безграничными. Ссылаясь на всё выше перечисленное, актуальность выбранной мною темы не может быть оспорима.

Само понятие бионика появилось в начале двадцатого века. Название науки «бионика» впервые предложено американским учёным Джеком Стилом и принято на Первом симпозиуме по бионике, проходившем в г. Дайтоне (США) в 1960 г. ( в симпозиуме принимали участие советские ученые: А.И. Берг, Б.С. Сотсков и др.) В учебниках по архитектуре мы бы могли прочитать следующее : Бионика (от греч. bion –элемент жизни, буквально – живущий) – это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятености организмов. Если вспомнит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с помощью птичьих крыльев, то можно сразу представить что из себя представляет бионический стиль. Именно ему принадлежать первые идеи применения знаний о живой природе для решения инженерных задач.

Сделав анализ по всему почитанному мной, касающееся бионической архитектуре, попробую дать свою характеристику бионики – это наука об использовании в строительстве зданий принципов подобные живому организму, все прообразы берутся с живой природы. Основу бионики составляют исследования по моделированию различных биологических организмов.

Приведу небольшую классификацию био-тека, различают:

1. биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах;

2. теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов;

3. техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач; 4. архитектурную бионику, о которой мы будем говорить далее.

Архитектурная бионика

В мировой архитектурной практике за прошедшие 40 лет использование закономерностей формообразования живой природы приобрело новое качество и получило название архитектурная бионика.

Бионика породила новые, необычные архитектурные формы, целесообразные в функционально-утилитарном отношении и оригинальные по своим эстетическим качествам. Это не могло не вызвать к ним интереса со стороны архитекторов и инженеров.

В современной архитектуре появились новые концептуальные движения архитекторов таких, как: Грег Линн, Фрай Отто, Бэйтс Смарт, Николас Гримшоу, Сантьяго Калатрава, Кен Янг, Майкл Соркин, Норман Фостер и др.

Ярким использованием природных форм может служить «моллюска наутилуса» (Рис 1), такое название получил уникальный дом, сделанный в виде ракушки (построен по проекту архитектурной студии Arquitectura Organica в Мексике). К примерам архитектурной бионики можно также архитектуру Николала Гримшоу (Рис 2.) Сантьяго Калатравы (Рис 3,4) Нормана Фостера (Рис 5.) и др.

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 большие успехи по сравнению с предыдущим периодом строительной техники (например, изобретение железобетона и начало интенсивного применения стекла и металлических конструкций). Исследуя этот этап, необходимо обратить особое внимание на появление такого значительного по своей силе течения в архитектуре, как "органическая архитектура". Правда, под названием "органическая архитектура" отнюдь не подразумевается прямая и существенная связь архитектуры с живой природой. Направление "органической архитектуры" - направление функционализма. Об этом говорил по телевидению в 1953 г. один из основных её идеологов Фрэнк Ллойд Райт. отвечая на задаваемые ему вопросы: "... органическая архитектура-это архитектура "изнутри наружу", в которой идеалом является целостность. Мы не употребляем слово "органик" в смысле "принадлежащий к растительному идя животному миру".

Подводя итог историческим предпосылкам архитектурной бионики, можно сказать, что архитектурная бионика как теория и практика сложилась в процессе эволюции специфической связана архитектуры и живой природы и что это явление не случайное, а исторически закономерное.

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.

От функций к форме и к закономерностям формообразования - таков основной путь архитектурной бионики.

Использование конструктивных систем природы проложило дорогу другим направлениям архитектурной бионики. В первую очередь это касается природных средств "изоляции", которые могут быть применены в организации благоприятного микроклимата для человека в зданиях, а также в городах.

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.

В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже "запатентовано" природой. Такое изобретение XX века, как застежки "молния" и "липучки", было сделано на основе строения пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление. Известные испанские архитекторы М.Р. Сервера и Х. Плоз, активные приверженцы бионики, с 1985 г. начали исследования "динамических структур", а в 1991 г. организовали "Общество поддержки инноваций в архитектуре". Группа под их руководством, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект "Вертикальный бионический город-башня" (Рис 6.). Через 15 лет в Шанхае должен появиться город-башня (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн человек). Город-башня рассчитан на 100 тысяч человек, в основу проекта положен "принцип конструкции дерева".

Башня-город будет иметь форму кипариса высотой 1228 м с обхватом у основания 133 на 100 м, а в самой широкой точке 166 на 133 м. В башне будет 300 этажей, и расположены они будут в 12 вертикальных кварталах по 80 этажей (12 x 80 = 960; 960! =300). 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. Стоять башня будет 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 будет использован специальный пластичный материал, имитирующий пористую поверхность кожи. Если строительство пройдет успешно, планируется построить ещё несколько таких зданий-городов. Завершение строительства планируется к 2014 году.

В заключении хотелось бы сказать, что изучение бионики является важным аспектом для строительства зданий и не только строительства, но и для области дизайна и промышленности. И именно в архитектурно-строительной бионике большое внимание уделяется новым строительным технологиям, что является актуальным на сегодняшний день. 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.