Архитектурно-строительная бионика. Биоархитектура

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ  И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ПРИДНЕПРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

По биопозитивным решениям в архитектуре

на тему:

«Архитектурно-строительная бионика. 
Биоархитектура.»

 

 

 

 

Выполнил студ. гр. 721 Тузиков Е. О.

                                                                                                                              Проверил проф. Денисенко В.И.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Днепропетровск 2012

 

 Содержание :

 

 

 

Представляем архитектурную  бионику

              Метод архитектурной бионики

Специфика архитектурно-строительной бионики

 

Биоархитектура

 

Проекты близкого будущего

 

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Представляем  архитектурную бионику

 

В мировой  архитектурной практике за прошедшие 40 лет использование закономерностей формообразования живой природы приобрело новое качество и получило название архитектурно-бионического процесса и стало одним из направлений архитектуры хай-тека.

 

 

Архитектурно-бионическая  практика 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.

Архитектурная бионика — новое явление в  архитектурной науке и практике. Сейчас, может быть, рано говорить о всех ее возможностях, однако имеющийся практический опыт в этом направлении у нас и за рубежом открывает широкие горизонты решения различных интересных архитектурных проблем с помощью патентов живой природы. Здесь и возможности поиска новых, функционально оправданных архитектурных форм, отличающихся красотой и гармонией, и создание новых рациональных конструкций с одновременным использованием удивительных свойств строительного материала живой природы, и открытие путей реализации единства конструирования и создания архитектурных средств с использованием энергии солнца, ветра, космических лечей. Но, пожалуй, наиболее важным ее результатом может быть активное участие в создании условий сохранения живой природы и формировании гармоничного ее единства с архитектурой.

Современные аспекты связи архитектуры с живой природой, определяемые архитектурной бионикой, претерпели большие изменения по своему существу, не говоря уже о их техническом «оформлении». Они могут доходить до использования в архитектуре не только принципов формообразования, но и технологии функционирования живой природы. Например, технологии некоторых производств, и особенно связанных с биохимией, могут быть эффективно организованы по аналогии с биохимическими процессами, происходящими в живых организмах. Не исключено также совершенствование системы функциональных связей в жилых районах и в городах на основе изучения энерготехнических законов живой природы, принципов ветвления равновесного взаимодействия биомасс в популяциях и т.д.

Особую остроту архитектурная  бионика приобретает в решении  задачи, постав ленной временем в условиях научно-технического прогресса, — сохранения окружающей среды.

Метод архитектурной  бионики

Исторический подход к изучению живой природы с архитектурными целями изменялся в соответствии с потребностями и переменами в стилевых направлениях архитектуры. Как выглядит метод архитектурной бионики сегодня?

Представьте себе раковину в руках  архитектора. Если ее увеличить в  тысячу раз , она чем - то напоминает архи тектурные формы — покрытие над большим стадионом , цирком , концертным залом : такое же складчатое образование , но чем - то неуловимым привлекательнее, изящнее , живописнее . В чем дело ? Почему раковина кажется совершеннее по форме , чем покрытие над стадионом ? Нельзя ли эту красоту перенести в архитектуру ? А может быть, за этой красотой , за этой гармонией скрывается и что - то полезное? Вполне возможно! В живом мире — множество интересных форм , но как к ним подойти , с чего начать , чтобы обнаружить , изучить , оценить и правильно использовать то , что нам нужно , что полезно для архитектуры ? На эти вопросы должна ответить архитектурно - бионическая методика исследования при родных форм

Метод архитектурной бионики — это своеобразный " механизм ", который помогает , с одной стороны , сделать эффективными научные результаты архитектурно - бионических исследований , что способствует их быстрейшей реализации в архитектурной практике , с другой , формирует основу для преодоления встречающихся различных извращений , дискредитирующих архитектур но - бионические идеи .

Метод архитектурной бионики , как , впрочем , и сама бионика , историчен . Вначале люди познавали внешние ( общие ) признаки явления , отсюда на заре формирования человечества появляется в архитектуре , как уже говорилось , подражание формам живой природы и строительной деятельности животных . ( Возможно , это было и не подражание , а проявление сходной с живот ными сущности человека , однако , суть дела от этого не менялась .)

Взять , например , историю изучения скорлупы куриного или вообще птичьего яйца. К ней обращались еще в старине . Известный зодчий раннего Возрождения Брунеллеско, создавая купол Флорентийского собора , освоил законы геометрии скорлупы яйца. Одновременно через геометрию он перебросил мостик к его конст рукции , к тектонике , т . е . освоил красоту механической работы конструкции (рис . 1).

 

Рис . 1. Скорлупа яйца — использование  конструкции и формы . Скорлупа яйца и купол Флорентийского собора Сайта Мария дель Фьоре , 1420 — 1434 гг . Архит . Брунеллеско существуют .  
 

Рис . 2. Купол планетария в Москве , 1929 г . Архитекторы М . Барщ и М . Синявский 

Метод архитектурной бионики весьма близок к методу архитектурного творчества , поскольку они связаны между собой весьма родственными процессами формообразования. Кроме того , здесь помогает и синтетичность архитектурной бионики , имеющей дело с комплексными , сгармонизированными системами живой природы , в которой неразрывно слились физические свойства структур с функцией жизнедеятельности и с красотой ее форм . Оценка последней связана с исторически закономерным процессом эстетического освоения чело веком форм живой природы и использование законов красоты живой природы в различных областях твор ческой деятельности человека.

Специфика архитектурно-строительной бионики

      Архитектурно-строительная  бионика  изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности

      Яркий пример архитектурно-строительной 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 чем же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб — одним из последних достижений инженерной мысли. Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия 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.

    Специфика метода архитектурной бионики и его результатов в архитектуре ( в пределах архитектурного метода ) возникает на стыке архитектурной и биологической наук , на стыке познания законов развития архитектуры и живой природы и вытекает из соотношения этих систем или подсистем , если их рассматривать в системе архитектурной бионики . Специфика метода последней рождается в результате разрешения диалектического противоречия между общественным ( архитектура ) и биологическим ( живая природа ) характерами этих  явлений .

    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.

     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.

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.

Бионика стремится максимально раскрыть назначение каждого помещения в  жилище. Никакой взаимозаменяемости комнат. Спать нужно в спальне, готовить на кухне, а гостей принимать  в гостиной. Каждая комната предназначена  для отведённой ей роли и оборудована  для этого с наибольшим комфортом. 

 

     В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже имеются в природе. Такое изобретение ХХ 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". 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 1128 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. 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 еще несколько таких зданий-городов.

    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.

 

Биоархитектура

     Биоархитектура - отрасль архитектуры, в которой при проектировании и сооружении зданий используются элементы конструкций, существующих в природе. 
 
     Создателем органической архитектуры стал американец Луис Салливен. Как и большинство творческих людей XIX века, он проникся эволюционным учением Дарвина и передовыми достижениями биологии. Салливен считал, что человек должен жить и работать в домах, которые гармонично вписываются в окружающий ландшафт. Хотя философия органической архитектуры звучала, скорее, как некий идеал, к которому надо стремиться, ее последователи, включая самого знаменитого из них — Фрэнка Ллойда Райта, творившего в конце XIX — первой половине XX века, создали прекрасные образцы. Поселившийся в Индии англичанин Лаури Бэйкер воплотил эти идеи в домах, вполне традиционных внешне, но так органично встроенных в зеленые заросли тропиков, что можно подумать, они сами выросли из земли, как грибы после дождя. Сходное впечатление производят сооружения австрийского художника и архитектора Фриденсрайха Хундертвассера. Отличительной чертой органической архитектуры стала приверженность к природным материалам: вместо стали, бетона и пластика используются камень, дерево и стекло. 
 
     Есть страны, в которых почти вся национальная архитектура может быть отнесена к органической. Такова Финляндия с ее суровой, но великолепной природой. Дерево и камень — основные строительные материалы в этой стране, и именно их в большом количестве использовал Алвар Аалто, в том числе и для зарубежных проектов. Одно из его последних творений — реконструкция Оперного театра в Эссене (Германия), завершенная уже после смерти архитектора в 1988 году. Здание формой напоминает скалистый уступ, обработанный ледником, в точности как камни Финляндии.  
 
     Уже в наши дни французский архитектор Франсуа Рош создал дом-камуфляж, который удовлетворяет требованиям органической архитектуры — не противоречить расположенному неподалеку старинному замку и вписываться в холмистую местность. В результате форма дома оказалась ломанной, под рельеф местности, а само строение — задрапированным зеленой сеткой, которая маскирует дом и защищает людей от жары и насекомых. Другой его знаменитый проект 2005 года — музей города Лозанны, называемый Green Gorgon. Он выполнен в излюбленной манере Роша как нечто неотличимое от окружающей природы — зеленый лабиринт, напоминающий то ли поросшие лесом овраги, то ли застывшее насекомое, богомола. Сооружение столь запутано, что посетителям выдают GPS-навигаторы, чтобы не заблудиться и найти выход. 
Иногда дом в буквальном смысле «встраивают» в ландшафт и маскируют под зеленый холм, совсем как жилище хоббитов. Зеленая трава на крыше и стенах защищает дома в швейцарской деревне, построенной по проекту Петера Феча, от дождя, ветра и перепадов температуры. Из-за хорошей теплоизоляции такие дома потребляют меньше электроэнергии. Первый «дом в холме» был придуман Фечем еще в 1970 году, и сейчас в стране можно найти около десятка небольших сказочных деревенек, по всей видимости, пришедшихся по вкусу жителям Швейцарии.  
В больших городах зеленые островки ценятся на вес золота, и, казалось бы, строить что-то на их месте — просто кощунство. Тем не менее, американец Эмилио Амбаш построил в 1993 году в японском городе Фукуока здание культурного центра прямо на территории сквера. Оно выглядит как огромная зеленая лестница, спускающаяся в сад, каждая ступенька — длинный газон, на котором можно устроить пикник в центре города, да еще и осмотреть окрестности с высоты.  
 
   Существует и другое понимание органической архитектуры — подражание живой природе. Биоморфные элементы осваивали многие архитекторы. Достаточно вспомнить дом Константина Мельникова в Москве, форма и расположение окон которого напоминают пчелиные соты, или творения итальянца Антонио Гауди. Но жизнь не стоит на месте, и в середине XX века стал появляться серьезный интерес к бионике. Пионером в области бионической архитектуры был немецкий инженер Отто Фрай, собравший в 1961 году в Штутгарте единомышленников в группу под названием «Биология и строительство». Сам Фрай занимался легкими конструкциями. Вместе с биологами и инженерами из Политехнического института он хотел разобраться, как происходит строительство тканей и оболочек живых организмов, а потом соединить эти знания с существующими технологиями. Рассматривая скорлупки диатомей и паутину, исследователи обнаружили очевидное сходство с собственными разработками. Однако увидели они и важное отличие: живые объекты необычайно сложны и их конструкции не всегда оптимальны, поэтому точное воспроизведение их на практике чаще всего невозможно — такие проекты будут очень дорогими и тяжелыми.