Архитектурная бионика. Бионическая архитектура в России: характерные особенности, примеры и фото Биология в архитектуре примеры

Дата: 30.01.2024

Архитектурная бионика в недавнем прошлом - осмысление природных форм в строительных конструкциях, новые возможности архитектурного формообразования. Архитектурная бионика сегодня (необионика) - попытка увязать экологические аспекты и высокие технологии с архитектурой.

Само понятие «бионика» появилось в начале ХХ века. Бионика (от греч. bion - элемент жизни, буквально - живущий) - это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Первым из тех, кто обратился к этим источникам, был Леонардо да Винчи (летательные аппараты, основанные на строении крыла птицы и другие изобретения).

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял А. Гауди, знаменитый испанский архитектор XIX века. Парк Гуэль, или как говорили раньше «природа, застывшая в камне», восхитительная архитектура частных вилл Каса Батло и Каса Мила.

Рисунок 4 ? А. Гауди, парк Гуэль

Ничего подобного Европа и весь мир до А. Гауди не видели. Эти шедевры великого мастера дали толчок к развитию архитектуры в бионическом стиле.

В 1921 году подобные идеи нашли отражение в скульптурно-органическом сооружении Гетеанум, созданном по проекту немецкого философа Р. Штайнера.

Рисунок 5 ? Р. Штайнер, Всемирный центр Антропософии? Гётеанум

С этого момента зодчие всего мира взяли бионику на «вооружение». Приверженцы бионики считают, что природа создала самые эстетически совершенные, прочные и оптимизированные конструкции. В одном из самых первых предложений немецкого архитектора Р. Дернаха предусматривалось погружение в морскую воду пузырчатых баллонов или мелкоячеистых сетей, играющих роль каркаса, обраставшего колониями микроорганизмов, которые постепенно должны были отвердевать. Эти полые известняковые формы предлагалось использовать для создания плавучих городов. Хилберц В. (США) исследовал возможность того же результата при помощи электричества (аналогия с образованием накипи).

К 100-й годовщине Великой французской революции в Париже была организована всемирная выставка. На территории этой выставки планировалось воздвигнуть башню, которая символизировала бы величие Французской революции и новейшие достижения техники. На конкурс поступило более 700 проектов, лучшим был признан проект инженера-мостовика Александра Г. Эйфеля. В конце ХIХ столетия 300 метровая башня, названная именем своего создателя, поразила весь мир ажурностью и красотой, стала своеобразным символом Парижа. Современные инженеры сделали неожиданное открытие: конструкция Эйфелевой башни в точности повторяет строение большой берцовой кости, легко выдерживающей тяжесть человеческого тела. Совпадают даже углы между несущими поверхностями. В области бионики известны также архитектурные опыты П. Нерви, С. Калатравы и др.

Рисунок 6 ? П. Л. Нерви, Собор в Сан-Франциско

Сегодня бионика развивается во многих сферах. Архитектурно- строительная бионика изучает законы формирования, структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов, исследует принципы экономии ими материала, энергии и обеспечения надежности жизнедеятельности. Яркий пример архитектурно- строительной бионики - полная аналогия строения стеблей злаков и некоторых современных высотных сооружений.

Рисунок 7 ? С. Калатрава, Павильон Квадраччи

Рисунок 8 ? С. Калатрава, Телекоммуникационная башня Монжуик в Барселоне

В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже « запатентовано» природой. Например, такое новшество ХХ века, как застежки «молния» и «липучки», было разработано на основе изучения строения пера птицы. В данном случае нити пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.

Известные испанские архитекторы М. Р. Сервера и Х. Плоз, активные приверженцы бионики, с 1985 года начали исследования различных динамических структур, а в 1991 году организовали общество поддержки инноваций в архитектуре. Группа под их руководством, в состав которой вошли архитекторы, инженеры, дизайнеры, биологи и психологи, разработала проект вертикального бионического города-башни. Через 15 лет он должен появиться в Шанхае (по прогнозам ученых, через 20 лет численность Шанхая может достигнуть 30 млн. человек). Город-Башня рассчитан на 100 тысяч чело-век. В основу проекта положен принцип конструкции дерева. Башня будет иметь форму кипариса высотой 1128 метров с обхватом у основания 133 на 100 метров, а в самой широкой точке - 166 на 133 метра. В башне планируется предусмотреть 300 этажей, 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. Основой башни должен стать свайный фундамент, построенный по аналогии с корневой системой дерева. Ветровые колебания верхних этажей предполагается свести к минимуму, так как воздух может легко проходить сквозь конструкцию башни. В качестве облицовки будут использованы специальные пластичные материалы, имитирующие 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. х прочные ракушки состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок. Когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше.

Почему же при современном уровне развития техники природа настолько опережает человека? Во-первых, чтобы понять устройство и принцип действия живой системы, смоделировать ее и воплотить в конкретных конструкциях и приборах, нужны универсальные знания. Сегодня, после длительного процесса дробления научных дисциплин, только начинает обозначаться потребность в такой организации знаний, которая позволила бы охватить и объединить их на основе единых всеобщих принципов. Во-вторых, в живой природе постоянство биологических систем поддерживается за счет их непрерывного восстановления, поскольку в данном случае мы имеем дело со структурами, которые непрерывно разрушаются и восстанавливаются. Каждая клетка имеет свой период деления, свой цикл жизни. Во всех живых организмах процессы распада и восстановления компенсируют друг друга, и вся система находится в динамическом равновесии, что дает возможность приспосабливаться, перестраивая свои конструкции в соответствии с изменяющимися условиями. Основным условием существования биологических систем является их непрерывное функционирование. Технические системы, созданные человеком, не имеют внутреннего динамического равновесия процессов распада и восстановления, и в этом смысле они статичны. Тем не менее, на сегодняшний день уже имеется богатый опыт строительства бионических зданий, сооружений и целых городов. Современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в шанхайском «кипарисе», в здании правления NMB Bank (Нидерланды), здании Сиднейской оперы (Австралия), здании Всемирного выставочного комплекса (Монреаль), небоскребе SONY и музее плодов (Япония). Анализ построек позволяет понять, что спектр изучения этого направления расширяется.

Помимо поисков новых идей формообразования, бионика нацелена на изучение систем жизнеобеспечения, развития и других механизмов существования природных объектов, их реакций на воздействия извне. Возможно, этот новый взгляд на природу покажет нам путь к архитектуре будущего.

Рисунок 9 ? Архитектурные утопии (группа « Архигрем»)

Мы всегда стремились к комфортабельному жилью. Для нас всегда было важно чтобы место где мы живем, работаем, отдыхаем соответствовало нашему внутреннему мироощущению. Но, к сожалению, в силу определенных обстоятельств Советская стройка не могла дать нам того, чего мы хотели. Только недавно, а именно 10-15 лет назад наше общество смогло воочию убедится, что <хрущевки>, <корабли> и <свечки> это все таки не предел мечтаний. Сегодняшний день отчетливо показывает, насколько тогда наша страна отставала от мирового строительства. Теперь же мы с вами можем с легкостью воплотить наши мечты об идеальном доме в жизнь. 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. В этой статье я хочу рассказать об архитектуре в бионическом стиле. Бионика. От Гауди до:

Само понятие бионика появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит?

В учебниках по архитектуре вы бы прочитали, что Бионика (от греч. bion - элемент жизни, буквально - живущий) - это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Проще говоря, если вы вспомните Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц, тогда сразу представите, что же такое бионический стиль.

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди. И это был прорыв! 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.

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>. Восприятие бионического пространства.

Что же такое сооружение в бионическом стиле?

Помните дизайн домов хоббитов в фильме <Властелин колец>? Конечно, в некоторой степени можно сказать, что эти дома построены по всем законам бионики, но, по правде говоря, режиссер фильма только лишь ограничился элементами органической идеи.

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.

Рудольф Штайнер говорил: <Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как <место>, где раскрывается смысл человеческого бытия>.

Смысл существования всех видов искусств, в том числе и архитектуры, заключается в воплощении чувств. Архитектура не относится к свободным формам искусства. Ее назначение - создание пространственной среды жизнедеятельности. Человечество всегда стремилось к созданию комфортабельного жилья. Для нас было важно, чтобы место, где мы живем, работаем, отдыхаем, соответствовало нашему внутреннему мироощущению. Но, к сожалению, в силу определенных обстоятельств советская стройка не могла дать нам желаемого. Только недавно, а именно 10-15 лет назад наше общество смогло убедиться, что «хрущевки», «корабли» и «свечки» - это далеко не предел мечтаний. Сегодняшний день отчетливо показывает, насколько тогда наша страна отставала от мирового строительства. И только теперь появилась возможность с легкостью воплотить мечты об идеальном доме в жизнь. 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: готика, ренессанс, барроко, модерн, классицизм, бионика и другие. Бесспорно, каждый из этих стилей по-своему интересен и достоин внимания. Эта статья позволит читателю более подробно познакомиться с архитектурой в бионическом стиле. Бионика: от Гауди до … Само понятие «бионика» появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит? Из учебников по архитектуре можно узнать, что бионика (от греч. bion - элемент жизни, буквально - живущий) - это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов. Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди, знаменитый испанский архитектор XIX в. И это был прорыв! Парк Гуэль, или как говорили раньше «Природа, застывшая в камне», восхитительная архитектура частных вилл Каза Батло и 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 скульптурно-органическом сооружении Гетеанум, созданном по проекту немецкого философа Рудольфа Штайнера. 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. С недавнего времени бионическую архитектуру можно увидеть и в России. В 2003 году в Санкт-Петербурге по проектам архитектора Бориса Левинзона был построен «Дом Дельфин» и оформлен холл известной клиники «Меди-Эстетик». Восприятие бионического пространства Что же такое сооружение в бионическом стиле? В одном из популярных художественных фильмов наших дней - «Властелин колец» - искушенный зритель может увидеть некоторые бионические элементы. Речь идет об архитектурном стиле, в котором выполнены дома хоббитов. Безусловно, они не являются воплощением канонов и законов бионики. Здесь присутствуют лишь некоторые элементы органической идеи. 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». Внутри органического здание возникает ощущение погруженности в чудесный мир, наполненный светом прозрачного цвета. Цвет особым образом меняет интерьер, 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 меняет 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, а кухня - кухней. Итак, сегодня мы лишь приоткрыли занавес, скрывающий тайны бионики - науки и архитектурного стиля, культуры и мироощущения. И в заключение хотелось бы процитировать Рудольфа Штайнера: «Духовный аспект создания бионических форм связан с попыткой осознать предназначение человека. В соответствии с этим архитектура трактуется как «место», где раскрывается смысл человеческого бытия».

БИОНИКА В МИРОВОЙ АРХИТЕКТУРЕ

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: готика, ренессанс, барроко, модерн, классицизм, бионика и другие. Бесспорно, каждый из этих стилей по-своему интересен и достоин внимания.

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди, знаменитый испанский архитектор XIX в.

Архитектор Антонио Гауди. Парк Гуэля, Барселона

И это был прорыв! Парк Гуэля, или как говорили раньше «Природа, застывшая в камне», восхитительная архитектура частных вилл Каза Батло и 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 скульптурно-органическом сооружении Гетеанум, созданном по проекту немецкого философа Рудольфа Штайнера.

Рудольф Штайнер с моделью западного фасада первого Гётеанума

Существует понимание органической архитектуры, как 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.

Дом Константина Мельникова в Москве

Но жизнь не стоит на месте, и в середине XX века стал появляться серьезный интерес к бионике. Одним из ведущих архитекторов в области бионики 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 диатомеи[Диатомеи - кремнистые водоросли, отдел водорослей. Одноклеточные одиночные или колониальные организмы. Клетки их имеют твердый кремневый панцирь, состоящий из двух половинок ] 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. Фрай прославился в 1960-1970-х годах созданием павильона ФРГ на Всемирной выставке в Монреале и Олимпийского стадиона в Мюнхене, где он использовал мембранные и эластичные конструкции, главное достоинство которых - легкость и прозрачность.

Олимпийский стадион в Мюнхене. Арх.Отто Фрай

В 2006 году по проекту мексиканского архитектора Хавьера Сеносьяна был построен дом, напоминающий раковину моллюска наутилуса. Черты наутилуса повторяются не только во внешней форме дома, но также в его спиралеобразном внутреннем устройстве. А в 2007 году под его же руководством в Мехико был закончен дом «Змея»- здание в виде длинной трубы, плавно огибающей неровности ландшафта. Свои профессиональные взгляды Сеносьян изложил в книге «Биоархитектура». Он считает, что нужно строить небольшие соразмерные человеку дома в местах с красивой природой, используя при этом природные материалы местного происхождения.

Дои-змея. Арх.Хавьер Сеносьян

Сегодня современное воплощение органической архитектуры можно наблюдать в Нидерландах – здание правления NMB Bank, Австралии – здание Сиднейской оперы. В Монреале – здание Всемирного выставочного комплекса, Японии – небоскреб SONY и музей плодов в Яманаши.

Опера в Сиднее

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.

Дом Кипарис в Шанхае, корневая система дома кипариса

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.

Бионика в архитектуре – от «принципа машин к принципу жизни, http://www.existenzia.ru/idea/bionika

Бионика – это стиль, который смело можно назвать своего рода сказкой для взрослых. Почему? Да потому, что сооружения, выполненные в бионическом стиле, совершенно удивительные и неповторимые, а вдохновляет архитекторов живая природа. Наиболее ярко использование природных форм проявилось в великолепных творениях, созданных величайшим архитектором Антонио Гауди (дом Бальо, дом Мила, парк Гуэля и другие).

Такое понятие как бионика возникло еще в начале прошлого века, но окончательно сформировалось в самостоятельный стиль в 70-ые годы. В бионика означает живущий, а это значит, что именно окружающая природа подсказывает архитекторам и дизайнерам оригинальные идеи при создании наиболее комфортной для человека среды обитания. Аналогия с живой природой, закругленные углы, плавные естественные линии, натуральные оттенки, природные материалы, легкость форм – вот основные особенности стиля бионика.
Существует множество примеров, когда в своих проектах инженеры, конструкторы, архитекторы брали за основу живые структуры, а бионические сооружения разбросаны по всему миру. Это и оперный театр в Сиднее, и дом «Кипарис» в Шанхае, и небоскреб SONY в Японии и многие другие. Здание, выполненное в стиле бионика, существует и в России. Это расположенный в Санкт-Петербурге «Дом Дельфин» архитектора Бориса Левинзона.

Благодаря тому, что природа более совершенна и безопасна, по сравнению с теми технологиями, которые изобрело человечество, бионика позволяет создавать не только органичные, экологичные и надежные сооружения, но и значительно экономить энергию и материалы.

Дом, построенный в бионическом стиле, не имеет традиционной геометрической формы. Он больше напоминает некую модель живой природы. Кривые мягкие линии окон и стен плавно перетекают друг в друга. При этом создается определенное ощущение того, что дом движется, а не застыл на месте. Именно это чувство, когда движение и полный покой присутствуют одновременно, и является отличительной особенностью дома, построенного в стиле бионика. Внешний облик и внутреннее помещение зависят от угла зрения, и едва уловимо меняются при его изменении.
При строительстве и оформлении дома, архитекторы и дизайнеры должны учитывать, что бионика не предусматривает взаимозаменяемости отдельных помещений. Каждая комната имеет свое назначение, и задача стиля – раскрыть его наиболее полно. Кроме того, важное значение имеет комфортность, она должна быть максимальной.

Вообще в бионике кухня – это только кухня, а для приема гостей существует гостиная. В спальне спят, а не работают и так далее. Важную роль в бионическом интерьере играет освещенность. Дом должен быть наполнен светом. Светильники и аксессуары тоже выполняются в стиле бионики. Нередко применяются цветные стекла, придавая дому сказочный вид, хотя такие дома уже сами по себе выглядят достаточно необычно.

Предмет и понятие бионики.

Био́ника (от греч. βίον - элемент жизни, буквально - живущий) - прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги.

Архитектурно-строительная бионика

Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Нейробионика изучает работу мозга, исследует механизмы памяти. Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений.

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. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия (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. 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». 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.

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.

Развитие бионики в архитектуре

Само понятие бионика появилось в начале двадцатого века. Что же оно значит?
В учебниках по архитектуре вы бы прочитали, что Бионика (от греч. biōn - элемент жизни, буквально - живущий) – это наука, пограничная между биологией и техникой, решающая инженерные задачи на основе анализа структуры и жизнедеятельности организмов.

Проще говоря, если вы вспомните Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц, тогда сразу представите, что же такое бионический стиль.

Первые попытки использовать природные формы в строительстве предпринял еще Антонио Гауди. И это был прорыв! 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.

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».
Восприятие бионического пространства

Что же такое 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.

Бионика и ее место в современной архитектуре

Любое живое существо является идеально отлаженной работающей системой, которая приспособлена к окружающей среде. Живучесть таких систем - это результат длительной эволюции. Раскрывая секреты устройства живых организмов, можно реализовать новые возможности в архитектуре. Со временем появилась потребность в создании особенного направления науки, суть которого сводится к нахождению и исследованию секретов успешной приспособленности живых существ. Таким направлением стала бионика, объединившая в себе познания и биологии, и техники. Бионика призвана решить инженерные и технические задачи, основываясь на результатах исследований живых организмов.

Рассмотрим несколько биологических конструкций, применяемых в архитектуре:

Паутина - необыкновенно экономичный и легкий сетчатый материал.
Пчелиные соты и пчелиный воск.
Муравьиное гнездо. Принцип построения напоминает дома, возводимые людьми.
Мягкая мочалка. Ее конструкция идеально подойдет для создания и прочных, и сложных конструкций, которые, к примеру, можно применять как большие емкости для перевозки масла либо воды.
Мембрана живой клетки. Сдвоенное переплетение жировых соединений, обволокивающих живую клетку, применяется в микро-архитектуре.

Бионика в архитектуре - не просто искривленность очертаний и форм, которое подобно птичьей скорлупе, раковинам моллюсков, пчелиным сотам либо веткам лесной чащи. В первую очередь архитектурная бионика - это удобные, гармоничные, надежные сооружения для человека. Технология архитектурной бионики объединяет в себе и абстрактное и вполне конкретное - законы математики. Она создает предпосылки для синтеза искусства и науки.

Бионика у вас в доме.

То, какой именно стиль мы выберем для дачи либо дома, зависимо лишь от нашего воображения, а также финансовых возможностей. Бионика доказала, что архитектура - не только арматура и кирпичи. Использовать изобретения бионики у себя в доме либо на участке может каждый.

В интерьере помещения могут применяться осветительные приборы и меблировка, формы которых заимствованы у самой природы. Эти элементы, к слову, можно изготовить самостоятельно. Размах для фантазии вам предоставит грамотный выбор лестниц (как внутренних, так и внешних). Они могут быть любых форм (например, спиральными), из комбинированных материалов.

Выбирая стройматериалы для дома, гораздо лучше отдавать предпочтение не только тем, которые очень долговечны, но и тем, которые лучше сберегают тепло. Такой ход гарантирует экономию электричества на кондиционерах и обогревателях.

Ландшафт на участке легко сделать очень оригинальным. Для этого акцентируйте внимание на элементах, которые уже есть: ветви, камни, трещинки п другие составляющие. Применяя воображение, можно обустроить красивую альпийскую горку (это сооружение из камней и определенной растительности, которая присуща высокогорному альпийскому климату).

А если на участке есть большое и старое дерево, не спешите его пилить. Его можно задействовать, к примеру, в качестве бара для напитков либо как беседочку для отдыха. Тут ведь не нужен кондиционер, поскольку и в жару дерево обеспечивает снижает температуру приблизительно до 22 градусов (в средней полосе России).

Как показал опыт, потенциал неизученных секретов природы громаден. Не бойтесь их изучать, не ограждайтесь слишком сильно от природы стенами домов, разрушая природу.

Дома в стиле бионики

Бурное развитие технологий на рубеже ХХ-ХХI столетий оставило свой след во всех без исключения сферах человеческой жизни, в том числе - в искусстве. Но, как оказалось, никакие передовые технологии не способны заменить человеку магию природы. И после рабочей недели, проведенной в оборудованном по последним технологиям помещении, мы с радостью отключаем компьютеры и телефоны, чтобы насладиться общением с природой.

Дом-орхидея в Великобритании - бионика

Природа всегда актуальна - и именно поэтому рядом с функционализмом, хай-теком и конструктивизмом возникает так называемая органическая архитектура, или бионика.

Бионика - это наука, находящаяся на стыке биологии и техники. Органическая архитектура решает задачи инженерии на основе знаний о живых организмах.

Суть органики легче уяснить, если вспомнить идеи Леонардо да Винчи о летающем аппарате с крыльями, как у птиц.

Первой ласточкой стиля стало творчество Антонио Гауди, показавшего "природу, застывшую в камне". Идеи Гауди популяризовал Рудольф Штайнер Гетеанум, после чего органика стала популярна во всем мире.

Здание Оперы в Сиднее - органическая архитектура

Первым впечатлением от органической архитектуры является изумление: правильных геометрических форм здесь не найти. Пластичные стены напоминают мембраны живых организмов. Считают, что именно органический стиль архитектуры уравновешивает симметрию и асимметрию, камерность и открытость, постоянство и перемены. Архитектура следует законам природы. Формы в большинстве своем неправильные, динамические. Каждая архитектурная форма, как растение, развивается по собственным законам.

Гениальный представитель органики Кен Келло подчеркивает связь архитектуры с землей. "Коробчатые" формы, словно вырезанные из картона, чужды земле. Здания должны быть подобны шелку, мягко покрывающему поверхность земли. Цель архитектора - умело, естественно вписать сооружение в ландшафт.

Прекрасными примерами органической архитектуры можно считать здание NMB Bank в Нидерландах, дом "Кипарис" в Шанхае, здание Сиднейской оперы в Монреале, небоскреб SONY в Японии, дом "Дельфин" в России и многие другие.

]]> http://1-rs.com/article/organika-bionika-v-arhitekture.html ]]>
]]> http://www.archidom.net/news/a-9.html ]]>
]]>

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Тема: « Бионика в архитектуре »

Выполнила: Лаврентьева Ксения

Самара - 2015 год

Введение

1. Понятие бионика

2. Зарождение бионики

3. Архитектурно - строительная бионика

4. Конусообразные конструкции

5. Конструкции с предварительным напряжением

6. Оболочки

7. Конструкции, имеющие вид спирали

8. Сетчатые, решетчатые и ребристые конструкции

9. Примеры конструкций

Заключение

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Уже к началу XX века архитектура претерпела существенные изменения. Сказались последствия научно-технической революции - появление железобетона и опыт непосредственного использования металла в качестве строительного материала. Сказались также изменения социального порядка - рост городов, промышленных предприятий, демографическая проблема. Необходимость строить быстро, прочно, много, и дешево оказывала давление на архитектуру и обусловила ее характер и тенденции развития в XX-ХХI веках.

Это определило рождение интеграционных дисциплин и течений в науке, технике и искусстве, одним из примеров которых и является архитектурная бионика.

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.

Использование в технике и в архитектуре законов и форм живой природы вполне правомерно. В мире все взаимообусловлено. Нет вещей и явлений, которые бы не были связаны непосредственно или опосредованно между собой, нет непроходимых барьеров между живой природой и искусственными формами и конструкциями. 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. Основой этому служит биологическое родство человека и живой природы.

Актуальность темы обусловлена прогрессирующим развитием использования бионических форм в предметной среде, окружающей человека, начиная с древнего мира. Всё больше и больше биоформы оказывают влияние на всё, что создаётся человеком, в частности, на архитектуру. С развитием технологий и появлением всё новых материалов возможности использования бионических форм в архитектуре становятся практически безграничными. Важность изучения дисциплины бионика неоспорима, как неотъемлемая часть архитектуры.

Целью работы является рассмотрение возможности использования бионических форм в архитектуре.

Задачи работы заключаются в изучении самого понятия бионики, бионической архитектуры, в изучении основных направлений бионической архитектуры и примеров использования бионических форм в архитектуре.

1 . Понятие бионика

Бионика -- наука, изучающая живую природу, с целью использования полученных знаний в практической деятельности человека.

Бионика (англ. bionics, от bion -- живое существо, организм; греч. Bioo -- живу).

Термин бионика впервые появился в 1960 г., когда специалисты различных профилей, собравшиеся на симпозиум в Дайтоне (США), выдвинули лозунг: «Живые прототипы -- ключ к новой технике». Бионика явилась своеобразным мостом, связавшим биологию с математикой, физикой, химией и техникой.

Одна из важнейших целей бионики -- установить аналогии между физико-химическими и информационными процессами, встречающимися в технике, и соответствующими процессами в живой природе.

Специалиста-бионика привлекает все многообразие «технических идей», выработанных живой природой за многие миллионы лет эволюции.

Особое место среди задач бионики занимают разработка и конструирование систем управления и связи на основе использования знаний из биологии. Это -- бионика в узком смысле слова.

Бионика имеет важное значение для кибернетики, радиоэлектроники, аэронавтики, биологии, медицины, химии, материаловедения, строительства, архитектуры и др.

К задачам бионики относятся также освоение биологических методов добычи полезных ископаемых, технологии производства сложных веществ органической химии, строительных материалов и покрытий, которые использует живая природа.

Бионика учит искусству рационального копирования живой природы, изысканию технических условий целесообразного использования биологических объектов, процессов и явлений.

Один из возможных путей здесь -- функциональное (математическое, или программное) моделирование, заключающееся в изучении структурной схемы процесса, функций объекта, числовых характеристик этих функций, их назначения и изменения во времени.

Такой подход дает возможность изучать интересующий процесс математическими средствами, а техническое воплощение модели осуществить тогда, когда в принципе установлена ее эффективность и осталось проверить экономические, энергетические и другие возможности конструирования такого рода модели имеющимися техническими средствами.

Существует и другой путь -- физико-химическое моделирование, когда специалист в области бионики изучает биохимические и биофизические процессы с целью исследования принципов превращения (включая разложение и синтез) веществ, происходящих в живом организме. Этот путь более всего примыкает к химико-технологической проблематике и открывает новые возможности в развитии энергетики и химии полимеров.

Третий подход, развиваемый бионикой -- это непосредственное использование живых систем и биологических механизмов в технических системах. Такой подход принято называть методом обратного моделирования, так как в этом случае специалист-бионик изыскивает возможности и условия приспособления живых систем для решения чисто инженерных задач, иначе говоря, пытается моделировать на биологическом объекте техническое устройство или процесс.

Возникшая в ответ на запросы практики бионика послужила началом исследований, основанных на применении биологических знаний во всех областях техники.

бионика архитектура конусообразный конструкция

2 . Зарождение бионики

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

Неофициальный титул «отца бионика» принадлежит Леонардо да Винчи. Этот великий гений в истории цивилизации первым попытался использовать опыт природы при построении рукотворных машин. Из его чертежей и записей ясно, что при разработке собственного летательного аппарата главная роль им отводилась воспроизведению того же механизма, с помощью которого птицы машут крыльями и создают подъёмную силу (рис.1) . Эти идеи да Винчи были 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 в 1960 году на симпозиуме учёных в Дайтоне.

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 (рис.2): 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. В 1921 году Рудольф Штайнер создал свой «Гетеанум» (рис. 3), 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.

3 . Архитектурно - строительная бионика

Архитектурная бионика в недавнем прошлом - это осмысление природных форм в строительных конструкциях, новые возможности архитектурного формообразования.

Архитектурная бионика сегодня (необионика) - это попытка увязать экологические аспекты и высокие технологии с архитектурой.

Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых шуб, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Интенсивно изучаются органы чувств животных, внутренние механизмы реакции на окружающую среду и у животных, и у растений.

Немало замечательных сооружений в далеком прошлом человек создал, копируя архитектурные формы растительного мира. Всмотритесь в легкие африканские постройки, и вы увидите в них очертания ульев (рис.4), древневосточные пагоды напоминают стройные ели с тяжело висящими ветками (рис.5), мраморная колонна Парфенона -- олицетворение стройного ствола дерева (рис.6), колонна египетского храма подобна стеблю лотоса(рис.7), готическая архитектура-- воплощение в бесстрастном камне конструктивной логики, гармонии и целесообразности живого.

Вспомните знаменитые Кижи (рис.8). Их купола напоминают луковицы. Церковь в Филях (рис.9), как живой организм, уменьшается с высотой, развивается от центра к периферии. Вся она как бы трепещет, все в ней тонко и гармонично. Храм Василия Блаженного тот же главный ствол, от которого кверху и в сторону идет разветвление и размельчение форм (рис. 10).

Удивительное родство приемов! Словно зодчие договорились об общности своих творческих принципов. Полистав страницы истории строительного дела, можно найти еще множество примеров копирования человеком архитектоники живой природы. Однако необходимо еще раз подчеркнуть, что древнее строительное искусство было подобно организации живой природы лишь по форме. У природы зодчие учились гармоничности пропорций, логичному распределению объемов здания, подчинению второстепенного главному, верному сочетанию размеров деталей, конструктивной правде, но они не знали главного -- законов формообразования, секретов самоконструирования живого.

Внутренняя организация живого, конструктивная сторона листа, стебля злака и ствола дерева стали объектом исследования ученых более поздних времен. Эти исследования и заложили основу архитектурной бионики.

Яркий пример шубной 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. Их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб.

Обе конструкции внутри полые. Склеренхимные тяжи стебля растения играют роль продольной арматуры. Междоузлия (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.

Бионика подтверждает, что многие человеческие изобретения имеют аналоги в живой природе, например, застежки «молния» и «липучки» были придуманы на основе строения пера птицы. Бородки пера различных порядков, оснащенные крючками, обеспечивают надежное сцепление.

Мы выяснили, что есть несколько направлений в архитектурной бионике: Конусообразные конструкции, Конструкции с предварительным напряжением, Оболочки, Конструкции, имеющие вид спирали, Сетчатые, решетчатые и ребристые конструкции. Сейчас мы их и рассмотрим.

4 . Конусообразные конструкции

В живой природе функция и форма тесно сближены и взаимно обусловлены. Образование механических тканей живых организмов связано с интенсивностью роста и влиянием многих внешних факторов. Поэтому для конструктивной формы, например, стволов и стеблей растений характерно распределение строительного материала по линиям максимальных напряжений. Опорные элементы организма обладают значительной частью его массы.

Одной из опорных форм в природе является конус. Он присутствует в конструктивном построении крон и стволов деревьев, стеблей и соцветий, грибов, раковин и пр. Среди конусообразных форм природы встречаются два начала.

Первое - это начало устойчивости. Оно выражается в форме статичного конуса, или конуса гравитации (конус основанием вниз). Это оптимальная форма для восприятия ветровых нагрузок и действия сил тяжести. Ее легко заметить в кроне или стволе ели (рис.11а), в шляпке или ножке белого гриба, сморчка обыкновенного, у гриба зонтика.

Второе начало - это начало развития, которое выражается в форме динамического конуса, или конуса роста (конус основанием вверх). Примерами конуса роста являются гриб бокальчик(рис.11б), гриб лисичка, слоевища некоторых видов лишайника кладонии.

Но чаще в природе проявляется взаимодействие двух конусов. На основании комбинаций двух одинаковых или разных по своему началу конусов возникают различные формообразования. Примером являются кроны многих деревьев, которые внизу начинают развиваться по принципу конуса роста, а заканчиваются по принципу конуса гравитационного - вершиной вверх. Архитекторы в своем творчестве нередко используют принцип конуса. Так, в конструкции Останкинской телебашни (рис.12) отчетливо виден конус гравитации. Принцип конуса роста лежит в основе построения водонапорной башни в Алжире. Ярким примером взаимодействия двух конусов является конструкция водонапорной башни известного русского архитектора В. Шухова (1896)(рис.13)

5 . Конструкции с предварительным напряжением

Среди травянистых растений нашей средней полосы широко распространено растение манжетка обыкновенная(рис.14). Его легко заметить по складчатой форме листьев и сверкающей капельке влаги, которая часто скапливается у основания листа. Именно благодаря складчатой форме листьев растение и получило свое название - сложенные ровными складочками его листья напоминают старинные кружевные манжеты.

Ребристая форма листа придает ему, по сравнению с такими же листьями, имеющими гладкую поверхность, дополнительную жесткость, прочность и устойчивость в пространстве.

Лист манжетки благодаря ребристой форме удерживает тяжелую каплю воды и не сминается под тяжестью во много раз большей, чем его вес. В этом заключается одна из интереснейших закономерностей природы - сопротивляемость конструкций по форме

Она проявляется не только в складчатых листьях, но и тогда, когда листья или лепестки растений свертываются в трубочку, закручиваются в спираль, образуют причудливые желоба, то есть принимают другую пространственную форму без затрат на это дополнительного строительного материала. Такое изменение формы в пространстве обеспечивает растению, его листьям и цветкам наибольшую прочность и позволяет, например, закрученным длинным листьям рогоза держаться в вертикальном положении, а нежным, длинным лепесткам венерина башмачка противостоять ветру.

Принцип сопротивляемости конструкций по форме, существующий в природе, нашел широкое применение в современном строительстве. Складчатая конструкция - одна из простейших среди многообразия пространственных конструкций. Образованные из плоских поверхностей, они просты в изготовлении и в монтаже. Они могут перекрывать весьма большие сооружения, например, зал ожидания на Курском вокзале (рис.15)или легкоатлетический (рис.16).

6 . Оболочки

В мастерской природы часто встречаются конструкции в виде сводов различных пространственных форм (скорлупа ореха и яйца, панцири и раковины животных, гладкие листья, лепестки растений и др.). Пространственно изогнутые и тонкостенные, они, благодаря непрерывности и плавности формы, обладают свойством равномерного распределения сил по всему сечению. Геометрия формы помогает этим сводчатым конструкциям стать прочнее. Именно потому, что лепесток цветка изогнут, он выдерживает удары капель дождя, садящихся на него насекомых, а тонкие сводные панцири морских ежей, крабов и раковины моллюсков - давление воды в глубине моря.

Идеальную по прочности форму изобрела природа для тонкой яичной скорлупы. В ней также нагрузка из одной точки передается на всю ее поверхность. Но своеобразие этой конструкции не только в особой геометрической форме. Несмотря на то, что толщина скорлупы равна примерно 0,3мм, она состоит из 7 слоев, каждый несет свою определенную функцию. Слои не расслаиваются даже при самых резких изменениях температуры и влажности, представляя собой яркий пример совместимости материалов с различными физико-механическими свойствами. Повышенную прочность яичной скорлупе придает еще тонкая эластичная пленка, которая превращает скорлупу в конструкцию с предварительным напряжением.

С развитием городов и ростом населения перед строителями встала задача проектирования больших по размеру зданий без тяжелых трудоемких покрытий и промежуточных опор. Поэтому легкие и прочные, тонкостенные и экономичные природные сводчатые конструкции заинтересовали архитекторов. Принцип конструкции этих оболочек лег в основу создания легких, большепролетных стальных и железобетонных покрытий различной кривизны, которые нашли широкое применение при строительстве спортивных комплексов, кинотеатров, выставочных павильонов и т. д. Основное качество таких покрытий - легкость, и чем больше пролет, тем легче купол. В современных постройках толщина купола измеряется миллиметрами, и получили такие купола название оболочек-скорлуп.

Примерами таких конструкций являются кровля выставочного павильона в Париже, напоминающая лепесток цветка, она перекрывает без опор пролет более 200 м, крыша выставочного павильона в Ереване, купол цирка в Казани (рис.17), крыша торгового центра в Челябинске (рис.18), имеющая вид оболочки двоякой кривизны, покрывающей без единой промежуточной опоры площадь более гектара.

7 . Конструкции, имеющие вид спирали

Спираль - одна из форм проявления движения, роста и развития жизни. По закону спирали развивается Галактика и живой организм, например, растения. Первым, кто отрыл, что растущее растение описывает спираль, был Чарльз Дарвин. Описывая спираль, вытягиваются стебли растений, двигаясь по спирали, раскрываются лепестки некоторых цветов, например, флоксов, развертываются побеги папоротника.

Спираль в то же время является в природе и сдерживающим началом, направленным на экономию энергии и материала.

Лишь изменяя форму конструкции, придавая ей вид спирали, природа, таким образом, достигает в конструкции дополнительную жесткость и устойчивость в пространстве.

Так, например, завиваются в спираль, приобретая этим дополнительную жесткость, тонкие и длинные стебли огурцов или тыквы, длинные листья рогоза и тонкие ножки грибов. Раковины простейших одноклеточных организмов форманифер и раковины моллюсков, закрученные в одной или разных плоскостях (турбоспирали) - это также проявление способа достижения наибольшей прочности при экономном расходовании материала. Благодаря завитой форме такие тонкостенные конструкции выдерживают большое гидродавление при погружении на глубину.

Закрученная форма природных конструкций, как способ достижения большой устойчивости в пространстве при экономном расходовании «строительного» материала, подсказала архитекторам новую форму спиралевидной основы здания - турбосомы. Турбосома аэродинамична, любые ветры лишь обтекают ее тело, не раскачивая и не принося ей никакого вреда. Она может быть использована при строительстве высотных домов.

Спиральные башни «Mode Gakuen» (рис.19)это 170 метровое, 36-этажное учебное заведение, расположенное на главной улице города Нагоя, перед станцией Нагоя, в префектуре Айти (Aichi), Япония. Форма зданий похожа на крыло - с широкой частью на вершине. Здание постепенно меняет ось вращения с высотой, благодаря чему форма здания образует изгиб. Форма спиральных башен немного меняется при просмотре с разных углов обзора, благодаря чему они выглядят элегантно, но динамично. Сильная внутренняя вертикальная труба опоры виднеется сквозь отверстия между тремя крыльями, что подчёркивает смелый дизайн, но и не выбивается из общего вида.

8 . Сетчатые, решетчатые и ребристые конструкци и

Широкое распространение в природе имеют плоские и пространственно-изогнутые ребристые, сетчатые и перекрестные (решетчатые) конструкции, в которых основной материал концентрируется по линиям главных напряжений.

Тонкий лист растения или прозрачное крылышко насекомого обладают достаточной механической прочностью благодаря разветвляющейся в них сетке жилок.

Этот каркас выполняет основную (несущую) роль, тогда как другие элементы конструкции, например, пленка листа или мембрана крыла, могут достигать минимального сечения. Это также один из примеров достижения прочности при минимальной затрате материала. Тонкие крылышки стрекозы коромысла делают до 100 взмахов в секунду, шмеля - более 200, комнатной мухи - до 300, а комара дергуна - до 1000 взмахов.

Заинтересовал архитекторов и принцип конструкции листьев растений. Лист растения обладает достаточной механической прочностью, которая в значительной степени зависит от жилок, пронизывающих его плоскость от основания до верхушки.

Особенно привлек к себе внимание лист тропического растения Виктории регии (рис.28), встречающегося в водах Амазонки и Ориноко. Плавающие листья этой крупной водяной кувшинки вырастают до 2-х метров в диаметре и выдерживают, не погружаясь в воду, вес до 50 кг. С нижней стороны этот лист как бы укреплен толстыми и прочными прожилками, похожими на канаты. Продольно изогнутые жилки скреплены между собой серповидными поперечными диафрагмами. Такая конструкция создает прочную основу для размещения между жилками тонкой полупрозрачной пленки листа. Взяв за основу жилкование листа Виктории регии, итальянский архитектор П. Нерви сконструировал плоское ребристое покрытие фабрики Гатти в Риме и покрытие большого зала Туринской выставки, добившись большого конструктивного и эстетического эффекта.

Принцип построения листа Виктории регии использовали наши архитекторы при сооружении потолка фойе Тульского драматического театра (рис.20). Они протянули по потолку железобетонные нервюры, которые несут огромный пролет.

Используется в архитектурной практике и принцип построения природных пространственно-решетчатых систем: радиолярий, диатомовых водорослей, некоторых грибов, раковин, даже микроструктура головки тазобедренной кости. В этих моделях особенно ярко проявляется принцип распределения материала с расчетом на самые случайные и разнонаправленные действия нагрузок. Например, структура головки тазобедренной кости построена так, что никогда не работает на излом, а только на сжатие и растяжение. Подобная система может быть использована в конструировании опорных рам, ферм, подъемных кранов.

9 . Примеры конструкций

На рисунке 21.в. изображена шаровидная морская звезда. Ее опорный скелет (рис. 21.б) состоит из известковых пластинок, соединенных между собой мускулами. Мелкие пластинки образуют кожу. Шарообразное расположение скелетных пластинок подсказало строителям конструкцию жилого дома и других строительных сооружений. По аналогии с шарообразной морской звездой в Англии построено укрытие для радиолокатора (рис.21.а). Диаметр его 33,5 м, оболочка ребристая. Ребра выполнены из алюминиевого сплава. Материалом для оболочки служит полиэфирный стеклопластик. Конструкция состоит из 775 элементов треугольной формы.

Радиолярии (простейшие организмы) обитают в теплых морях. Всю жизнь проводят в движении, образуют планктон - пищу для крупных морских животных. На рисунке 22 изображена радиолярия (организм отряда Nasselaria) в форме решетчатого колокола с перетяжками и многочисленными иглами, а на рисунке 23 - в форме радиально расположенных и одинаково развитых игл (организм отряда Acantharia). В центре радиолярий расположена капсула - скелетное образование для защиты ядра. Стенки капсулы пористые: для связи с окружающей средой. Великий конструктор природа придала им изящный вид.

Их форма заинтересовала архитекторов. По типу, например, решетки радиолярии (рис. 24) (организм отряда Acantharia) выполняется проект строительной конструкции с перекрытием большой площади. В Москве и в других городах нашей страны можно встретить сейчас дома, элементы строительных конструкций которых заимствованы у радиолярий

Заимствуя у природы принцип конуса и другие секреты, строители соорудили Останкинскую телевизионную башню (рис.12), утолщенную у основания и остроконечную. Внешне она напоминает стебель или иглу. Ее общая высота 540 метров 74 сантиметра. Масса ее 55 тысяч тонн. Внутри смонтировано семь лифтов, из них четыре скоростных. За 58с можно подняться на смотровую площадку, на высоту 337 м. При сильном ветре башня может раскачиваться до 10 м, сохраняя при этом свою прочность. Внутри башни протянуты 150 стальных канатов подобно тому, как в стебле пшеницы или бамбука внутри имеются продольные волокна. Они спрятаны под бетонной «рубашкой». Вот почему башня прочная и гибкая. Она может выдерживать ветер в 15 баллов и землетрясение в 8 баллов. Надежность ее рассчитана на 300 лет.

Растения не только выдерживают механические нагрузки, но и реагируют в течение дня на изменение света, температуры, влажности. Эти способности растений использовал советский архитектор Ю.С.Лебедев. На выставке, проходившей в Москве в 1982 г., демонстрировался созданный им макет жилого дома (рис.25), который, словно цветок подсолнечника, поворачивался в течение дня вслед за солнцем.

В Голландии возведены 24 необычных дома (рис.26). Внешне они напоминают деревья. Первый этаж построен в виде ствола, а на нем - гигантские кубы, в которых размещены жилые помещения.

Изучение слоистого строения скорлупы куриного яйца помогает инженерам создать новые строительные слоистые материалы с отличными механическими свойствами, легкие, пропускающие воздух и препятствующие проникновению влаги. На рисунке изображен жилой дом в форме яйца (г. Базель, Швейцария) (рис.27). Наибольший диаметр дома равен 7,2м. Оболочка его трехслойная, замкнутая, эллиптическая, из полиэфирного стеклопластика. Дом без углов, с двумя окнами, на трех опорах. На постройку такого дома расходуется небольшое количество материала.

Заключение

Архитектурная бионика - это новая страница в развитии строительной техники и зодчества, это осознанная, вызванная требованиями нашего времени необходимость изучить инженерные решения природы, познать законы, секреты ее строительного мастерства, это целенаправленный поиск оригинальных архитектурных форм, идеально рассчитанных самой природой.

В том, что архитекторы и строители, как и радиотехники, электроники, кораблестроители, авиаконструкторы, машиностроители и специалисты многих других отраслей техники, обратились к природе, к ее строительному искусству, нет ничего случайного. Ведь архитектурно-строительная мастерская природы без устали работает по крайней мере 2700 млн. лет, в то время как у человека строительная практика исчисляется лишь несколькими тысячелетиями существования материальной культуры.

В живой природе все предельно гармонично. В архитектуре заимствуется гармония содержания и формы, обогащается эстетика. Природа порождает у человека чувство жизнеутверждения, стремления к свету, теплу. Все это архитекторы стремятся отразить в камне, металле, кирпиче, бетоне.

Список использованной литературы

1. Архитектурная бионика. Под редакцией Ю.С. Лебедева - М. Стройиздат, 1990. -269с.

2. Вопросы бионики. Отв. ред. М.Г. Гаазе-Рапопорт, М., 1967.

3. Бондарь, Е.В. Социальная экология: Учебное пособие / В.Бондарь. Ставрополь: Изд-во СГУ, 2005.- 149 с.

4. «Мастерская природы» Художник А.Семенцов-Огиевский -М.: Изобразительное искусство,1981г.

5. Ресурсы интернета: www.wikipedia.org http://www.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Архитектурно-строительная бионика. Принципы "зеленой" (органической) архитектуры. Творчество Р. Пиетиля. Основные постройки Аалто. Проект инженера-мостовика Г. Эйфеля. Аналогия строения стеблей злаков и некоторых современных высотных сооружений.

курсовая работа , добавлен 15.09.2013

Архитектурный стиль как совокупность характерных черт и признаков архитектуры. История и основные этапы развития архитектуры времен Античности, Средневековья, Возрождения, барокко, классицизма. Факторы, повялившие на формирование современной архитектуры.

презентация , добавлен 05.12.2013

Город как природно-техногенная система. Зонирование территории городов - природные аналогии. Физические факторы в городах. Оценка воздействия физических факторов в городской среде. Архитектурная бионика, использование природных аналогий в архитектуре.

реферат , добавлен 15.10.2014

Развитие доминирующих типов монументального строительства. Комбинация базилики и центрического сооружения. Характеристика типов структур и конструкций в архитектуре Византии. Основные композиционные типы церковных сооружений в романской архитектуре.

контрольная работа , добавлен 11.04.2019

Понятие архитектуры как искусства и науки строить, проектировать здания и сооружения. Архитектурные стили, востребованные в архитектуре, их применение в строительстве. Особенности византийского и готического стилей. Связь развития архитектуры и времени.

презентация , добавлен 18.05.2015

Сущность и специфика львовского классицизма, его отражение в архитектуре города. Распространение данного направления в конце XIX века. Исторические предпосылки развития эклектики. Развитие нового направления в архитектуре Львова - модерна в ХХ веке.

презентация , добавлен 18.12.2010

Появление новых течений в архитектуре. Принципы архитектуры постмодернима. Философия Альдо Росси и ее воплощение в архитектуре. Приемы и принципы постмодернистской архитектуры. Работа с архитектурным объектом как с "текстом" и в пространстве смыслов.

реферат , добавлен 30.03.2015

Священные, религиозные и святые здания. Стили храмовой архитектуры. Восточная школа культовой архитектуры. Архитектура Древнего Китая. Религии, оставившие свой след в архитектуре Китая. Основные исторические этапы развития китайской культовой архитектуры.

реферат , добавлен 25.05.2012

История происхождения, особенности формирования и характеристика стиля барокко, его роль в мировой архитектуре. Описание храмовой архитектуры эпохи барокко. Специфические черты русского барокко, сущность и значение пятиглавых храмов в его архитектуре.

реферат , добавлен 17.04.2010

Стиль архитектуры модерна и его принципиальные отличия. Причины его появления и заката. Пути развития и различные течения модерна в России. Орнамент как органическая часть сооружения. Примеры использования живописью и графикой приемов орнаментализации.