WikiDer > Бионическая архитектура

Bionic architecture
Дальнейшая информация: Современная Архитектура

Бионическая архитектура - это современное движение, изучающее физиологические, поведенческие и структурные адаптации биологических организмов как источник вдохновения для проектирования и строительства выразительных зданий.[1] Эти конструкции спроектированы так, чтобы быть самодостаточными и иметь возможность структурно модифицировать себя в ответ на колебания внутренних и внешних сил, таких как изменения погоды и температуры.[2]

Хотя этот стиль архитектура существует с начала 18th века, движение начало развиваться только в начале 21 века, после растущей обеспокоенности общества по поводу изменение климата и глобальное потепление.[3] Эти влияния привели к тому, что бионическая архитектура использовалась, чтобы отвлечь общество от его антропоцентрической среды, создавая ландшафты, которые позволяют гармоничные отношения между природой и обществом.[3] Это достигается за счет глубокого понимания сложных взаимодействий между формой, материалом и структурой.[4] чтобы конструкция здания выдерживала более устойчивый Окружающая среда.[5] В результате архитекторы будут полагаться на использование высокотехнологичных искусственных материалов и методов для экономии энергии и материалов.[6] снизить расход строительства[7] и повысить практичность и надежность своих строительных конструкций.[5]

История и теоретические основы

Слово «бионическая архитектура» происходит от греческого слова «биос» (жизнь).[4] а также английское слово «technics» (изучать).[8] Первоначально этот термин использовался для описания научного направления «передачи технологий в формы жизни».[1] Термин «бионический» впервые был использован в 1958 году полковником армии США, Джек Э. Стил и советский ученый, Отто Шмитт во время астрономического проекта, посвященного исследованиям в области робототехники.[1] В своем проекте оба исследователя первоначально признали концепцию бионики «наукой о системах, основанных на живых существах».[9] В 1997 году идея была расширена. Джанин Бенюс, который ввел термин "биомимикрия», В котором говорилось о« сознательном подражании гению природы ».[нужна цитата]

В 1974 г. Виктор Глушков опубликовал свою книгу Энциклопедия кибернетики, в котором изучение бионики применялось к архитектурному мышлению, и утверждалось, что: “В последние годы появилось еще одно новое научное направление, в котором бионика взаимодействует с архитектурой и строительной техникой, а именно архитектурная бионика. Используя в качестве образцов модели природы, такие как стебли растений, нерв живого листа, яичная скорлупа, инженеры создают прочные и красивые архитектурные конструкции: дома, мосты, кинотеатры и т. Д. »[нужна цитата] Позже И.С. Лебедев опубликовал свою книгу Архитектура и бионика[1] в 1983 году и сосредоточился на классической теории архитектуры.[10] Он исследовал возможность изучения поведения различных биологических форм жизни и интеграции этих наблюдений в строительство и дизайн.[8] Он также предположил, что бионическая архитектура решит многие проблемы, связанные с проектированием и строительством, потому что она позволит обеспечить «идеальную защиту», имитируя те же механизмы выживания, которые используются организмами.[1] К концу 1980-х годов архитектурная бионика окончательно превратилась в новую отрасль архитектурной науки и практики.[10] Затем это повлияло на создание Центральная научно-исследовательская и экспериментальная лаборатория архитектурной бионики, который стал главным исследовательским центром в области бионической архитектуры в СССР и ряд социалистических стран.[10]

Цель

Искусственная среда способствует большей части отходов, производства материалов, использования энергии и выбросов ископаемого топлива.[11] Таким образом, существует ответственность за разработку более эффективного и экологически безопасного строительного проекта, который по-прежнему позволяет вести повседневную жизнь общества.[нужна цитата] Это достигается за счет использования возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, энергия ветра, гидроэнергетикаи природные источники, такие как древесина, почва и минералы.[11]


В ее книге Биомимикрия: инновации, вдохновленные природой (1997) Джанин Бенюс сформулировала ряд вопросов, которые можно использовать для определения уровня биомимикрии в архитектурном проекте. Чтобы гарантировать соответствие архитектурного проекта принципам бионики, необходимо ответить «да» на следующие вопросы:[нужна цитата]

  • Относится ли его прецедент к природе?
  • Это солнечная энергия?
  • Самодостаточен ли он?
  • Подходит ли форма для работы?
  • Это устойчиво?
  • Это красиво?

Стили бионической архитектуры

Классификации бионической архитектуры:[12]

  • Структура формы арки: Вдохновленный позвоночником животного, создавая более жесткую и жесткую конструкцию.
  • Тонкая структура оболочки: вдохновлен различными ракообразными и черепами из-за своей способности распределять внутреннюю силу по площади своей поверхности. Здания, построенные в этом стиле, податливы и гибки.
  • Пуховая структура: вдохновлены растительными и животными клетками. В основном используется в эстетических целях.
  • Спиральная структура: навеян листьями подорожника и его способностью регулировать солнечный свет. В зданиях с такой конструкцией больше всего солнечного света.

Историческая эволюция

Фрагмент капители коринфской колонны, украшенный листьями аканта.

До 18 летth Период века

Археологические данные показывают, что первые формы бионической архитектуры можно проследить до древняя Греция и был в первую очередь сосредоточен на анатомических наблюдениях. Это потому, что греки были очарованы особенностями человеческого тела, которые повлияли на симметричный дизайн их архитектуры.[13] Бионическую архитектуру можно также наблюдать за счет использования растительных элементов в лепных украшениях.[3] Считается, что эта идея возникла у одного из Поликлет'Студенты, которые наблюдали листья аканта, украшенные на коринфской могиле.[3] Это послужило источником вдохновения для дизайна коринфской капители колонны, окруженной листвой аканта.[3]

18th - 19th Период века

Потолок Саграда Фамилия с узорами, повторяющими формы цветов
Проект "Эдем" с куполами, работающими на солнечной энергии.

После подъема Индустриальная революцияМногие теоретики заинтересовались глубинными последствиями современных технологических достижений и, таким образом, заново исследовали идею «архитектуры, ориентированной на природу».[13] Можно заметить, что большинство бионических архитектур, построенных в эту эпоху, отходят от обычных железных конструкций и вместо этого исследуют более футуристические стили.[нужна цитата] Например, Антонио Гауди Саграда Фамилия Дизайн интерьера черпал вдохновение в различных формах и узорах растений, а его столбы отражали структуру человеческих костей.[13] Такие влияния были основаны на понимании Гауди способности имитировать природу с целью повышения функциональности своих зданий.[8] Джозеф Пакстон, Хрустальный дворец также использует решетчатые сетки, чтобы имитировать структуру костей человека и, таким образом, создать более жесткую структуру.[13] В Хрустальный дворец также имитирует ткани вен кувшинок и бедренную кость человека. Это снизило поверхностное натяжение здания, что позволило ему выдерживать больший вес без использования чрезмерного количества материалов.[13]

20th – 21ул Период века

Из-за растущей обеспокоенности, связанной с глобальным потеплением и изменением климата, а также ростом технологических усовершенствований, архитектурная бионика в первую очередь сосредоточилась на более эффективных способах достижения современной устойчивости.[13] Пример современного архитектурного бионического движения включает в себя 30 St Mary Axe (2003), который в значительной степени вдохновлен «Губкой в ​​виде корзины цветов Венеры», морским существом с решетчатым экзоскелетом и круглой формой, которое рассеивает силу от водных течений.[нужна цитата] Конструкция здания представляет собой диагональную стальную конструкцию с алюминиевым покрытием.[нужна цитата] Это позволяет осуществлять пассивное охлаждение, обогрев, вентиляцию и освещение.[нужна цитата] Николаса Гримшоу, Проект Эдем (2001) представляет собой набор природных биомов с несколькими геодезическими куполами, вдохновленными соединенными вместе пузырями.[нужна цитата] Они состоят из трех слоев этилен-тетрафторэтилена (ETFE), форма пластика, которая обеспечивает более легкий стальной каркас и позволяет большему количеству солнечного света проникать в здание для выработки солнечной энергии.[нужна цитата] Его подушки также сконструированы таким образом, чтобы их можно было легко отсоединить от стального каркаса, если в будущем будет обнаружен более эффективный материал.[нужна цитата]

Оценка

BIQ House расположен в Гамбурге, Германия.
Лесной проект Сахары в разработке

Преимущества

Основное преимущество бионической архитектуры состоит в том, что она позволяет создать более устойчивую среду обитания за счет использования возобновляемых материалов.[11] Это позволяет увеличить денежную экономию за счет повышения энергоэффективности.[11] Например:

  • Дом BIQ (Bio-Intelligent Quotient) в Германии был разработан Splitterwerk Architects и SSC Strategic Science Consultants.[14] Он полностью питается от водоросли.[14] Он оснащен теплообменником, который выращивает микроводоросли внутри стеклянных панелей, чтобы использовать его в качестве источника энергии и тепла.[14] Это производит электричество с нулевым выбросом углерода, что вдвое эффективнее, чем фотогальваника.[14]
  • В Лесной проект Сахары в Тунисе - это тепличный проект, в основе которого лежит намибийский жук-гречиха, который может регулировать температуру своего тела и вырабатывать собственную пресную воду в засушливом климате.[нужна цитата] Как и в случае с жуком, это здание оснащено системой испарения, охлаждения и увлажнения соленой воды, которая подходит для выращивания круглый год.[нужна цитата] Испаренный воздух конденсируется в пресную воду, позволяя теплице оставаться в тепле в ночное время.[нужна цитата]. Соль, извлеченная в процессе выпаривания, также может кристаллизоваться в карбонат кальция и хлорид натрия, которые можно прессовать в строительные блоки, тем самым сводя к минимуму отходы.[нужна цитата]

Недостатки

Бионическая архитектура подвергалась резкой критике за то, что ее трудно поддерживать из-за ее склонности к чрезмерной технической поддержке.[15] Например:

  • В Центр Восточных ворот в Хараре Зимбабве при ее создании должна была следовать строгому набору правил. Инженеры компании заявили, что внешние стены не должны находиться под прямыми солнечными лучами, соотношение окна к стене должно составлять примерно 25%, а окна должны быть закрыты вентиляцией, чтобы бороться с шумовым загрязнением и непредсказуемой погодой.[нужна цитата]

Будущее использование

С ростом технологических достижений весь потенциал бионической архитектуры все еще исследуется. Однако из-за быстро растущего спроса на более эффективный, экологически устойчивый подход к проектированию, который не ставит под угрозу потребности общества, было выдвинуто множество идей:

Океанский скребок 2050

По сути, это предполагает создание плавучих зданий, вдохновленных плавучестью айсберги и формы различных организмов.[11] В частности, его внутренняя структура будет основана на форме ульи и микропал-радиолары для размещения различных жилых и офисных помещений.[11] Предлагаемый дизайн позволяет зданию быть самодостаточным и устойчивым, поскольку оно будет направлено на выработку энергии из различных источников, таких как ветер, биомасса, солнечная энергия, гидроэнергия и геотермальная энергия.[11] Более того, поскольку океанский скребок предназначен для строительства на воде, его разработчики изучают идею извлечения и выработки электроэнергии из новых источников, таких как подводные вулканы и сила землетрясений.[11]

Концепция суперцентра улья

Эта идея исследует возможность создания области, которая требует меньше времени на перемещение между местами, тем самым уменьшая количество выбросы ископаемого топлива и CO2 загрязнение.[16] Поскольку этот дизайн предназначен для сайтов, которые "уже являются крупным центром активности",[16] это будет особенно полезно для средних школ, колледжей и продуктовых магазинов.[16] Архитектурный дизайн также очень компактен и направлен на увеличение количества зеленых насаждений, что позволяет в полной мере использовать пространство.[16]

Под жилье

Эта идея фокусируется на создании набора взаимосвязанных жилых единиц, которые «могут быть объединены в сеть, чтобы совместно использовать и получать выгоду от коммунальных услуг друг друга».[16] Дизайн также предназначен для самодостаточный и может быть изменен в зависимости от потребностей пользователя. Например, крышу можно изменить так, чтобы она была наклонной для сбора солнечной энергии, наклонной для сбора дождевой воды или сглаженной, чтобы обеспечить лучший воздушный поток.[16]

Связанные термины

Архитекторы бионической архитектуры

Справочный список, индекс цитирования, список литературы, библиография

  1. ^ а б c d е Ван-Тинг, Чиу; Шан-Чиа, Чжоу (2009). «Обсуждение теорий бионического дизайна» (PDF). Международная ассоциация обществ дизайнерских исследований, преобразования энергии и управления. 63 (1): 3625–3643.
  2. ^ Юань, Яньпин; Ю, Сяопин; Ян, Сяоцзяо; Сяо, Иминь; Сян, Бо; Ван И (2017-07-01). «Бионическая энергоэффективность зданий и бионическая зеленая архитектура: обзор». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 74: 771–787. Дои:10.1016 / j.rser.2017.03.004. ISSN 1364-0321.
  3. ^ а б c d е Воробьева, О И (2018-12-14). «Бионическая архитектура: назад к истокам и шаг вперед». Серия конференций IOP: Материаловедение и инженерия. 451: 012145. Дои:10.1088 / 1757-899x / 451/1/012145. ISSN 1757-899X.
  4. ^ а б Закчарчук, Анжела (2012). «Бионика в архитектуре». Вызовы современных технологий. 3 (1): 50–53. S2CID 93736300.
  5. ^ а б Чен, Лин Лин (2012). «Применение методов бионики в проектировании обшивки строительных материалов». Прикладная механика и материалы. 174-177: 1977–1980. Bibcode:2012AMM ... 174.1977C. Дои:10.4028 / www.scientific.net / amm.174-177.1977. ISSN 1662-7482. S2CID 110396017.
  6. ^ Маяцыкая Ирина; Язиев, Батыр; Язьева Светлана; Кулинич, Полина (2017). «Строительные конструкции: архитектура и природа». Сеть конференций MATEC. 106: 1–9.
  7. ^ Негротти, Массимо (2012). Реальность искусственного: природа, технологии и натуроиды. Германия: Издательство Springer. ISBN 978-3-642-29679-6.
  8. ^ а б c Сугар, Виктория; Лечович, Петер; Хоркай, Андраш (2017). «Бионика в архитектуре». Журнал YBL по искусственной среде. 5 (1): 31–42. Дои:10.1515 / jbe-2017-0003.
  9. ^ Мехди, Садри; Каванди, Мехди; Алиреза, Джозепири; Теймури, Шараре; Фатемех, Аббаси (2014). «Бионическая архитектура, формы и конструкции». Исследовательский журнал последних наук. 3 (3): 93–98.
  10. ^ а б c Козлов, Дмитрий (2019). «Наследие лаборатории архитектурной бионики и новейшие тенденции архитектурного морфогенеза». Достижения в области социальных наук, образования и гуманитарных исследований. 24 (1): 366–371.
  11. ^ а б c d е ж грамм час Кашкули, Али; Алтан, Хасим; Захири, Сахар (2011). «Влияние бионического дизайна на энергосберегающее будущее: пример Ocean Scraper 2050». Конференция: 10-я Международная конференция по устойчивым энергетическим технологиям. 1 (1): 1–6.
  12. ^ Фэй, Чен; Ша, Ша (2005). «Введение в проектирование мостов на основе бионики». Южноафриканская транспортная конференция. 1: 951–958.
  13. ^ а б c d е ж Рухизаде, Амир; Фаррохзад, Мохаммад (2017). «Перечитывание и анализ вдохновения природы при проектировании строений в архитектуре» (PDF). Международный журнал научных исследований. 5 (8): 369–389. Дои:10.17354 / ijssNov / 2017/54 (неактивно 10.11.2020).CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2020 г. (ссылка на сайт)
  14. ^ а б c d Назарет, Аарон (2018). «Бионическая архитектура». Исследовательский проект. Технологический институт Unitec: 1–69.
  15. ^ Фельбрих, Бенджамин (нет данных). «Бионика в архитектуре: эксперименты с мультиагентными системами в нерегулярных складчатых структурах». Дипломная работа. 5 (1): 31–42.
  16. ^ а б c d е ж Хубер, Райан (2010). «Бионическое будущее». Тезисы архитектурной программы. 1 (98): 1–43.