проект:   cih.ru / архи.всё -> архи . бионика
   ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ АРХИТЕКТУРНОЙ БИОНИКИ И ПРОБЛЕМА ГАРМОНИИ АРХИТЕКТУРНО-ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
бионика
Архи . всЁ
прессслужба

BioCity — проект
Строительство
 

В основе таких разработок лежит стремление преодолеть те высотные ограничения и те недостатки, которые заключает в себе жесткая система (рис. 36). Например, самые высокие в мире здания 110-этажные Уорлд Трейд Сентер в Нью-Йорке и Сирс Тауэр в Чикаго, построенные на основе жестких конструктивных систем, имеют значительные размеры в плане и сравнительно низкий коэффициент стройности 1 (рис. 37), что приводит к нерациональному использованию городских площадей. С увеличением коэффициента стройности возникают колебания зданий со значительными амплитудами, к гашению которых жесткая система приспособлена не лучшим образом. Возрастает также значение нагрузки для сверхвысоких сооружений, находящихся под постоянным воздействием ветра и в условиях сейсмики.
В плане бионических исследований нами выдвигается и научно обосновывается гипотеза более рационального развития высотных и сверхвысотных пространственных структур с использованием заимствованных из природы упругогибких вертикально развивающихся конструктивных форм, обладающих надежностью и способностью оптимально преодолевать динамические нагрузки.
Анализ эволюции конструктивных систем позволил проследить эволюцию применяемых в практике строительства конструктивных систем в направлении использования тех же принципов конструирования, на которых построены вертикальные сооружения живой природы, и попытаться на основе принципа структурно-функционального соответствия свести воедино логику развития архитектурно-бионических аспектов формообразования и конструктивно-технических, которые, как известно, не всегда совпадают.
Развиваемая в архитектурной бионике идея "гибкости" в полной мере согласуется с общими законами строительной механики и подтверждается работами советских ученых (К.С. Завриев — методы расчета упруго-пластических деформаций; Г.С. Писаренко— методы определения характеристик демпфирования и колебаний упругих систем; Я.М. Айзенберг - сооружения с выключающимися связями; С.В. Поляков, П.Ф. Дроздов — расчет зданий с податливым основанием и др.), а также имеющимся опытом использования гибких систем в проектировании и строительстве высотных зданий за рубежом (так, американскими инженерами М. Финтелем и Ф. Каном предложена конструкция здания с нижним гибким этажом, французскими инженерами получен патент на гибкую конструкцию высотного здания, японскими архитекторами создана гибкая конструкция небоскреба, третьего по высоте здания, построенного в Японии, немецким архитектором Ф. Отто создана гибкая модель колокольни и др.).
При прогнозировании новых приемов создания упругогибких систем высотных сооружений большой интерес могут представить принципы и законы фор-
Здесь и далее под коэффициентом стройности Kf понимается отношение высоты к ширине (или диаметру) основания. Для указанных высотных зданий оно составляет К. = 64-6,5.

сканируется...
Рис. 36. Гибкие конструктивные системы в строительстве высотных зданий башенного типа
а — проект "дома-города" высотой 3200 м. Инж. Фриш-ман; б — "дом-дерево". Ар-хит. Ф.Л. Райт; в — "дом-зерно на початке". Общий вид и план. Архит. А. Квормби

Рис. 37. Административное здание Сире Тауэр в Чикаго (осуществлено в натуре), высота 436 м

мирования вертикально стоящих стеблей растений, коэффициент стройности которых характеризует эффективность конструктивной формы по отношению к ветровым нагрузкам. Стебель ржи, например, при среднем диаметре основания 3 мм может достигать высоты 1500 мм. При коэффициенте стройности /Сс=500 стебель ржи несет колос, который в 1,5 раза тяжелее самого стебля. До 3000 мм возвышаются стебли тростника., имея у основания d = 1,5MM. Высота тростника превосходит в 200 раз поперечник сечения. Здесь высокий Кс достигается путем целого ряда приспособлений к действию внешних нагрузок и гравитации, обеспечивающих стебельчатым системам высокую прочность и устойчивость (внутренней микроструктурой, свойствами материалов, формой стеблей, изменением структуры и формы стебля по высоте и т.д.).
Композитные материалы стеблей растений. При внедрении новых конструктивно-тектонических принципов в строительство высотных сооружений необходим поиск более совершенных строительных материалов, и здесь на первый план выдвигается задача изучения свойств материалов стеблей на уровне анализа не только элементов структуры живого организма, объединенных общими закономерностями, но и отношений, связей между элементами, с выявлением тех факторов, которые приводят к экономии и целесообразной затрате материала в природных структурах.
В соответствии с'этим различные научные концепции строительно-механических принципов строения материала стеблей, в том числе исследования Г. Галилея, Р. Гу-ка, Н. Грю, Г. Спенсера, С. Швенденера, Г. Габерландта, Е. Детлефсена, А. Бекетова, К. Тимирязева, В. Талиева, В. Раздорского и других, позволили ввести в обиход архитектурно-бионических исследований целый ряд принципов формообразования стеблей растений, что

Рис. 38. Клеточная структура стеблей (фото с помощью сканирующего микроскопа). Разрез по клеточной структуре стебля; процесс клеточного деления

Анализ структурного построения "строительного материала" стеблей — их тканей — показывает, что специализированные механические (несущие) ткани, а также клетки покровной, основной и проводящей тканей обладают конструкционными свойствами, т.е. представляют собой композитные материалы, выполняющие различные функции и образующие целостную комплексную систему (рис. 38).
Композитные материалы природы по прочности, сопротивлению, тепловому воздействию и ряду других свойств превосходят любой из входящих в них компонент. Для них характерна легкость, сочетаемая с высокой прочностью и способностью к упругим деформациям [ 13].
Прочностные характеристики материала стеблей, обусловленные структурным построением клеток, определяются также и структурой самих клеточных оболочек. Клеточная оболочка, собственно, и дала начало возникновению термина "клетка", когда Роберт Гук в 1667 г. с помощью светового микроскопа обнаружил клеточные оболочки на срезе бутылочной пробки.
Серия снимков, полученных в процессе исследования при помощи электронного сканирующего микроскопа (с увеличением в 8000 раз), позволила получить интересную информацию о строении клеточных оболочек (природных композитах). На основании изучения закономерностей развития и структуры клеточных оболочек в них можно выделить слои, различающиеся по своим физико-химическим свойствам и структуре (рис. 39).

сканируется...
Рис. 39. Трехслойные оболочки клеток. Общий вид; схема; разрез по А—А
0 — срединная пластинка;
1 — первичная оболочка; II — вторичная оболочка

Возникновение клеточной оболочки осуществляется путем образования из фрагмопласта (греч. "фрагма" — изгородь, разделение) так называемой клеточной пластинки. Растущая клеточная пластинка слоистая. Средний слой называется срединной пластинкой, по обе стороны от нее дочерние клетки начинают строить свою первичную оболочку, которая уже на первой стадии развития (строительства) содержит небольшое количество включений — элементарных фибрилл целлюлозы.
Фрей-Висслинг и Мюлеталер рассматривают первичную оболочку как слой, который первым откладывается клеткой. Этот слой, по их мнению, обладает целиком или частично дисперсной текстурой. Микрофибриллы этого слоя способны смещаться относительно друг друга, образуя многослойную сеть, содержащую целлюлозу, гемицеллюлозу и пектин [ 14].
П qic,
Вторичная оболочка возникает путем наложения новых слоев на первичную. Она составляет основную массу и придает клетке ее окончательную форму. Как следствие вторичной слоистости клеточной оболочки ее пластические свойства отступают на задний план, а наиболее яркое выражение получают свойства упругости [14].
привело к новому представлению о стеблях как о "комплексных сооружениях" [11].
Интерес представляет и другой аспект проблемы, где процесс конструирования становится в прямую зависимость от материала. Еще в 20-е годы ставились аналогичные проблемы: "В новых условиях не материалом определяется форма, а та или иная конструкция ищет материал и технику, наиболее ее выражающую"''. Развивая эму мысль, архитектор А. Буров пришел к идее создания нового материала СВАМа, обладающего свойствами, приближающими его к "строительным материалам" живой природы [ 12].


  . страницы:
1  10
2 11
3 12
4 13
5 14
6 15
7 16
8 17
9  
  . содержание:

  . архи.Лекции
  . архи.проекты:


  . архи.search:
  . архи.другое:
A.S.P. — концепции
  . архи.дизайн:
  Семён Расторгуев ©  рaдизайн © 


    © "Архитектурная бионика" / Ю.С. Лебедев — М.: Стройиздат, 1990. — 269 с.

    © 2005 — 2019, проект АрхиВсё,  ссылайтесь...
Всё.