仿生建筑的案例及解說.ppt

1、仿生建筑解析,建筑仿生可以是多方而的，也可以是綜合性， 不僅是通過對(duì)生物的外形進(jìn)行簡(jiǎn)單模仿而轉(zhuǎn)化出具有實(shí)用價(jià)值的客觀物，更重要的是要學(xué)習(xí)生物生長的自然規(guī)律與已的生存環(huán)境的關(guān)系，有效的運(yùn)用仿生學(xué)原理創(chuàng)造出新穎和適應(yīng)自然生態(tài)的建筑形式。,前 言,仿生建筑的概念,仿生建筑的分類,仿生建筑的空間特征,目 錄,經(jīng)典仿生建筑案例,仿生建筑的概念,過渡頁,仿生建筑的概念,實(shí)體的仿生是從自然界中選取研究對(duì)象，將對(duì)象形態(tài)、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為可以利用在技術(shù)領(lǐng)域的抽象功能，考慮用不同的物質(zhì)材料和工藝手段創(chuàng)造新的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，具有科技性、時(shí)代性。,抽象的討論，是從城市發(fā)展的角度來認(rèn)識(shí)。在“全球化”的語境下，“地域性”這個(gè)元素對(duì)

2、營造城市場(chǎng)所的歸屬感尤為重要，這給建筑的仿生設(shè)計(jì)提出了新的要求。仿生不再僅僅只是為了追求高科技的展現(xiàn)，也應(yīng)該是尊重，并發(fā)展當(dāng)?shù)匚拿}，具有地域性的創(chuàng)造。這種仿生具有適宜性。,仿生建筑的概念,仿生建筑的分類,過渡頁,一、建筑形態(tài)的仿生 建筑形態(tài)的仿生是建筑仿生中最常見的仿生方式，人們通過對(duì)自然界的生物的形態(tài)進(jìn)行模仿，從而創(chuàng)造出體貌多變的建筑形態(tài)。,仿生建筑的分類,二、建筑結(jié)構(gòu)的仿生 結(jié)構(gòu)仿生是從自然界汲取靈感，從而實(shí)現(xiàn)建筑力學(xué)、結(jié)構(gòu)、材料性能等方而的仿生。對(duì)生物結(jié)構(gòu)形態(tài)的研究是實(shí)現(xiàn)這些要求的有效途徑。以動(dòng)植物、微生物、人類自身等為原型，通過考察自然的選擇和優(yōu)化規(guī)律，提取出原型中的結(jié)構(gòu)體系，來為新建

3、筑結(jié)構(gòu)提供合理的外形;通過分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，將其應(yīng)用于建筑整體的結(jié)構(gòu)力學(xué)之中。,仿生建筑的分類,1.薄殼形態(tài) 生物界的各種蛋殼、貝殼、烏龜殼、海螺殼都是一種曲度均勻、質(zhì)地輕巧的“薄殼結(jié)構(gòu)”。這種“薄殼結(jié)構(gòu)”的表面雖然很薄，但非常耐壓。,仿生建筑的分類,仿生建筑的概念,殼體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度主要是利用了其幾何形狀的合理性，把受到的壓力均勻地分散到殼體的各個(gè)部分，以很小的厚度承受很大的重量，這就是“薄殼結(jié)構(gòu)”的特點(diǎn)。,建于1959年的巴黎國家工業(yè)與技術(shù)中心陳列館是薄殼結(jié)構(gòu)建筑中較為出色的作品。建筑屋頂采用了分段預(yù)制的雙層雙曲鋼筋混凝上薄殼結(jié)構(gòu)，巨大的白色殼體平而呈三角形，每邊跨度達(dá)218m，矢高4

4、8m,使用而積達(dá)到90000m2。雙層混凝上殼體借鑒了扇貝波浪狀起伏的表而形態(tài)，使殼體的剛度大大增加，總厚度僅為120mm,結(jié)構(gòu)效率顯著，實(shí)現(xiàn)了用最少材料建造最大使用空間的構(gòu)想。,仿生建筑的概念,2.骨架形態(tài) 放眼看去，動(dòng)物在長期進(jìn)化中逐漸形成了適合生存環(huán)境的種種形態(tài)，而保持這種形態(tài)的骨骼系統(tǒng)在強(qiáng)度、硬度和穩(wěn)定性等方而是很完美的。,仿生建筑的分類,密爾沃基藝術(shù)博物館在展館接待廳玻璃大窗外設(shè)計(jì)了遮陽層，遮陽片同機(jī)械動(dòng)力裝置相連可以啟閉，建筑造型也隨之變化。當(dāng)開啟到頂點(diǎn)時(shí)，所有遮陽金屬桿的輪廓形成兩道優(yōu)美的弧線，形如一只振翅的巨鳥，給人以強(qiáng)烈的視覺沖擊。卡拉特拉瓦的這些作品不僅在結(jié)構(gòu)與功能上能夠有

5、機(jī)結(jié)合，并且創(chuàng)造出了令人耳目一新的建筑造型。,仿生建筑的分類,3、網(wǎng)狀形態(tài) 人們受到蜘蛛網(wǎng)的啟發(fā)發(fā)明了懸索結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中柔軟的索網(wǎng)在應(yīng)力狀態(tài)下可以任意變形，最終達(dá)到只承受軸向拉力，既無彎矩也無剪力的受力狀態(tài)。,仿生建筑的分類,1951年意大利建筑師奈爾維在其作品迦蒂羊毛廠中采用的混凝上肋板結(jié)構(gòu)，也模仿了王蓮葉脈的機(jī)理，平而內(nèi)相互連接的肋梁增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體剛度，精巧的形態(tài)令人稱贊。后來建筑界廣泛應(yīng)用的井式樓蓋和密肋樓蓋等結(jié)構(gòu)形式或許正是受了它的啟發(fā)。,仿生建筑的分類,4、桿莖形態(tài) 當(dāng)代高層建筑設(shè)計(jì)中也通過借鑒竹子這種空心和結(jié)節(jié)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)，發(fā)明了筒體結(jié)構(gòu)，山框架或剪力墻圍合成類似于竹筒的豎向井筒

6、，沿著高度方向每隔一定的間距在建筑的相應(yīng)位置設(shè)置類似竹節(jié)的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)層將筒體與框架相互連接起來，能夠極大地加強(qiáng)建筑水平與豎直方向的穩(wěn)定性，形成一個(gè)具有良好受力性能的空間構(gòu)架。如美國芝加哥西爾斯大廈(110層，420m，是由9個(gè)方筒聚合形成束筒結(jié)構(gòu)，起到如竹節(jié)般的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)作用。,仿生建筑的分類,5、樹狀形態(tài) 按照仿生學(xué)的建構(gòu)理論，以自然界的樹木作為研究對(duì)象，可以得到樹狀結(jié)構(gòu)的基木形態(tài)。典型的樹狀結(jié)構(gòu)的形態(tài)特征是多級(jí)分枝、三維伸展。它通過對(duì)樹木自然形態(tài)的力學(xué)分析和形態(tài)簡(jiǎn)化而成，樹冠上的荷載自上而下通過各層枝權(quán)傳遞時(shí)接近軸向傳力，可以充分發(fā)揮材料的抗壓性能，因而能覆蓋較大空間。,仿生建筑的分類,卡拉特

7、拉瓦設(shè)計(jì)建造的葡萄牙里斯本東方火車站，屋頂采用一個(gè)個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)排列組合成了一片“樹林”。目前國內(nèi)外有許多高速公路收費(fèi)站也紛紛采用了樹狀結(jié)構(gòu)，使這一結(jié)構(gòu)變得越來越普及。,仿生建筑的分類,6、氣膜形態(tài) 通過對(duì)氣泡現(xiàn)象進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析與模仿而產(chǎn)生的充氣結(jié)構(gòu)打破了傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)形式，在有壓氣體壓力的調(diào)整下，只要塑造出封閉的外形，任何形狀都可以實(shí)現(xiàn)。,仿生建筑的分類,水立方采用了新型基于氣泡理論的多而體空間鋼架體系，主體是由ETFE膜與鋼框架相組合的充氣薄膜結(jié)構(gòu)。整個(gè)建筑長寬均177m，高31m，建筑面積87283m2,由 3700多個(gè)氣枕構(gòu)成，ETFE氣枕面積約10萬m2。,仿生建筑的分類,7、晶體形態(tài) 結(jié)

8、構(gòu)專家研究了原子與分子穩(wěn)定的品體構(gòu)成式，將這種形式運(yùn)用于空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，發(fā)明了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，具有很大的跨越能力。已是一種用很多桿件以一定規(guī)律組成的空間結(jié)構(gòu)，桿件規(guī)格統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)高度較小，能夠有效的利用空間。,仿生建筑的分類,三、功能仿生 建筑的功能往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，如何有機(jī)組織各種功能成為一種綜合的整體，自然界中的生物為我們提供了成功的范例，它不僅僅是單一功能元素的相互疊加，而是多功能發(fā)展過程的整合，因此產(chǎn)生了一個(gè)較高發(fā)展階段的新特性。,仿生建筑的分類,四、材料仿生 材料仿生是指模仿生物體組成材料的物理特性和化學(xué)成分，研究出新型的建筑材料，來滿足人們對(duì)建筑材料性能和品種口益增長的需要。,仿生建筑的

9、分類,仿生建筑的空間形態(tài)特征,過渡頁,幾何特征 仿生建筑的設(shè)計(jì)手法打破了以往建立在靜態(tài)三維幾何學(xué)上的沉悶的空間形態(tài)，現(xiàn)代數(shù)學(xué)在分形學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)方而的探 索對(duì)這一趨勢(shì)起到了推波助瀾的作用。,仿生建筑的空間特征,1、塑形 由于結(jié)構(gòu)仿生的原型在自然中以變化萬千的形態(tài)存在著，因此山結(jié)構(gòu)仿生手法產(chǎn)生的空間在形態(tài)上也有意對(duì)自然原型進(jìn)行重塑。強(qiáng)調(diào)建筑的可塑性形態(tài)，追求動(dòng)感和自由感，表現(xiàn)柔性美，從而產(chǎn)生建立在幾何性基礎(chǔ)上的塑形建筑空間形態(tài)。,仿生建筑的空間特征,2、柔曲 建筑結(jié)構(gòu)仿生探求能夠用較少的材料建造出經(jīng)濟(jì)合用的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)出了大膽而優(yōu)美的具有非直線有機(jī)形式的結(jié)構(gòu)。這些具有柔和曲線的結(jié)構(gòu)能夠?qū)?yīng)力舒緩地分散，避免了應(yīng)力集中的現(xiàn)象，因此能夠?qū)⒉牧系牧W(xué)特性發(fā)揮得淋漓盡致。,仿生建筑的空間特征,3、連續(xù) 生物結(jié)構(gòu)形體內(nèi)部所包含的物質(zhì)用來維系生命運(yùn)轉(zhuǎn)，物質(zhì)之間小斷進(jìn)行著交換與轉(zhuǎn)化，他們是有機(jī)相連的整體。轉(zhuǎn)化到建筑空間中則可以看出這些“生命物質(zhì)”所占有的“容積”被掏了，用來容納人們的行為活動(dòng)。而這些掏出來的空間自然而然繼承了機(jī)體連續(xù)的特質(zhì)，呈現(xiàn)出一種連貫互通的形態(tài)。,仿生建筑的空間特征,4、漸變 結(jié)構(gòu)仿生建筑的空間大都呈現(xiàn)出一種逐漸的、順序的、有規(guī)律的變化，產(chǎn)生一種自然有韻律的節(jié)奏感。,仿生建筑的空間特征,結(jié)語,過渡頁,結(jié)語,仿生建筑注重環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益與創(chuàng)新的有機(jī)結(jié)合，是對(duì)建筑師綜合實(shí)力的考驗(yàn)。