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仿生建筑 -結(jié)構(gòu)仿生 工程師嘗試

在結(jié)構(gòu)仿生方面，先進(jìn)的工程師們?cè)诮鼛资陙?lái)已取得了非凡的成就，他們比建筑師更善于觀察自然界的一切生態(tài)規(guī)律，已應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)造了一系列嶄新的仿生結(jié)構(gòu)體系。從一滴水珠和一個(gè)蛋殼看到了其自由拋物線型曲面的張力與薄壁高強(qiáng)的性能；從一片樹葉的葉脈發(fā)現(xiàn)了其交叉網(wǎng)狀的支撐組織肌理，這些對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)都是十分有益的啟示。

1947—1949年意大利結(jié)構(gòu)工程師奈爾維和建筑師巴托利（NerviandBartoli）設(shè)計(jì)的意大利都靈展覽館的巨形拱頂就是仿葉脈肌理而建造起來(lái)的，混凝土骨架和玻璃格組成的拱頂寬 93.6m，，長(zhǎng)75m.奈爾維和維特羅西（A.Vitelozzi）于1957年建造的羅馬奧運(yùn)會(huì)小體育宮，半圓形彎頂直徑60m，內(nèi)部采用了鋼筋混凝土網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，就是受葵花的啟發(fā)，不僅用材經(jīng)濟(jì)，受力合理，而且創(chuàng)造了內(nèi)部裝飾新穎的效果。小體育宮的外部則從人類腿骨的受力分析中得到啟示，創(chuàng)造了一圈丫形支撐體系，使空間結(jié)構(gòu)與建筑藝術(shù)形式的虛實(shí)結(jié)合達(dá)到了完美的統(tǒng)一。1960年奈爾維又建成了羅馬奧運(yùn)會(huì)的大體育宮，半圓形彎頂直徑達(dá)到98.4m，可容納16000觀眾，內(nèi)部采用放射形拱肋的構(gòu)造形式支撐著上部的混凝土彎頂，頂厚只有6cm.同部看去既象一朵花，也象是密密麻麻的葉脈網(wǎng)，成功地使現(xiàn)代技術(shù)與使用功能、裝飾藝術(shù)達(dá)到有機(jī)的結(jié)合。對(duì)比公元120—124年建成的羅馬萬(wàn)神廟，半圓形彎頂直徑為43.2m，混凝土厚度則為1.2m，這充分說(shuō)明了建筑技術(shù)運(yùn)用仿生原理所取得的巨大進(jìn)步。奈爾維既是一位聞名遐邇的結(jié)構(gòu)工程師，也是一位卓越的建筑師，他的創(chuàng)造性在很大程度上就是得益于向自然界學(xué)習(xí)。

美國(guó)結(jié)構(gòu)工程師富勒（Buckminster Fuller）是另一位有創(chuàng)造性的人物。他從自然界中的結(jié)晶體與蜂窩的棱形結(jié)構(gòu)中獲得啟示，創(chuàng)造了一系列驚人的大空間結(jié)構(gòu)作品。1958年他在美國(guó)巴吞魯日（Baton Rouge，LA）建造的聯(lián)合油罐車公司的巨大彎頂，直徑達(dá)115.2m，就是應(yīng)用晶體結(jié)構(gòu)的原理建造的。1967年富勒和塞道（Fullerand Sadao）一起建造的加拿大蒙特利爾國(guó)際博覽會(huì)的美國(guó)館，是一座球體建筑，在當(dāng)時(shí)展覽會(huì)上極為引人注目。他很可能是模擬一種深海魚類的網(wǎng)狀骨骼和放射蟲的組織結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了立體網(wǎng)架的短線彎窿，高度達(dá)60m，直徑為76.2m，彎窿外部用塑料敷貼，并可啟閉，夜間燈光照亮，通體透明，猶如星球落地。

紐約環(huán)球航空公司航站樓不僅是外形仿生的著名作品，而且埃羅。薩里寧還和威廉。加德納（William Gardner）在結(jié)構(gòu)上建造四瓣組合式薄殼，中間有縫隙采光，四瓣薄殼則由下部的丫形柱支撐，這與人的頭蓋骨的拼合極為相似。航站樓應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)肌理不僅解決了自由曲線造型的難點(diǎn)，而且在結(jié)構(gòu)與形式上又能達(dá)到有機(jī)的融合，這是值得建筑師們注意的。并不需為了建筑的某種造型就一定要犧牲結(jié)構(gòu)的合理性，相反，有機(jī)的結(jié)構(gòu)與新穎的形式可以相互共生。

德國(guó)結(jié)構(gòu)工程師奧托（FreiOtto）于1967 年在加拿大蒙特利爾國(guó)際博覽會(huì)上建造的德國(guó)館，象一群帳篷式的建筑物，這是用網(wǎng)索結(jié)構(gòu)仿蜘蛛網(wǎng)形的支撐體系，上面用塑料面層復(fù)蓋，造型非常特殊，它可以有利于作為臨時(shí)性建筑的裝卸。1972年的慕尼黑奧運(yùn)會(huì)的體育場(chǎng)館也運(yùn)用了這一結(jié)構(gòu)形式。由于他善于使用這種結(jié)構(gòu)類型，因此也有人稱他為“蜘蛛人”。這種蛛網(wǎng)形的網(wǎng)索結(jié)構(gòu)后來(lái)還發(fā)展為帆布張力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，與帳篷形式更為接近。

其實(shí)，建筑師中也不乏在結(jié)構(gòu)上應(yīng)用仿生的例子，勒�？虏嘉饕缒甏罅渴褂玫碾u腿柱和框架懸挑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)無(wú)疑是從動(dòng)物腿骨支撐所得到的啟示，1931年他在巴黎附近波依西（Poissy）建造的薩伏伊別墅（VillaSavoye）就是這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的體現(xiàn)，至今仍被人們所稱頌。

賴特是眾所周知的建筑大師，他早年曾攻讀過(guò)結(jié)構(gòu)專業(yè)，因此能在建筑造型與結(jié)構(gòu)體系的融合方面運(yùn)用自如。1950 年他設(shè)計(jì)建造的威斯康星州約翰遜制蠟公司試驗(yàn)樓（HelioLaboratoryandResearehTower，Racine，Wisc.） 就是仿樹狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把主要支承結(jié)構(gòu)放在建筑中央，四周樓板懸挑，外表形成幕墻，取得了新穎效果。應(yīng)用同樣原理，賴特在1956年還大膽設(shè)想了1英里高的摩天樓方案。

在結(jié)構(gòu)仿生方面，最值得稱頌的還是后起之秀，年輕的西班牙建筑師圣地亞哥�？ɡ乩撸⊿antiago Calatrava）。他于1951年出生在西班牙的巴倫西亞，曾在當(dāng)?shù)氐慕ㄖ䦟W(xué)院建筑學(xué)專業(yè)畢業(yè)，后人瑞士蘇黎世大學(xué)土木系學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)工程，畢業(yè)后又于 1981年獲該校建筑系技術(shù)科學(xué)博士學(xué)位。他的博士論文題是“結(jié)構(gòu)的可折疊性”。畢業(yè)后他留居瑞士開業(yè)，繼續(xù)致力于折疊結(jié)構(gòu)與仿生結(jié)構(gòu)的實(shí)踐，他觀察狗的骨架和腿的活動(dòng)支撐，已作出了許多可喜的成就。他在1983年建造的瑞士盧塞恩市郵局前的大雨蓬就是最早應(yīng)用活動(dòng)關(guān)節(jié)的實(shí)踐。1986—1987年他在巴塞爾市一座中世紀(jì)古建筑的改建中，將咖啡廳上的天花鋼梁架做成仿動(dòng)物骨架的自由曲線，既有著新穎的觀賞效果，又能符合受力的特性，是一種大膽的嘗試。此后，他在1987年為加拿大多倫多市建造的BCE文化廣場(chǎng)大廈，創(chuàng)造性地模仿了樹干分叉的生長(zhǎng)肌理，設(shè)計(jì)了兩邊的支柱與頂柵的弧形肋架，取得了非凡的藝術(shù)效果。1991—1992年他在西班牙的塞維利亞1992年國(guó)際博覽會(huì)為科威特設(shè)計(jì)的展覽館，其屋頂是可自由啟閉的結(jié)構(gòu)，模擬著動(dòng)物關(guān)節(jié)的自由運(yùn)動(dòng)。夜間屋頂肋架敞開，下面平臺(tái)上便可進(jìn)行露天的各種活動(dòng)，它不僅在結(jié)構(gòu)與功能上能夠有機(jī)結(jié)合，而且也給人以無(wú)限的遐想。1989—1993年他在為法國(guó)里昂塞托拉斯機(jī)場(chǎng)（SatolasAirport）附近的鐵路車站設(shè)計(jì)建造中，完全應(yīng)用了動(dòng)物骨架的結(jié)構(gòu)原理，充分發(fā)揮了節(jié)省材料提高效能的特性，并且造型新穎，令人刮目。此外，他還為1992年巴塞羅納奧運(yùn)會(huì)設(shè)計(jì)建造最有標(biāo)志性的電訊塔，也是吸取了植物干莖自由平衡的形態(tài)而獲得新穎構(gòu)思的。

發(fā)布時(shí)間: 2016-05-19 10:15   來(lái)源:百科網(wǎng)  作者:匿名

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