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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，先進的工程師們在近幾十年來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。從一滴水珠和一個蛋殼看到了其自由拋物線型曲面的張力與薄壁高強的性能；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，這些對建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計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的，混凝土骨架和玻璃格組成的拱頂寬 93.6m，，長75m.奈爾維和維特羅西（A.Vitelozzi）于1957年建造的羅馬奧運會小體育宮，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，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)形式的虛實結(jié)合達到了完美的統(tǒng)一。1960年奈爾維又建成了羅馬奧運會的大體育宮，半圓形彎頂直徑達到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)達到有機的結(jié)合。對比公元120—124年建成的羅馬萬神廟，半圓形彎頂直徑為43.2m，混凝土厚度則為1.2m，這充分說明了建筑技術(shù)運用仿生原理所取得的巨大進步。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際博覽會的美國館，是一座球體建筑，在當(dāng)時展覽會上極為引人注目。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，而且在結(jié)構(gòu)與形式上又能達到有機的融合，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，有機的結(jié)構(gòu)與新穎的形式可以相互共生。

德國結(jié)構(gòu)工程師奧托（FreiOtto）于1967 年在加拿大蒙特利爾國際博覽會上建造的德國館，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性建筑的裝卸。1972年的慕尼黑奧運會的體育場館也運用了這一結(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，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)無疑是從動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)體系的融合方面運用自如。1950 年他設(shè)計建造的威斯康星州約翰遜制蠟公司試驗樓（HelioLaboratoryandResearehTower，Racine，Wisc.） 就是仿樹狀結(jié)構(gòu)特點，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。卡拉特拉瓦（Santiago 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)的實踐，他觀察狗的骨架和腿的活動支撐，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)用活動關(guān)節(jié)的實踐。1986—1987年他在巴塞爾市一座中世紀古建筑的改建中，將咖啡廳上的天花鋼梁架做成仿動物骨架的自由曲線，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文化廣場大廈，創(chuàng)造性地模仿了樹干分叉的生長肌理，設(shè)計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年國際博覽會為科威特設(shè)計的展覽館，其屋頂是可自由啟閉的結(jié)構(gòu)，模擬著動物關(guān)節(jié)的自由運動。夜間屋頂肋架敞開，下面平臺上便可進行露天的各種活動，它不僅在結(jié)構(gòu)與功能上能夠有機結(jié)合，而且也給人以無限的遐想。1989—1993年他在為法國里昂塞托拉斯機場（SatolasAirport）附近的鐵路車站設(shè)計建造中，完全應(yīng)用了動物骨架的結(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年巴塞羅納奧運會設(shè)計建造最有標志性的電訊塔，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)布時間: 2016-05-19 10:15   來源:百科網(wǎng)  作者:匿名

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