仿生建筑的结构仿生
1947—1949意大利都灵展览馆的巨型穹顶,由意大利结构工程师奈尔维和建筑师巴托利设计,模仿叶脉纹理建造而成。由混凝土骨架和玻璃网格组成的拱顶宽93.6米。奈尔维和A.Vitelozzi于1957年建造的75m长的罗马奥运会小体育宫,具有直径60m的半圆形曲面屋顶,内部采用钢筋混凝土网格结构体系。以向日葵为灵感,不仅用料经济,受力合理,还创造了室内装饰的新颖效果。小体育宫的外部灵感来源于人体腿部骨骼的受力分析,创造了一圈雅形支撑体系,使空间结构与建筑艺术形式的结合达到完美。1960年,罗马奥运会大体育宫在奈尔维建成,半圆形弧形屋顶,直径98.4米,可容纳16000名观众。上部混凝土弧形屋面由放射状拱肋支撑,屋面厚度仅为6cm。同样的部分看起来像一朵花和密集的静脉网络,成功地将现代技术与功能性和装饰性艺术相结合。与120-124年建造的罗马万神殿相比,半圆形曲面屋顶直径为43.2m,混凝土厚度为1.2m,充分显示了仿生原理在建筑技术应用上取得的巨大进步。奈尔维不仅是著名的结构工程师,也是杰出的建筑师。他的创造力很大程度上源于向大自然学习。
美国结构工程师巴克明斯特富勒是另一个有创意的人物。他从自然界中晶体和蜂巢的棱形结构中获得灵感,创作了一系列具有大空间结构的惊人作品。1958年,他在美国巴吞鲁日建造了联合坦克公司的巨大排架屋顶,直径为115.2米,是应用晶体结构原理建造的。1967加拿大蒙特利尔国际博览会美国馆由富勒和萨道共同建造,是一座球形建筑,在当时的展会上引起了极大的关注。他大概是模拟了一种深海鱼的网状骨骼和一种放射虫的组织结构,创造了一个三维网格的短期曲洞,高60m,直径76.2m,曲洞外面覆盖着塑料,可以开合,有夜灯照明,全身透明,就像一个星球登陆。
纽约TWA Terminal不仅是一部具有仿生外观的著名作品,更是一部Ero。萨里南还和威廉在一起。WilliamGardner建造了一个四瓣复合薄壳,中间有一个缺口用于采光,四瓣薄壳由下面的Y形柱支撑,这与人类头骨的拼接非常相似。这种结构肌理在航站楼中的应用,不仅解决了自由曲线造型的困难,而且实现了结构与形式的有机融合,值得建筑师关注。没有必要为了建筑的某个造型而牺牲结构的合理性。相反,有机的结构和新颖的形式是可以相互* * *。
由德国结构工程师弗雷·奥托于1967年在加拿大蒙特利尔国际博览会上建造的德国馆,看起来是一组帐篷状的建筑。它是一个具有网索结构的蜘蛛网支撑系统,表面覆盖一层塑料表层。它的形状很特别,可以作为装卸的临时建筑。1972慕尼黑奥运会的体育场和体育馆也采用了这种结构。因为他擅长使用这种类型的结构,有人称他为“蜘蛛侠”。这种蛛网状的网索结构后来发展成为帆布张力结构体系,更接近帐篷的形式。事实上,建筑师将仿生学应用于结构的例子很多。柯布西耶早年大量使用鸡腿柱和框架的结构体系,无疑是受到了动物腿骨支撑的启发。他于1931在巴黎附近的普瓦西建造的萨沃耶别墅就是这种结构体系的体现,至今仍为人们所称道。
莱特是著名的建筑大师。他早年学的是结构专业,所以在建筑造型和结构体系的融合上可以运用自如。1950年,他设计并建造了Helio实验室和研究塔。),是树状结构。主体支撑结构放在建筑中央,周边楼层悬空,在外侧形成幕墙,取得了新颖的效果。应用同样的原理,莱特在1956年大胆构思了一座高度为1英里的摩天大楼。
在结构仿生学方面,最值得称道的是后起之秀,年轻的西班牙建筑师圣地亚哥。卡拉特拉瓦(SantiagoCalatrava)。1951年出生于西班牙巴伦西亚。他毕业于当地建筑学院建筑系,后在瑞士苏黎世大学土木工程系学习结构工程。毕业后于1981获得该校建筑系技术科学博士学位。他的博士论文题目是“结构的可折叠性”。毕业后留在瑞士创业,继续致力于折叠结构和仿生结构的实践。他观察了狗的骨骼和腿的活动支撑,取得了许多可喜的成就。他在1983年建造的瑞士卢塞恩邮局前的雨棚,是最早使用活动关节的做法。1986—1987在巴塞尔一座中世纪古建筑的重建中,他将咖啡厅的天花板钢梁框架做成模仿动物骨架的自由曲线,既有新颖的装饰效果,又符合力学特性。这是一个大胆的尝试。此后,他于1987在加拿大多伦多建造了BCE文化广场建筑,创造性地模仿了分叉树干的生长纹理,设计了两侧柱子的弧形肋和顶部网格,取得了非凡的艺术效果。1991—1992他在西班牙塞维利亚为科威特设计了一个展厅,屋顶可以自由开合,模拟动物关节的自由运动。夜晚,屋顶罗纹敞开,下方的平台可以进行各种户外活动,不仅将结构与功能有机结合,更给人无限遐想。1989年至1993年,他在法国里昂萨托拉斯机场附近设计建造火车站时,充分运用了动物骨骼的结构原理,充分发挥了节省材料、提高效率的特点,造型新颖抢眼。此外,他还在1992年为巴塞罗那奥运会设计并建造了最具标志性的电信塔,这也是通过吸收植物茎杆自由平衡的形式而产生的新颖想法。