Архитектурная бионика

150

Архитектурная бионика Корбюзье, проектные разработки братьев Весниных, А. Кринского, И. Леонидова, Г. Крутикова, Н. Ладов- ского, Э. Лисицкого, Л. Мис ван дер Роэ, 3. Сааринена, Б. Гольдберга, Ф. Кана явились основополагающим этапом пространственного градостроительства, тл. раз ­ вития городов не только вширь, но и по вертикали. В области архитектурного прогнозирования футу ­ рологические поиски Ф. Отто, Квормби, Фридмана и других направлены на разработку такой структурной организации искусственной среды, которая обеспечи ­ вала бы пространственную гибкость и функциональный динамизм конструктивных систем. 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 зда ­ ний со значительными амплитудами, к гашению кото ­ рых жесткая система приспособлена не лучшим обра ­ зом. Возрастает также значение нагрузки для сверх ­ высоких сооружений, находящихся под постоянным воздействием ветра и в условиях сейсмики. В плане бионических исследований нами выдвига ­ ется и научно обосновывается гипотеза более рацио ­ нального развития высотных и сверхвысотных простран ­ ственных структур с использованием заимствованных из природы упругогибких вертикально развивающих ­ ся конструктивных форм, обладающих надежностью и способностью оптимально преодолевать динамические нагрузки. Анализ эволюции конструктивных систем позволил проследить эволюцию применяемых в практике строи ­ тельства конструктивных систем в направлении исполь ­ зования тех же принципов конструирования, на кото ­ рых построены вертикальные сооружения живой при­ роды, и попытаться на основе принципа структурно ­ функционального соответствия свести воедино логику развития архитектурно-бионических аспектов формооб ­ разования и конструктивно-технических, которые, как известно, не всегда совпадают. Развиваемая в архитектурной бионике идея "гибкос ­ ти" в полной мере согласуется с общими законами строительной механики и подтверждается работами со ­ ветских ученых (К.С. Завриев — методы расчета упруго ­ пластических деформаций; Г.С. Писаренко — методы оп ­ ределения характеристик демпфирования и колебаний упругих систем,- Я.М. Айзенберг — сооружения с вык ­ лючающимися 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 ру ­ бежом (так, американскими инженереми (VI. Финтелем и Ф. Каном предложена конструкция здания с нижним гибким этажом, французскими инженерами получен патент на гибкую конструкцию высотного здания, япон ­ скими архитекторами создана гибкая конструкция не ­ боскреба, третьего по высоте здания, построенного в Японии, немецким архитектором Ф. Отто создана гиб ­ кая модель колокольни и др.) . При прогнозировании новых приемов создания уп ­ ругогибких систем высотных сооружений большой интерес могут представить принципы и законы фор-

Рис. 36. Гибкие конструктив ­ ные 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. Квор ­ мби

Рис. 37. Административное здание Сирс Тауэр в Чикаго (осуществлено в натуре) , вы ­ сота 436 м

мирования вертикально стоящих стеблей растений, коэффициент стройности которых характеризует эф ­ фективность конструктивной формы по отношению к ветровым нагрузкам. Стебель ржи, например, при среднем диаметре основания 3 мм может достигать высоты 1500 мм. При коэффициенте стройности Я с =500 стебель ржи несет колос, который в 1,5 реза тяжелее самого стебля. До 3000 мм возвышаются стебли трост ­ ника, имея у основания d = 1,5 мм. Высота трост ­ ника превосходит в 200 раз поперечник сечения. Здесь высокий К с достигается путем целого ряда приспо­ соблений к действию внешних нагрузок и гравитации, обеспечивающих стебельчатым системам высокую проч ­ ность 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 прин ­ ципов в строительство высотных сооружений необхо ­ дим поиск более совершенных строительных материа ­ лов, и здесь на первый план выдвигается задача изу ­ чения свойств материалов стеблей на уровне анализа не только элементов структуры живого организма, объединенных общими закономерностями, но и отно ­ шений, связей между элементами, с выявлением тех факторов, которые приводят к экономии и целесооб ­ разной затрате материала в природных структурах. В соответствии с этим различные научные концепции строительно-механических принципов строения материа ­ ла стеблей, в том числе исследования Г. Галилея, Р. Гу ­ ка, Н. Грю, Г. Спенсера, С. Швенденера, Г. Габерландта, Е. Детлафсена, А. Бекетова, К. Тимирязева, В. Талиева, В. Раздорского и других, позволили ввести в обиход архитектурно-бионических исследований целый ряд принципов формообразования стеблей растений, что

' Здесь и далее под коэффициентом стройности К с понимается отношение высоты к ширине (или диаметру) основания . Для указанных высотных зданий оно составляет К с =6+6,5.