Архитектурная бионика

Глава УI. Экологические вопросы архитектурной бионики и проблема гармонии архитектурно ­ природной среды

Упругогибкие свойства стебельчатых структур и возможности использования принципов их построения в архитектуре. Вертикальные структуры живой природы, в частности стебли злаков, представляют собой несущие пространственные многоярусные структуры, которые формируются по принципу вертикального зонирования — изменения функции и формы по вертикали, структур ­ но членятся узлами на ряд междоузлий, имеют высокий коэффициент стройности, веретенообразную форму, от ­ вечающую трехмерности пространства [151 Бионический подход при анализе . биологических объектов, в том числе необходимость изучения живых организмов с системных позиций, позволяет нам трак ­ товать стебель как целесообразно действующую систе ­ му, которая в силу специфики конструктивно-текто ­ нического построения форм выступает как информа ­ ционная модель для создания принципиально новых пространственных систем, имеющих в природе соот ­ ветствующий функциональный аналог. Путем прове ­ денного автором анатомического анализа срезов стеб ­ лей (при помощи светового и электронного сканирую ­ щего микроскопов) , позволившего проникнуть в их биоструктуру, вскрываются организация функциональ ­ ных пространств и принципы формирования систем тканей. Выявлено, что покровная система тканей образует внешнюю оболочку стебля и является "дышащим" ограждением стебля; принципы структурного построе ­ ния покровной ткани могут быть положены в основу создания динамических саморегулирующихся устройств в ограждающих конструкциях высотных зданий и сооружений. Основная ткань служит своего рода матриксом, в который погружены несущие элементы — опорные колленхимные тяжи, несущее склеренхимное кольцо и проводящие сосуды. В то же время она выполняет функцию связующего эластичного звена, что обеспе ­ чивает податливую связь пространственных несущих элементов. Проводящая система, обеспечивая питания раститель ­ ного организма, играет большую роль в обеспечении устойчивости всей вертикальной системы стебля. Про ­ низывая по вертикали все тело растения, она в сочета ­ нии с механическими тканями образует устойчивую упругогибкую пространственную структуру стебля. Принципы конструктивной совместимости проводящей системы могут представить большой интерес для ре ­ шения коммуникационных систем высотных сооруже ­ ний. Опорная (механическая) ткань, состоящая из тол­ стостенных плотно упакованных клеток, создает по периферии стебля мощное несущее склеренхимное кольцо. Принцип формирования механической -ткани является одним из существенных факторов построения тектонической основы стебля. Междоузлия — это своего рода пространственные оболочки, где мелко- и крупно ­ ячеистое модульное формирование опорных тканей в сочетании с проводящими тяжами образуют несущую конструкцию. Пространственное формирование осу ­ ществляется по принципу постепенного облегчения кон ­ струкции по высоте, т.е. экономии "строительного ма ­ териала", что весьма важно обеспечить и при создании легких, пространственных, несущих вертикальных сис ­ тем высотных сооружений. Использование в архитектуре единства функциони ­ рования опорной ткани (аналог в архитектуре — несу ­ щие конструкции) , основной и покровной ткани (ана ­ лог — несомые ограждающие конструкции) и прово ­ дящей системы (аналог — коммуникационное оборудо ­ вание зданий) дает возможность расширить понимание тектоники в архитектуре и представить его не только как следствие несущих конструктивных систем, но и

Рис. 41. Структурное по ­ строение узла злака-демп ­ фера а — продольный разрез уз ­ ла; б — поперечный разрез узла; в — динамика узла; г — структура переходной зоны клеток

Рис. 40. Принципы формиро ­ вания тектоники стебля злака

солидарной работы всех компонентов материально- технической системы здания [3]. Проявление подобного тектонического принципа мы наблюдаем и в современной архитектуре, в которой четко выявляется во внешней форме коммуникацион ­ ная структура зданий (мадицинские лаборатории уни ­ верситета Филадельфии Л. Кана, здание факультета искусств и архитектуры Йельского университета П. Ру ­ дольфа, административное здание Джорнал Сидзуока в Токио К. Танге, падающие дома и висячие города Г. Борисовского, практика внедрения изменяющейся во времени динамической трансформируемой архи ­ тектуры и т,д.) [16]. (Подробнее о тектонике см. гл. У1-) Особое место занимают вопросы осуществления свя ­ зи между отдельными элементами вертикальной струк ­ туры стебля, где упругое сочленение междоузлий осу ­ ществляется за счет особого устройства узлов, способ ­ ных ограничивать колебательное движение междоуз ­ лий. В.В. Александряном и Г.М. Саркисяном было доказано, что местоположение узлов на стебле почти точно соответствует центрам тяжести равновеликих площадей на эпюре изгибающих моментов, число кото ­ рых равно числу междоузлий (рис. 40) [17]. При колебаниях расположенные в узле пластичные колленхимные тяжи за счет вязкоупругих деформаций, уменьшают амплитуду колебаний, т.е. гасят колебания и обеспечивают амортизирующую способность нижней части каждого междоузлия и стебля в целом. Узлы стебля злака представляют собой демпфирую ­ щие устройства, принципы построения которых могут быть аналогами архитектурно-конструктивных решений таких устройств, что позволит создавать не жесткие, несокрушимо противостоящие ветру конструкции, а конструкции, заранее приспособленные к колебаниям (рис. 41). Широкие возможности формообразования стеблей злаков определяются закономерностями структурной организации : форма междоузлий и стебля в целом веретенообраз ­ ная, что значительно уменьшает горизонтальный про ­ гиб и придает стеблю восстанавливающую способность