大跨度建筑結(jié)構(gòu)仿生的應(yīng)用

1、仿生在大跨度建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用目錄一、仿生建筑的概念二、仿生的應(yīng)用四、案例分析三、仿生結(jié)構(gòu)在大跨度建筑中的運(yùn)用1、建筑形態(tài)的仿生2、建筑結(jié)構(gòu)的仿生3、功能仿生4、材料仿生1、仿生材料研究2、仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、仿生系統(tǒng)開發(fā)里昂火車站一、仿生的概念實(shí)體的仿生是從自然界中選取研究對(duì)象，將對(duì)象形態(tài)、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為可以利用在技術(shù)領(lǐng)域的抽象功能，考慮用不同的物質(zhì)材料和工藝手段創(chuàng)造新的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，具有科技性、時(shí)代性。二、仿生的應(yīng)用1、仿生材料的研究2、仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、仿生系統(tǒng)開發(fā)、仿生系統(tǒng)開發(fā)材料仿生是指模仿生物體組成材料的物理特性和化學(xué)成分，研究出新型的建筑材料，來(lái)滿足人們對(duì)建筑材料性能和品種口益增

2、長(zhǎng)的需要。仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以生物及其棲居物為原型，通過(guò)提取其中的結(jié)構(gòu)體系，為設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)提供合理外形的依據(jù)；通過(guò)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，將其應(yīng)用于設(shè)計(jì)中，可提出合理且多樣的結(jié)構(gòu)形式。仿生系統(tǒng)開發(fā)以生物系統(tǒng)為原型，對(duì)原型系統(tǒng)中各個(gè)因素的組合規(guī)律加以研究，在系統(tǒng)理論的指導(dǎo)下，進(jìn)行各種人造系統(tǒng)的開發(fā)。它的重點(diǎn)在于如何處理各子系統(tǒng)和各因素之間的關(guān)系，使得它們并行不悖且相互促進(jìn)。1、建筑形態(tài)的仿生 結(jié)構(gòu)仿生具有多樣、高效、創(chuàng)新等特點(diǎn)，適應(yīng)大跨度建筑形態(tài)設(shè)計(jì)的要求，成為形態(tài)設(shè)計(jì)方法的選擇之一。建筑形態(tài)的仿生是建筑仿生中最常見的仿生方式，人們通過(guò)對(duì)自然界的生物的形態(tài)進(jìn)行模仿，從而創(chuàng)造出體貌多變的建筑形態(tài)。結(jié)構(gòu)仿生是從

3、自然界汲取靈感，從而實(shí)現(xiàn)建筑力學(xué)、結(jié)構(gòu)、材料性能等方而的仿生。對(duì)生物結(jié)構(gòu)形態(tài)的研究是實(shí)現(xiàn)這些要求的有效途徑。以動(dòng)植物、微生物、人類自身等為原型，通過(guò)考察自然的選擇和優(yōu)化規(guī)律，提取出原型中的結(jié)構(gòu)體系，來(lái)為新建筑結(jié)構(gòu)提供合理的外形;通過(guò)分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，將其應(yīng)用于建筑整體的結(jié)構(gòu)力學(xué)之中。(1).薄殼形態(tài)生物界的各種蛋殼、貝殼、烏龜殼、海螺殼都是一種曲度均勻、質(zhì)地輕巧的“薄殼結(jié)構(gòu)”。這種“薄殼結(jié)構(gòu)”的表面雖然很薄，但非常耐壓。 (2)骨架形態(tài)放眼看去，動(dòng)物在長(zhǎng)期進(jìn)化中逐漸形成了適合生存環(huán)境的種種形態(tài)，而保持這種形態(tài)的骨骼系統(tǒng)在強(qiáng)度、硬度和穩(wěn)定性等方而是很完美的。2 建筑結(jié)構(gòu)的仿生3）、樹狀形態(tài) 按

4、照仿生學(xué)的建構(gòu)理論，以自然界的樹木作為研究對(duì)象，可以得到樹狀結(jié)構(gòu)的基木形態(tài)。典型的樹狀結(jié)構(gòu)的形態(tài)特征是多級(jí)分枝、三維伸展。它通過(guò)對(duì)樹木自然形態(tài)的力學(xué)分析和形態(tài)簡(jiǎn)化而成，樹冠上的荷載自上而下通過(guò)各層枝權(quán)傳遞時(shí)接近軸向傳力，可以充分發(fā)揮材料的抗壓性能，因而能覆蓋較大空間?？ɡ乩咴O(shè)計(jì)建造的葡萄牙里斯本東方火車站，屋頂采用一個(gè)個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)排列組合成了一片“樹林”。目前國(guó)內(nèi)外有許多高速公路收費(fèi)站也紛紛采用了樹狀結(jié)構(gòu)，使這一結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越普及。 3、功能仿生建筑的功能往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的，如何有機(jī)組織各種功能成為一種綜合的整體，自然界中的生物為我們提供了成功的范例，它不僅僅是單一功能元素的相互疊加，而是多功

5、能發(fā)展過(guò)程的整合，因此產(chǎn)生了一個(gè)較高發(fā)展階段的新特性。 4、材料仿生材料仿生是指模仿生物體組成材料的物理特性和化學(xué)成分，研究出新型的建筑材料，來(lái)滿足人們對(duì)建筑材料性能和品種口益增長(zhǎng)的需要。四、案例分析里昂火車站里昂國(guó)際機(jī)場(chǎng)是法國(guó)第三大城市里昂的國(guó)際機(jī)場(chǎng)。圓弧形的建筑設(shè)計(jì)，具有醒目性和高張力的視覺效果，是很好的地標(biāo)建筑。建筑仿佛骨胳一般，單體的排列組合，大型的體量，給人一種強(qiáng)烈的視覺沖擊，同時(shí)，又可以合理，安全的存在。大廳全部采用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成,局部有夾層。屋頂及側(cè)面均采用大面積玻璃，白天自然采光大廳的東西方向是附設(shè)有自動(dòng)步道的全場(chǎng)180米的通往機(jī)場(chǎng)的廊道南北向鐵路與車站會(huì)合處被500m長(zhǎng)的混凝土拱

6、形結(jié)構(gòu)覆蓋,拱形混凝土梁跨度為50m,其中每跨之間和跨中均有支撐1、里昂火車站簡(jiǎn)介2、建筑的形式美（1）、動(dòng)態(tài)感建筑的表現(xiàn)性來(lái)自建筑自身元素的真實(shí)。精心切割而成的兩片曲面屋頂，于靜止穩(wěn)定中呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的動(dòng)感（2）、韻律感結(jié)構(gòu)部件的排列組合都以一定的規(guī)律進(jìn)行,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，受力合理利于快速施工?？臻g造型極富韻律感。3、仿生原理的運(yùn)用 里昂火車站從這幅手繪圖上看，像極了一只正在低頭展翅喝水的鳥，卡拉特拉瓦的建筑靈感是來(lái)源于在觀察了人體及其他生物骨骼（或植物）之后將其結(jié)構(gòu)邏輯化,并重組為金屬與混凝土的建筑物的結(jié)構(gòu)。 這是從一種質(zhì)到另一種質(zhì)的邏輯轉(zhuǎn)化過(guò)程,此過(guò)程是十分理性的。4、結(jié)構(gòu)分析（1）、建筑、環(huán)境、

7、自然的協(xié)調(diào)統(tǒng)一動(dòng)物骨架結(jié)構(gòu)骨架似生物體的肋骨胸腔一樣，充分利用這些交通空間的縱向延伸感，創(chuàng)造有韻律的結(jié)構(gòu)空間形態(tài)。人形構(gòu)件完全仿造人體的形式，一片片仿人形的細(xì)部構(gòu)件在相互搭接的過(guò)程中仿佛被賦予了一種生命的有機(jī)性，更使這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件更富于一種強(qiáng)烈的力量感1.屋頂荷載由四條大拱上所支承。屋頂兩片“翅膀”的骨架由一系列大小變化均勻的桿件所組成，桿件系統(tǒng)稍向內(nèi)傾，其端部與內(nèi)側(cè)大拱相連，桿件的中部則搭接在外側(cè)大拱上。 重力被分解為一個(gè)傳遞到內(nèi)側(cè)大拱上的推力和一個(gè)傳遞到外側(cè)大拱上的壓力，兩根內(nèi)側(cè)大拱中間的三角部分平衡這一推力，并豐富了內(nèi)部空間2.對(duì)外側(cè)大拱的壓力一部分被拱本身傳遞到地面，另一部分則由與其連接的豎向桿件傳遞到底