فهرست مطالب

فصل اول: شناخت علم بیونیک

اکنون در آستانه هزاره جدید، مفاهیم علمی، فلسفی و ایدئولوژیکی مربوط به دو مبحث تکنولوژی و بیولوژی، در حال دگرگون شدن است که بخشی از آن نتیجه کشفیات جدیدی است که در زمینه¬های مختلف تحقیقاتی رخ داده¬اند. خودسازماندهی¬های مجذوب¬کننده سیستم¬های ساده در طبیعت، امروزه توجه بسیاری از دانشمندان در زمینه¬های مختلف علمی را به خود جلب کرده است. پیشرفت علم کامپیوتر و امکانات جدیدی که این علم در اختیار دانشمندان قرار داده نیز تحقیقات پیچیده¬ای را در این زمینه میسر ساخته است. هم¬چنان که شبیه¬سازی¬های کامپیوتری نشان می¬دهد، دو علم بیولوژی و تکنولوژی با تمام پیچیدگی¬هایشان براساس قوانین مشابه و ماوراء شکل گرفته¬اند. با ترکیب این دو علم می¬توان به عرصه جدیدی از دانش وارد شد که امکان نوآوری¬های بیشتر را در زمینه¬های مختلف فراهم می¬آورد.
در فرهنگ بریتانیا واژه بیونیک، “ساختسیستم¬های مصنوعی که دارای برخی از ویژگی¬های موجودات زنده هستند” تعریف شده است. متشابه بودن واژه بیونیک و بیولوژی (زیست¬شناسی) ما را متوجه ارتباط این علم با موجودات زنده می¬کند. در ابتدای امر، بیونیک به کاربردهای علمی منحصر می¬شد و طرح¬هایی را که اساس شکل¬گیری آن¬ها موجودات زنده بودند بررسی می¬کرد. در بازه زمان تعریف جامع¬تری بدست آمد: “بیونیک عبارت است از هنر بکار گرفتن دانش سیستم-های زنده برای حل مسائل فنی”. این تعریف مبین این است که بیونیک از ابتدای حیات انسان همواره با ما همراه بوده و بسیاری از پژوهشگران پیش از آن که بیونیک به این نام معروف شود، آن را بکار گرفته¬اند. می¬توان گفت بیونیک یک انضباط بین علمی است که برای بهبود طراحی، ساخت ابزارها و ماشین¬های مورد استفاده بشر، بکار گرفته می¬شود و دستاوردهای بسیار سودمندی به بشر داده است. هدف اصلی و پرفایده از بکارگیری این دست¬آوردها این است که به جای بازآفرینی از موجودات زنده، اصول و قواعد طبیعت و سازگاری آن¬ها با یکدیگر مورد مطالعه قرار گیرد. به بیان ساده¬تر، بیونیک تأکید بر استفاده¬ی صحیح از منابع طبیعی و عدم تخریب محیط زیست دارد. هم چنین با نیم نگاهی به مسائل فنی و تکنولوژیکی خواستار طراحی به روش طبیعت است.
از دیدگاه بیونیک ساده¬ترین راه برداشت از طبیعت، تقلید صادقانه از مدل است. هم¬اکنون بیشتر موجودات زنده حاصل دو میلیارد سال تکامل تدریجی هستند که در این بازه زمانی بسیار طولانی، طبیعت هر موجودی را که با هدف نهایی خلقت سازگاری نداشته از میان برداشته است. بنابراین طرح¬هایی که شبیه موجودات زنده هستند از این تجربه عظیم بهره¬مند می¬شوند. از طریق مطالعه فرآیند تکامل می¬توان به اطلاعات زیادی دست یافت و در علوم مختلف از آن بهره جست. یکی از این علوم معماری است. بیونیک کمک بسزایی به معماران می¬کند. یکی از دیدگاه-های معماران پیرو این سبک این است که “ما در ساختمان¬ها زندگی می¬کنیم، کار می¬کنیم و با دیگران تعامل می¬کنیم و به نوعی ساختمان¬ها باید به عنوان پوستیبرای انسان باشند.” علاوه بر این ساختمان¬ها باید کیفیت زندگی را افزایش دهند و به شرایط محیطی زمین نیز نیم¬نگاهی داشته باشند.
ضرورت طرح¬
معرفی علم بیونیک به عنوان یکی از سه علم برتر دنیا از یک طرف و از طرفی ناکارآمدی و بهینه نبودن برخی ساخته¬های دست بشر ما را به سمتی سوق می¬دهد که از تجربه طبیعت در زمینه¬های مختلف یاری بگیریم. برای رسیدن به این اهداف ضروری است تا مرکزی برای تحقیقات و گسترش این علم در جامعه ایجاد شود، تا از طرفی به شناخت نظام طبیعت پرداخته و از طرف دیگر به گسترش کاربرد آن در علوم مختلف کمک نماید. در این راستا دانشگاه شیراز به عنوان یکی از قطب¬های قدرتمند علمی و پژوهشی کشور و سابقه درخشان آن در علوم طبیعی و مباحث تکنولوژی، بستری مناسب را برای تحقیق این امر مهیا می¬سازد.

پروتئین¬های چسبنده صدف

پروتئین¬های چسبنده صدف

1-1- مقدمه…………………………………………………………………………1
1-2- طبیعت به عنوان منبع خلاقیت و نوآوری…………………………………..3
1-3- تعریف علم بیونیک…………………………………………………………..4
1-4- منشأ علم بیونیک……………………………………………………………9
1-5- تاریخچه علم بیونیک……………………………………………………….10
1-6- علم بیونیک در عصر حاضر…………………………………………………14
1-6-1- نمونه¬هایی از مهندسی خلاقیت بیونیکی………………………….14
1-6-1-1- از دیدگاه فرم……………………………………………………………15
1-6-1-2- از دیدگاه مواد……………………………………………………………16
1-6-1-3- از دیدگاه ساختار……………………………………………………….23
1-6-1-4- از دیدگاه فرآیند………………………………………………………….33
1-6-1-5- از دیدگاه عملکرد……………………………………………………….35
1-7- علم بیونیک در آینده………………………………………………………..38
1-8- نتیجه¬گیری………………………………………………………………..38

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم: جایگاه بیونیک در علوم مختلف

چنانچه به مفاهیم و جنبه¬های مختلف خلاقیت¬شناسی بیونیکی و کاربردهای گوناگون آن توجه نماییم، متوجه می¬شویم که طیف بسیار گسترده¬ای از بخش¬ها و موضوعات را شامل می¬گردد.
بر این اساس که در فرآیند خلاقیت¬شناسی بیونیکی از چه بخش¬هایی از طبیعت (مثلاً گیاهان، جانوران، پرندگان و…) الگوگیری خلاق به عمل آید، در این صورت شاخه¬ها یا رشته¬های تخصصی متعددی قابل در نظر گرفتن هستند، همچنین بر مبنای این که کاربرد فرآیند مهندسی خلاقیت بیونیکی در چه موضوع یا حوزه¬هایی از فناوری و علوم باشد نیز شاخه¬های تخصصی مختلفی وجود خواهد داشت که آن¬ها را می¬توان تحت عنوان رشته¬های موضوعی خلاقیت¬شناسی بیونیکی در نظر گرفت.
در این فصل برآنیم تا با شناخت شاخه¬های مهندسی خلاقیت بیونیکی و الگوی دسته¬بندی طبیعت، گستردگی این علم را جهت الگوگیری دریابیم و با شناخت موضوعاتی که بیونیک می-تواند در آن¬جا مثمر ثمر باشد تأثیر این علم را در نوآوری و پیشرفت علوم دیگر دریابیم. همچنین با معرفی و شناخت چند بیونسین و متخصص در حوزه بیونیک دیدگاه آن¬ها در این حوزه و شیوه توسعه و استفاده از علم بیونیک در علوم دیگر را مورد بحث قرار دهیم.

2-2- بیونیک علم رابط بین علوم مختلف

گسترش علم، درخت دانش انسانی را پر¬بارتر کرده است. صد سال پیش، مباحث ترمودینامیک ، نور و الکتریسیته با هم، تمامی علم فیزیک را تشکیل می¬دادند. امروز ما از آن وضع ساده بسیار دور شده¬ایم. مثلاً در حال حاضر، هیچ¬کس ادعا نمی¬کند که همه چیز را درباره¬ی نور می¬داند. بین فیزیکدان متخصص نور، که روی پارامترهای عدسی دوربین عکاسی کار می¬کند و پژوهشگری که با نور سرخ لیزر آزمایش انجام می¬دهد شکاف بزرگی به وجود آمده است. زمان ما زمان متخصصان است، و رشته¬ی کار هر متخصص مرتباً محدود¬تر می¬شود.
بهترین متخصص به کسی می¬گویند که هنگام روبرو شدن با نظام تخصصی افراطی نگران می¬شود و احساس می¬کند که حرفه¬ی محدود شده¬اش او را تحت فشار قرار داده است. او می¬داند که هر چیز، جزئی از یک طرح بزرگتر است. اما عده¬ی موضوع¬ها (رشته¬ها¬) با چنان مقیاس نجومی فزونی یافته است که یک مغز به تنهایی قادر به دریافت همه¬ی آن¬ها نیست. پیشرفت واقعی فقط از یک دید ترکیبی به وجود می¬آید. اختراع از پیوند دادن عوامل مختلفی به وجود می¬آید که قبلاً با هم ارتباطی نداشتند، و باید پیش از ارتباط دادنشان به وجود این عوامل پی برد. اگر متخصصان گوناگون گرد هم آیند، شرایط اولیه¬ی جلسه¬ای ثمر¬بخش، از بسیاری نظرها تأمین خواهد شد. زیرا به جای یک مغز که می¬کوشد تا همه چیز را به چنگ آورد، سازمانی از مغزها وجود خواهد داشت که همه با هم بر دانش خود می¬افزایند.
پیدایش علوم رابط به نیمه¬ی دوم قرن بیستم مربوط می¬شود و برای آینده¬ی علوم به طور کلی از اهمیت فوق العاده¬ای برخوردار است. در حوزه¬ی علم رابط، از برخورد اندیشه¬ها شرایط صحیحی به وجود می¬آید، که موجب پیشرفت کار می¬گردد. مطالعاتی که از نظرهای به ظاهر گوناگون – که در واقع به هم نزدیک¬اند آغاز می¬شوند. با هم تلاقی می¬کنند و افکار تازه¬ای را بر می¬انگیزند. بسیاری از این افکار سودمند نخواهند بود، اما یک یا دو تای آن¬ها امکانات گسترده¬ای را به دست می¬دهند و بی¬تردید بر همکاری همه جانبه¬ای صحه خواهند گذارد.
علوم تخصصی جنبه¬ی تحلیلی دارند و مجموعه¬هایی از دانش واقعی را تشکیل می¬دهند، حال آن-که علوم رابط ساختگی¬اند و نمایشگر مفهوم¬هایی هستند که آن واقعیت¬ها را به هم مربوط می-کنند.این مفهوم برای دانشوران قرن نوزدهم تصور ناپذیر بوده است. علم فیزیک هیچ¬گونه نقطه¬ی تماسی با علوم زیست¬شناسی نداشت. اما امروز می¬بینیم که موجودات زنده در واقع نوع ویژه¬ای از ماشین¬اند که مکانیسم¬های معین و پیچیده¬ای در آن¬ها به کار رفته است. و باید با گرد¬همایی زیست¬شناسان و مهندسان در کانون یک علم رابط به بسیاری از چیزها دست یافت، چه در آنجاست که آن¬ها می¬توانند درباره¬ی مسائل مربوط به خود به بحث پردازند و این هدف علم جدید بیونیک است. (لوسین ژراردن، 1389، ص7-10)

- غشای خارجی این نوع گورکن، سازه اصلی آن محسوب می¬شود

– غشای خارجی این نوع گورکن، سازه اصلی آن محسوب می¬شود

2-1- مقدمه………………………………………………………………………….41
2-2- بیونیک علم رابط بین علوم مختلف…………………………………………..42
2-3- شاخه¬های مهندسی خلاقیت بیونیکی………………………………….43
2-3-1- شاخه¬ها یا رشته¬های بخشی…………………………………………43
2-3-2- شاخه¬ها یا رشته¬های موضوعی………………………………………46
2-4- رابطه بیونیک با سیبرنتیک…………………………………………………….48
2-5- صاحب¬نظران حوزه بیونیک…………………………………………………..50
2-5-1- ورنر ویلینسکی………………………………………………………………50
2-5-2- خاویر جی پیوز وماریا رزا سرورا…………………………………………….51
2-5-3- گرگ لین……………………………………………………………………..53
2-5-4- سانتیاگو کالاتراوا……………………………………………………………..57
2-5-5- نیکلاس گریمشاو…………………………………………………………….60
2-6- نتیجه¬گیری……………………………………………………………………61

فصل سوم: مبانی طراحی بیونیک و پایداری

همان¬گونه که در فصل قبل عنوان شد، علم بیونیک علم رابط بین علوم دیگر است. امروزه¬ بسیاری از علوم و تخصص¬ها به نوعی از این نوع نگرش بهره می¬جویند. برخی علوم مانند فیزیک، برق، مکانیک و… قدمت بیشتری در این حوزه دارند، چرا که اصولاً خاستگاه بیونیک را در این علوم می¬توان یافت.
در این فصل برآنیم تا با شناخت اصول معماری پایدار از یک طرف و روش¬های طراحی و معماری بیونیکی از طرف دیگر، نیازمندی¬های ساختمان را در جهت رسیدن به پایداری مشخص کرده و با شناخت شیوه الگوگیری از طبیعت در طراحی و معماری بیونیکی در جهت استفاده هر چه بیشتر از طبیعت در جهت رسیدن به پایداری گام برداریم.

3-2- بیونیک و معماری بیونیک
3-2-1- شرایط، تعاریف و پیش¬زمینه¬ها

اصطلاحات دیگری که هم معنی واژه بیونیک هستند یا در شرایط یکسانی با این واژه بکار گرفته می¬شوند عبارتند از: بیومیمتیک ،بایومیمکری ، بایواینسپریشن ، بایوگنوسیس و طراحی با الگوی بیولوژیکی و کلمات و عبارات مشابهی که از واژه بیولوژی منشعب می¬شوند.این واژه برای اولین بار توسط جک ای استیل در سال 1960 معرفی شد. که سبب ایجاد کلمه یونانی بایون به معنای واحد زندگی شد، حال اگر پسوند ایک را به آن اضافه کنیم. واژه بیونیک می¬تواند به معنای «مثل زندگی» تلقی شود. در دیکشنری عنوان شده که این واژه از ترکیب دو کلمه بیولوژی و الکترونیک یا تکنیک شکل گرفته است. (P. Gruber,2008) اما بیشتر از همه این شرایط و اهداف، تعریف این واژه به عنوان یک مطالعه دراستفاده کاربردی از مکانیزم¬ها و عملکردهای موجود در طبیعت جهت الگوگیری در طراحی مهندسی، شیمی، الکترونیک و غیره می¬باشد.
در دنیای زبان آلمانی، این موضوع توسط ورنر ناتیگل کسی که واژه آلمانی بیونیک را به عنوان ترکیبی از واژه¬های بیولوژی و تکنیک تفسیر نمود متأثر شد.
W. Nachtigall, p5, 2002))
در زبان انگلیسی واژه بیومیمتیک متداولاً استفاده می¬شود، و بیونیک به استفاده از روبات-ها برای ارتقاء زندگی و جایگزینی اجزای بدن و اندام¬ها با مدل¬های مکانیکی مربوط می¬گردد. (J. Vincent, p471-482, 2006) در سال 1969، فردی به نام اتو اسمیدت که دارای معلومات عمومی زیاد بود ازواژه بیومیمتیک در عنوان مقاله استفاده نمود، (O. Schmitt, p297, 1969) ولی این واژه اولین حضور عمومی¬اش را در فرهنگ لغت وبستر در سال 1974 شاهد بود و این تعریف برایش آورده شده بود: «مطالعه درباره فرم، ساختار و عملکرد مواد یا ترکیبات بیولوژیکی (مثل مواد آلی با ابریشم) و مکانیسم¬ها و فرایندهای بیولوژیکی (مثل ترکیبات پروتئین و فتوسنتز) به ویژه برای هدف ایجاد کردن محصولات مشابهی که با الگوگیری از مکانیسم¬های طبیعی بوجود می¬آیند.
(J. M. Harkness,2001)
همچنین، ناتیگل، بیولوژی تکنیکی و بیونیک را به صورت قوانینی تعریف نمود که در زمینه پیشرفت علمی مکمل یکدیگر باشند. بنابراین، واژه بیونیک مورد موافقیت انجمن مهندسان آلمانی در سال 1993 قرار گرفت و در سال 1998 توسط ورنر ناتیگل بسط و گسترش پیدا کرد:
«به عنوان یک قانون علمی، بیونیک از نظر سیستماتیکی با بکارگیری فنی ساختارها، فرآیندها و قوانین سیستم¬های بیولوژیکی سروکار دارد.این همچنین شامل شکل¬های متنوعی از عوامل و سیستم¬های زنده و غیرزنده نیز می¬شود.» (W. Nachtigall, p3-4, 2002)وب سایت¬هایی همچون شبکه آلمانی بیوکن ، واژه بیونیک را به سادگی بدین صورت تعریف می¬کنند:«رمزگشایی ابداعات و نوآوری¬هائی از طبیعت زنده و اجرای خلاقانه آنها در تکنولوژی».(Biokon, 2010)مرکز بیومیمتیک در یک مطالب خواندنی بیومیمتیک را این طور تعریف می¬کند: «خلاصه کردن یااستخراج طرح خوب از طبیعت.»

ماشین بیونیکی الگوگیری شده از ماهی¬ دیملر کریسلر

ماشین بیونیکی الگوگیری شده از ماهی¬ دیملر کریسلر

3-1- مقدمه………………………………………………………………………..64
3-2- بیونیک و معماری بیونیک…………………………………………………..65
3-2-1- شرایط، تعاریف، پیش¬زمینه¬ها……………………………………….65
3-2-2- استخراج و ترجمه…………………………………………………………68
3-2-3- انتقال……………………………………………………………………….70
3-2-3-1- رویکرد بالا به پایین-اصول بیولوژیکی موثر بر طراحی………………71
3-2-3-2- رویکرد پایین به بالا-اهداف طراحی بدنبال انطباق با بیولوژی………72
3-2-3-3- رویکرد اتفاقی……………………………………………………………73
3-2-4- اصول طراحی بیونیک……………………………………………………..75
3-3- تأثیر و بکارگیری بیونیک در ایجاد طرح¬های پایدار……………………….77
3-3-1- اندیشه¬ها و مفاهیم (سطوح بیونیک)………………………………..78
3-3-1-1- سطح ارگانیسم………………………………………………………..80
3-3-1-2- سطح رفتار………………………………………………………………80
3-3-1-3- سطح اکوسیستم………………………………………………………81
3-3-2- جنبه¬های ساختمان از دید پایداری……………………………………83
3-3-2-1-خصوصیت مواد و مصالح ساختمان…………………………………….84
3-3-2-2- پوشش ساختمان………………………………………………………87
3-3-2-3- شرایط محیطی………………………………………………………….89
3-4- نتیجه¬گیری………………………………………………………………….92

فصل چهارم: اجزای ساختمان و بیونیک

بیونیک یک شاخه از علم است که به مطالعه تقلید و الگوبرداری از عملکردها و سیستم-های طبیعت می¬پردازد. در حقیقت بیونیک یک زمینه مطالعاتی هیجان¬انگیز است که هدف از آن کشف مواردی از زندگی ارگانیسم¬هاست که قابل الگوبرداری در طراحی می¬باشد.در طبیعت، همه سطوح ارگانیک هستند و اشکال جاری دارند و مصالح و بافت¬ها در هم ادغام شده¬اند. از طریق عملکرد طبیعت در طراحی معماری، معماران می¬توانند ساختمان¬ها رابرای محیط¬هایی که به طبیعت نزدیک¬تر باشد طراحی کنند.
با نگاه کردن به طبیعت برای الهام¬گیری، معماران جهت تشخیص ویژگی¬هایی که می¬تواند در طراحی بکار گرفته شود تلاش می¬کنند. برای مثال فرم، سازه، دوام، عملکرد قوی و تطبیق-پذیری.یکی از دلایل اصلی که معماران به سمت طبیعت گرایش دارند، یافتن راه¬حل¬های پایدار در طراحی می¬باشد. بیونیک در حقیقت در تلاش برای استخراج این راه¬حل¬های پایدار بوسیله ارزیابی استراتژی¬ها و الگو¬های طبیعی است. بیونیک به طبیعت به عنوان یک مدل، راهنما و واحد اندازه-گیری نگاه می¬کند.
در این فصل برآنیم تا با بررسی پنج بخش فرم، سازه، مصالح، تأسیسات و پوشش بنا و ذکر نمونه-های بیونیکی کشف شده در هر کدام، تأثیر بیونیک را در زمینه معماری درک کرده و اهمیت آن را در حل مسائل مهم انسانی مانند محافظت انرژی و بازیافت دریابیم.
4-2- فرم و بیونیک
4-2-1- تفاوت فرم¬های زمینه¬گرا و تقلیدی از طبیعت

اشکال و فرم¬های طبیعی به اشکال معماری از اولین ساختارهای بومی گرفته تا کار طراحان برجسته، الهام بخشیده است. بعلاوه، شکل طبیعی همیشه در معرض تفاسیر مختلف قرار گرفته و در حوزه¬ی طراحی بکار رفته است (Bahamon, Perez, &Campello, 2008, p. 4). معماری تکاملی و معماری ارگانیک از جمله سبک¬های طراحی محیطی الهام شده از اشکال طبیعی را نشان می¬دهند. وجود کتاب¬ها و سبک¬های الهام شده از شکل طبیعی حاکی از آن است که این رایج¬ترین موضوعی است که طراحان محیطی از طریق آن بدنبال الهام از محیط هستند. یکی از مشکلات ممکن این شیوه¬ی فرمالیستی این است که بگفته¬ی رهبران بیونیک با تقلید محض از اشکال طبیعی موضوع اصلی را از دست خواهیم داد در حالی که شبیه¬سازی کامل از طبیعت، اکوسیستم¬ها و فرآیندها را نیز دربرمی¬گیرد. (“Borrowing”, 2007, p. 32; Post, 2007, p. 28)
طراحان می¬بایست برای متمایز ساختن تلاش¬های خود به هنگام تقلید از اشکال طبیعی نسبت به زمانی که از طبیعت الگوگیری می¬کنند جهت متمایز ساختن تقلید و الگوگیری از طبیعت در معماری، زبان ویژه¬ای را بکار گیرند.همچنین استفاده از یک زبان صحیح و مناسب در تشخیص یک طرح بیونیکی درست به همگان کمک می¬کند. شکل¬شناسی واژه¬ایست که دانشمندان طبیعی برای توصیف فرم و ساختار در طبیعت بکار می¬گیرند و می¬تواند مشخصه¬های مکان¬نگاری و زمین¬شناسی یا گیاهان و حیوانات را توضیح دهد. به همین دلیل پیشنهاد می¬شود که طراحان در هنگام توصیف طرح¬های محیطی¬ای که از ظاهر اشکال طبیعی تقلید می¬کنند، واژه¬ی زیست¬شکل را بکار گیرند. به عنوان مثال خانه¬ی مرغ مرغزار هرب گرین در نرمان در اوکلاهوما شبیه به یک مرع مرغزاری بوده و می¬بایست به عنوان زیست¬شکل در نظر گرفته شود نه زیست¬الگو چرا که صرفاً از شکل یک مرغ مرغزار تقلید کرده و با اکوسیستم¬ها یا فرایندهایی که مرغ مرغزار بخشی از آن است در ارتباط نیست. به عبارت دیگر طرح این خانه با تقلید محض از بخشی از طبیعت، انسجام و پیوستگی موجود میان طبیعت رانادیده گرفته و از این رو به عنوان زیست¬شکل بهتر توصیف می¬شود تا به عنوان زیست¬الگو. با ایجاد واژه¬ی زیست¬شکل برای توصیف طرح¬های بنا شده بر پایه شکل طبیعی، می¬توانیم انسجام متقابلی که شکل بوجود آمده در زیست الگو نمایش می¬دهد را توصیف کنیم.(Feuerstein,2002, p. 119)

4-2-2- مقایسه فرم 2 نمونه معماری
پروژه ایست گیت اثر پیرس و برج آلتیما اثر تسو

در جهت درک بهتر مطالب عنوان شده راجع به فواید الگوگیری از طبیعت به جای تقلید صرف از ظاهر ارگانیسم¬های طبیعی 2 نمونه را مورد بحث قرار می¬دهیم. الگوگیری از طبیعت باید دارای سه شرط باشد: ابتدا اینکه شکل طبیعی می¬بایست نشانگر محیط اطراف خود باشد، دوم اینکه بهره¬گیری از شکل طبیعی فراتر از یک رویارویی مبتنی بر تصویر بلکه مبتنی بر کاربرد بوده و بر نیازهای روزانه افراد تأکید می¬ورزد و سوم اینکه شکل طبیعی قادر به بازتاب فرآیندهای طبیعی ¬باشد. ابتدا طرح ذهنی برج آلتیما با دو مایل ارتفاع اثر یوجین تسو (شکل 36) و سپس، پروژه ایست گیت اثر میکائیل پیرس واقع در هاراری، زیمباوه را مورد بحث قرار می¬دهیم

- فرودگاه اشتوتگارت اثر فون گرکان

– فرودگاه اشتوتگارت اثر فون گرکان

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………94
4-2- فرم و بیونیک………………………………………………………………….95
4-2-1- تفاوت فرم¬های زمینه¬گرا و تقلیدی از طبیعت………………………95
4-2-2- مقایسه فرم دو نمونه معماری…………………………………………..96
4-2-3- مقیاس معتبر……………………………………………………………….99
4-2-4- فرم طبیعی معتبر…………………………………………………………101

4-3- سازه و بیونیک……………………………………………………………….102
4-3-1- طبیعت و کارایی سازه…………………………………………………….103
4-3-2 طبیعت و زیباگرایی سازه………………………………………………….104
4-3-3- انواع سازه¬های بیونیک…………………………………………………106
4-3-3-1- طبیعت و سازه¬های بلند (سیستم¬های ساختمانی ستونی)…..107
4-3-3-2- سازه¬های درختی…………………………………………………….114
4-3-3-3- سازه¬های پوسته¬ای در طبیعت……………………………………117
4-3-3-4- سازه¬های ورق تا شو در طبیعت……………………………………118
4-3-3-5- سازه¬های تنسگریتی در طبیعت……………………………………119
4-3-3-6- سازه¬های بادی در طبیعت……………………………………………124
4-3-3-7- سازه¬های ژئودزیک در طبیعت………………………………………..126
4-3-3-8- سازه¬های کابلی کشسان در طبیعت……………………………….128
4-3-3-9- سازه¬های قوسی در طبیعت………………………………………….130
4-3-3-10- اسکلت بدن جانداران………………………………………………….132

4-4- بیونیک و مصالح……………………………………………………………….134
4-4-1- نقش مصالح در معماری عصر حاضر با نگاهی به طبیعت……………..134
4-4-2- نمونه¬هایی از مصالح بیونیکی…………………………………………135
4-4-2-1- ساخت مصالح مقاوم به سایش بیونیکی…………………………….135
4-4-2-2- تولید مصالح رنگی ساختمانی………………………………………..136
4-4-2-3- مصالح هوشمند…………………………………………………………137
4-4-2-3-1- با قابلیت تغییر ویژگی………………………………………………..140
4-4-2-3-2- با قابلیت تبدیل انرژی………………………………………………..146
4-4-2-4- نانو مصالح………………………………………………………………..146
4-4-2-4-1- مصالح خود تمیز شونده…………………………………………….147
4-4-2-4-2- مصالح تصفیه¬کننده هوا……………………………………………150
4-4-2-4-3- مصالح تنظیم¬کننده دما (تغییر فاز)……………………………..153
4-4-2-5- ساخت عایق رطوبتی………………………………………………..157
4-4-2-7- تولید رنگ¬های خودپاک¬شونده……………………………………158
4-4-2-8- تولید بیوکامپوزیت¬های سخت………………………………………160

4-5- بیونیک و تأسیسات………………………………………………………..161
4-5-1- نمونه¬هایی از تأسیسات بیونیکی…………………………………..161
4-5-1-1- ساخت سلول¬های فتوولتائیک بیونیک……………………………161
4-5-1-2- طراحی تأسیسات مکانیکی بنا…………………………………….167
4-5-1-3- توسعه عایق¬کاری گرمایشی نیمه شفاف…………………….169

4-6- بیونیک و پوشش………………………………………………………..172
4-6-1- طراحی پوست تنفسی بیونیکی برای ساختمان………………..172
4-7- نتیجه¬گیری……………………………………………………………180

 

فصل پنجم: نمونه موردی

در «طراحی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک» شناخت موضوع حداقل از دو جنبه بسیار حائز اهمیت است. اول بررسی مراکز تحقیقاتی و فضاهای شکل¬دهنده آن برای شناخت فضاها و استانداردهای آن چه از لحاظ کمی و چه از لحاظ کیفی و دوم شناخت چند نمونه معماری بیونیک در جهت شناخت طرز استفاده از ایده¬های بیونیکی در کالبد و فضاهای معماری.
در این راستا در این فصل نمونه¬های مورد بررسی را به دو قسمت نمونه¬های موردی مراکز تحقیقاتی و نمونه¬های موردی معماری بیونیک تقسیم کرده¬ایم تا به این مهم دست یابیم. در انتخاب نمونه¬های موردی سعی بر این بوده است تا نمونه¬هایی انتخابی از یک سو از معماران مختلف با دیدگاه¬های متفاوت انتخاب شوند و از سوی دیگر در نمونه¬های مختلف مورد بررسی، توجه به ابعاد مختلف معماری و شرایط متفاوت طراحی پروژه¬ها مدنظر قرار گیرد.

5-2- نمونه¬های موردی مراکز تحقیقاتی
5-2-1- مرکز علوم گیاهی دونالد دانفورث

مرکز علوم گیاهی دونالد دانفورث یک مرکز تحقیقاتی مستقل (بدون در نظر گرفتن جنبه سودآوری آن) هم برای استفاده دانشمندان و هم برای استفاده مردم عادی است که به آگاهی و شناخت دنیا نسبت به گیاهان اختصاص داده شده است . محل ساختمان در 10 مایلی سانت لویز واقع است.
عملکردهای گوناگون ساختمان در سطوح مختلف تنظیم شده است تا عملاً بین بخش¬های خصوصی و عمومی جدایی صورت گیرد و این باعث می¬شود تا یک محیط کاری باز با یک جو اجتماعی ایجاد گردد. آزمایشگاه¬ها و دفاتر در دو بال اصلی نظم داده شده¬اند که هر کدام شامل بیش از 1000 متر مربع فضای مفید هستند. بال¬ها با یک آتریوم مرکزی با مساحتی حدود 880 مترمربع از هم جدا شده¬اند و با یک سری راهرو، پل و سکوهای جلسات و ملاقات که مانند یک فضای نیمه خصوصی برای جلسات غیررسمی است به هم مرتبط شده¬اند. همچنین هر دو بال به فضاهای ساده و بی¬پیرایه¬ای که در قسمت جنوبیو انتهایی ساختمانواقع شده¬اند، دسترسی دارند که شامل یک محوطه نیمه عمومی از کتابخانه، اتاق¬های جلسات و اتاق¬های استراحت اساتید می-باشد. یک سالن اجتماعات 300 نفره و یک کافی شاپ نیز در زیرزمین قرار دارند.
آتریم با بام برآمده¬ای از شمال نور می¬گیرد و دارای دو دیوار شیشه¬ای سازه¬ای است و باغچه داخلی را نشان می¬دهد. این باعث ایجاد یک تعادل بین آزمایشگاه¬های کاملاً با تهویه تأسیساتی و محیط بیرون می¬شود، که به کاهش هزینه تأسیسات کمک می¬کند.
لایه¬های ساختمان در طول نمای جنوبی بوسیله یک فضای عمومی خارجی به سمت بیرون کشیده شده است (مثل یک خیابان). این خیابان در یک طرف ساختمان (در نمای جنوبی) قرار گرفته است و در جلوی آن یک حوض باریک و منعکس کننده وجود دارد. در این ساختمان توجه به کمترین مصرف انرژی و مصالح در ساختمان بوده است.مصالح بکار رفته ولورها، اثرات محیطی را در سطوح و پوشش شرقی و غربی ساختمان کاهش می¬دهند. (شکل 93).

مرکز علوم گیاهی دونالد دانفورث

مرکز علوم گیاهی دونالد دانفورث

5-1- مقدمه…………………………………………………………………….182
5-2- نمونه موردی مراکز تحقیقاتی………………………………………….183
5-2-1- مرکز علوم گیاهی دونالد دانفورث…………………………………..183
5-3- نمونه موردی معماری بیونیک………………………………………….184
5-3-1- مرکز هنر سنگاپور، سنگاپور، مالزی……………………………….184
5-3-2- استادیوم المپیک بیجینگ، پکن، چین……………………………..186
5-3-3- مرکز شنا و بازی¬های آبی بیجینگ، پکن، چین…………………188
5-3-4- برج بیونیک، شانگهای، چین…………………………………………190
5-3-5- برج رودخانه مروارید، گانزهو، چین………………………………….193
5-3-6- مرکز ایست گیت، هاراری، زیمباوه…………………………………195
5-4- نتیجه¬گیری…………………………………………………………….197

فصل ششم: مکان یابی و تحلیل سایت

6-1- مقدمه……………………………………………………………………….200
6-2- درباره شهر شیراز………………………………………………………….200
6-3- مکان¬یابی و تحلیل سایت انتخابی…………………………………….201
6-3-1- عوامل موثر در مکان¬یابی به صورت عام…………………………….201
6-3-2- عوامل موثر در مکان¬یابی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک………..202
6-3-3- مکان¬یابی……………………………………………………………….206
6-3-4- تحلیل سایت انتخابی…………………………………………………..215
6-4- مطالعات جغرافیایی………………………………………………………..222
6-4-1- موقعیت جغرافیایی استان فارس………………………………………222
6-4-2- موقعیت جغرافیایی شهرستان شیراز…………………………………222
6-4-3- مشخصه¬های جغرافیایی شهر شیراز………………………………223
6-4-4- مشخصه¬های ارتفاعی شهر شیراز………………………………….223
6-5- مشخصه¬های اقلیمی شهر شیراز…………………………………….224
6-5-1- آب و هوا…………………………………………………………………..224
6-5-2- دما…………………………………………………………………………225
6-5-3- رطوبت…………………………………………………………………….226
6-5-4- بارندگی……………………………………………………………………228
6-5-5- باد………………………………………………………………………….228
6-6- زمین¬شناسی و ژئومورفولوژی………………………………………….230
6-6-1- لرزه¬خیزی……………………………………………………………….230
6-7- خاک و پوشش گیاهی…………………………………………………….231

 

فصل هفتم: برنامه ریزی و طراحی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک

7-1- مقدمه…………………………………………………………………………….233
7-2- مبانی نظری طرح………………………………………………………………..234
7-3- برنامه¬ریزی فیزیکی…………………………………………………………….236
7-3-1- عرصه آموزشی و پژوهشی………………………………………………….236
7-3-2- عرصه خدماتی-رفاهی……………………………………………………….237
7-3-3- عرصه اداری……………………………………………………………………239
7-3-4- عرصه نمایشگاهی…………………………………………………………..240
7-4- معرفی روند شکل¬گیری کلیت طرح…………………………………………241
7-5- رویکرد پایداری طرح…………………………………………………………….245
7-6- رویکرد بیونیکی طرح……………………………………………………………247
7-6-1- سازه………………………………………………………………………….247
7-6-2- تأسیسات…………………………………………………………………….248
7-6-3- مصالح و پوشش…………………………………………………………….252
7-7-نقشه¬ها و تصاویر نهایی……………………………………………………..252

منابع فارسی……………………………………………………………………….266
منابع غیر فارسی……………………………………………………………………268
چکیده انگلیسی…………………………………………………………………….274

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فهرست جدولها

جدول شماره 1: بلندی، فشار و پراکندگی نسبت به تار خنثی در سازه¬های بلند…………………………. 109
جدول شماره 2: مقیاس 9 کمیتی ساعتی برای مقایسه دودویی گزینه¬ها………………………………… 209
جدول شماره 3: ماتریس داوری مقایسه¬های جفتی……………………………………………………………210
جدول شماره 4: داده¬های مربوط به ویژگی¬های………………………………………………………………211
جدول شماره 5: داوری درباره سنجه مکانی در محدوده شهر و آرام………………………………………….211
جدول شماره 6: داوری درباره سنجه همجواری با سایر مراکز پژوهشی و فناوری……………………………212
جدول شماره 7: داوری درباره سنجه مساحت سایت انتخابی……………………………………………………212
جدول شماره 8: داوری درباره سنجه دسترسی راحت و سریع…………………………………………………..213
جدول شماره 9: داوری درباره سنجه نوع کاربری و مالکیت………………………………………………………..213
جدول شماره 10: داوری درباره سنجه همجواری مطلوب…………………………………………………………213
جدول شماره 11: داوری درباره سنجه چشم¬اندازها و عوامل طبیعی…………………………………………214
جدول شماره 12: داوری درباره سنجه حداقل تخریب با توجه به موقعیت…………………………………….214

جدول شماره 13: محاسبه وزن¬های مرکب هر یک از سایت-ها………………………………………………214

فهرست شکل¬ها

شکل شماره 1- قصر کریستال پالاس……………………………………………11
شکل شماره 2- گیاه کوکلیبرس که منجر به ساخت ولکرو گردید…………….12
شکل شماره 3- سیم خاردار الگوگیری شده از درخت پرتقال اوساج…………16
شکل شماره 4- پروتئین¬های چسبنده صدف…………………………………21
شکل شماره 5- قدرت چسبندگی صدف………………………………………..22
شکل شماره 6- لایه¬های متناوب پوست آبالون (حلزون)…………………….23
شکل شماره 7- کفپوش¬های چسبنده ولکرو…………………………………24
شکل شماره 8- سطح برگ لوتوس………………………………………………24
شکل شماره 9- سوسک صحرای نامیب و سطح بدن آن……………………..26
شکل شماره 10- ابزار جمع¬آوری شبنم……………………………………….27
شکل شماره 11- لباس شنای سرعتی با ساختار پوست ماهی…………….28
شکل شماره 12- ساختار انگشتان مارمولک خانگی (گکو)…………………….29
شکل شماره 13- اتصال موهای زبر انگشتان گکو به سطح دیوار…………….30
شکل شماره 14- ساختار چشم بید…………………………………………….31
شکل شماره 15- ماهی ماسه¬ای……………………………………………..32
شکل شماره 16- سلول¬های حسی کروی شکل چشم کاپدیدا……………34

 

Abstract

A glimpse on architecture throughout the history of human life will reveal to us the close relationship between the animate nature and the still life and architecture. As, inspired by the nature, architecture tries to bring itself to a sustainable and stable situation more than ever. Such a relation has manifested itself in architecture, in different forms during the past centuries, among which one can refer to the form imitation of the living creatures, or the use of coexistence between the creatures and the nature (climate and architecture). Due to his dependency on nature, man needs to realize the nature to survive and to satisfy his needs. On the other hand, the study of the nature provides him with a clearer image of the past and the future as well as the reality of existence. because the natural forms are inherently efficient, and functional designs in nature are also aesthetically desirable and favorable. Relating the design to natural forms and laws can assist the designers develop creative and high-quality aesthetic designs that will sustain the least damage to the nature. Considering what is mentioned above, one can clearly perceive the necessity for understanding bionics and applying it to architecture.
The purpose of this study is first, to discuss the study of bionics and then to understand the nature exemplification method through familiarity with bionic designing principles. Moreover, through designing Bionic Research and Development Center and applying the principles inspired from the nature, we will achieve a design that is not a mere imitation of nature; rather, the structure used for it, the functional and aesthetic requirements and the selected form is integrated in the best possible manner that is picked in consistency with the fundamental principles of nature and considering the requirements and the grounds for the design, so that the final design will satisfy the needs of its users and it will also sustain the least damages to the nature



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان