Роль биомимикрии в катастрофоустойчивой архитектуре
Термины «устойчивость» и «устойчивость», хотя и схожи по значению, относятся к разным подходам к проектированию в контексте архитектуры и городов. Устойчивость предполагает сохранение природных ресурсов для поддержания экологического равновесия, а устойчивость предполагает способность восстанавливаться, адаптироваться и сохраняться в моменты бедствий. Эти концепции сильно влияют и дополняют друг друга, особенно в случаях проектирования катастрофоустойчивых зданий. Традиционные процессы проектирования устойчивой инфраструктуры основываются на принципах структурной прочности и целостности как меры против ожидаемых стихийных бедствий. Однако устойчивая устойчивость указывает на возможность укрепления зданий путем включения их в биологические и экологические системы.
В современных сценариях изменения климата и быстро развивающихся технологических прорывов архитекторы ищут решения, которые позволят зданиям противостоять известным и неизвестным катастрофам. Устойчивость, важнейшая концепция готовности к стихийным бедствиям, определяется по-разному в разных областях, от инженерии до экологии. Теория и практика устойчивой к стихийным бедствиям архитектуры часто фокусируются на устойчивости к стихийным бедствиям и восстановлении после них. Поскольку мы сталкиваемся с будущим беспрецедентных изменений и неопределенности, необходим новый подход, чтобы гарантировать, что здания и инфраструктура смогут не только противостоять потрясениям, но и адаптироваться к постоянно меняющимся обстоятельствам.
После недавних глобальных стихийных бедствий, особенно геологического происхождения, таких как цунами и землетрясения, архитекторы обратились к биомимикрии как к экологической стратегии повышения устойчивости строительства к стихийным бедствиям. Биомимикрия, практика имитации замыслов и стратегий природы, может совершить революцию в области устойчивости к стихийным бедствиям на устойчивой основе. Потребность в гибкой и динамичной инфраструктуре удовлетворяется многими принципами биомимикрии, обеспечивающими устойчивость. Хотя эта область в первую очередь связана с имитацией формы и процесса в архитектуре, ее применение на системном уровне предполагает здания, которые адаптируются и процветают в меняющейся среде.
Определение устойчивости варьируется в разных дисциплинах. В контексте архитектуры это можно объяснить четырьмя ключевыми понятиями: отскок, надежность, расширение и адаптируемость. Эти концепции описывают реакцию здания на стихийные бедствия, включая его способность восстанавливаться, противостоять ударам и сохранять функциональность. Природные формы и системы уже давно продемонстрировали устойчивость к возмущениям, адаптируясь к изменяющимся условиям и сохраняя свою структуру, функции и идентичность в соответствии с аналогичными представлениями. Изучение этих ключевых концепций в природе может помочь определить структурную форму и поведение при проектировании зданий.
Природные элементы обладают способностью максимизировать свою прочность при использовании минимальных материалов и энергии. Имитирование структурной формы природных элементов, таких как деревья, кости или ракушки, может дать ключ к проектированию естественных, устойчивых и адаптивных зданий. Геометрические пропорции и структурные свойства бамбука вдохновили на дизайн Китайского Всемирного торгового центра SOM. Второму по высоте зданию Пекина, расположенному в сейсмоопасном районе, требовалась структурная система, способная эффективно противостоять землетрясениям. Стебли бамбука, отмеченные узлами и междоузлиями, меняют диаметр там, где междоузлия полые, а максимальное сопротивление изгибу наблюдается в определенной точке от нейтральной оси стебля. Эти характеристики несущей способности бамбука послужили основой для повышения структурной устойчивости небоскреба к боковым нагрузкам.
Помимо имитации природных форм, повышение устойчивости строительных конструкций с помощью биомимикрии предполагает сочетание системных подходов. Как и природа, устойчивая архитектура требует способности адаптироваться и способности реагировать на меняющиеся условия окружающей среды. Здания должны гармонировать с окружающей средой, способствуя отношениям сотрудничества и имитируя циклы обратной связи природы, оптимизируя эффективность и сводя к минимуму отходы. Модульный подход к проектированию, как имитация строительных блоков природы, повышает гибкость и маневренность зданий. Чтобы способствовать адаптации, модульность может позволить проводить поэтапные корректировки для обеспечения устойчивости и эффективности использования ресурсов. Эта врожденная способность к реструктуризации и адаптации является ключевым атрибутом, который можно использовать для проектирования устойчивой инфраструктуры.
Природные системы постоянно развиваются посредством прототипирования, устраняя неудачные стратегии с помощью таких механизмов, как мутация и естественный отбор. Напротив, проектирование зданий во многом опирается на прошлые практики, что потенциально препятствует инновациям. Для повышения структурной устойчивости решающее значение в процессе проектирования имеет признание ограничений системы посредством тестирования и прототипирования. Принятие эволюционного подхода и учет прошлых ошибок во время проектирования могут лучше подготовить инфраструктуру к неожиданным катастрофам.
Поскольку мир сталкивается с беспрецедентными проблемами из-за быстро меняющихся условий, роль архитекторов в проектировании устойчивых систем становится все более важной. Биомимикрия в различных масштабах искусственной среды предлагает многообещающий путь повышения устойчивости инфраструктуры. Хотя эта концепция в основном применялась на уровне отдельных организмов или конкретных процессов, акцент должен сместиться на мимикрию на уровне экосистемы за счет реализации модульности и прототипирования в процессе проектирования. Успех устойчивой архитектуры заключается в гармонии между человеческими инновациями и мудростью природы.
