大跨度建筑结构仿生的应用

1、仿生在大跨度建筑结构中的应用目录一、仿生建筑的概念二、仿生的应用四、案例分析三、仿生结构在大跨度建筑中的运用1、建筑形态的仿生2、建筑结构的仿生3、功能仿生4、材料仿生1、仿生材料研究2、仿生结构设计3、仿生系统开发里昂火车站一、仿生的概念实体的仿生是从自然界中选取研究对象，将对象形态、结构转化为可以利用在技术领域的抽象功能，考虑用不同的物质材料和工艺手段创造新的形态和结构，具有科技性、时代性。二、仿生的应用1、仿生材料的研究2、仿生结构设计、仿生结构设计3、仿生系统开发、仿生系统开发材料仿生是指模仿生物体组成材料的物理特性和化学成分，研究出新型的建筑材料，来满足人们对建筑材料性能和品种口益增

2、长的需要。仿生结构设计以生物及其栖居物为原型，通过提取其中的结构体系，为设计的结构提供合理外形的依据；通过分析系统的结构性质，将其应用于设计中，可提出合理且多样的结构形式。仿生系统开发以生物系统为原型，对原型系统中各个因素的组合规律加以研究，在系统理论的指导下，进行各种人造系统的开发。它的重点在于如何处理各子系统和各因素之间的关系，使得它们并行不悖且相互促进。1、建筑形态的仿生 结构仿生具有多样、高效、创新等特点，适应大跨度建筑形态设计的要求，成为形态设计方法的选择之一。建筑形态的仿生是建筑仿生中最常见的仿生方式，人们通过对自然界的生物的形态进行模仿，从而创造出体貌多变的建筑形态。结构仿生是从

3、自然界汲取灵感，从而实现建筑力学、结构、材料性能等方而的仿生。对生物结构形态的研究是实现这些要求的有效途径。以动植物、微生物、人类自身等为原型，通过考察自然的选择和优化规律，提取出原型中的结构体系，来为新建筑结构提供合理的外形;通过分析系统的结构性质，将其应用于建筑整体的结构力学之中。(1).薄壳形态生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种“薄壳结构”的表面虽然很薄，但非常耐压。 (2)骨架形态放眼看去，动物在长期进化中逐渐形成了适合生存环境的种种形态，而保持这种形态的骨骼系统在强度、硬度和稳定性等方而是很完美的。2 建筑结构的仿生3）、树状形态 按

4、照仿生学的建构理论，以自然界的树木作为研究对象，可以得到树状结构的基木形态。典型的树状结构的形态特征是多级分枝、三维伸展。它通过对树木自然形态的力学分析和形态简化而成，树冠上的荷载自上而下通过各层枝权传递时接近轴向传力，可以充分发挥材料的抗压性能，因而能覆盖较大空间。卡拉特拉瓦设计建造的葡萄牙里斯本东方火车站，屋顶采用一个个树状结构排列组合成了一片“树林”。目前国内外有许多高速公路收费站也纷纷采用了树状结构，使这一结构变得越来越普及。 3、功能仿生建筑的功能往往是错综复杂的，如何有机组织各种功能成为一种综合的整体，自然界中的生物为我们提供了成功的范例，它不仅仅是单一功能元素的相互叠加，而是多功

5、能发展过程的整合，因此产生了一个较高发展阶段的新特性。 4、材料仿生材料仿生是指模仿生物体组成材料的物理特性和化学成分，研究出新型的建筑材料，来满足人们对建筑材料性能和品种口益增长的需要。四、案例分析里昂火车站里昂国际机场是法国第三大城市里昂的国际机场。圆弧形的建筑设计，具有醒目性和高张力的视觉效果，是很好的地标建筑。建筑仿佛骨胳一般，单体的排列组合，大型的体量，给人一种强烈的视觉冲击，同时，又可以合理，安全的存在。大厅全部采用钢结构构成,局部有夹层。屋顶及侧面均采用大面积玻璃，白天自然采光大厅的东西方向是附设有自动步道的全场180米的通往机场的廊道南北向铁路与车站会合处被500m长的混凝土拱

6、形结构覆盖,拱形混凝土梁跨度为50m,其中每跨之间和跨中均有支撑1、里昂火车站简介2、建筑的形式美（1）、动态感建筑的表现性来自建筑自身元素的真实。精心切割而成的两片曲面屋顶，于静止稳定中呈现出强烈的动感（2）、韵律感结构部件的排列组合都以一定的规律进行,结构简化，受力合理利于快速施工。空间造型极富韵律感。3、仿生原理的运用 里昂火车站从这幅手绘图上看，像极了一只正在低头展翅喝水的鸟，卡拉特拉瓦的建筑灵感是来源于在观察了人体及其他生物骨骼（或植物）之后将其结构逻辑化,并重组为金属与混凝土的建筑物的结构。 这是从一种质到另一种质的逻辑转化过程,此过程是十分理性的。4、结构分析（1）、建筑、环境、

7、自然的协调统一动物骨架结构骨架似生物体的肋骨胸腔一样，充分利用这些交通空间的纵向延伸感，创造有韵律的结构空间形态。人形构件完全仿造人体的形式，一片片仿人形的细部构件在相互搭接的过程中仿佛被赋予了一种生命的有机性，更使这些结构构件更富于一种强烈的力量感1.屋顶荷载由四条大拱上所支承。屋顶两片“翅膀”的骨架由一系列大小变化均匀的杆件所组成，杆件系统稍向内倾，其端部与内侧大拱相连，杆件的中部则搭接在外侧大拱上。 重力被分解为一个传递到内侧大拱上的推力和一个传递到外侧大拱上的压力，两根内侧大拱中间的三角部分平衡这一推力，并丰富了内部空间2.对外侧大拱的压力一部分被拱本身传递到地面，另一部分则由与其连接的竖向杆件传递到底