适应结构性能的壳体建筑微结构仿生设计

生物体在适应环境的进化过程中形成了高度性能化的形态特质。文章从宇宙形态与微观形态的对比分析入手,提炼不同尺度自然形态对秩序及性能的关联,进而从微结构视角对仿生学进行解析,强调微观结构的高度性能化对建筑结构的重要作用,并描述微结构仿生的螺旋式设计流程。最后,分别以蛛网硅藻、沙元海胆两种自然结构为对象,通过结构性能与形态构成的综合分析以及相应实验壳体展馆的设计分析,具体阐释适应结构性能的微结构仿生设计。

壳体建筑微结构仿生的桁膜复合结构原型研究

自然界广泛存在的桁膜复合结构是结构仿生研究中的重要发现之一,主要表现为在结构性能驱动下的膜结构与桁架结构的杂交。首先,文章介绍自然界中存在的桁膜复合结构形态以及与之相关的研究。进而,从结构性能及构成角度,分析桁膜复合结构原理,及不同先锋建筑师展开的结构原型研究。最后,从性能化装饰的角度,讨论以桁膜结构原型为基础拓展出的结构、机械与美学一体化系统。未来以算法技术、新材料与智能建造技术为支撑的建筑工程中,以桁膜复合结构为仿生原型的壳体建筑研究与工程应用将具有广阔前景。

超越尺度:大跨壳体建筑的微结构仿生设计研究

壳体结构在自由曲面与网格布置方面的研究与设计相对成熟,却与新时期下大跨建筑工程向性能化、可持续、交叉创新发展等需求存在鸿沟。针对这一矛盾问题,提出大跨壳体建筑的微结构仿生设计新思路,首先是从复杂性科学与数字化技术两个维度对大跨壳体形态系统进行解读和层级化重构;进而尝试在微结构层级中引入仿生学,从涌现主体、生成逻辑、环境响应3个方面对微结构的仿生设计流程进行建构。最后提出未来壳体建筑发展途径,试图实现微观与宏观的融合和超越。