دانشگاه شیراز
پایاننامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی معماری
عنوان پایاننامه
طراحی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک
استاد راهنما
دکتر محمد علی آبادی
دکتر محمد حسن فلاح اندریان
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
اگر نگاهی گذرا به معماری در طول تاریخ بشر بیندازیم، ارتباط تنگاتنگ طبیعت جاندار و بیجان و معماری را خواهیم دید. چرا که معماری با الهام از طبیعت سعی در هر چه بیشتر پایدار نمودن خود کرده و این ارتباط در طول سدههای متعدد به گونههای متفاوتی، نمود خود را در معماری نشان داده است که از آن جمله میتوان به تقلید فرمی موجودات زنده و یا استفاده از نحوه همزیستی موجودات با طبیعت (اقلیم و معماری) اشاره نمود. همچنین انسان بدلیل وابسته بودن به طبیعت برای ادامه حیات خود و رفع نیازهایش به ناچار باید آن را بشناسد. از طرفی با بررسی طبیعت، تصویری بهتر از گذشته و آینده و حقایق هستی بدست میآورد، زیرا شکلهای طبیعی ذاتاً کارآمدند و طرحهای کارکردی در طبیعت از نظر زیباشناسی نیز خوشایند و مطلوبند. ارتباط دادن طرح به اشکال و قوانین طبیعی میتواند به طراحان کمک نماید تا طرحهای خلاقانه و دارای کیفیت زیباییشناسانه که آسیب کمتری به طبیعت میرساند ایجاد نمایند با توجه به مطالب عنوان شده لزوم شناخت مبحث بیونیک و بکارگیری آن در معماری آشکار میشود.
هدف از این تحقیق آن است که در ابتدا به بحث شناخت بیونیک پرداخته و سپس با آشنایی با اصول طراحی بیونیک، روش الگوگیری از طبیعت را دریابیم، همچنین با طراحی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک و بکارگیری اصول الگوگیری شده از طبیعت در آن به طرحی دست پیدا کنیم که تقلید صرف از طبیعت نباشد، بلکه سازه بکارگرفته شده، نیازهای عملکردی و زیبایی شناسی و فرم انتخاب شده به بهترین صورت ترکیب شده و منطبق بر اصول بنیادین طبیعت و با توجه به نیازها و بستر طرح انتخاب و گزینش شود به طوری که طرح نهایی جوابگوی نیازهای استفادهکنندگان بوده و آسیب کمتری به طبیعت برساند.
فهرست مطالب
عنوان…………………………………………………………………………………………………………………………..صفحه
فصل اول: شناخت علم بیونیک
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- نمونههایی 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- نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………………………38
فصل دوم: جایگاه بیونیک در علوم مختلف
2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………..41
2-2- بیونیک علم رابط بین علوم مختلف………………………………………………………………………………………42
2-3- شاخههای مهندسی خلاقیت بیونیکی…………………………………………………………………………………..43
2-3-1- شاخهها یا رشتههای بخشی……………………………………………………………………………………………..43
2-3-2- شاخهها یا رشتههای موضوعی………………………………………………………………………………………….46
2-4- رابطه بیونیک با سیبرنتیک……………………………………………………………………………………………………48
2-5- صاحبنظران 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- نتیجهگیری……………………………………………………………………………………………….61
فصل سوم: مبانی طراحی بیونیک و پایداری
3-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………….64
3-2- بیونیک و معماری بیونیک…………………………………………………………………………………..65
3-2-1- شرایط، تعاریف، پیشزمینهها……………………………………………………………………………..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 طرحهای پایدار……………………………………………………………..77
3-3-1- اندیشهها 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- جنبههای 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- نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………….92
فصل چهارم: اجزای ساختمان و بیونیک
4-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………….94
4-2- فرم و بیونیک……………………………………………………………………………………………………95
4-2-1- تفاوت فرمهای زمینهگرا 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 سازههای بیونیک………………………………………………………………………………………..106
4-3-3-1- طبیعت و سازههای بلند (سیستمهای ساختمانی ستونی)……………………………………….107
4-3-3-2- سازههای درختی…………………………………………………………………………………………..114
4-3-3-3- سازههای پوستهای در طبیعت…………………………………………………………………………………..117
4-3-3-4- سازههای ورق تا شو در طبیعت…………………………………………………………………………………118
4-3-3-5- سازههای تنسگریتی در طبیعت…………………………………………………………………………………119
4-3-3-6- سازههای بادی در طبیعت………………………………………………………………………………………….124
4-3-3-7- سازههای ژئودزیک در طبیعت…………………………………………………………………………………..126
4-3-3-8- سازههای کابلی کشسان در طبیعت…………………………………………………………………………..128
4-3-3-9- سازههای 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- نمونههایی 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 تصفیهکننده هوا…………………………………………………………………………………………150
4-4-2-4-3- مصالح تنظیمکننده دما (تغییر فاز)………………………………………………………………………153
4-4-2-5- ساخت عایق رطوبتی……………………………………………………………………………………………156
4-4-2-6- تهیه سطوح نچسب………………………………………………………………………………………….157
4-4-2-7- تولید رنگهای خودپاکشونده…………………………………………………………………………………..158
4-4-2-8- تولید بیوکامپوزیتهای سخت……………………………………………………………………………………160
4-5- بیونیک و تأسیسات………………………………………………………………………………………………161
4-5-1- نمونههایی از تأسیسات بیونیکی……………………………………………………………………………………..161
4-5-1-1- ساخت سلولهای فتوولتائیک بیونیک……………………………………………………………………….161
4-5-1-2- طراحی تأسیسات مکانیکی بنا……………………………………………………………………………………167
4-5-1-3- توسعه عایقکاری گرمایشی نیمه شفاف…………………………………………………………………….169
4-6- بیونیک و پوشش…………………………………………………………………………………………….172
4-6-1- طراحی پوست تنفسی بیونیکی برای ساختمان……………………………………………………………..172
4-7- نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………..180
فصل پنجم: نمونه موردی
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 بازیهای 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- نتیجهگیری……………………………………………………………………………………………………197
فصل ششم: مکانیابی و تحلیل سایت
6-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………..200
6-2- درباره شهر شیراز…………………………………………………………………………………200
6-3- مکانیابی و تحلیل سایت انتخابی…………………………………………………………………………201
6-3-1- عوامل موثر در مکانیابی به صورت عام………………………………………………………………………….201
6-3-2- عوامل موثر در مکانیابی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک……………………………………………202
6-3-3- مکانیابی……………………………………………………………………………………………………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- مشخصههای جغرافیایی شهر شیراز……………………………………………………………………………….223
6-4-4- مشخصههای ارتفاعی شهر شیراز……………………………………………………………………………………223
6-5- مشخصههای 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- زمینشناسی و ژئومورفولوژی………………………………………………………………………………………………230
6-6-1- لرزهخیزی………………………………………………………………………………………………………………230
6-7- خاک و پوشش گیاهی…………………………………………………………………………………………..231
فصل هفتم: برنامهریزی و طراحی مرکز تحقیقات و توسعه بیونیک
7-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….233
7-2- مبانی نظری طرح……………………………………………………………………………………………….234
7-3- برنامهریزی 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 شکلگیری 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-نقشهها و تصاویر نهایی…………………………………………………………………………………………………………252
منابع و مأخذ
منابع فارسی……………………………………………………………………………………………………………….266
منابع غیر فارسی…………………………………………………………………………………………………………………..268
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………274
– مقدمه
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 زمینههای مختلف تحقیقاتی رخ دادهاند. خودسازماندهیهای مجذوبکننده سیستمهای ساده در طبیعت، امروزه توجه بسیاری از دانشمندان در زمینههای مختلف علمی را به خود جلب کرده است. پیشرفت علم کامپیوتر و امکانات جدیدی که این علم در اختیار دانشمندان قرار داده نیز تحقیقات پیچیدهای را در این زمینه میسر ساخته است. همچنان که شبیهسازیهای کامپیوتری نشان میدهد، دو علم بیولوژی و تکنولوژی با تمام پیچیدگیهایشان براساس قوانین مشابه و ماوراء شکل گرفتهاند. با ترکیب این دو علم میتوان به عرصه جدیدی از دانش وارد شد که امکان نوآوریهای بیشتر را در زمینههای مختلف فراهم میآورد.
در فرهنگ بریتانیا واژه بیونیک، “ساختسیستمهای مصنوعی که دارای برخی از ویژگیهای موجودات زنده هستند” تعریف شده است. متشابه بودن واژه بیونیک و بیولوژی (زیستشناسی) ما را متوجه ارتباط این علم با موجودات زنده میکند. در ابتدای امر، بیونیک به کاربردهای علمی منحصر میشد و طرحهایی را که اساس شکلگیری آنها موجودات زنده بودند بررسی میکرد. در بازه زمان تعریف جامعتری بدست آمد: “بیونیک عبارت است از هنر بکار گرفتن دانش سیستمهای 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 گرفتهاند. میتوان گفت بیونیک یک انضباط بین علمی است که برای بهبود طراحی، ساخت ابزارها و ماشینهای مورد استفاده بشر، بکار گرفته میشود و دستاوردهای بسیار سودمندی به بشر داده است. هدف اصلی و پرفایده از بکارگیری این دستآوردها این است که به جای بازآفرینی از موجودات زنده، اصول و قواعد طبیعت و سازگاری آنها با یکدیگر مورد مطالعه قرار گیرد. به بیان سادهتر، بیونیک تأکید بر استفادهی 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 سادهترین راه برداشت از طبیعت، تقلید صادقانه از مدل است. هماکنون 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 طرحهایی که شبیه موجودات زنده هستند از این تجربه عظیم بهرهمند میشوند. از طریق مطالعه فرآیند تکامل میتوان به اطلاعات زیادی دست یافت و در علوم مختلف از آن بهره جست. یکی از این علوم معماری است. بیونیک کمک بسزایی به معماران میکند. یکی از دیدگاههای معماران پیرو این سبک این است که “ما در ساختمانها زندگی میکنیم، کار میکنیم و با دیگران تعامل میکنیم و به نوعی ساختمانها باید به عنوان پوستیبرای انسان باشند.” علاوه بر این ساختمانها باید کیفیت زندگی را افزایش دهند و به شرایط محیطی زمین نیز نیمنگاهی داشته باشند.
برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.
