معماری بیونیک (Bionic Architecture) چیست؟

مفهوم واژه بيونيک
برای تعریف معماری بیونیک ابتدا باید واژه ی "بیونیک" را تعریف کرد. واژه ايي به نام "بيونيک" از ترکيب دو لغت "بيولوژي" و "تکنيک" به معناي زيستار شناختي يا بکارگيري اندام‌هاي ساختگي طبيعت که به فارسي "زيست فني" ميباشد بيان گرديده است.
بيونيک را علم سيستم‌هايي که شالوده و پايه ي تمامي سيستم‌هاي زنده‌اند ميدانند. امروزه هرجا سخن از تکنولوژي به ميان مي‌آيد تصوير همان دستاوردهاي مهم تکنولوژي به ذهن مي‌آيد اما اگرکمي به مسيرتکنولوژي دقت کنيم هر پديده صنعتي يا ساختماني، از الگوي زنده طبيعت الهام گرفته است. هم اکنون بيونيک از هر جهت، هنر به کارگيري دانش سيستم‌هاي زنده در حل مسائل فني است. از رهاورد تحقيقات علمی، با تلفيق دو واژه «بيولوژي» و «تکنيک»، ‌علم «بيونيک» را به عنوان دانشي که مسايل فني را از را ههاي زيستي حل مي‌کند، بنا نهاده‌اند.

معماری بیونیک (Bionic Architecture) چیست؟
معماری بیونیک (Bionic Architecture) به زبان ساده به معنای زنده جلوه دادن ساختمان است. در واقع یکی از تمایلات مهم این توع از معماری، زنده‌نمایی مصالح سردی است که مرده به نظر می‌رسند.
یکی از موارد جالبی که در مورد آفرینش انسان وجود دارد این است که طبیعت در نهایت تبدیل به طراح و معمار نهایی شده است. گیاهان و جانوران توانسته‌اند طی سالها با تزئینات و طراحی‌های خود بر مسائل و مشکلات محیط زیستی فائق بیایند. انسان نیز به دلیل تمایل ذاتی خود به طبیعت همواره سعی داشته تا در ساخت و طراحی مکان‌ها و وسایل مورد نیاز خود از طبیعت و محیط‌ زیست اطراف خود الهام بگیرد.

تاریخچه معماری بیونیک
مطالعات باستان شناسی نشان می دهند که اولین فرم های سبک بیونیک به دوران یونان باستان (قبل از قرون 18 و 19 میلادی) برمی گردد که عمدتا بر پایه مطالعات و مشاهدات آناتومیکی بدن انسان بوده است. در واقع یونانیان به ویژگی های بدن انسان و آناتومی آن بسیار علاقه مند بودند به همین دلیل سبب پیدایش طراحی متقارن در معماری آنها شد. حتی نمونه هایی از کاربرد فناوری معماری بیونیک در عصر یونان وجود دارند که از گیاهان استفاده کرده اند که ایده اولیه آن را دانش آموزان پولیکلیتوس دادند.
در طی قرن های 18 و میلادی و بعد از انقلاب صنعتی، وقتی که نگران مفاهیم پیشرفت ها و مفاهیم سبک مدرن و فناوری بودند، ایده سبک های بیونیک یا مبتنی بر طبیعت دوباره جان تازه ای گرفتند و ساختمان هایی که در این دوره ساخته می شدند سبک آینده نگرانه داشتند. به عنوان مثال کلیسای ساگرادا فامیلیا در بارسلون اسپانیا که توسط آنتونی گائودی ساخته شده، در آن از الگوها و شکل های مختلف گیاهان برای فرم کلی و از ستون فقرات انسان برای ستون های آن الهام گرفته است. از دیگر نمونه های معماری بیونیک در گذشته می توان به ساختمان کریستال پالاس لندن اشاره کرد که توسط جوزف پاکستون ساخته شد و در آن از طرح شبکه ای مانند ساختار استخوان انسان، بافت آوندی نیلوفرهای آبی و استخوان ران انسان الهام گرفت.
در قرن های 20 و 21 به دنبال نگرانی های پیرامون گرمایش زمین و تغییرات اقلیمی و همچنین پیشرفت های وسیع در حوزه فناوری، سبک بیونیک به سمت استفاده از روش های مقرون به صرفه و کارآمد و مدرن پیش رفت. از جمله نمونه های معماری بیونیک به شیوه مدرن می توان به آسمان خراش تجاری سنت ماری اکس لندن اشاره کرد که طرح آن از یک جانور دریایی با اسکلت خارجی شبکه ای مانند و فرم دایره ای الهام گرفته شده که نیروهای جریان آب را دفع می کند. بنابراین طرح نهایی ساختمان به صورت آلومینیومی با روکش استیل و مورب در آمد که کل فرایند خنک سازی، گرم کردن، تهویه و نورپردازی به شکل کاملا طبیعی و غیر فعال انجام می گیرد.
بنابراین همانطور که مشاهده می کنید معماری بیونیک و الهام از طبیعت ریشه در تاریخ دارد و امروزه یکی از سبک های پرطرفدار است.

رابطه طبیعت و معماری بیونیک
همانطور که پیش‌تر نیز گفته شد، انسان علاقه بسیاری به طبیعت دارد و حرکت به سوی طبیعت موضوعی اجتناب‌ناپذیر است. هر جاندار که اکنون در طبیعت زندگی می‌کند، میلیون‌ها سال تکامل داشته است که در این تکامل چند هزار ساله، طبیعت هر آنچه را که با خود سازگاری نداشته است را از بین برده است. این موضوع اهمیت مطالعه فرآیند تکامل جانداران دیگر را دو چندان می‌کند چرا که بدین وسیله می‌توان مکانیسم‌های جدید فناوری را از روی موجودات زنده نسخه برداری کرد.
بیونیک که به علم بررسی نظام هیات جانداران نیز معروف است، امروزه به عنوان یکی از سه علم برتر جهان شناخته می‌شود که It، Nano و Bionic هستند.
معماری بیونیک به عبارت دیگر استفاده از عوامل طبیعی در ساخت بناهاست تا بتوان آنها را بیشتر با محیط زیست سازگار کرد. عواملی که در طبیعت وجود دارند و بشر برای ساخت از آنها استفاده می‌کند به شرح زیر هستند:
پوسته یا جلد، ساختار، آراستن و انرژی

بخش‌های مختلف معماری بیونیک
این نوع از معماری در واقع شامل سه بخش است:
ساختار اصلی: علم سیستم‌هایی که عملکرد آنها از سیستم‌های زنده الهام گرفته شده است.
مکانیزم‌ها: علم سیستم‌هایی که خصوصیاتشان به سیستم‌های زنده شباهت دارد.
دریافت حسی فرم: علم سیستم‌هایی که از منظر ظاهری به سیستم‌های زنده شبیه هستند.
امید است مطالعه مطلب معماری بیونیک چیست؟ برای شما مفید واقع گردیده باشد. سعی ما این بود که در این مطلب بصورت اجمالی به مبحث معماری بیونیک بپردازیم و تعریفی اولیه از این نوع معماری را بیان کنیم.

انواع معماری بیونیک
معماری بیونیک انواع مختلفی دارد که در تمامی آنها هدف یک چیز است و آن هم الهام از طبیعت برای ایجاد ساختارها و سازه های بسیار مستحکم و قدرتمند می باشد. در ادامه به معرفی انواع معماری بیونیک در طراحی سازه می پردازیم:
• سازه های کابلی با الهام از تار عنکبوت (Cable Structures):
معماری بیونیک در سازه های کابلی با الهام از تار عنکبوت گرفته شده که بهترین معماران ساختمانی در جهان هستند. با توجه به اینکه ساختار تار عنکبوت بسیار مستحکم و سبک بوده و می تواند تا 25 برابر وزن خود فشار و نیروی کششی تحمل کند، از فرم و ویژگی های آن در ساختمان ها استفاده کرده اند. نمونه معروف آن می توان به استادیوم المپیک مونیخ اشاره کرد که برای بازی های المپیک تابستانی سال 1972 ساختند. سقف چادری و شبکه مانند این استادیوم با مساحت 74800 متر مربع بسیار مشهور است.
• سازه های صدفی با الهام از صدف دریایی، حلزون، تخم مرغ و پوست آجیل (Thin-Shell Structures):
ساختار صدفی که ساختارهای دیواری نازک فضایی است که در آن دو سطح منحنی شکل در بالا و پایین قرار می گیرند و بین این دو سطح را ضخامت سازه های صدفی پر می کند و این فاصله بسیار کمتر از سایر ابعاد آن است. با توجه به قطر محور و ضخامت بدنه، فشار زیادی توسط ساختارهای صدفی قابل تحمل است و همین ویژگی در معماری بیونیک مورد استفاده قرار گرفته است.
از جمله نمونه های معماری بیونیک در سبک سازه های صدفی می توان به سالن نمایشگاه مرکز صنایع و فناوری ملی پاریس اشاره کرد که در سال 1905 ساخته شده و سقف آن شبیه به صدفی است که با ساختارهای بتنی هذلولی شکل تقویت شده و سطح کلی به فرم مثلث سفید رنگ شبیه شده است. در این ساختار کل فشار و ظرفیت نیروهای حامل به شکل یکسان در کل آن پخش شده و در نتیجه ساختمان فشار زیادی را تحمل نمی کند.
سازه های غشایی، چادری، پارچه ای یا ممبران با الهام از سلول (Membrane Structures):
سازه های غشایی یا ممبران که به آنها چادری یا پارچه ای هم می گویند نوع دیگری از معماری بیونیک است که در آن از ساختار و رفتار سلول های بدن الهام گرفته اند که چطور تحت فشار هیدرواستاتیک، عمل کرده و رفتار می کنند. در واقع با این پدیده طبیعی، شکل سلول ها به کمک جریان سیالات و فشارهای داخلی و خارجی همیشه به شکل ثابتی حفظ می شود. در معماری بیونیک از غشاهای پنوماتیک استفاده می کنند تا عملکرد تنشی متریال ها را بهبود ببخشند ضمن اینکه مقرون به صرفه و سبک وزن هم هستند. این سازها در ساختمان و دستگاه های موقت استفاده می شوند. سطح ساختمان مرکز ملی ورزش های آبی پکن براساس این نوع از معماری بیونیک ساخته شده است. در این ساختمان از ETFE و فضای شبکه ای فوم مانند استفاده شده تا شیشه کمتری بکار بگیرند و نیاز کمتری به استفاده از فولاد باشد.
سازه های حفره مانند (Cavity Structure)
سازه حفره مانند با هدف استفاده از انرژی های طبیعی مثل باد، باران و انرژی های خورشیدی است تا شبیه به غارهای زیستی باشند. از جمله نمونه های کاربرد معماری بیونیک از نوع سازه های حفره مانند می توان به آتریوم، پاسیو، خروجی های هوا و دیگر فضاهای داخلی برای کنترل آب و هوای داخلی اشاره کرد. ساختمان مینارت که بخشی از توسعه کمپ Uithof در دانشگاه اوترخت هلند بود براساس همین نوع معماری بیونیک ساخته شده که هم فضایی برای گردش هوا و حفظ انرژی های سبز و هم مکانی برای ملاقات های اجتماعی است.
موارد گفته شده از مهمترین نمونه ها و انواع معماری بیونیک بودند که در رابطه با هر یک به بررسی مبانی معماری بیونیک و مثال های شاخص پرداختیم. برخی دیگر از مدل های رایج معماری بیونیک عبارتند از:
• سازه های کمانی شکل (Arch Structures): سازه هایی که ساختار آنها براساس ستون فقرات یا نخاع جانوران الهام گرفته می شوند و ساختاری بسیار مستحکم و مقاوم دارند.
• سازه های پاف مانند و برجسته (Puffing Structure): این سازه ها با الهام از سلول های جانوری و گیاهی ساخته می شوند و بیشتر جنبه تزیینی و دکوراتیو در معماری دارند.
• سازه های پیچشی و اسپیرال (Spiral Structure): این سازه ها با الهام از برگ درختان چنار و توانایی آن برای تنظیم نور خورشید ساخته شده اند و این گونه ساختمان ها نورگیری فوق العاده ای دارند.

خصوصیات و ویژگی معماری بیونیک
همانطور که تا اینجا از توضیحات و مثال های زده شده متوجه شدید، تمامی نمونه های معماری بیونیک بر یک اصل و ویژگی مشترک استوار هستند: استفاده و الهام از ساختارهای طبیعی برای ساختمان ها و فناوری های مختلف.
بنابراین خصوصیات معماری بیونیک را می توان به شکل خلاصه این چنین بیان کرد:
• استفاده از متریال هایی که به نمونه های طبیعی و ساختار آنها شباهت بیشتری دارند؛
• تأکید بر استفاده از المان های طبیعی برای افزایش مقاومت و استحکام ساختمان؛
• لزوم الهام گیری از ارگانیسم ها و ساختارهای زنده برای ساخت ساختمان ها؛
• سازه های متنوع بر اساس اصول مهندسی برگرفته از نمونه های طبیعی و موجودات زنده؛
• استفاده از انرژی های طبیعی برای کنترل میکرو اقلیم ها در داخل ساختمان های اداری، تجاری و مسکونی

مصالح معماری بیونیک
متریال و مصالح معماری بیونیک براساس خصوصیات فیزیکی و ترکیبات شیمیایی مواد بیولوژیکی است تا از آنها به نحوی مؤثر در صنعت ساختمان سازی و معماری استفاده کنند. هدف نهایی این است که استفاده از این متریال ها در نهایت منجر به افزایش عملکرد و بهبود کارکرد ساختمان و مقاومت کلی آن شود.
علم مواد در معماری بیونیک به عنوان شاخه جدیدی از مهندسی و معماری به خدمت گرفته شده تا بتوانند به کمک معماری بیونیک، ساختمان های سبز یا الهام گرفته از طبیعت بسازند. با این کار استفاده از منابع به شدت کاهش پیدا کرده و انتشار کربن و گازهای مضر نیز کاهش زیادی پیدا می کند که در راستای هدف کلی محیط زیست یعنی کاهش گرمای زمین و گازهای گلخانه ای است.
رایج ترین مصالح و متریال های مورد استفاده در معماری بیونیک عبارتند از:
• TIW
• کرتین های وال های شیشه ای دو جداره (DGCW)
• دیوارهای ترومب (Trombe)
• متریال هایی شبیه به کندو زنبور عسل
• متریال های با خاصیت خود پاک کنندگی (Self-Cleaning)
• متریال های با خاصیت خود ترمیمی (Self-Healing)
این موارد در حال تکمیل شدن هستند و روز به روز به تنوع مصالح افزوده می شود.

مزایا و معایب معماری بیونیک
مزایای معماری بیونیک در دنیای امروزی بسیار زیاد و متنوع است اما شاید بتوان گفت که بزرگترین مزیت آن این است که به ثبات و پایداری محیط زیست کمک بیشتری می کند چون از متریال های تجدیدپذیر، انرژی های طبیعی و الگوهای زنده کمک می گیرد. البته از جمله فواید معماری بیونیک باید به کاهش استفاده از متریال هایی مثل فولاد و بتن نیز اشاره کرد که در نهایت صرفه جویی عظیمی در منابع و سرمایه های جاری خواهد شد.
به عنوان مثال در پروژه جنگل صحرای بزرگ آفریقا یا SFP تلاش کرده اند با الهام گرفتن از یک نوع سوسک بیابانی صحرای نامیبیا که قادر به تنظیم دمای بدن و تبدیل مه صبحگاهی به آب تازه در آب و هوای گرم و بسیار خشک است ساختمانی بسازند که مجهز به سیستم تبخیر آب شور، خنک سازی و مرطوب کنندگی است و شرایط را برای کشت گیاهان در کل سال فراهم می کند. هوا تبخیر شده به آب تازه تبدیل می گردد و گلخانه را در شب نیز گرم نگه می دارد. نمک استخراج شده هم به شکل کریستال های کلسیم کربنات و سدیم کلرید در می آید که از آن مصالح و بلوک های ساختمانی می سازند و هدر رفت بسیار کمی هم دارد.
این موارد تنها بخشی از مزایای خارق العاده و فواید معماری بیونیک در زندگی امروزی است.
ولی عیب معماری بیونیک هم بیش از حد تکنیکی بودن آن است به همین دلیل معماران باید بسیار حرفه ای و دانش آموخته از مراکز بسیار معتبر باشند. به عنوان مثال در پروژه ایست گیت یا مرکز دروازه شرقی در هراره پایتخت کشور زیمباوه، قوانین بسیار سختگیرانه ای داشت و معماران آن ادعا می کردند که دیوارهای خارجی این بنا نباید تحت نور مستقیم خورشید باشند و نسبت به پنجره به دیوار باید حدود 25% باشد و پنجره ها باید کاملا عایق در نظر گرفته شوند تا در برابر آلودگی و نویز و آب و هوای غیر قابل پیش بینی مقاومت نشان دهد.

_______________________________________________________