• Главная
• Статьи
• Архитектурная бионика: особенности стиля и принципы построения зданий

Несмотря на разнообразие архитектурных стилей, существует две концепции, на основании которых проектируются сооружения: теория классических архитектурных форм, опирающаяся на законы ордерной системы, и современная композиционная теория, которая базируется на понятиях функционализма и модернизма. В современных направлениях, прежде всего, работают с объемом и достигают выразительности за счет интересной формы всей конструкции.

В этой статье мы остановимся на архитектурной бионике: выявим характерные черты био-тека и его основные отличия от других современных направлений, рассмотрим материалы, применяемые в строительстве, а также разберемся, в чем сложность возведения зданий в данном стиле.

Что такое бионическая архитектура

Современные архитектурные стили предполагают ассиметричность композиции и акцент на объеме, что также свойственно и био-теку. Но в отличие от других направлений, архитектурная бионика базируется на применении свойств, функций, структур и принципов организации живой природы.

В бионической архитектуре живые организмы рассматриваются в качестве прототипов архитектурных объектов, а используемые ими методы построения форм – в качестве прототипов строительных технологий. Кроме того, био-тек подразумевает прямое применение форм живой и неживой природы (рельефа и растительности) в качестве естественного продолжения архитектурного сооружения.

Направление архитектурной мысли, основанное на целостности человека, архитектуры и ландшафта, впервые было заложено американским архитектором Луисом Генри Салливаном в конце 19 века, затем принципы органической архитектуры развивал Фрэнк Ллойд Райт. Архитектурная бионика 20-21 веков прочно связана с такими всемирно известными именами, как Фрэнк Гери, Фрай Отто, Заха Хадид.

Сегодня архитекторы все чаще создают проекты в стиле, основанном на концепциях бионики, позволяющим органично вписать объекты в окружающую природу. Причем тенденция наблюдается не только в строительстве общественных и коммерческих зданий, но и в частной архитектуре. Толчком к развитию био-тека послужили новые технологии в производстве материалов и развитие 3D-моделирования.

Характерные черты био-тека

Архитектурная бионика считается одним из активно развивающихся направлений постмодернизма и базируется на применении органических форм и их связи с внешней средой. В чем же особенности данного стиля?

Для био-тека характерны следующие черты:

• Естественное продолжение природных форм

Сооружение вшито в ткань природных структур таким образом, что растения, овраги, холмы, водоемы не только эстетически вписываются в создаваемую концепцию, но и являются частью конструкций.

Например, дом-мастерская скульптора Элис Трепп в швейцарских Альпах повторяет контуры рельефа и как бы встраивается в ландшафт благодаря своей каскадной структуре, создавая симбиоз архитектуры и природы.

Греческая вилла Ypsilon в оливковой роще реализована в один этаж с эксплуатируемой зеленой кровлей, таким образом, выстраивается единая композиция искусственных и природных очертаний.

• Пластичность, текучесть фасадов

Выверенная элегантная пластика гармонично сочетается с различными рельефами: водной гладью, холмами, горами, оврагами, что позволяет воспринимать природные и искусственные структуры как одно целое.

• Панорамное остекление

В большинстве сооружений в стиле био-тек присутствуют так называемые «видовые точки», с которых зрителю открываются наиболее идеальные с позиции восприятия и философии природные пейзажи. В итоге человек не отгораживается от окружающего пространства стенами здания, а становится частью его.

• Натуральные и экологически чистые материалы

Фасады зданий в стиле био-тек выполняются из  натурального камня, архитектурного бетона, стеклофибробетона. Композитные материалы на основе бетона, в состав которых входят природные компоненты, подчеркивают целостность архитектурного и природного пространства.

• Наполненность символикой

Принципиальная идея – это тот фундамент, на котором зарождается объект. Из идеи рождается форма, которая впоследствии дополняется символикой в виде отдельных архитектурных и художественных элементов.

Например, Храм Лотоса в Индии в районе Нью-Дели реализован в виде лепестков лотоса, каждый из которых отсылает к определенной вере, а все лепестки вместе тянутся к солнцу и, смыкаясь, символизируют бахаизм и единство Бога. А по кругу храма симметрично друг другу расположены девять бассейнов, олицетворяющие девятиконечную звезду Бахаи.

Гостиничный комплекс в Южной Корее Healing stay Kosmos пронизан отсылками к стихиям земли и неба. Элегантные линии фасадов олицетворяют воздушные вихри, а гостиничные номера, выходящие на море, горы и лесной массив соответственно символизируют воду, горную руду, дерево.

Основные подходы к построению форм

Проектирование зданий в стиле архитектурная бионика происходит в двух основных направлениях: заимствовании чисто внешних форм и построении сооружений на основании закономерностей, наблюдаемых у природы. Целостность и сложность зданий в стиле био-тек достигается путем различных подходов к построению форм и их комбинации:

Аттракторный

При создании эскиза за основу берется неподвижная точка, в которую сходятся периодические траектории. На этом стыке вырисовывается достаточно интересная пластика, переносимая в архитектурные образы.  Характерный природный прототип для аттракторного построения – ракушка.

Фрактальный

За основу берется фигура, обладающая свойствами самоподобия, то есть, каждая ее часть подобна всей фигуре в целом. Прямая отсылка к фрактальным структурам – капуста брокколи.

Тригонометрический

Тригонометрические кривые (синус, косинус, тангенс, котангенс) задают определенный ритм, который является формой протекания всех природных процессов. Внешне это выражается в своеобразных складчатых структурах, позволяющих сформировать бесшовную архитектурную пластику.

Бифуркационный

В точке бифуркации происходит раздвоение всех структур и параметров объектов, которые могут множиться до бесконечности. Это создает перетекание форм и непредсказуемость фасадов. Примерами бифуркации служат объекты живой и неживой природы: разделение русла реки, разветвление бронхов, артерий.

Особенности стиля бионика в интерьере

Проектирование интерьеров в стиле био-тек основывается на анализе природных форм и их символическом отображении. Современные технологии моделирования и производства материалов позволяют переносить эстетику живой и неживой природы в интерьеры и формировать комфортное гармоничное пространство. К основным особенностям интерьера в стиле бионика можно отнести:

• Отсутствие симметрии

Интерьер характеризуются плавными изогнутыми линиями, которые создают иллюзию движения. Отдельные функциональные зоны незаметно перетекают одна в другую и часто разграничиваются только освещением, небольшими криволинейными перегородками, двухуровневым полом или нишами.

• Органичность форм

Для элементов интерьера характерны динамичные силуэты и схожесть с естественными формами, поэтому здесь часто можно увидеть контуры и декоративные проемы в виде капли, круга, сот, а также декоративно-конструктивные элементы, повторяющие форму песчаного рельефа или морской волны.

• Бетон в качестве основного материала для отделки

Композитные материалы на основе бетона идеально подходят для создания объема и воплощения бионики в архитектуре интерьеров. Пластичность материалов и входящие в состав природные компоненты позволяют органично реализовывать внутреннее пространство в соответствии с внешним обликом зданий. Чтобы подчеркнуть логическое продолжение архитектурной концепции сооружения, в помещениях часто сохраняют естественную фактуру бетона как основную.

• Спокойная цветовая гамма

Нейтральные пастельные тона подчеркивают воздушность интерьера и связь внутреннего пространства с окружающей природой. Предпочтение отдается оттенкам белого, серого, древесного, зеленого, песочного цветов.

• Акцент на естественном освещении

Связь с природой прослеживается и в естественном освещении, поэтому для интерьера в стиле био-тек характерны панорамные окна. Для повышения степени дневного света кровля часто снабжается фонарными окнами. При этом окна размещаются по движению солнца таким образом, чтобы в течение дня внутрь помещений проникало максимальное количество света.

Преимущества стеклофибробетона при возведении зданий в стиле био-тек

Как уже было сказано выше, одним из факторов развития бионической архитектуры стало создание новых технологий в производстве материалов. Природный камень крайне сложно обрабатывать, что затрудняет изготовление плавных фасадов на основе бионических форм. К тому же, это крайне дорого. Разработка технологии производства стеклофибробетона (СФБ) решила оба этих вопроса. СФБ - композитный материал на основе песка и цемента, свойства которого обеспечиваются добавлением в смесь фибры из стекловолокна, пластификаторов и специальных добавок, а также особыми методами изготовления. Рассмотрим основные преимущества СФБ в качестве материала для реализации архитектурных объектов в стиле био-тек.

1. Создание изделий сложной конфигурации

Многоэтапная технология изготовления изделий из стеклофибробетона включает в себя:

• изготовление моделей на основе чертежей
• изготовление форм на основе моделей
• заливку форм
• выемку и доводку изделий
• покраску (при необходимости)

При правильном соблюдении рецептуры пластификаторы и специальные добавки обеспечивают высокую пластичность СФБ, в результате смесь равномерно распределяется по всему рельефу формы, и на выходе получаются изделия, полностью соответствующие рабочим чертежам.

2. Реализация монолитных объектов параметрических форм

При возведении монолитных конструкций из фибробетона применяют технологию торкретирования. Вначале возводится каркасная решетка из стальной арматуры. После чего под давлением наносится бетонная смесь. Путем добавления щебня, каменной крошки и пигментов получают различные цвета и фактуры поверхностей.

Прочность торкрет-бетона обеспечивается грамотным соблюдением технологии, требующей профессионального оборудования, и зависит от многих параметров: давления, пропорций компонентов, фракций включаемых в смесь частиц, скорости подачи смеси, дистанцией до поверхности нанесения, последующей обработки поверхности. Бетонную смесь необходимо использовать не позднее 2-3 часов после ее приготовления. Технология торкретирования дает возможность в короткие сроки получать высокопрочные монолитные конструкции оптимальной толщины сложных бионических форм.

3. Экономичность

Причины экономичности заключаются в доступности компонентов, входящих в состав СФБ, возможности тиражирования изделий путем изготовления форм и применении технологии торкретирования при возведении монолитных объектов. По сравнению со сборными конструкциями или каменной кладкой сроки возведения сооружений сокращаются в 5-6 раз, что на фоне отсутствия необходимости применения тяжелой техники существенно понижает себестоимость строительных работ.

4. Высокая прочность

При условии грамотной технологии производства прочность изделий из СФБ (предел прочности при сжатии 80 МПа, при растяжении 10 МПа) превышает прочность многих пород натурального камня.  Сравнить свойства и характеристики натурального камня и стеклофибробетона вы можете здесь

Максимальная прочность обеспечивается несколькими факторами:

• добавлением в состав оптимального количества обработанного стекловолокна: равномерно распределяясь по всему объему смеси, фибра создает прочный каркас;
• применением добавок и суперпластификаторов третьего поколения: снижая водоцементное отношение, они минимизируют риски расслоения и образования трещин;
• использованием метода пневмонабрызга при заливке форм: в отличие от виброформования, метод пневмонабрызга позволяет более равномерно распределить волокна по всему объему матрицы и, таким образом, увеличить количество вводимой фибры для повышения прочности.

5. Природные цвета и фактуры

Добавление в смесь природных минералов, напыление специальных составов и добавление цвета в массу дают возможность создавать естественные цвета и фактуры дерева, металла, натурального камня.

6. Устойчивость к внешним воздействиям

Стеклофибробетон не подвержен коррозии и гниению, что особенно важно при встраивании сооружений в природный ландшафт. Являясь морозо- и влагостойким, фибробетон позволяет возводить здания в любых регионах (морозостойкость F100 и более, коэффициент поглощения влаги менее 4,7%). СФБ относится к группе негорючих материалов (НГ), это исключает риски распространения пожара при возгорании объектов снаружи здания.

Подробнее о стеклофибробетоне вы можете прочитать здесь

Роль параметрического моделирования в развитии бионической архитектуры

Использование математических уравнений с набором задаваемых параметров позволило создавать сложные формы и рассчитывать напряжения, растяжения и другие нагрузки на конструкцию с максимальной точностью. Чтобы изменить конфигурацию модели, стало достаточным лишь изменить количество и соотношение параметров, а не создавать эскиз заново. Таким образом, дизайн вырисовывается параллельно с учетом нагрузок на каждый элемент конструкции. Кроме того, моделирование, основанное на использовании программирования, позволяет находить способы наименьшего расхода материалов с учетом сохранения прочности всей конструкции.

Сложность параметризации заключается в длительном периоде обучения и высоком требовании к профессионализму специалистов, применяющих моделирование параметрами.

Плюсы и минусы архитектурной бионики

Рассмотрим основные преимущества и сложности данного направления в реализации частных и общественных объектов.

Плюсы:

• уникальность архитектуры

Био-тек все еще довольно редкий архитектурный стиль, особенно в частном домостроении. Поэтому практически каждый объект становится шедевром – о нем пишут и делают видеорепортажи СМИ и блогеры. Для реализации дизайн-проектов привлекаются архитекторы с именем, учитывающие все сложности, связанные с нагрузкой на конструкцию и интеграцией здания в ландшафт. Идея, лежащая в основе дизайна, в сочетании с параметрическими формами делает объект ценным с художественной точки зрения;

• комфортная среда

Считается, что построенные по принципам бионики здания способствуют улучшению психоэмоционального состояния, а интерьер в стиле био-тек позволяет чувствовать себя максимально комфортно. Объясняют это, прежде всего, плавными текучими формами, схожими с естественной природой, спокойной цветовой гаммой, наполненностью помещений светом.

Минусы:

• высокая стоимость зданий

Стоимость объекта складывается из затрат на дизайн-проект, производство материалов и строительство. Архитектурная бионика требует строгого подхода к проектированию, ведь сложные конструкции требуют учета всех факторов. Чаще всего архитекторы работают совместно с ландшафтными дизайнерами и инженерами, чтобы не только создать уникальный дизайн, но и грамотно встроить объект в среду с учетом рельефа, нагрузок на конструкции и воздействия внешней среды в процессе эксплуатации. Возведение каркаса, приготовление и нанесение торкрет-бетона при реализации параметрических форм требует наличия дорогостоящего оборудования и высокооплачиваемых опытных специалистов;

• сложный в воплощении стиль

Практически каждый объект в стиле био-тек – это своего рода новаторство, когда в отработанные технологии привносятся новые идеи и эффективные методы. Это путь проб, ошибок и доведений до идеального результата. 

Значимые объекты, реализованные нашей компанией

Архитектура Благополучия первая в России стала производить изделия в стиле архитектурная бионика в промышленных масштабах. Это подтверждают реализованные проекты известных зарубежных и российских архитекторов.

Бизнес-центр «Пересвет-Плаза»

Архитектор проекта – знаменитая на весь мир Заха Хадид. Ее по праву называют «королевой кривой», освободившей архитектуру от строгих линий. В 2014 году мы разработали, произвели и смонтировали более 2 тыс. м2 крупногабаритных панелей из стеклофибробетона для внутреннего атриума Dominion Tower. Основная сложность заключалась в том, что все детали атриума предполагали изгибы в плоскостях и смещение яруса, при этом погрешность даже в 1 см была недопустима. Мы единственные взялись за столь сложный проект и выполнили его на высшем уровне. На протяжении семи этажей каждый элемент атриума плавно перетекает один в другой и представляет собой единый архитектурный объект. Естественное освещение благодаря стеклянной крыше, контрастное сочетание белого и черного цветов лестницы придают пространству еще больше динамики, энергии и свободы.

Адрес: Москва, Шарикоподшипниковская улица, дом 5, строение 1

Винодельня Côte Rocheuse (Скалистый берег)

Винодельня создана по проекту Александра Балабина, архитектурное бюро “Северин-Проект”. Архитектура Благополучия реализовала наиболее сложный элемент здания – фасад ресторана в виде гальки. Собственные технологические разработки в области получения и нанесения архитектурного торкретбетона позволили нам полностью раскрыть центральную идею объекта и сделать его примечательным не только в России, но и за рубежом. В зависимости от времени суток и уровня освещенности «галька» кажется то почти белой, то темно-серой, точно так же, как и настоящие камни меняют цвет от соприкосновения с морской водой или нагрева на солнце. Центральная тема морского камня проработана не только через бионический фасад ресторана, но и посредством выразительных проемов в форме «гальки» производственной части винодельни, выполненной в бетоне. Бетон не случайно был выбран в качестве основного материала для фасада и интерьера. Архитектору хотелось создать такой же честное и долговечное сооружение, как хорошее вино, а бетон как нельзя лучше отвечает этим требованиям.

Интерьер ресторана, расположенного внутри «гальки», также выполнен нашей компанией. Стены и выразительные колонны из стеклофибробетона идеально гармонируют с внешней параметрической формой. Панорамные окна и возможность выхода на открытую террасу позволяют насладиться видами холмов и виноградников черноморского побережья до самого горизонта.

Винодельня «Скалистый берег» вошла в 100 лучших проектов России за последние 30 лет и стала единственным российским номинантом в категории «промышленная архитектура» на премию Building of the Year 2021.

Адрес: Россия, Краснодарский край, Анапский район, село Варваровка

Медиацентр «Зарядье»

Архитектура Благополучия выполнила бионический фасад медиацентра парка «Зарядье» сложнейшей формы методом торкретирования стеклофибробетона. Архитектор проекта – Чарльз Ренфро. Главной идеей было создание нового образа, в котором ландшафт и архитектура сливаются в единое целое. Фасад медиацентра не нарушает природный рельеф местности, а, напротив, подчеркивает его. Работы проводились круглосуточно, объект был реализован в предельно сжатые сроки (38 дней), и в сентябре 2017 года в день 870-летия Москвы состоялось его торжественное открытие. Парк «Зарядье» вошел в число 15-ти лучших мировых проектов в категории «Общественная архитектура» на получение премии Arch Daily 2018.  

Адрес медиацентра «Зарядье»: Москва, ул. Варварка, 6, стр. 1

Заключение

Бионическая архитектура воссоздает изящные линии, окружающие нас в биосфере, и позволяет индивидуально рассматривать каждый проект в зависимости от рельефа местности и окружающих объектов. Здания в стиле био-тек действительно являются уникальными и заслуживают внимания как в нашей стране, так и за рубежом. 3D-моделирование и появление новых технологий в производстве материалов дали существенный толчок развитию бионики, однако это направление все еще остается крайне сложным и дорогим. На каждом этапе, от прорисовки эскиза и разработки дизайн-проекта до завершения строительно-монтажных работ, требуются специалисты с высокой квалификацией, большим опытом, умением принимать вызов и находить оптимальные методы решения даже самых непростых задач.