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.