کد مقاله : 140306121143604 بازدید : 172 صفحه: 32 - 48

https://doi.org/10.71930/DPAU.2025.1143604

نوع مقاله: پژوهشی

تدوین راهکار های بهره وری از مکانیسم های زیستی (بیومیمیکری) به منظور دستیابی به انعطاف پذیری درطراحی معماری

محورهای موضوعی : معماری

علی زارعی محمود آبادی ¹ , لیلا زارع ^{2
*}

1 - پژوهشگر دکتری معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
2 - استادیار مرکز تحقیقات اقتصاد خلاق دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب، تهران، ایران

تاریخ دریافت : 1403/06/12 تاریخ پذیرش : 1403/08/27 تاریخ انتشار : 1404/03/18

کلید واژه: بیومیمکری, بیومیمیتیک, انعطاف پذیری, انعطاف پذیری عملکردی,

چکیده مقاله :

یکی از مشکلات مهم امروزی در معماری این است که طراحی ساختمان‌ها نمی‌تواند به تغییرات عملکردی و اقلیمی در طول زمان پس از ساخته شدن پاسخ دهد. این مسئله به عنوان یکی از چالش‌های اساسی در طراحی ساختمان‌ها تلقی می‌شود. نزدیک شدن به این مشکل با استفاده از طراحی جنبشی، امکانات جدیدی را برای طراحی فراهم می‌کند. در این زمینه، بیومیمیکری که رویکردی برای استفاده و شبیه‌سازی ساختارهای طبیعی است، می‌تواند راهنمای حل مسئله باشد. هدف این مطالعه، آزمون فرضیه‌ای است که بر اساس آن، استفاده از مکانیسم‌های جنبشی الهام‌گرفته از ارگانیسم‌های زیستی می‌تواند راه‌حل‌هایی برای تغییرات ظرفیت و نیازهای عملکردی و اقلیمی فراهم کند. طراحی جنبشی با الهام از مکانیسم‌های زیستی می‌تواند امکانات جدیدی برای مقابله با این مشکل به ارمغان آورد. این مطالعه با توجه به سنت کیفی تحقیق و با روش تحلیلی-توصیفی و تطبیقی، مبتنی بر مطالعات کتابخانه ای، تحلیل و آنالیز داده به بررسی استفاده از مکانیسم‌های الهام‌گرفته از طبیعت برای ارائه راهکارهایی جهت انعطاف‌پذیری در طراحی معماری می‌پردازد و در این راستا سه پروژه مطرح در دنیا را بر مبنای مولفه‌های استخراج‌شده مورد بررسی و تحلیل قرار می‌دهد. بیومیمیکری به عنوان رویکردی برای بهره‌گیری و شبیه‌سازی ساختارهای طبیعی، می‌تواند راهنمایی مؤثر در این زمینه باشد. نتایج این تحقیق با بررسی سه پروژه ی مطرح در این حوضه نشان می‌دهد که با تطبیق اصول بیومیمیکری در طراحی معماری، می‌توان به انعطاف‌پذیری مطلوب دست یافت و ساختمان‌هایی طراحی کرد که نه تنها پایدارتر، بلکه با تغییرات محیطی و نیازهای کاربران نیز همگام باشند. در نهایت، این رویکرد می‌تواند به بهبود کارایی و افزایش عمر مفید ساختمان‌ها منجر شود.

چکیده انگلیسی:

One of the most important problems in architecture today is that the design of buildings cannot respond to functional and climatic changes over time after being built. This problem is considered as one of the basic challenges in building design. Approaching this problem using kinetic design provides new possibilities for design. In this context, biomimicry, which is an approach to use and simulate natural structures, can be a guide to problem solving. The aim of this study is to test the hypothesis that the use of kinetic mechanisms inspired by biological organisms can provide solutions to changes in capacity and functional and climatic needs. Kinetic design inspired by biological mechanisms can bring new possibilities to deal with this problem. According to the qualitative tradition of research and with analytical-descriptive and comparative method, based on library studies, analysis and data analysis, this study examines the use of mechanisms inspired by nature to provide solutions for flexibility in architectural design, and in this regard, three projects It examines and analyzes what is happening in the world based on the extracted components. Biomimicry as an approach to use and simulate natural structures can be an effective guide in this field. The results of this research, by examining three projects in this area, show that by applying biomimicry principles in architectural design, it is possible to achieve optimal flexibility and design buildings that are not only more stable, but also keep pace with environmental changes and user needs. Finally, this approach can lead to improving the efficiency and increasing the useful life of buildings.

منابع و مأخذ:

1. افهمی، رضا؛علیزاده، مصطفی (1392)، انعطاف پذیری معماری مسکن در عصر تحولات جمعیتی، کتاب ماه هنر،1392، شماره 177
2. اقبالی، سیدرحمان، و حصاری، پدرام. (1392). رویکرد مدولار و پیش ساختگی در مسکن انعطاف پذیر. مسکن و محیط روستا، 32(143)، 53-68.
3. زندیه، مهدی؛رحمان اقبالی، سید؛ حصاری، پدرام (1390) ، روشهای طراحی مسکن انعطاف پذیر، نقش جهان، شماره1
4. عینی فر، علیرضا (1382)، الگویی برای تحلیل انعطاف پذیری در مسکن سنتی ایران، هنرهای زیبا، شماره13
5. Arslan Selçuk, S. (2009). Proposal for a non-dimensional parametric interface design in architecture: a biomimetic approach.
6. Asefi, M., & Foruzandeh, A. (2011). Nature and kinetic architecture: The development of a new type of transformable structure for temporary applications. Journal of Civil Engineering and Architecture, 5(6).
7. Badarnah, L. (2017). Form follows environment: Biomimetic approaches to building envelope design for environmental adaptation. Buildings, 7(2), 40. doi.org/10.3390/buildings7020040
8. Bar-Cohen, Y. (2006). Biomimetics—using nature to inspire human innovation. Bioinspiration & biomimetics, 1(1), P1. DOI 10.1088/1748-3182/1/1/P01
9. Estaji, H. (2017). A review of flexibility and adaptability in housing design. International Journal of Contemporary Architecture, 4(2), 37-49
10.
Fox, M. A. (2001). Sustainable applications of intelligent kinetic systems. Paper presented at the Second International Conference on Transportable Environments 11.
Harry, S. C. (2006). : RESPONSIVE KINETIC SYSTEMS. University of Cincinnati, 12.
İnan, N. (2014). Kinetik yapı tasarımında işlevsel esneklik ve entegre sistemlerin kullanım önerisi. Unpublished Phd Thesis, Gazi University Institute of Science and Technology, Ankara, 7-115. 13.
İslamoğlu, Ö., & Usta, G. (2018). Mimari tasarimda esneklik yaklaşimlarina kuramsal bir bakiş. Turkish Online Journal of Design Art and Communication, 8(4), 673-683. 14.
Kizmaz, K. C., & Cimsit Kos, F. (2015). Esneklik kavramında kullanıcı katılımının önemi ve güncel yaklaşımlar. doi.org/10.20854/befmbd.59800 15.
Kronenburg, R., Flexible Architecture that Responds to Change, Laurence King Publishing Ltd, London, 46-230, (2007). DOI:10.1108/OHI-02-2005-B0008 16.
Pawlyn, M. (2019). Biomimicry in architecture: Riba Publishing. 17.
Schmidt III, R., Eguchi, T., Austin, S., & Gibb, A. (2010). What is the meaning of adaptability in the building industry. Open and Sustainable Building, 233-242. 18.
Schneider, T., & Till, J. (2005). Flexible housing: opportunities and limits. Arq: Architectural Research Quarterly, 9(2), 157-166. doi:10.1017/S1359135505000199 19.
Sun, L. (2024). Biomimicry as an Approach to Sustainable Architecture. International Journal of High School Research, 6(1). 20.
Verbrugghe, N., Rubinacci, E., & Khan, A. Z. (2023). Biomimicry in Architecture: A Review of Definitions, Case Studies, and Design Methods. Biomimetics, 8(1), 107. doi.org/10.3390/biomime 21. Vincent, J. (2000). Deployable structures in nature: potential for biomimicking. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 214(1), 1-10.
doi.org/10.1177/095440620021400101 22.
Yiannoudes, S. (2016). Architecture and adaptation: From cybernetics to tangible computing: Routledge.

متن کامل:

تاریخ دریافت مقاله : 12/6/1403

تاریخ پذیرش مقاله : 27/08/1403

علی زارعی محمود آبادی1

لیلا زارع (نویسنده مسئول)2

چکیده

کلمات کلیدی: بیومیمکری، ساختارهای طبیعی ، انعطاف پذیری، معماری جنبشی

1- پژوهشگر دکتری معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2- استادیار گروه معماری، دانشکده هنر و معماری، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. (zare@wtiau.ac.ir)

1-مقدمه

امروزه با توجه به پیشرفت تکنولوژی مصالح و تاسیسات مکانیکی، عمر آثار معماری بسیار طولانی تر از گذشته شده است. اما با توجه به مسائلی همچون تحولات جمعیتی، تغییرات اقلیمی و تغییر در عملکرد فضا طی زمان، برای رسیدن به معماری با دوام و پایدار نیازمند به انعطاف پذیریی بیش از گذشته در بناهای امروزی هستیم. با توسعه فناوری، فرهنگ ها، سبک زندگی، نیازها و انتظارات جوامع به سرعت در حال تغییر است. معماری نیز متاثر از این تحولات و تغییرات است. در حالی که ماندگاری و مقاومت زمانی مهم‌ترین معیار طراحی در معماری در دوران قدیم بود، تغییرپذیر بودن سازه و پاسخگویی به نیازهای متغیر از جمله ویژگی‌های مورد توجه امروز است. به منظور ایجاد فضاهایی که بتوان با نیازهای مختلف تطبیق یابند و با توجه به تغییرات و تعداد کاربران تغییر کنند، سازه هایی با قابلیت حرکت به عنوان راه حل در نظر گرفته می شوند. در این مورد، رویکرد طراحی جنبشی، امکانات جدیدی را برای حل مسائل ارائه می دهد.

زندگی امروزی پویا است، بنابراین فضایی که ما در آن زندگی می کنیم نیز باید پویا باشد، قابل تنظیم با نیازهای ما که به طور مداوم به مفهوم طراحی و خلق و خوی ما تغییر می کند. ساختمان‌های جنبشی می‌توانند از ریتم‌های طبیعت پیروی کنند و می‌توانند جهت و شکل خود را از بهار به تابستان، از طلوع تا غروب خورشید تغییر دهند و خود را با آب و هوا تطبیق دهند تا ساختمان‌ها زنده باشند (David,2008).

موجودات، گیاهان و حیوانات در طبیعت برای رفع نیازهای خود مانند تغذیه، سرپناه، تولیدمثل و حفاظت در طول زندگی خود دائماً در حرکت هستند. طبیعت طیف گسترده ای از ساختارهای جنبشی پیچیده و مکانیسم های جذاب را ارائه می دهد. در این زمینه، «بیومیمتیک» که رویکردی برای استفاده و شبیه‌سازی تشکل‌های طبیعت است، به حل مشکلات طراحی در مفاهیم انعطاف‌پذیری عملکردی و معماری جنبشی کمک می‌کند.

در این مطالعه، استفاده از مکانیسم‌های جنبشی الهام‌گرفته از زیست، که انعطاف‌پذیری در معماری را فراهم می‌کنند، به منظور اجازه دادن به تغییرات در عملکرد و ظرفیت در محدوده انعطاف‌پذیری عملکردی و تغییرات دمایی در محدوده انعطاف پذیری محیطی در طراحی، مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌هایی از موجودات طبیعی که می‌توانند شکل خود را تغییر دهند و موجوداتی که میتوانند خود را با تغییرات اقلیمی سازگار کنند مورد بررسی قرار گرفتند و از طریق تحلیل نمونه های موردی نشان داده شد که انعطاف‌پذیری را می‌توان با تطبیق اصول کار موجودات زنده با سیستم فرم و ساختار ساختمان به دست آورد. انقلاب بیومیمتیک اکنون به عنوان یک دستورالعمل اصلی برای محیط های ساخته شده پایدارتر در نظر گرفته می شود، به این معنی که ساختمان ها به جای استخراج عناصر از طبیعت، بر یادگیری از طبیعت متمرکز هستند.

2-پیشینه و مبانی نظری تحقیق

پیشینه ی این پژوهش در دودسته ی انعطاف پذیری و بیومیمیکری مورد بررسی قرار گرفت که در (جدول 1) گردآوری شده است

ردیف	نویسندگان	عنوان	سال	ملاحظات صورت گرفته
1	اشنایدر و تیل	Flexible Housing: Opportunities and Limits	2005	انعطاف پذیری در درجه اول تنوع واحدها را در یک چیدمان معماری در نظر می گیرد، ثانیاً شامل توانایی واحدها برای سازگاری و تغییر در طول زمان می شود و در نهایت ساختمان ها را قادر می سازد تا با عملکردهای جدید سازگار شوند(Schneider & Till, 2005).
2	رابرت اشمیت سوم و همکارانش	WHAT IS THE MEANING OF ADAPTABILITY IN THE BUILDING INDUSTRY?	2010	انعطاف‌پذیری را به عنوان ظرفیت بافت ساختمان برای برآورده کردن مؤثر تقاضاهای در حال تحول و در نتیجه به حداکثر رساندن ارزش آن در طول زندگی تفسیر می‌کنند (Schmidt III, Eguchi, Austin, & Gibb, 2010).
3	استاجی	A review of flexibility and adaptability in housing design	2017	انعطاف پذیری را به عنوان پتانسیل یک ساختمان برای پاسخگویی به خواسته های مورد انتظار، سازگاری خود با این تقاضا و بازآرایی تعریف می کند (Estaji, 2017).
4	علیرضا عینی فر	الگویی برای تحلیل انعطاف پذیری در مسکن سنتی ایران	1382	به ویژگی های عملکردی، ساختاری و فضایی عناصر تثبیت شده، نیمه تثبیت شده و متغیر فضا در مفهوم انعطاف پذیری توجه کرده است. همچنین بیان شده که امکان تطبیق فضاهای واحدهای مسکونی با نیازهای جدید و در حال تغییر خانواده، پاسخ به عملکردهای متنوع در زمان واحد و استفاده از فصل مشترک فضاهای مسکن در مقیاس های مختلف، از نکات مهم قابل رعایت در طراحی مجموعه های مسکونی جدید است. با درک بهتر از مفهوم انعطاف پذیری، استفاده مفید و بهینه از فضاهای طراحی شده میسر شده و تفاوت میان کیفیت فضاهای واحدهای مسکونی هم مساحت آشکارتر میشود. به این ترتیب میان کمیت و کیفیت خانه، به جای رابطه ای مستقیم و یک به یک، ارتباطی درونی و متکی به مفاهیم عمیق طراحی و خلاقیت طراح برقرار خواهد شد (عینی فر،13۸2).
5	مهدی زندیه، سید رحمان اقبالی و پدرام حصاری	روشهای طراحی مسکن انعطاف پذیر	1390	" بیان داشته اند که ساخت و ساز مسکن باید به گونه ای انعطاف پذیر باشد که با نیازهای در حال تغییر و خواسته های کاربران متناسب باشد و آنها را برآورده سازد. این مقاله حوزهذذهای اصلی انعطااف پذیری و مفاهیم مربوط به سازگاری، تنوع پذیری و تغییر پذیری در زمینه مسکن را تجزیه و تحلیل کرده که انعطاف پذیری اشاره به راهی بی پایان د ر طراحی دارد که اجازه میدهد تغییرات بی پایان باشند و همچنین توصیه هایی در راستای انعطاف پذیری مسکن امروز ارائه داده است کاه استفاده از دیتیال های پیش ساخته، استفاده از رویکرد مدولار و ...از این موارد است (زندیه و همکاران، 1390).
6	رحمان اقبالی و پدرام حصاری	رویکرد مدولار و پیش ساختگی در مسکن انعطاف پذیر	1382	همچون مقاالات قبلی به این موضوع اشاره دارد که ساختمانی ساخته شود که بتواند در طول زمان تغییر کند و خانه ها امکان بازسازی دائمی و ارتقای کیفیت در آنها پیش بینی شده باشد. به طور کلی الگویی تعیین شود که الگویی همراه با طبیعت و دوست دار خواسته های متنوع بشریت باشد. ساختمانهایی که براساس معماری پایدار و انعطاف پذیر طراحی شده اند فوایدی از قبیل پایداری اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی دارند (اقبالی و حصاری، 1382).
7	مارتا باروزی و همکارانش	The sustainability of adaptive envelopes: developments of kinetic architecture	2016	بیان میکنند که معماری جنبشی رویکردی نوین در طراحی معماری است که با استفاده از پوسته‌ها و سیستم‌های سایه‌اندازی تطبیق‌پذیر، امکان تغییر و تطبیق ساختمان با شرایط محیطی و نیازهای کاربران را فراهم می‌کند و به بهبود کارایی انرژی و پایداری محیطی کمک می‌کند (Barozzi,2016)
8	پدرسن زری	An ecosystem based biomimetic theory for a regenerative built environment	2023	استفاده از بیومیمیکری را به عنوان فرآیند طراحی به دو بخش تقسیم می‌کند. طراحی به دنبال زیست شناسی و طراحی موثر بر زیست شناسی است. طراحی به دنبال زیست شناسی؛ روشی است که به بررسی چگونگی حل این مشکل در طبیعت برای تعریف و حل مسئله طراحی می پردازد. این واقعیت که طراحان مشکل را شناسایی کرده و از خواص مکانیکی یک فرم یا موجود در طبیعت تقلید می کنند، این روش را توضیح می دهد. طراحی تاثیرگذار زیست شناسی؛ این روشی برای به کارگیری داده های به دست آمده با بررسی ویژگی های خاص یک موجود زنده در طراحی است. در هر دو رویکرد، سه سطح تقلید وجود دارد که می تواند برای یک مسئله طراحی اعمال شود. ارگانیسم، رفتار و اکوسیستم سطح ارگانیسم شامل تقلید از برخی یا همه موجودات در طبیعت است. سطح رفتار شامل تقلید از طریق بررسی نحوه عملکرد موجودات زنده در طبیعت در محیط خود است. سطح اکوسیستم تقلید از کل اکوسیستم است (Verbrugghe, Rubinacci, & Khan, 2023)
9	بادارنا	“Form Follows Environment: Biomimetic Approaches To Building Envelope Design For Environmental Adaptation Buildings	2017	اصطلاح بیومیمتیک را رسیدن به راه حل با الگوبرداری از استراتژی ها، مکانیسم ها و اصول موجود در طبیعت تعریف می کند، فرآیند طراحی بیومیمتیک نیازمند تعامل بین رشته ای است و شامل سه حوزه مسئله، ماهیت و راه حل است. فرآیند طراحی این مراحل را دنبال می کند. شناسایی مشکل، کشف سیستم های طبیعی، تجزیه و تحلیل اصول، انتزاع، انطباق با یک مفهوم طراحی، اعمال برای حل یک مشکل است (Badarnah, 2017).

با در نظر گرفتن این نظرات، انعطاف‌پذیری را می‌توان به عنوان ساختارهایی تعریف کرد که می‌توانند با تغییر نیازهای کاربر در طول زمان سازگار شوند، با عملکردهای مختلف سازگار شوند، به اثرات عوامل خارجی واکنش نشان دهند. امروزه انعطاف پذیری را می توان با مفاهیمی مانند سازگاری، مدولار بودن، رشد، تغییر، دگرگونی و تحرک بررسی کرد. همچنین سیر تحولات بیومیمیکری در (شکل1) طبقه بندی شده است.

شکل1 - سیر تحولات بیومیمیکری در معماری

3-پرسش های پژوهش

برای پاسخگویی به هدف اصلی پژوهش نیاز است به پرسشهای 1- مولفه های اصلی انعطاف پذیری در معماری چیست و چگونه میتوان با به کار گیری اصول بیومیمیکری به آن دست یافت؟ 2- چگونه میتوان با به کار گیری مکانیسم های زیستی جنبشی به طراحی بیومیمیکری دست یافت؟

4-مواد و روش تحقیق

این پژوهش در باب مو ضوع مکانیسم های زیستی به منظور دستیابی به انعطاف پذیری در معماری بر پایه روش تحقیق کیفی و با راهبرد تحلیلی توصیفی می باشد و پس از بررسی بیومیمیکری و انعطاف پذیری با روش اسنادی و کتابخانه ای و منابع الکترونیکی بر اساس بیان، تحلیل، توصیف و تفسیر مطالب موجود به مولفه های تاثیر گذار در آنها دست یافته است و سپس بر اساس مولفه های بدست آمده به تحلیل پروژه های مطرح پرداخت. همچنین چارت مبانی نظری در (شکل 2) تعبیه شده است.

شکل 2: چارت مبانی نظری

5-چهار چوب نظری پژوهش

1-5- انعطاف پذیری در معماری

انعطاف پذیری در معماری به معنای قابلیت ساختار یا سیستم برای تطبیق و تغییرات بهینه‌ای است که برای مقابله با شرایط متغیر و نیازهای مختلف در زمان، مکان و فعالیت‌های مختلف مورد نیاز است. این مفهوم نه تنها شامل انعطاف‌پذیری فیزیکی یا ساختاری نیست بلکه از جنبه‌های مختلفی از جمله فنی، فرآیندی، اجتماعی و فرهنگی را در بر می‌گیرد.

انعطاف پذیری در لغت به معنای قابلیت برای تغییر پذیری ، قابلیت برای سازگاری با شرایط و تغییرات جدید، تغییرپذیر بودن و قابلیت برای مقابله با شرایط متغیر است. انعطاف پذیری در طراحی شامل فعالیت هایی است که در ارتباط با تغییرپذیری برای دستیابی به عملکرد و کاربری جدید صورت می پذیرد (افهمی ،1392 177). در معماری و طراحی محیط منظور از واژه انعطاف پذیری فضایی و سازماندهی فضایی انسان ساخت و تغییرات در آن برای دستیابی به شرایط، نیازها و کاربست های جدید است (عینی فر،13۸2 ۶۶). اگر چه فضای معماری به کالبد و ساختار فیزیکی مانند کف و سقف در دیوارها محدود می شود ولی این ساختار بهتر است به گونه ای تغییرپذیر طراحی شوند. هدف از ایجاد فضاهای انعطاف پذیر ایجاد فضاهای جدید برای عملکردهای مورد نیاز با تغییرات ساده در ساختار کالبدی است. از طرفی نحوهی پاسخ گویی نیز اهمیت ویژه ای دارد و این که چگونه با حفظ هویت مکان تغییرات اعمال می شود. در مطالعه واژهی انعطاف پذیری دیدیم که سازگاری با تغییرات جدید مدنظر است که با کمی دقت به این تعریف متوجه اهمیت و تشابه واژه تطبیق پذیری و سازگاری با واژه انعطاف پذیری می شویم، تمایز این دو واژه از تعریف لغوی قابل تشخیص است (افهمی،1392 177).

کاربران در طول زندگی سعی می کنند گزینه هایی را انتخاب کنند که متناسب با هویت و شخصیت آنها باشد. آنها انتظار دارند که ساختارها با آنها تطبیق داده شود. در واقع، کاربران انتظار طراحی‌های کاربردی و انعطاف‌پذیری را دارند که بتوانند زمانی راحت و با کیفیت را سپری کنند(Kizmaz & Cimsit Kos, 2015) . از آنجایی که اکثر سازه ها به گونه ای طراحی و ساخته می شوند که اجازه تغییرات قابل توجهی داده نمی شود، برای اطمینان از انعطاف پذیری سازه، تلاش زیادی می طلبد. با این حال تغییر سبک زندگی نیز از این قاعده مستثنی نیست. به همین دلیل، کاربران گزینه های مختلفی را می طلبند. این تقاضا مفهوم معماری انعطاف پذیر را مطرح می کند (Kronenburg, 2007).

گفتمان های زیادی در مورد مفهوم معماری انعطاف پذیر در ادبیات وجود دارد. به خصوص بعد از دهه 1950، ذکر گروپیوس مبنی بر اینکه معماران باید ظرفی انعطاف پذیر برای جریان زندگی طراحی کنند، نه بنای یادبود، در استفاده از رویکردهای انعطاف پذیری در معماری مؤثر بود. به گفته کالینز (1965)، انعطاف‌پذیری نوعی کارکردگرایی است و اجازه می‌دهد تا طرح‌ها برای پیکربندی‌های مختلف در سناریویی که معمار تعیین می‌کند، سفارشی شود. به طور مشابه، تاپان (1972) انعطاف پذیری را به عنوان کارکردگرایی در نظر گرفت و مفهوم انعطاف پذیری را به عنوان استفاده از فضاهای یکسان برای عملکردهای مختلف تفسیر کرد (İslamoğlu & Usta, 2018).

مفهوم انعطاف پذیری در طول زمان مفاهیم، ورودی ها و تغیرات زیادی را به همراه داشته است. تعریف انعطاف پذیری فقط به عنوان استفاده از فضاهای یکسان برای بیش از یک عملکرد کافی نبود. نوربرگ-شولز انعطاف پذیری را به دو صورت تعریف می کند. رشد یا انقباض سازه با افزودن یا حذف عناصر بدون از دست دادن یکپارچگی سازه و قابلیت جایگزینی عناصر و روابط با پارتیشن های متحرک (Norberg-Schulz, 1996). کروننبورگ (2004) از این تعاریف حمایت می کند و معماری انعطاف پذیر را به عنوان معماری تعریف می کند که می تواند به جای رکود سازگار شود، به جای رد تغییر به تغییر پاسخ دهد و بیشتر متحرک است تا ایستا (Kronenburg, 2007).

1-1-5-مولفه های انعطاف پذیری در معماری

$img0$ میتوان مولفه های اصلی انعطاف پذیری را در سه دسته ی اصلی طبقه بندی کرد که در (شکل 3) آمده است.

شکل 3 - مولفه های انعطاف پذیری در معماری، (منبع: نگارندگان، 14.3)

همانطور که از مثال‌ها مشاهده می‌شود، حرکت نقش مهمی در مفاهیم انعطاف‌پذیری دارد. به همین دلیل، رویکردهای جنبشی در طراحی معماری، میتواند انعطاف‌پذیری عملکردی را ممکن ‌سازد.

2-5-معماری جنبشی

در دوران باستان فقط معیارهای طراحی مانند توصیف عملکرد، مقاومت در برابر شرایط خارجی و ماندگاری مورد توجه قرار می گرفت. امروزه این معیارهای طراحی به دلیل تقاضاهای روزافزون و در حال تغییر جامعه مدرن، توسعه فناوری و تغییر عوامل محیطی ناکافی هستند. برای رفع این نیازها، طراحی ساختارهای انعطاف پذیر و پاسخگو ضروری است. از آنجایی که فضاهای ثابت نمی توانند به نیازهای دائما در حال تغییر پاسخ دهند، امروزه معماران به دنبال طراحی سازه هایی هستند که می توانند تغییر کنند، سازگار و پویا باشند و با محیط و نیازها سازگار شوند. این درک را معماری جنبشی در معماری می نامند(İnan, 2014).

چارلز ایستمن (1972) در مورد مفهوم معماری جنبشی صحبت کرد و پیشنهاد کرد که معماری می تواند به عنوان یک سیستم بازخورد خود تطبیقی طراحی شود تا مطابق با نیازهای کاربر پویا باشد(Yiannoudes, 2016). به گفته فاکس (2002)، سازه ها یا عناصر ساختمانی با حرکت، موقعیت و هندسه متغیر به عنوان معماری جنبشی تعریف می شوند (Fox, 2001). از سیستم‌های جنبشی انتظار می‌رود که از نظر فیزیکی متغیر باشند، بنابراین، به جای ساختارهای بزرگ با عملکردهای زیاد، می‌توان ساختارهایی تولید کرد که بتوانند تمام عملکردها را با حرکت یک جزء انجام دهند.

به گفته شان سی هری (2006)، استفاده از سیستم های جنبشی در معماری بر درک فضا بسیار موثر است. تغییر ادراک از فضا با تغییر ابعاد سطوح تشکیل دهنده فضا امکان پذیر است (Harry, 2006). با توجه به تمام این تعاریف، معماری جنبشی را می توان به عنوان معماری تعریف کرد که می تواند با توجه به نیازهای کاربر یا شرایط فیزیکی محیطی تغییر و تحول کند.

3-5-بیومیمیکری

در سال 1941، مهندس سوئیسی جورج دمسترال در حال بازگشت از یک سفر شکار با سگش بود که متوجه شد تعدادی دانه همچنان به لباس و پوست سگش می چسبد. او مشاهده کرد که آنها حاوی چندین "قلاب" بودند که با یک حلقه به هر چیزی گیر می‌دادند و از مطالعه این گیاه، هفت سال بعد، قلاب و حلقه بست را اختراع کرد. مفهوم الهام گرفتن از طبیعت، تقلید و تکرار رفتار ارگانیسم‌های زیستی توسط جانین بنیوس در کتاب بیومیمیکری- نوآوری با الهام از طبیعت (1997) رایج شد که در آن نویسنده سه جنبه را معرفی می‌کند که در آفرینش و نوآوری انسان با الهام از طبیعت کمک میکند (Sun, 2024).

بیومیمیکری، بیونیک، بیومیمیتیک، و اصطلاحات مشابه، همگی به تقلید از طبیعت به یک روش یا روش دیگر اشاره دارند. تقریباً 70 سال است که بیومیمیکری و نام های مستعار آن توسط دانشگاهیان با یک تعریف کلی از درس گرفتن از طبیعت و ترکیب آن استفاده می شود (Verbrugghe et al., 2023). اولین نمونه طراحی بیومیمتیک به تحقیقات عباس ابن فیرناس و بعداً لئوناردو داوینچی بر روی پرندگان در حال پرواز برمی گردد. او مکانیسم حرکتی بال های پرندگان را در بسیاری از وسایل پرواز و سیستم های سقف به کار برد. آثار او نشان داده است که طبیعت بهترین معلم در اختراعات بشر است (Asefi & Foruzandeh, 2011).

شکل 4 - سه جنبه در آفرینش و نوآوری انسان با الهام از طبیعت

معماری بیومیمتیک یک رویکرد علمی چند رشته‌ای برای طراحی پایدار است که فراتر از استفاده از طبیعت به عنوان الهام‌بخش زیبایی‌شناسی است، بلکه بیشتر به مطالعه و به کارگیری اصول ساخت‌وساز که در محیط‌ها و گونه‌های طبیعی یافت می‌شود، می‌رود.

بیومیمیکری ، به عنوان یک رشته از علم، عمدتا به عنوان راه حلی برای مشکلات طراحی با الهام از مدل ها، سیستم ها و عناصر طبیعی تعریف می شود. برای محیط ساخته شده، استفاده از طبیعت به عنوان راهنما می تواند پایداری را افزایش دهد یا حتی فراتر از آن رفته و رویکردی احیاکننده ایجاد کند. این امر در بخش ساختمان برای تکامل به سمت یک اقتصاد دایره ای و پایدار و کاهش انتشار گاز های گلخانه ای از نظر مصرف انرژی مهم است (Verbrugghe et al., 2023).

بیومیمکری راهنمای حل مسائل با ایده های زیستی طبیعت است. در رشته های مختلف با مفاهیمی مانند بیونیک، طراحی زیستی، بیومیمیکری، بیومیمسیس مواجه می شود. اگرچه این مفاهیم ممکن است متفاوت به نظر برسند، اما در واقع حاوی یک ایده هستند. بیومیمتیک، طراحی الهام گرفته از طبیعت، به معنای تقلید از فرآیندهای بیولوژیکی، مانند سنتز پروتئین و فتوسنتز، و یا مواد بیولوژیکی تولید شده در آنزیم ها و ابریشم، برای ایجاد راه حل مشکلات مختلف در رشته های مختلف است. (Arslan Selçuk, 2009).

توانایی های طبیعت الهام بخش مکانیسم ها، دستگاه ها و روبات های جدید است. نمونه ای از این توانایی دارکوب در دمیدن درخت بدون آسیب رساندن به مغزش یا توانایی بسیاری از موجودات در پرواز، حفاری، شنا، راه رفتن، پریدن، بالا رفتن است. می توان دستگاه های مینیاتوری ایجاد کرد که مانند اژدها قدرت مانور بالایی داشته باشند، مانند مارمولک به دیوارهای صاف و سخت بچسبند، مانند آفتاب پرست با بافت سازگار شوند، بدن خود را بازسازی کردند تا از لوله های باریکی مانند اختاپوس عبور کنند (Bar-Cohen, 2006).

1-3-5-بیومیمیکری در معماری

الزامات امروزی برای معماری اغلب پیچیده است و نیاز به یک رویکرد جامع برای سیستم‌های ساختمانی مبتکرانه، کاربردی و پایدار دارد. این تقاضاهای فزاینده برای محیط ساخته شده باعث شده است که معماران به توسعه بیومیمیک در معماری برای بهبود اثرات تکنولوژیکی، زیبایی شناختی و زیست محیطی یک ساختمان به طور فزاینده ای علاقه مند شوند. ساختارهای طبیعی پدیده هایی هستند که معماران می توانند از آنها بیاموزند تا معماری بهتری برای نیازهای این عصر خلق کنند. بیوسیستم به طور طبیعی با تغییرات محیطی سازگار می شود و طراحان با تقلید از این سازگاری، با طبیعت سازگاری می یابند. بیومیمکری پاسخ‌هایی به ایجاد محیط‌های ساخته‌شده بسیار انعطاف‌پذیر و سازگار با محیط‌زیست است (Pawlyn, 2019).

همانند شاخه‌های مختلف علم و طراحی، داده‌های زیستی پارادایم‌های جدیدی را در زمینه معماری ایجاد خواهند کرد. از دوران باستان می توان تأثیر زیست شناسی بر معماری را در آثار معماری تولید شده مشاهده کرد. به عنوان یک سبک معماری، بیومیمیک تنها قیاس شکل طبیعی باقی می ماند و کارکردهای بیولوژیکی و آنچه را که از این کارکردها می آموزند نادیده می گیرد (Verbrugghe et al., 2023).

2-3-5-مؤلفه‌های بیومیمکری برای بهره وری از مکانیسم‌های زیستی-جنبشی

در (شکل5) مولفه های بیومیمیکری به منظور بهره وری از مکانیسم‌های زیستی-جنبشی جهت رسیدن به انعطاف پذیری در معماری مشخص شده است.

شکل5 : مؤلفه‌های بیومیمکری برای بهره‌وری از مکانیسم‌های زیستی- جنبشی در انعطاف پذیری

6-تحلیل و بررسی نمونه های موردی

این پژوهش در ادامه با توجه به مولفه های استخراج شده در (شکل 5) به بررسی، تحلیل و آنالیز مولفه های بیومیمکری برای بهره‌وری از مکانیسم‌های زیستی- جنبشی به منظور دستیابی به انعطاف پذیری در طراحی را در سه پروژه ی مطرح معماری میپردازد.

6-1-مرکز ایستگیت

$img0$ برای تحلیل یک پروژه‌ی موردی در زمینه بیومیمکری و بهره‌ برداری از مکانیسم‌های زیستی-جنبشی، پروژه‌ی مرکز ایسگیت در هراره، زیمبابوه، که توسط معمار میک پیرس طراحی شده است، یکی از نمونه‌های بسیار شناخته‌شده و موفق است.

شکل6 : تحلیل مرکز ایستگیت

6-2-موزه هنر میلواکی

سانتیاگو کالاتراوا در طراحی این موزه از ساختارهای طبیعی و زیستی الهام گرفته است. یکی از بارزترین ویژگی‌های این موزه، بال‌های متحرک آن است که شبیه به بال‌های یک پرنده طراحی شده‌اند. این بال‌ها قادرند باز و بسته شوند، که نه تنها زیبایی بصری فوق‌العاده‌ای ایجاد می‌کنند بلکه کاربرد عملی نیز دارند. این بال‌ها می‌توانند به کنترل نور و جریان هوا در داخل موزه کمک کنند، که از لحاظ بهره‌وری انرژی بسیار مؤثر است.

شکل7 : تحلیل موزه هنر میلواکی

3-6-استادیوم کویژونگ

طراحی استادیوم کویژونگ به طور عمده از الگوهای طبیعی الهام گرفته شده است. این استادیوم با استفاده از اصول بیومیمیکری، به ویژه در طراحی سقف و سیستم‌های تهویه، توانسته است به یک نمونه موفق از معماری پایدار تبدیل شود.

شکل8 : تحلیل استادیوم کویژونگ

4-6-تحلیل بر اساس نظر پدرسن زری

همچنین بر اساس نظریه پدرسن زری، سه نمونه ی بررسی شده در دو رویکرد طراحی به دنبال زیست‌شناسی و طراحی مؤثر بر زیست‌شناسی در شکل 9 تحلیل شده اند.

شکل9 : تحلیل بر اساس نظر پدرسن زری

7-نتیجه‌گیری و ارائه پیشنهادات

مطالعه حاضر به بررسی استفاده از مکانیسم‌های زیستی در طراحی معماری پرداخته است تا به انعطاف‌پذیری در سازه‌ها دست یابد. با اسخراج مولفه های اصلی بیومیمکری و انعطافپذیری و سپس بررسی مولفه های بدست آمده در سه پروژه ی مطرح معماری با رویکرد بیومیمیکری با در نظر گرفتن انعطافپذیری، این نتیجه حاصل شد که الهام‌گیری از طبیعت و رویکرد بیومیمیکری، می‌تواند راهکارهای مؤثری برای پاسخ به نیازهای متغیر و عملکردی بناها ارائه دهد. با توجه به پیشرفت‌های تکنولوژیکی و تغییرات سریع فرهنگی، اجتماعی و محیطی، نیاز به انعطاف‌پذیری در معماری بیش از پیش احساس می‌شود. سازه‌های جنبشی، که قابلیت تغییر شکل و عملکرد را دارند، می‌توانند به عنوان راه‌حل‌هایی کارآمد برای مواجهه با این چالش‌ها عمل کنند. با تقلید از مکانیسم‌های طبیعی که موجودات زنده برای سازگاری با محیط و تغییرات نیازهای خود به کار می‌گیرند، می‌توان به طراحی‌هایی دست یافت که توانایی تطابق با تغییرات را دارند.

در مجموع، طراحی جنبشی و بیومیمیکری نه تنها امکان ایجاد فضاهای قابل تطبیق با نیازهای مختلف را فراهم می‌کند، بلکه می‌تواند به ایجاد معماری پایدار و دوستدار محیط زیست نیز کمک کند. و الگو برداری از سازوکار ها و سیستم های طبیعی این امکان را به معماری میدهد تا در برابر تغییرات اقلیمی خود را تغییر دهد. این رویکرد ها می‌توانند معماران را به سمت ایجاد سازه‌هایی هدایت کنند که علاوه بر پاسخگویی به نیازهای فعلی، قادر به سازگاری با تغییرات آینده نیز باشند. به این ترتیب، انقلاب بیومیمتیک به عنوان یک راهنمای اصلی در طراحی معماری، به سوی ساخت محیط‌های ساخته‌شده‌ای که به جای استخراج منابع از طبیعت، از اصول آن می‌آموزند، گام برمی‌دارد.

شکل10: جمع بندی مؤلفه‌های بیومیمکری برای بهره‌وری از مکانیسم‌های زیستی در انعطاف پذیری در پروژه های تحلیل شده

8-ماخذ

1. افهمی، ر.، و علیزاده، م. (۱۳۹۲). انعطاف‌پذیری معماری مسکن در عصر تحولات جمعیتی. کتاب ماه هنر، (۱۷۷)، ۴۳-۵۰.

2. اقبالی، س. ر.، و حصاری، پ. (۱۳۹۲). رویکرد مدولار و پیش‌ساختگی در مسکن انعطاف‌پذیر. مسکن و محیط روستا، ۳۲(۱۴۳)، ۵۳-۶۸.

3. زندیه، م.، اقبالی، س. ر.، و حصاری، پ. (۱۳۹۰). روش‌های طراحی مسکن انعطاف‌پذیر. نقش جهان، (۱)، ۸۱-۹۰.

4. عینی فر، ع. (۱۳۸۲). الگویی برای تحلیل انعطاف‌پذیری در مسکن سنتی ایران. هنرهای زیبا، (۱۳)، ۳۱-۴۰.

5. Arslan Selçuk, S. (2009). Proposal for a non-dimensional parametric interface design in architecture: A biomimetic approach. [Unpublished master’s thesis]. Middle East Technical University.

6. Asefi, M., & Foruzandeh, A. (2011). Nature and kinetic architecture: The development of a new type of transformable structure for temporary applications. Journal of Civil Engineering and Architecture, 5(6), 533-539.

7. Badarnah, L. (2017). Form follows environment: Biomimetic approaches to building envelope design for environmental adaptation. Buildings, 7(2), 40. https://doi.org/10.3390/buildings7020040

8. Bar-Cohen, Y. (2006). Biomimetics—using nature to inspire human innovation. Bioinspiration & Biomimetics, 1(1), P1. https://doi.org/10.1088/1748-3182/1/1/P01

9. Barozzi, M., Lienhard, J., Zanelli, A., & Monticelli, C. (2016). The sustainability of adaptive envelopes: Developments of kinetic architecture. Procedia Engineering, 155, 275-284.

10. David, F. (2008). Architecture, residential/dynamic architecture.

11. Estaji, H. (2017). A review of flexibility and adaptability in housing design. International Journal of Contemporary Architecture, 4(2), 37-49. https://doi.org/10.14621/tna.20170204

12. Fox, M. A. (2001). Sustainable applications of intelligent kinetic systems. Paper presented at the Second International Conference on Transportable Environments.

13. Harry, S. C. (2006). Responsive kinetic systems. [Master’s thesis, University of Cincinnati].

14. İnan, N. (2014). Kinetik yapı tasarımında işlevsel esneklik ve entegre sistemlerin kullanım önerisi. [Unpublished PhD thesis]. Gazi University Institute of Science and Technology.

15. İslamoğlu, Ö., & Usta, G. (2018). Mimari tasarimda esneklik yaklaşımlarına kuramsal bir bakış. Turkish Online Journal of Design Art and Communication, 8(4), 673-683.

16. Kizmaz, K. C., & Cimsit Kos, F. (2015). Esneklik kavramında kullanıcı katılımının önemi ve güncel yaklaşımlar. Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 2(1), 38-43. https://doi.org/10.20854/befmbd.59800

17. Kronenburg, R. (2007). Flexible architecture that responds to change. Laurence King Publishing Ltd. https://doi.org/10.1108/OHI-02-2005-B0008

18. Pawlyn, M. (2019). Biomimicry in architecture (2nd ed.). RIBA Publishing.

19. Schmidt III, R., Eguchi, T., Austin, S., & Gibb, A. (2010). What is the meaning of adaptability in the building industry? Open and Sustainable Building, 233-242.

20. Schneider, T., & Till, J. (2005). Flexible housing: Opportunities and limits. Arq: Architectural Research Quarterly, 9(2), 157-166. https://doi.org/10.1017/S1359135505000199

21. Sun, L. (2024). Biomimicry as an approach to sustainable architecture. International Journal of High School Research, 6(1).

22. Verbrugghe, N., Rubinacci, E., & Khan, A. Z. (2023). Biomimicry in architecture: A review of definitions, case studies, and design methods. Biomimetics, 8(1), 107. https://doi.org/10.3390/biomimetics8010107

23. Vincent, J. (2000). Deployable structures in nature: Potential for biomimicking. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 214(1), 1-10. https://doi.org/10.1177/095440620021400101

24. Zari, M. P., & Storey, J. B. (2007, September). An ecosystem based biomimetic theory for a regenerative built environment. In Sustainable building conference (Vol. 7).

25. Yiannoudes, S. (2016). Architecture and adaptation: From cybernetics to tangible computing. Routledge.

مقالات مرتبط

بلوک‌های خاکی پایدار شده، یک مصالح نوآور در معماری نوین خاک
تاریخ چاپ : 1403/02/15
ریخت شناسی بازارهای سنتی در کشورهای اسلامی با اتکا به نظریه فضای گمشده ترانسیک (نمونه مورد مطالعه: بازار زنجان و استانبول)
تاریخ چاپ : 1402/10/01
اصول و معیارهای تأثیر گذار بر هویت کالبدی معماری معاصر ایران (مطالعه موردی دوره ی پهلوی دوم)
تاریخ چاپ : 1402/10/01
تحلیل نقش شاخص‌های کارکرد اجتماعی و فرهنگی مساجد ایرانی – اسلامی در توسعه گردشگری، مطالعه‌ی موردی: مسجد جامع اصفهان
تاریخ چاپ : 1402/10/01
بررسی عملکرد سازمان فضایی خانه های یک طرف ساخت پهلوی اول شیراز (مطالعه موردی: خانه ذاکری)
تاریخ چاپ : 1403/05/02
تبیین رابطه مفهوم رویدادمداری و طراحی فضای صلح مدار
تاریخ چاپ : 1403/12/11

اشتراک گذاری

آدرس مقاله

تدوین راهکار های بهره وری از مکانیسم های زیستی (بیومیمیکری) به منظور دستیابی به انعطاف پذیری درطراحی معماری