卡萨·马

建筑师: Antonio maci á
地点: Elche，SpainProject年份: 2014类
别: 私人住宅

建筑，自然和实验是三个始终紧密联系在一起的概念。从建设开始到今天，我们找到了三个分支汇聚的例子。本文讨论了如何在教学和建筑项目设计中将这些概念集成到工作流程中。强调了在一个领域和另一个领域中要遵循的方法以获得一致的结果。

本文的最终目标描述了按照所描述的方法设计特定项目的过程。该项目是将肥皂泡的几何形状转换为房屋外墙的两个不同涂层。从最初的泡沫构想到最终的结果，我们必须经历五个发展阶段，实施定义的程度: 实验室，办公室，车间，工作和控制。最后，我们获得了一层代表气泡彼此相交的钢，以及第二个立面，在该立面中气泡体积以生长模式显示并在混凝土中客观化。

一旦暴露了处理数据和获得的结果的严谨性，我们可以得出结论，无论是在教学中还是在专业上，该工作流程都可以吸收自然提取的正在研究的表格知识。此外，应用这些过程扩展了开始的可能性范围，并且结果是可用的。

1.简介。大自然以最有效的方式 “设计其结构”。优化材料，调整形状和体积，并适应必须忍受的外部和内部因素。树的树干与圆的下一部分是偶然的。这应该充分响应在各个方向上吹来的风，并且是精确的圆形截面，允许在各个方向上的统一答案。蜘蛛网是一种极好的拉伸结构网，或者鸟的翅膀中的肌肉和肌腱系统相互补充，以实现最佳的结构行为。

结构行为的反映不仅基于自然的伟大要素。尽管细胞尺寸很小，但其结构最近已被鉴定为张力结构。

如果我们面对如此庞大而明智的结构手册，为什么不利用呢？

2.设计的实验方法。在我们所看到的建筑历史中，首先是建筑商和建筑师，然后将这些知识应用到他们的项目中。然而，正是在上个世纪，像安东尼·高迪 (图1，a) 、BM Fuller和Frei Otto这样的建筑师以及像Robert Le Ricolais这样的工程师被翻译成建筑语言效率，在许多情况下，结果的轻盈。“结构的艺术是知道如何以及在哪里处理间隙”。罗伯特·勒·里科莱 (Robert Le Ricolais) 的这句话准确地定义了一般结构的概念，尤其是轻量级结构。

另一方面，自然的形式不是随机的，遵循几何模式。对这些图案的研究也与建筑结构设计联系在一起。分形增长模式或数值序列的应用导致了Frei Otto Christian Wagner喷泉等项目。

在自然领域工作的方式之一是通过实践经验。我们可以看到他的工作创造肥皂表面，帮助他将这些最小表面转化为大规模结构。

2.1.来自大学教学。在 “单一结构” 项目的主题框架内开展的教学研究活动，构成了阿利坎特大学理工大学学院建筑课程 (1996) 的一部分。在旨在建立轻结构与自然之间关系的搜索中，目标基于四个级别的工作:

1级。分析。数据收集。• 2级。实验。3级科学论证。4级。应用于学生开发的原创项目。

在第一级，学生将学会只选择他们需要使用的信息，因此，学会为结构模型的进一步实验提供坚实的信息库。学生应该体验。在第二级中，必须学会管理能够通过构建已经设计和建造的作品的模型来收集的信息，该模型代表了该领域的基准。在施工过程中，提出了许多结构和施工问题，学生必须解决这些问题才能成功完成工作。在轻质结构领域中，此问题与实际问题基本吻合。他们应该能够将所学的理论知识与构造的现实进行比较，提出最适合其模型操作的材料，因此必须知道材料的机械和物理特性。

第三级着重于构造实验中使用的模型的科学合理性: 几何合理性，结构生长模式和结构正确尺寸所需的数值计算。

最后，在第四级得出结论。学生设计并建立一个新的结构模型，其中将应用以前级别中获得的所有知识。

该课程在一个学期中进行，每节课的50% 都要在理论水平上介绍和证明小结构的不同结构和建设性类型及其与自然的关系。在剩下的50% 中，开发了一个研讨会，学生在其中展示，讨论和纠正他们的分析，实验，理由和建议。学生在研讨会上展示，结果集有双重目的: 由老师纠正，最重要的是，将信息传递给其他人，以便进行有利可图的信息交流。学生在特定主题上工作，但从提出的所有要点中接收信息以进行分析和建议。使用了不同的材料，例如弹力织物 (图2，a)，弯曲木 (图2，b) 甚至编程。在 (图2，d) 中，我们看到了一项工作，该工作将纺织结构与通过处理编程的Arduino板结合在一起，以便模型可以重现改变其自身创作设计的运动。学生还研究三维可变形结构。

2.2.来自建筑项目。在建筑项目中，每次实现一个新项目时，都会参考自然，并在设计或材料选择中进行一些实验。以下选定的项目是如何应用这种研究和创造性方法的例子。第一个例子是埃尔切的一个小型体育中心。在这个项目中，起点是一块透明的水晶石。白天外观是不透明的，但晚上几乎是透明的 (图3，a)。另一方面，蔬菜的性质使我们能够像苔藓地毯一样在埃尔切市的历史地区整合一家新餐厅 (图3，b)。人类本身也是设计的基本组成部分。这座房子起源于美国摄影师爱德华·韦斯顿 (Edward Weston) 的人体照片 (图4)。最后，当用衬衫制成吸音天花板时，我们会洗一点衣服 (图3，c)。

3.目标。建筑的研究和实验产生了创新和合理的解决方案。为了更好地理解执行此类项目时应遵循的标准和方法，我们将在下面解释构思过程，并遵循特定的设计项目。该项目是在房子的立面上创建涂层，采用肥皂泡的想法。

4.方法。将实验整合到创作过程中的工作流程需要检查指南，以帮助我们有效地获得所需的结果。下面将开发的项目的方法和任何其他订单分为五个阶段: 4.1。实验室和办公室。实验围绕为设计选择的主题开始。进行了实证模型检验。收集测试中获得的信息，并进行对比以得出结论。在此阶段，将实验结果进行转换以获得要开发的体系结构模型。4.2。实验室和办公室。现在，有了明确的设计，材料测试阶段开始获得要安装的最终结果。有必要测试设计的可行性。4.3。工作和控制。施工过程从车间进行的验证和随后的执行控制开始，以对照设计数据进行检查。5。设计和施工过程。单户住宅有一层和一层，有必要为每一层设计不同的涂层，尽管考虑到肥皂泡的几何形状。

上层的立面被认为是一个将气泡封闭在内部的容器，您可以在其中观察到气泡与墙壁之间的接触。测试阶段始于实验室建造一个矩形透明容器，在其中产生气泡进行研究。用水，甘油和肥皂的混合物重新填充甲基丙烯酸酯容器，然后将其施加空气以产生气泡。最后，注入蓝色墨水以使结构可见 (图5，a)。拍摄最终结果，然后处理图像。

从这些照片中，办公室阶段从交叉几何形状的数字化开始，交叉几何形状在它们之间以及与甲基丙烯酸酯之间产生气泡 (图5，b和c)。这种结构，分解成2x1m的拼图钢块，2毫米厚，是一楼立面的涂层。每件都是不同的，并且是激光切割的，然后对其进行分类和正确命名，以便在现场进行最终组装 (图5，d)。用一层锌和其他烤漆的彩色RAAL 7016保护钢免受腐蚀。在图5中，(e) 我们可以看到显示最终结果的信息图。在晚上，LED照明会模拟肥皂泡产生的反射，而在白天，阳光和绘画也会产生亮度的感觉。

对于底层立面的设计，已经考虑了气泡的体积。目标是设计看起来像气泡混凝土并将通过立面扩展的作品。气泡生长的模式根据Penrose图案形成马赛克。因此，马赛克由三个六角形件组成，两个规则和不规则，一个菱形和三角形 (图5，f)。

首先通过实验 (原型) 进行操作，使用木板，附着在木材周边的弹性织物和在两层之间注入的聚氨酯泡沫 (图5，g)。扫描获得的原型，并获得3D模型，从中重新绘制并获得第二个更精确的原型。在办公室中，使用软件grasshopper (图5，h) 对第二个原型进行了重新设计，并从中制造了允许实现混凝土零件的树脂模具。为了增加抗弯曲和抗压性以及弹性被用作添加剂2% 石墨烯，这避免了使用钢筋。混凝土气泡立面由其他由木材和陶瓷制成的零件完成，这些零件形成三角形和菱形马赛克。

6.结论。从教学水平和结果中我们可以得出结论，在建筑结构设计领域中，通过实验使用现实比例模型进行学习的过程比传统的理论方法更有效。这一过程表明知识的自然和直观的吸收，允许通过理解真实或自己的自然模型来理解结构行为，而不会失去大学教育所需的科学严谨性。这些学习过程导致了以建筑创造力为特征的建筑学生的激励。

在建筑设计中，还可以更好地了解正在工作的结构或设计。此外，将基于自然的实验过程应用于建筑思维会增加尝试和获得结果的可能性范围。