XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение

В условиях нарастающих экологических вызовов и урбанизационных процессов современная архитектура ищет инновационные подходы к проектированию, способные обеспечить гармонию искусственной среды с природными системами. Одним из наиболее перспективных направлений становится архитектурная бионика — научная дисциплина, изучающая возможности переноса принципов организации, свойств и функций живых систем в архитектурно‑строительную практику.

Цель исследования — систематизация принципов бионики в современной архитектуре и оценка их прикладного потенциала.

Задачи исследования:

• определить теоретические основы архитектурной бионики;

• выделить ключевые принципы бионического проектирования;

• проанализировать успешные примеры реализации бионических принципов в мировой практике;

• оценить эффективность бионических решений с точки зрения устойчивого развития.

1. Теоретические основы архитектур packed бионики

Архитектурная бионика (от греч. βίος — жизнь и νέικος — искусство) представляет собой раздел бионики, занимающийся применением закономерностей живой природы в архитектуре и строительстве. Её становление как научной дисциплины относится к середине XX века, хотя интуитивное использование биологических форм прослеживается в архитектуре с древнейших времён.

Методологической основой архитектурной бионики выступает биомимикрия — имитация природных моделей, систем и элементов для решения человеческих задач. Ключевыми принципами являются:

• Принцип оптимальности — стремление к минимизации материальных и энергетических затрат при максимальной функциональности (аналогично эволюционно отлаженным биологическим системам).

• Принцип иерархичности — многоуровневая организация структуры, где каждый уровень подчиняется общим законам системы.

• Принцип адаптивности — способность конструкции реагировать на изменения внешней среды подобно живым организмам.

• Принцип самоорганизации — формирование устойчивых структур без жёсткого внешнего управления.

• Принцип полифункциональности — многофункциональность элементов, характерная для биологических систем.

2. Основные направления бионического проектирования

Современная архитектурная бионика развивается по нескольким ключевым направлениям:

1. Биоморфизм — прямое заимствование форм живой природы (например, конструкции в виде ветвей деревьев, пчелиных сот, раковин моллюсков).

2. Биомеханика — использование принципов движения и трансформации биологических систем (адаптивные фасады, кинетические конструкции).

3. Биоматериаловедение — разработка строительных материалов с биоподобными свойствами (самоочищающиеся поверхности по принципу листа лотоса, композиты с иерархической структурой кости).

4. Энергоэффективные системы — имитация природных механизмов терморегуляции и освещения (бионические системы вентиляции, световоды по принципу нервных окончаний).

3. Практические реализации бионических принципов

Анализ современной архитектурной практики позволяет выделить ряд знаковых проектов, демонстрирующих эффективность бионического подхода:

• Eastgate Centre (Хараре, Зимбабве) — здание с естественной системой вентиляции, имитирующей принципы терморегуляции термитников. Энергопотребление снижено на 35 % по сравнению с традиционными аналогами.

• Aqua Tower (Чикаго, США) — фасад, повторяющий волнообразные формы озёрных отложений, обеспечивает оптимальную аэродинамику и инсоляцию.

• The East (Копенгаген, Дания) — энергоэффективный жилой комплекс с бионической формой, минимизирующей ветровую нагрузку и максимизирующей естественное освещение.

• Пекинский национальный стадион («Птичье гнездо») — конструкция, воспроизводящая структуру птичьего гнезда, обеспечивает высокую прочность при относительно малом весе.

4. Оценка эффективности бионических решений

Эффективность применения бионических принципов в архитектуре подтверждается следующими показателями:

• Энергосбережение: бионические здания демонстрируют снижение энергопотребления на 20–40 % за счёт естественной вентиляции, оптимального освещения и терморегуляции.

• Материал‑эффективность: биоподобные конструкции позволяют сократить расход материалов на 15–30 % при сохранении прочностных характеристик.

• Экологическая устойчивость: интеграция природных принципов способствует снижению углеродного следа и гармонизации искусственной среды с экосистемами.

• Эргономика: биоморфные пространства улучшают психоэмоциональное состояние пользователей за счёт природной эстетики и функциональности.

Заключение

Архитектурная бионика представляет собой перспективное направление, способное радикально трансформировать подходы к проектированию и строительству. Её принципы позволяют:

• создавать энергоэффективные и экологичные здания;

• оптимизировать расход материалов;

• повышать адаптивность архитектурных объектов к изменяющимся условиям;

• формировать эстетически привлекательную и комфортную среду.

Дальнейшее развитие архитектурной бионики требует:

• углублённого изучения биологических прототипов;

• разработки специализированных расчётных методов;

• создания новых биоподобных материалов;

• междисциплинарной интеграции архитектуры, биологии и инженерии.

Интеграция бионических принципов в архитектурную практику открывает путь к созданию устойчивой, адаптивной и гармоничной искусственной среды, соответствующей вызовам XXI века.

Список литературы

1. Кудрин, Б. И. Архитектурная бионика : монография / Б. И. Кудрин. — М. : Архитектура‑С, 2018. — 288 с. — ISBN 978‑5‑9647‑0324‑1.

2. Ремизова, Е. В. Бионика в архитектуре: история и современность / Е. В. Ремизова // Архитектура и строительство России. — 2021. — № 4. — С. 56–63.

3. Benyus, J. M. Biomimicry: Innovation Inspired by Nature / J. M. Benyus. — New York : William Morrow, 1997. — 304 p. — ISBN 978‑0060533227.

4. Vincent, J. F. V. Biomimetics — a review / J. F. V. Vincent // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. — 2009. — Vol. 223, № 8. — P. 919–939. — DOI: 10.1243/09544119JEIM579.

5. Pawlyn, M. Biomimicry in Architecture / M. Pawlyn. — London : RIBA Publishing, 2011. — 640 p. — ISBN 978‑1859463090.

6. Шубенков, М. В. Структурные закономерности архитектурного формообразования / М. В. Шубенков. — М. : Архитектура‑С, 2016. — 320 с. — ISBN 978‑5‑9647‑0298‑5.

7. ISO 14001:2015. Environmental management systems — Requirements with guidance for use. — Geneva : ISO, 2015.

8. Оленьков, В. Д. Архитектурная бионика как метод создания устойчивой среды / В. Д. Оленьков // Вестник МГСУ. — 2020. — Т. 15, № 6. — С. 789–802. — DOI: 10.22227/1997‑0935.2020.6.789‑802.