【复材资讯】纤维构造：走向基于生物的和生物灵感的建筑

斯图加特大学计算设计与施工研究所（ICD）和建筑结构与结构设计研究所（ITKE）开发了一种由亚麻纤维和木板制成的新型混合建筑系统，旨在将生物纤维结构的有效性与生物纤维材料的生态优势相结合。

通过先进的设计计算和模拟以及机器人制造工艺，并基于从天然纤维系统转移的设计原理，本研究为建筑中的纤维增强复合材料结构开辟了一条新途径。

作为罗马MAXXI博物馆“技术景观”展览的一部分，一个全尺寸的原型展示了这两个研究所研究的重要一步。

大型纤维板结构探索了新颖的、以生物为灵感和生物为基础的构造，同时具有材料效率、生态健康和建筑表现力，并讲述了技术、生物和文化之间的深层相互关系。

生物学和建筑学中的纤维形态学

在生物学中，大多数承重结构是纤维复合材料。它们由纤维元件组成，这些纤维元件嵌入围绕并支撑纤维增强件的基质材料中。因此，纤维保持其相对位置，并表现出高拉伸强度，使其能够承受压缩力。虽然纤维和基质元素在复合材料中保持不同，但它们的组合导致了远远超过单个组成部分的优异性能特性。

生物纤维结构令人惊叹的功能整合、性能能力和资源有效性是由形态分化实现的，这是每个元素对其特定性能要求和环境影响的精确校准适应的总结过程。因为这种分化主要是通过纤维组织和布局的变化来实现的，生物学可以被理解为为建筑设计提供了丰富的纤维排列剧目。

ICD和ITKE在各种项目中研究了建筑的相关计算设计、模拟和制造过程的发展。作为重要的下一步，生物启发纤维形态的研究现在扩展到生物基纤维材料，如大麻和亚麻纤维。这些区域可获得的材料在较短的作物周期内可再生，并提供了将不同的、适应负荷的纤维结构的有效性与使用天然材料的生态效益结合起来的可能性。

一种由亚麻纤维和木板制成的新型混合建筑系统，旨在将生物纤维结构的有效性与生物纤维材料的生态优势结合起来

新型纤维混合建筑系统

建筑中纤维形态的多学科设计研究提供了一些有趣的见解。直接使用线形纤维或纤维粗纱，而不是预先制造的纤维垫或纺织品，为设计提供了重要的新可能性。每一根纤维在空间上跨越几层的定向能力开始模糊材料和结构之间的边界，从而将设计的范围扩展到“可设计”的材料领域。与具有明确材料特性的部件组装相比，在一个整体结构中，材料特性的局部区分成为可能。

展览是扩展，甚至是重新思考，已建立的建筑构造经典作为可持续的，未来建设环境的关键组成部分的机会。

“纤维构造”旨在在建筑中纤维系统的技术和文化维度与自然界中丰富的纤维形态之间架起桥梁。全尺寸的仿生平板结构完全由生物基材料制成。

5m * 5m的楼板由四个较小的纤维模块组成，暴露出楼板底部细微分化的纤维。与木板顶部的木板结合，纤维和木制组件一起作为一个新的混合结构，这是ICD/ITKE项目 Maison Fibre的关键元素，该项目使用了传统的技术玻璃和碳纤维，在2021年威尼斯建筑双年展上展出。与威尼斯的装置形成强烈对比的是，MAXXI展览完全由天然亚麻纤维建造。这表明，当今的技术如何使基于生物灵感设计原则、先进计算方法和机器人过程以及生物基材料的新型建筑系统成为可能。由此产生了扩展，甚至重新思考的机会，已建立的建筑构造经典作为一个可持续的，未来建设环境的关键组成部分。

在2021年威尼斯建筑双年展上，为了响应展览主题，斯图加特大学卓越工业中心集群的计算设计与建筑研究所(ICD)和建筑结构与结构设计研究所(ITKE)展示了Maison纤维项目，这是一个完全由机器人生产的纤维建筑元素制成的全尺寸可居住装置。

文章来源：JEC、荣格

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