仿生建筑設計

1、<p><b>　　仿生建筑設計</b></p><p>　　摘要：仿生建筑技術最近在中國得到了廣泛的發(fā)展，尤其是在一些商業(yè)步行街和高檔別墅區(qū)，那些造型新穎，設計獨特的建筑不但給人強烈的視覺美感，在結構和功能上也更加體現(xiàn)了生態(tài)和生物的多樣性特征。仿生建筑的發(fā)展意味著傳統(tǒng)建筑設計的技法已經在不知不覺發(fā)生著深刻的改變，已經從“現(xiàn)代主義機械式的零部件搭配時代邁向了更具活力、更進步的科技建

2、筑時代”。本文將重點討論在仿生建筑設計中的兩大基本因素---生態(tài)技術和自然人文。并回顧仿生建筑由具象感性到抽象理性的歷史，對仿生建筑的設計者來說具有一定的參考價值。 </p><p>　　關鍵詞：建筑仿生學、仿生技術、 人文 </p><p>　　中圖分類號：G267 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　正文： </b>&

3、lt;/p><p>　　建筑是一門藝術，更是一門科學。它是技術、藝術、人文、歷史的結合體，不同時代的建筑都有其獨特的特征。伴隨著人類文明的發(fā)展而發(fā)展。最早提出仿生建筑理論的是德國建筑學家勒伯多在1983年寫的《建筑與仿生學》，在文中系統(tǒng)的闡述了仿生學的意義，建筑學應用仿生理論的方法，仿生學與美學的關系等等。為仿生學的發(fā)展奠定了理論基礎。建筑仿生學是根據自然生態(tài)與社會生態(tài)規(guī)律, 并結合建筑科學技術特點而進行綜合應用的科

4、學。研究仿生建筑源于人們回歸自然，追求寧靜、和諧的心理需求。更深次的意義在于人們對自然、生態(tài)以及可持續(xù)發(fā)展理論的重視和追求。因此仿生建筑設計其實已經不僅是單純外形上的模仿, 更多的是注重生物體本身的生長肌理以及自然生態(tài)規(guī)律的研究。 </p><p>　　一、 生物特性對現(xiàn)代建筑設計理念的改變 </p><p>　　1、建筑設計的自然特性 </p><p>　　總的來

5、說，建筑仿生設計理念的來源是生物界和自然界。利用生物界和自然界的很多特性來溶合現(xiàn)代建筑的設計理念。造就符合人們審美觀，符合自然發(fā)展理念的新型建筑。自然界的生物除了外觀上、造型上的獨特性。還有很多特性如采光、避害、抗風、保溫、穿透、自我保護，這些功能與結構都十分的精巧、協(xié)調、合理、高效。都將帶給我們無窮無盡的設計思路與設計理念。 </p><p>　　2、建筑設計的空間性 </p><p>

6、　　自然界生生不息，和諧運轉的理念對于建筑設計的空間性來說也是一種深刻的啟示，對于生命體來說，時間的流逝有著特別重要的意義。我們的建筑很多時候更像一個生命體，在時光的不停變化中，它也會生長、發(fā)展至衰亡。城市和建筑的生長應該隨著社會需求的變化而變化。將自然生命體的發(fā)展理念應用于建筑體的發(fā)展理念上，對建筑的發(fā)展、空間理念都會有很大的支撐和革新。 </p><p>　　3、建筑設計中的可持續(xù)性 </p>

7、<p>　　自然界的生物總是對能量有著高效的利用和轉換率。例如麻雀沒有企鵝厚厚的皮下脂肪可供保暖和儲能，卻能輕易的將體溫保持在41度。北極熊體表顏色易于吸引太陽輻射熱，毛發(fā)濃密且中空，能有效的阻止體表散熱。在建筑設計中，很多生物的儲能特性已經被大量應用建筑設計當中，體育館太陽光板的應用就源于植物的光合作用。 </p><p>　　4、建筑設計中的運動特性。 </p><p>　　

8、力與動態(tài)美一真是建筑界想要表達的兩個重要理念。從這個角度來說，生物界可以給予我們深刻啟示。在自然界，植物的向上特性和動物的爆發(fā)力特性都表現(xiàn)出了力與美的完整溶合。生物的發(fā)展過程，變化過程與靜態(tài)的形式結合，將產生那些具有動感、且富于人們想像的動感建筑物群體。西班牙的建筑師圣地亞哥的“可特建筑”在這方面極具有代表性。工程美學與建筑美學結合的設計將造就具備動感想像力的完美形態(tài)建筑。 </p><p>　　二、我國仿生建筑

9、的發(fā)展。 </p><p>　　在我國，建筑仿生學的研究現(xiàn)在剛剛起步，它不同于其他的流派, 它將是一個長期的研究課題。普通建筑流派是根據人類知識成果中的某一方面, 或針對某時期的經濟現(xiàn)狀和建筑技術發(fā)展的情況產生, 當所屬的時代背景過去后, 此流派也隨之銷聲匿跡, 只存在于建筑史課本上的案例, 或者偶爾為后世拿來汲取一下靈感。在學科與學科之間愈來愈互相滲透交叉的現(xiàn)在, 建筑仿生設計的研究需要更多、跨度更大的學科領域

10、的配合, 而且應當伴隨建筑科學發(fā)展的整個過程, 最后形成一種仿生的意識, 融入到日常的建筑設計中去。從某種意義上說, 建筑仿生設計不單單是一種流派, 而是一種趨勢。 </p><p>　　我國正處于社會主義初級階段，環(huán)境和能源是建設和諧社會所要面臨的兩人問題，我國能源分布不均勻，人均資源量少，而且工業(yè)、交通和建筑能耗高，據有關資料統(tǒng)計，目前，我國的建筑能耗約占總能耗的25%。如果不加大建筑節(jié)能技術研究開發(fā)力度，隨

11、著經濟的快速發(fā)展，建筑能耗的比例將快速上升到35%以上。可見我國急需發(fā)展綠色節(jié)能建筑來降低能源損耗，目前我國各地的高等學府、科研單位、設計單位等都在積極地進行綠色、節(jié)能建筑等方面的研究。各種全國性的學術研討會也都定期召開。比如不久前召開的“全國現(xiàn)代結構工程學術研討會”是受中國建筑金屬結構協(xié)會和中國鋼結構協(xié)會委托。。。。 </p><p>　　而且就建筑設計而言，仿生元素也為建筑師開展了新的思路，提供了新的形式，

12、建筑師運用生物形態(tài)有時是出于象征和隱喻的動機，有時是因為自然激發(fā)了他們在建筑結構、外形及功能方面的靈感。同時，隨著科技的高速發(fā)展，計算機性能已經可以將新材料和建筑機構設計在電腦屏幕上建構出來，先進的科技為新設計思想提供了先進的技術平臺，使各種形態(tài)的仿生建筑能夠成為現(xiàn)實，也為我國的建筑設計領域注入了新鮮血液。 </p><p>　　仿生理念在建筑設計中的運用 </p><p><b&g

13、t;　　1、結構仿生 </b></p><p>　　結構仿生中，最為成功的一個例子是生物界的各種蛋殼、貝殼、龜殼、海螺殼以及人的頭蓋骨等都是一種曲度均勻、質地輕巧的“薄殼結構”。這種“薄殼結構”的表面薄而耐壓，模仿它們殼體在外力作用下，內力沿著整個表面擴散和分布的力學特征，在建筑工程中早已得到廣泛應用。1 9 2 5 年德國耶拿斯切夫玻璃廠廠房也采用了球形的薄殼設計。而美國通用汽車公司技術中心水塔，也

14、是薄殼建筑很好的例子。建筑設計中應用仿生最成功的另一個例子就是懸索結構。它是受蜘蛛網啟發(fā)設計而成，所有柔韌的材料如藤、繩、索都具有極強的抗拉特性。懸索結構中所有的“桿件”均為拉桿， 這樣就使懸索結構中材料利用率極大，高強材料得以充分利用,還可以施加預應力， 從而形成很大的跨度。日本東京的代代木體育館，用數根自然下垂的鋼索牽引主體結構的各個部位, 從而托起了這座總面積達20000 多平方米的超大型建筑；北京工人體育館的雙層輻射式懸索結構，

15、外形似平放的自行車輪，有上下兩張有桿件相連的網。懸索結構可以造出千姿百態(tài)的形狀，從某種程度上它是認識自然、改造自然中科學、藝術與技術的綜合。 </p><p><b>　　2、形態(tài)仿生 </b></p><p>　　形態(tài)仿生是具戲劇性效果的仿生手段。 直接模仿自然生物體的外形、結構形態(tài)以及組織關系形態(tài)的形式，使人們感到親切并使建筑物富于聯(lián)想。同時這些形態(tài)給建筑帶來了新

16、形象,，引發(fā)建筑外形的革命。西班牙建筑師高迪曾經創(chuàng)造了大量生物特征極其明顯的作品。他設計的神圣家族教堂從植物外形取得靈感，被認為是現(xiàn)代仿生建筑的開篇之作； 里昂薩托拉火車站就模仿比目魚的纖細曲線骨建造；瑞士赫爾佐格設計的2 0 0 8 北京奧運會主場館“鳥巢”方案。這些都是外形設計的靈感來源于生物特性的代表作。 </p><p><b>　　3、生物特性仿生 </b></p>

17、<p>　　生物特性仿生具有相當的借鑒意義，其含義是通過研究生物規(guī)律在建筑上應用的可能性。將生物的某些外部形式，內部結構與自然生態(tài)環(huán)境共生繁衍的特殊規(guī)律及美學形態(tài)的法則應用到建筑創(chuàng)作中去。但是仿生不是模仿照抄，而是一種創(chuàng)作思想,是對生物生生不息不斷進化的原理的借鑒。它是吸收動植物的生長機理以及一切自然生態(tài)規(guī)律，如動植物的高效低耗、自覺應變、新陳代謝、肌體完整的保障系統(tǒng)，結合建筑自身的特點而適應新環(huán)境的一種創(chuàng)作方法，是具有生命力

18、的。 </p><p><b>　　4、材料仿生 </b></p><p>　　材料仿生主要是運用生物體的組織或組成成分為建筑科學服務，它關聯(lián)的生物科學層次比較低，基本上不涉及建筑設計問題，所以單獨討論。人們發(fā)現(xiàn), 生物特別是低等生物汲取自然界的物質元素構成它們的自身，不象人類那樣采用很多元素，把成分和配比弄得很復雜，并且很多材料要經過高溫燒結。許多生物僅用了十幾種元

19、素，就組成了儀態(tài)萬千、性能優(yōu)良的材料。 </p><p><b>　　結束語： </b></p><p>　　自然界的各種生物特性，都有其獨特而精巧的特性。通過研究、學習、模仿它們的外形、特點和功能，來溶合我們建筑理念和設計思路，將極大的建筑的生命力、自然特性和美學特性，賦予建筑美學、力學和工程學的完美結合，這是仿生建筑設計的核心主旨。 </p><