仿生建筑設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　仿生建筑設(shè)計(jì)</b></p><p>　　摘要：仿生建筑技術(shù)最近在中國(guó)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(shè)計(jì)獨(dú)特的建筑不但給人強(qiáng)烈的視覺美感，在結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)的技法已經(jīng)在不知不覺發(fā)生著深刻的改變，已經(jīng)從“現(xiàn)代主義機(jī)械式的零部件搭配時(shí)代邁向了更具活力、更進(jìn)步的科技建

2、筑時(shí)代”。本文將重點(diǎn)討論在仿生建筑設(shè)計(jì)中的兩大基本因素---生態(tài)技術(shù)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(duì)仿生建筑的設(shè)計(jì)者來說具有一定的參考價(jià)值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑仿生學(xué)、仿生技術(shù)、 人文 </p><p>　　中圖分類號(hào)：G267 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　正文： </b>&

3、lt;/p><p>　　建筑是一門藝術(shù)，更是一門科學(xué)。它是技術(shù)、藝術(shù)、人文、歷史的結(jié)合體，不同時(shí)代的建筑都有其獨(dú)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(guó)建筑學(xué)家勒伯多在1983年寫的《建筑與仿生學(xué)》，在文中系統(tǒng)的闡述了仿生學(xué)的意義，建筑學(xué)應(yīng)用仿生理論的方法，仿生學(xué)與美學(xué)的關(guān)系等等。為仿生學(xué)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。建筑仿生學(xué)是根據(jù)自然生態(tài)與社會(huì)生態(tài)規(guī)律, 并結(jié)合建筑科學(xué)技術(shù)特點(diǎn)而進(jìn)行綜合應(yīng)用的科

4、學(xué)。研究仿生建筑源于人們回歸自然，追求寧?kù)o、和諧的心理需求。更深次的意義在于人們對(duì)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(shè)計(jì)其實(shí)已經(jīng)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(zhǎng)肌理以及自然生態(tài)規(guī)律的研究。 </p><p>　　一、 生物特性對(duì)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)理念的改變 </p><p>　　1、建筑設(shè)計(jì)的自然特性 </p><p>　　總的來

5、說，建筑仿生設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(dú)特性。還有很多特性如采光、避害、抗風(fēng)、保溫、穿透、自我保護(hù)，這些功能與結(jié)構(gòu)都十分的精巧、協(xié)調(diào)、合理、高效。都將帶給我們無窮無盡的設(shè)計(jì)思路與設(shè)計(jì)理念。 </p><p>　　2、建筑設(shè)計(jì)的空間性 </p><p>

6、　　自然界生生不息，和諧運(yùn)轉(zhuǎn)的理念對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的空間性來說也是一種深刻的啟示，對(duì)于生命體來說，時(shí)間的流逝有著特別重要的意義。我們的建筑很多時(shí)候更像一個(gè)生命體，在時(shí)光的不停變化中，它也會(huì)生長(zhǎng)、發(fā)展至衰亡。城市和建筑的生長(zhǎng)應(yīng)該隨著社會(huì)需求的變化而變化。將自然生命體的發(fā)展理念應(yīng)用于建筑體的發(fā)展理念上，對(duì)建筑的發(fā)展、空間理念都會(huì)有很大的支撐和革新。 </p><p>　　3、建筑設(shè)計(jì)中的可持續(xù)性 </p>

7、<p>　　自然界的生物總是對(duì)能量有著高效的利用和轉(zhuǎn)換率。例如麻雀沒有企鵝厚厚的皮下脂肪可供保暖和儲(chǔ)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(shè)計(jì)中，很多生物的儲(chǔ)能特性已經(jīng)被大量應(yīng)用建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，體育館太陽光板的應(yīng)用就源于植物的光合作用。 </p><p>　　4、建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)動(dòng)特性。 </p><p>　　

8、力與動(dòng)態(tài)美一真是建筑界想要表達(dá)的兩個(gè)重要理念。從這個(gè)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(dòng)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(jié)合，將產(chǎn)生那些具有動(dòng)感、且富于人們想像的動(dòng)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(xué)與建筑美學(xué)結(jié)合的設(shè)計(jì)將造就具備動(dòng)感想像力的完美形態(tài)建筑。 </p><p>　　二、我國(guó)仿生建筑

9、的發(fā)展。 </p><p>　　在我國(guó)，建筑仿生學(xué)的研究現(xiàn)在剛剛起步，它不同于其他的流派, 它將是一個(gè)長(zhǎng)期的研究課題。普通建筑流派是根據(jù)人類知識(shí)成果中的某一方面, 或針對(duì)某時(shí)期的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和建筑技術(shù)發(fā)展的情況產(chǎn)生, 當(dāng)所屬的時(shí)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(xué)科與學(xué)科之間愈來愈互相滲透交叉的現(xiàn)在, 建筑仿生設(shè)計(jì)的研究需要更多、跨度更大的學(xué)科領(lǐng)域

10、的配合, 而且應(yīng)當(dāng)伴隨建筑科學(xué)發(fā)展的整個(gè)過程, 最后形成一種仿生的意識(shí), 融入到日常的建筑設(shè)計(jì)中去。從某種意義上說, 建筑仿生設(shè)計(jì)不單單是一種流派, 而是一種趨勢(shì)。 </p><p>　　我國(guó)正處于社會(huì)主義初級(jí)階段，環(huán)境和能源是建設(shè)和諧社會(huì)所要面臨的兩人問題，我國(guó)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(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，目前，我國(guó)的建筑能耗約占總能耗的25%。如果不加大建筑節(jié)能技術(shù)研究開發(fā)力度，隨

11、著經(jīng)濟(jì)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(guó)急需發(fā)展綠色節(jié)能建筑來降低能源損耗，目前我國(guó)各地的高等學(xué)府、科研單位、設(shè)計(jì)單位等都在積極地進(jìn)行綠色、節(jié)能建筑等方面的研究。各種全國(guó)性的學(xué)術(shù)研討會(huì)也都定期召開。比如不久前召開的“全國(guó)現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)”是受中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)和中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)委托。。。。 </p><p>　　而且就建筑設(shè)計(jì)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(yùn)用生物形態(tài)有時(shí)是出于象征和隱喻的動(dòng)機(jī)，有時(shí)是因?yàn)樽匀患ぐl(fā)了他們?cè)诮ㄖY(jié)構(gòu)、外形及功能方面的靈感。同時(shí)，隨著科技的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)性能已經(jīng)可以將新材料和建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在電腦屏幕上建構(gòu)出來，先進(jìn)的科技為新設(shè)計(jì)思想提供了先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)，使各種形態(tài)的仿生建筑能夠成為現(xiàn)實(shí)，也為我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域注入了新鮮血液。 </p><p>　　仿生理念在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用 </p><p><b&g

13、t;　　1、結(jié)構(gòu)仿生 </b></p><p>　　結(jié)構(gòu)仿生中，最為成功的一個(gè)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(zhì)地輕巧的“薄殼結(jié)構(gòu)”。這種“薄殼結(jié)構(gòu)”的表面薄而耐壓，模仿它們殼體在外力作用下，內(nèi)力沿著整個(gè)表面擴(kuò)散和分布的力學(xué)特征，在建筑工程中早已得到廣泛應(yīng)用。1 9 2 5 年德國(guó)耶拿斯切夫玻璃廠廠房也采用了球形的薄殼設(shè)計(jì)。而美國(guó)通用汽車公司技術(shù)中心水塔，也

14、是薄殼建筑很好的例子。建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用仿生最成功的另一個(gè)例子就是懸索結(jié)構(gòu)。它是受蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)設(shè)計(jì)而成，所有柔韌的材料如藤、繩、索都具有極強(qiáng)的抗拉特性。懸索結(jié)構(gòu)中所有的“桿件”均為拉桿， 這樣就使懸索結(jié)構(gòu)中材料利用率極大，高強(qiáng)材料得以充分利用,還可以施加預(yù)應(yīng)力， 從而形成很大的跨度。日本東京的代代木體育館，用數(shù)根自然下垂的鋼索牽引主體結(jié)構(gòu)的各個(gè)部位, 從而托起了這座總面積達(dá)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(jié)構(gòu)，

15、外形似平放的自行車輪，有上下兩張有桿件相連的網(wǎng)。懸索結(jié)構(gòu)可以造出千姿百態(tài)的形狀，從某種程度上它是認(rèn)識(shí)自然、改造自然中科學(xué)、藝術(shù)與技術(shù)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(jié)構(gòu)形態(tài)以及組織關(guān)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(shí)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(jīng)創(chuàng)造了大量生物特征極其明顯的作品。他設(shè)計(jì)的神圣家族教堂從植物外形取得靈感，被認(rèn)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(xì)曲線骨建造；瑞士赫爾佐格設(shè)計(jì)的2 0 0 8 北京奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館“鳥巢”方案。這些都是外形設(shè)計(jì)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(dāng)?shù)慕梃b意義，其含義是通過研究生物規(guī)律在建筑上應(yīng)用的可能性。將生物的某些外部形式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與自然生態(tài)環(huán)境共生繁衍的特殊規(guī)律及美學(xué)形態(tài)的法則應(yīng)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(duì)生物生生不息不斷進(jìn)化的原理的借鑒。它是吸收動(dòng)植物的生長(zhǎng)機(jī)理以及一切自然生態(tài)規(guī)律，如動(dòng)植物的高效低耗、自覺應(yīng)變、新陳代謝、肌體完整的保障系統(tǒng)，結(jié)合建筑自身的特點(diǎn)而適應(yīng)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(yùn)用生物體的組織或組成成分為建筑科學(xué)服務(wù)，它關(guān)聯(lián)的生物科學(xué)層次比較低，基本上不涉及建筑設(shè)計(jì)問題，所以單獨(dú)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(zhì)元素構(gòu)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(fù)雜，并且很多材料要經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)。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(jié)束語： </b></p><p>　　自然界的各種生物特性，都有其獨(dú)特而精巧的特性。通過研究、學(xué)習(xí)、模仿它們的外形、特點(diǎn)和功能，來溶合我們建筑理念和設(shè)計(jì)思路，將極大的建筑的生命力、自然特性和美學(xué)特性，賦予建筑美學(xué)、力學(xué)和工程學(xué)的完美結(jié)合，這是仿生建筑設(shè)計(jì)的核心主旨。 </p><