概述仿生學在建筑設計中的應用

1、<p>　　概述仿生學在建筑設計中的應用</p><p>　　摘 要：仿生學在建筑設計中應用的非常廣泛，它在建筑中的使用實現(xiàn)了大自然、生物、人類生存環(huán)境及人的協(xié)調(diào)發(fā)展，體現(xiàn)了人類崇尚大自然的愿望。 隨著自然的演繹和當今居住環(huán)境的巨大變化，仿生設計藝術越來越廣泛地應用到建筑設計領域當中。 </p><p>　　關鍵詞：仿生學，建筑設計，功能仿生， </p><p

2、>　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　引 言： </b></p><p>　　仿生建筑將生物界的一些生物的組織和形象當作研究對象，在自然界中不斷探索合理的科學建造規(guī)律，通過多年的潛心研究 ， 對現(xiàn)代建筑的形體結構及功能布局的設計和形成起到促進作用。研究建筑仿生學就是為了從自然界中吸取靈感進行創(chuàng)新，以便與自然生態(tài)環(huán)境

3、相協(xié)調(diào)，保持生態(tài)的平衡發(fā)展。 </p><p><b>　　一．仿生學的內(nèi)涵 </b></p><p>　　仿生學是指模仿生物建造技術裝置的科學，是上世紀中期出現(xiàn)的一門新的邊緣科學。仿生學研究生物體的結構、功能和工作原理，并將這些原理移植與建筑設計之中，發(fā)明性能優(yōu)越的裝置，機器以及儀器，創(chuàng)造新的技術。在短短的幾十年里，仿生學從無到有發(fā)展迅猛，并且研究成果十分可觀。仿生

4、學大大開闊了人們的視界，顯示了極強的適應能力，也開辟了獨特的技術發(fā)展道路即向大自然索取藍圖的道路。 </p><p>　　二、在建筑設計中的仿生設計類型 </p><p>　　2.1 、形態(tài)仿生 </p><p>　　在建筑仿生中建筑形態(tài)的仿生被稱作最常見的仿生方式，人們往往通過觀察自然界的生物形態(tài)并進行模仿，經(jīng)過精心的設計創(chuàng)造出許多體貌多變的特殊的建筑形態(tài) 。 隨

5、著人類社會文明程度的提高，人們可以自己設計創(chuàng)造出許多物品，這些造物信息大多來源于對自然界的模擬、設計以及再創(chuàng)造。隨著科學技術的不斷進步和人們生活水平的提高，人們在產(chǎn)品設計方面不再只追求產(chǎn)品功能方面的領先，還要追求其自然氣息，為迎合現(xiàn)代人的審美需求，國家應大量提倡并實施仿生設計理念，在創(chuàng)新設計的同時融入自然風格，使人們在這個鋼筋混凝土的時代也能時刻感受到自然的氣息，該策略才能實現(xiàn)環(huán)境與人類共生的愿望。人們在大自然的啟示下發(fā)明了建筑形態(tài)仿生

6、，通過對生物的結構和形態(tài)的剖析、模仿及應用，將生物體的功能優(yōu)勢和組織結構充分應用到現(xiàn)代建筑中。人們不可以把建筑形態(tài)的仿生單純理解為對生物體的外形的模仿，建筑形態(tài)的仿生是建筑設計師們將自然界無與倫比的美麗形態(tài)與自己培養(yǎng)的修養(yǎng)和審美相互融合并進行再創(chuàng)造的結果。自然界是人類賴以生存的生活環(huán)境，自然界中的生物向人們展示著它們特有的美麗特質(zhì)，人們把自然界中的生物當作研究和模仿的最佳對象，通過這種模仿可以制造出許多物品</p><

7、;p><b>　　2．2、功能仿生 </b></p><p>　　在建筑使用功能方面的仿生。應用也很普遍，表現(xiàn)形式也是多種多樣的，只要善于應用類推的方法，就可以從自然界中吸取無窮的靈感，使建筑的空間布局更具有新意。例如，芬蘭著名建筑師阿爾托(Alvar Aalto)設計的德國不萊梅高層公寓(1958年～1962年)的平面就是仿自蝴蝶的原型，他把建筑的服務部分與臥室部分比作蝶身與翅膀，不

8、僅使內(nèi)部空間布局新穎，而且也使建筑的造型變得更為豐富。建筑的功能往往是錯綜復雜的，它不僅僅是單一功能元素的相加。而是多功能發(fā)展過程的綜合。如何有機地組織各種功能成為一種綜合的整體，自然界生物也為人們提供了交織組合的范例，這使得建筑師在建筑功能組織中有所啟發(fā)。當代集中式的建筑傾向已使巨型高層建筑與多功能建筑隨處可見，這就要求在有限的空間內(nèi)要高效低耗地組織好各部分的關系，使這些空間可以適應多種功能。建筑師沒有理由在復雜的功能組合中浪費空間和

9、材料，也沒有理由不向大自然這位最好的老師學習。 </p><p>　　2.3 、概念仿生 </p><p>　　相對于前兩種類型層次更高，因此就有著更重要的意義。這種建筑仿生現(xiàn)象是針對建筑的某些特性進行研究，找出其更深層次的內(nèi)在原因，將原因上升為抽象的理論層次，運用這個理論與建筑設計的潛在相似，對具體的建筑設計進行指導。太陽能建筑就是模擬植物把太陽能轉化為生物能的原理。將太陽能轉化為可再生

10、能源的建筑形式。產(chǎn)生于日本的新陳代謝理論就是看到生物體在生長、繁殖。運動等生命活動過程中不斷出現(xiàn)新組織生長，舊機體衰亡的現(xiàn)象而進行理論抽象，又運用到建筑設計中。代表作有丹下健三設計的山梨文化會館。中國的微排大廈等作品。 </p><p><b>　　2．4、結構仿生 </b></p><p>　　形態(tài)萬千的自然界生物根據(jù)自己不同的構造和存在方式，有著不同的特征，存在不

11、同的體現(xiàn)自身特點的尺度，只要認真研究客觀生物實體構造和空間結構形式之間的相似離合度，認清生物體的優(yōu)化程度和結構限定性，探尋空間結構形式與生物形體和構造之問的內(nèi)在關系，有利于人們對結構仿生工程的認識，找到一條發(fā)展仿生建筑結構新形式的途徑。這個結構不僅僅是力學結構，還包括組織原則通過研究生物整體或部分的構造組織方式發(fā)現(xiàn)其中建筑某部分的潛在相似進而對其模仿，以創(chuàng)造新的建筑形象或解決新的問題。在結構仿生方面，最著名的還有西班牙工程師圣地亞哥&#

12、183;卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)。他為1992年西班牙塞維利亞國際博覽會設計的科威特展覽館，其屋頂是模擬動物關節(jié)的自由運動而可自由啟閉的結構，夜間屋頂肋架敞開，下面平臺上便可進行露天的各種活動，它不僅在結構與功能上能夠有機結合，而且也給人以無限的遐想。 </p><p>　　三、仿生建筑設計發(fā)展趨勢 </p><p><b>　　3.1 、標準化 <

13、;/b></p><p>　　標準化建筑設計是在建筑工程方面建立和實現(xiàn)有關的標準、規(guī)范、規(guī)則等的過程。建筑標準化的目的是合理利用原材料，促進構配件的通用性和互換性，實現(xiàn)建筑工業(yè)化，以取得最佳經(jīng)濟效果。標準化對生物仿生實用性的體現(xiàn)，體現(xiàn)生物適用自然時自我改良形成的標準體，是不斷修正和改良的結果。 </p><p>　　3.2 、環(huán)保節(jié)能化 </p><p>　　

14、環(huán)保節(jié)能建筑設計也叫生態(tài)建筑設計，是以生態(tài)學的原理和方法為基礎，以人、建筑 、自然和社會和諧發(fā)展為目標，尋求最適合人類生存和發(fā)展的生態(tài)建筑目標的設計方式。隨著我國人口的增加和資源環(huán)境的壓力不斷增加，環(huán)保節(jié)能已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展指標中的一項重要任務，而建筑在節(jié)能減排、保障環(huán)保方面則有著更重要的位置，據(jù)國家有關資料顯示，我國的建筑能耗非常驚人。在建造和使用過程中直接消耗的能源占全社會總能耗的30％，使用的鋼材、水泥等建材的生產(chǎn)能耗占16.7

15、％。兩項相加，我國的能源有約一半被建筑消耗了，因此建筑節(jié)能也就成為全社會節(jié)能工作的重點所在。 </p><p>　　3.3 、多維空間化多維空間設計是指應用多維空間的原理對建筑物進行設計改良，使得建筑的空間設計更加合理。多維空間中 “ 維 ” 是一種度量，在三維空間坐標上，加上時間，時空互相聯(lián)系就構成四維時空 。 現(xiàn)在科學家的理論認為整個宇宙是十一維的，只是人類的理解只能理解到三維。也就是說多維空間概念本身就表示

16、空間的無限性拓展性，即通過人類合理的利用，有用的空間可以為人類提供更大的空間感受。隨著人類對自然世界不斷的開發(fā)利用，人類越來越發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有空間的有限性，而開發(fā)宇宙的多維空間可以為人類開發(fā)更大的生存空間，促進人類的發(fā)展，現(xiàn)在最主要的多維空間開發(fā)觀念主要有海洋空間開發(fā)和地下空間開發(fā)理念等，主要拓展人類尚未開發(fā)的空間來實現(xiàn)建筑設計的空間有效利用。 </p><p><b>　　結 語： </b><

17、;/p><p>　　建筑仿生是多方面的，也是綜合性的，合理運用仿生原理，可幫助人們創(chuàng)造性地設計出新穎和適應生態(tài)環(huán)境的建筑形式。同時，仿生建筑學暗示著人們必須遵循和注意許多自然界的規(guī)律，它告訴人們建筑仿生應該注意環(huán)境生態(tài)、經(jīng)濟效益與形式新穎的有機結合。建筑仿生的創(chuàng)新更需要學習和發(fā)揮新科技的特點，要做到這一點，從事建筑行業(yè)的設計師必須善于應用類推的方法，從自然界中觀察吸收一切有用的因素作為創(chuàng)作靈感，同時學習生物科學的機理

18、并結合現(xiàn)代建筑技術來為建筑創(chuàng)新服務。建筑仿生學是新時代的一種潮流，它必將促進建筑工業(yè)的不斷發(fā)展，成為建筑創(chuàng)新的源泉和保證環(huán)境生態(tài)平衡的重要手段。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]戴志中，楊震，熊偉．建筑創(chuàng)作構思解析：生態(tài)·仿生[M]．北京：中國計劃出版社，2006． </p><p>