試論仿生學(xué)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

1、<p>　　試論仿生學(xué)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市建設(shè)速度不斷加快，在建筑設(shè)計中，仿生學(xué)應(yīng)用非常廣泛，通過對仿生學(xué)的運(yùn)用，尋求自然規(guī)律，使人類與自然和諧相處，促進(jìn)城市的生態(tài)環(huán)境的改善，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。加強(qiáng)對建筑設(shè)計中仿生學(xué)的研究具有非常重要的意義。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；仿生學(xué)；應(yīng)用 </p><p&

2、gt;　　中圖分類號：TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　仿生學(xué)屬于一門技術(shù)性的學(xué)科，目的在于研究生物系統(tǒng)特有的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，國內(nèi)外很多學(xué)者都將仿生建筑作為研究課題，尋求科學(xué)的自然規(guī)律，以促進(jìn)現(xiàn)代建筑形體結(jié)構(gòu)與功能布局更具科學(xué)性、合理性。通過對建筑仿生學(xué)的研究，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，減少環(huán)境污染，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。 </p><p><b>

3、　　1 仿生學(xué)的內(nèi)涵 </b></p><p>　　仿生學(xué)是指模仿生物建造技術(shù)裝置的科學(xué)，是上世紀(jì)中期出現(xiàn)的一門新的邊緣科學(xué)。仿生學(xué)研究生物體的結(jié)構(gòu)、功能和工作原理，并將這些原理移植與建筑設(shè)計之中，發(fā)明性能優(yōu)越的裝置，機(jī)器以及儀器，創(chuàng)造新的技術(shù)。在短短的幾十年里，仿生學(xué)從無到有發(fā)展迅猛，并且研究成果十分可觀。仿生學(xué)大大開闊了人們的視界，顯示了極強(qiáng)的適應(yīng)能力，也開辟了獨(dú)特的技術(shù)發(fā)展道路即向大自然索取藍(lán)圖

4、的道路。 </p><p>　　2 在建筑設(shè)計中的仿生設(shè)計類型 </p><p><b>　　2.1 形態(tài)仿生 </b></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(jìn)行模仿，經(jīng)過精心的設(shè)計創(chuàng)造出許多體貌多變的特殊的建筑形態(tài) 。 隨著人類社會文明程度的提高，人們可以自己設(shè)計創(chuàng)造出許多物

5、品，這些造物信息大多來源于對自然界的模擬、設(shè)計以及再創(chuàng)造。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們生活水平的提高，人們在產(chǎn)品設(shè)計方面不再只追求產(chǎn)品功能方面的領(lǐng)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(yīng)大量提倡并實(shí)施仿生設(shè)計理念，在創(chuàng)新設(shè)計的同時融入自然風(fēng)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(shí)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，通過對生物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的剖析、模仿及應(yīng)用，將生物體的

6、功能優(yōu)勢和組織結(jié)構(gòu)充分應(yīng)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(shè)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(jìn)行再創(chuàng)造的結(jié)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(dāng)作研究和模仿的最佳對象，實(shí)現(xiàn)人類與自然的和諧共生。 </p><p><b>　　2.2 概念仿生 &l

7、t;/b></p><p>　　這種建筑仿生現(xiàn)象是針對建筑的某些特性進(jìn)行研究，找出其更深層次的內(nèi)在原因，然后再抽象化，運(yùn)用這個理論與建筑設(shè)計的潛在相似，對具體的建筑設(shè)計進(jìn)行指導(dǎo)。太陽能建筑的設(shè)計就是運(yùn)用這一理論來模擬植物的習(xí)性，充分利用可再生能源，將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能的很好的運(yùn)用，起到節(jié)能的效果。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(yùn)動等生命活動過程中不斷出現(xiàn)新組織生長，舊機(jī)體衰亡的現(xiàn)象而進(jìn)

8、行理論抽象，又運(yùn)用到建筑設(shè)計中。代表作有丹下健三設(shè)計的山梨文化會館。中國的微排大廈等作品。 </p><p><b>　　2．3結(jié)構(gòu)仿生 </b></p><p>　　在大自然中，各種生物以自己不同的形態(tài)與構(gòu)造生存著，具有自身鮮明的特征，只要認(rèn)真研究客觀生物實(shí)體構(gòu)造和空間結(jié)構(gòu)形式之間的相似離合度，認(rèn)清生物體的優(yōu)化程度和結(jié)構(gòu)限定性，探尋空間結(jié)構(gòu)形式與生物形體和構(gòu)造之問的

9、內(nèi)在關(guān)系，有利于人們對結(jié)構(gòu)仿生工程的認(rèn)識，找到一條發(fā)展仿生建筑結(jié)構(gòu)新形式的途徑。這個結(jié)構(gòu)不僅僅是力學(xué)結(jié)構(gòu)，還包括組織原則通過研究生物整體或部分的構(gòu)造組織方式發(fā)現(xiàn)其中建筑某部分的潛在相似進(jìn)而對其模仿，以創(chuàng)造新的建筑形象或解決新的問題。 </p><p>　　3 仿生建筑設(shè)計發(fā)展趨勢 </p><p>　　3.1 、標(biāo)準(zhǔn)化 標(biāo)準(zhǔn)化建筑設(shè)計是在建筑工程方面建立和實(shí)現(xiàn)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)則等的過程

10、。建筑標(biāo)準(zhǔn)化的目的是合理利用原材料，促進(jìn)構(gòu)配件的通用性和互換性，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化，以取得最佳經(jīng)濟(jì)效果。標(biāo)準(zhǔn)化對生物仿生實(shí)用性的體現(xiàn)，體現(xiàn)生物適用自然時自我改良形成的標(biāo)準(zhǔn)體，是不斷修正和改良的結(jié)果。 </p><p>　　3.2 、環(huán)保節(jié)能化 環(huán)保節(jié)能建筑設(shè)計也叫生態(tài)建筑設(shè)計，是以生態(tài)學(xué)的原理和方法為基礎(chǔ)，以人、建筑 、自然和社會和諧發(fā)展為目標(biāo)，尋求最適合人類生存和發(fā)展的生態(tài)建筑目標(biāo)的設(shè)計方式。隨著我國人口的增加和資

11、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(jì)發(fā)展指標(biāo)中的一項(xiàng)重要任務(wù)，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)相關(guān)資料顯示，建筑能耗處于總能耗的首位，在建設(shè)過程中的直接能耗達(dá)到社會總能耗的30%，而鋼材、水泥等建材的生產(chǎn)能耗也達(dá)到16.7％。兩項(xiàng)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(diǎn)所在。 </p><p>　　3.3 、多維空間化多維空間設(shè)計是指應(yīng)用多維空間

12、的原理對建筑物進(jìn)行設(shè)計改良，使得建筑的空間設(shè)計更加合理。多維空間中 “ 維 ” 是一種度量，在三維空間坐標(biāo)上，加上時間，時空互相聯(lián)系就構(gòu)成四維時空 。 現(xiàn)在科學(xué)家的理論認(rèn)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

13、生存空間，促進(jìn)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(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計的空間有效利用。 </p><p>　　4 仿生學(xué)在建筑設(shè)計中運(yùn)用的發(fā)展前景 </p><p>　　如今每個大中城市都能見到的高高的電視發(fā)射塔,它那數(shù)百米高的塔體,無疑是人類仿生建筑智慧的結(jié)晶。殊不知它的結(jié)構(gòu)與普通麥桿的結(jié)構(gòu)相比,小麥的桿徑與麥桿高度之比為1

14、,500,而電視發(fā)射塔中這個比值一般只有20到30?？磥斫Y(jié)構(gòu)上還趕不上自然界中的植物合理,未來仿生學(xué)在建筑中的應(yīng)用還具有巨大的潛力。仿生建筑在現(xiàn)代建筑領(lǐng)域中的運(yùn)用前景十分廣闊,各種軟體動物、種子的莢、昆蟲的護(hù)身殼,許多以前認(rèn)為不合實(shí)際的,稀奇古怪的,與有機(jī)生物關(guān)連的那些自由形式,將使建筑藝術(shù)變得更加豐富多彩。自然環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻，使得人們越來越關(guān)注生態(tài) 仿生造型建筑。大自然是經(jīng)濟(jì)的，經(jīng)過數(shù)百萬年進(jìn)化的生 物們都在以最低的消耗來滿足自己

15、的生活需要，建筑的設(shè) 計可以利用這一天然的有利條件，來減少對資源環(huán)境的消 耗，從而把浪費(fèi)和消耗降到最低，因此，生態(tài)仿生建筑造 型作為生態(tài)仿生建筑的一種形式，也應(yīng)當(dāng)是自然與建筑的 和諧體，它提醒著人們對于環(huán)境、自然的關(guān)注。自然界的生長完全根據(jù)自然規(guī)律而不是根據(jù)有限的計算技巧,因此今天阻礙仿生建筑設(shè)計和發(fā)展的種種因素,也可能是短暫的。隨著建筑材料、建筑技術(shù)和設(shè)計水平的不斷發(fā)展與提高,人類的仿生建筑終歸要</p><p&g

16、t;<b>　　5 結(jié) 語： </b></p><p>　　總而言之，時代的發(fā)展需要造就了生態(tài)仿生建筑造型 的發(fā)展，隨著人類的不斷進(jìn)化，無論是象形仿生設(shè)計還是 抽象仿生設(shè)計，都會不斷誕生新的創(chuàng)意; 同樣，在不斷地 時代變換中，人們離不開建筑仿生設(shè)計的創(chuàng)新。但是變化的永遠(yuǎn)是創(chuàng)意，唯一不會變的是人類追求與自然、與環(huán)境 永恒和諧共生的原則。 </p><p><b&g

17、t;　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]馬永芬,等.仿生學(xué)在建筑空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J].硅谷2009 </p><p>　　[2]遠(yuǎn)建平,等.建筑工程的發(fā)展及其學(xué)科交叉創(chuàng)新概述研究[J].中國證券期貨2012 </p><p>　　[3]李弘玉,等.大慶中級人民法院建筑設(shè)計[J].低溫建筑技術(shù)2008 </p><p&g