試論仿生學在建筑設計中的應用

1、<p>　　試論仿生學在建筑設計中的應用</p><p>　　摘要：隨著我國經濟的發(fā)展，城市建設速度不斷加快，在建筑設計中，仿生學應用非常廣泛，通過對仿生學的運用，尋求自然規(guī)律，使人類與自然和諧相處，促進城市的生態(tài)環(huán)境的改善，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。加強對建筑設計中仿生學的研究具有非常重要的意義。 </p><p>　　關鍵詞：建筑設計；仿生學；應用 </p><p&

2、gt;　　中圖分類號：TU2文獻標識碼： A </p><p>　　仿生學屬于一門技術性的學科，目的在于研究生物系統(tǒng)特有的結構與性質，國內外很多學者都將仿生建筑作為研究課題，尋求科學的自然規(guī)律，以促進現(xiàn)代建筑形體結構與功能布局更具科學性、合理性。通過對建筑仿生學的研究，實現(xiàn)經濟效益、生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展，實現(xiàn)能源的節(jié)約，減少環(huán)境污染，促進城市的可持續(xù)發(fā)展。 </p><p><b>

3、　　1 仿生學的內涵 </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

4、的道路。 </p><p>　　2 在建筑設計中的仿生設計類型 </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)并進行模仿，經過精心的設計創(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

5、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，人們在產品設計方面不再只追求產品功能方面的領先，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，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

6、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，人們把自然界中的生物當作研究和模仿的最佳對象，實現(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行研究，找出其更深層次的內在原因，然后再抽象化，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。太陽能建筑的設計就是運用這一理論來模擬植物的習性，充分利用可再生能源，將太陽能轉化為生物能的很好的運用，起到節(jié)能的效果。產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

8、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>　　2．3結構仿生 </b></p><p>　　在大自然中，各種生物以自己不同的形態(tài)與構造生存著，具有自身鮮明的特征，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

9、內在關系，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。 </p><p>　　3 仿生建筑設計發(fā)展趨勢 </p><p>　　3.1 、標準化 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

10、。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 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

11、源環(huán)境的壓力不斷增加，環(huán)保節(jié)能已經成為我國經濟發(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，據相關資料顯示，建筑能耗處于總能耗的首位，在建設過程中的直接能耗達到社會總能耗的30%，而鋼材、水泥等建材的生產能耗也達到16.7％。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

12、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>　　4 仿生學在建筑設計中運用的發(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晶。殊不知它的結構與普通麥桿的結構相比,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構上還趕不上自然界中的植物合理,未來仿生學在建筑中的應用還具有巨大的潛力。仿生建筑在現(xiàn)代建筑領域中的運用前景十分廣闊,各種軟體動物、種子的莢、昆蟲的護身殼,許多以前認為不合實際的,稀奇古怪的,與有機生物關連的那些自由形式,將使建筑藝術變得更加豐富多彩。自然環(huán)境問題的日益嚴峻，使得人們越來越關注生態(tài) 仿生造型建筑。大自然是經濟的，經過數(shù)百萬年進化的生 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 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，也應當是自然與建筑的 和諧體，它提醒著人們對于環(huán)境、自然的關注。自然界的生長完全根據自然規(guī)律而不是根據有限的計算技巧,因此今天阻礙仿生建筑設計和發(fā)展的種種因素,也可能是短暫的。隨著建筑材料、建筑技術和設計水平的不斷發(fā)展與提高,人類的仿生建筑終歸要</p><p&g

16、t;<b>　　5 結 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，隨著人類的不斷進化，無論是象形仿生設計還是 抽象仿生設計，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計的創(chuàng)新。但是變化的永遠是創(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 </b></p><p>　　[1]馬永芬,等.仿生學在建筑空間結構中的應用[J].硅谷2009 </p><p>　　[2]遠建平,等.建筑工程的發(fā)展及其學科交叉創(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計[J].低溫建筑技術2008 </p><p&g