概述仿生學(xué)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、<p>　　概述仿生學(xué)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　摘 要：仿生學(xué)在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用的非常廣泛，它在建筑中的使用實(shí)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(dāng)今居住環(huán)境的巨大變化，仿生設(shè)計(jì)藝術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：仿生學(xué)，建筑設(shè)計(jì)，功能仿生， </p><p

2、>　　中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </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(dāng)作研究對(duì)象，在自然界中不斷探索合理的科學(xué)建造規(guī)律，通過(guò)多年的潛心研究 ， 對(duì)現(xiàn)代建筑的形體結(jié)構(gòu)及功能布局的設(shè)計(jì)和形成起到促進(jìn)作用。研究建筑仿生學(xué)就是為了從自然界中吸取靈感進(jìn)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(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(jì)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(wú)到有發(fā)展迅猛，并且研究成果十分可觀。仿生

4、學(xué)大大開(kāi)闊了人們的視界，顯示了極強(qiáng)的適應(yīng)能力，也開(kāi)辟了獨(dú)特的技術(shù)發(fā)展道路即向大自然索取藍(lán)圖的道路。 </p><p>　　二、在建筑設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)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(jiàn)的仿生方式，人們往往通過(guò)觀察自然界的生物形態(tài)并進(jìn)行模仿，經(jīng)過(guò)精心的設(shè)計(jì)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(huì)文明程度的提高，人們可以自己設(shè)計(jì)創(chuàng)造出許多物品，這些造物信息大多來(lái)源于對(duì)自然界的模擬、設(shè)計(jì)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?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)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(guó)家應(yīng)大量提倡并實(shí)施仿生設(shè)計(jì)理念，在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的同時(shí)融入自然風(fēng)格，使人們?cè)谶@個(gè)鋼筋混凝土的時(shí)代也能時(shí)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?cè)诖笞匀坏膯⑹鞠掳l(fā)明了建筑形態(tài)仿生

6、，通過(guò)對(duì)生物的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的剖析、模仿及應(yīng)用，將生物體的功能優(yōu)勢(shì)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(duì)生物體的外形的模仿，建筑形態(tài)的仿生是建筑設(shè)計(jì)師們將自然界無(wú)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(duì)象，通過(guò)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(yīng)用也很普遍，表現(xiàn)形式也是多種多樣的，只要善于應(yīng)用類推的方法，就可以從自然界中吸取無(wú)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(shè)計(jì)的德國(guó)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(wù)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(cuò)綜復(fù)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(guò)程的綜合。如何有機(jī)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(dāng)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(jiàn)，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(guān)系，使這些空間可以適應(yīng)多種功能。建筑師沒(méi)有理由在復(fù)雜的功能組合中浪費(fèi)空間和

9、材料，也沒(méi)有理由不向大自然這位最好的老師學(xué)習(xí)。 </p><p>　　2.3 、概念仿生 </p><p>　　相對(duì)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(duì)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，將原因上升為抽象的理論層次，運(yùn)用這個(gè)理論與建筑設(shè)計(jì)的潛在相似，對(duì)具體的建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)。太陽(yáng)能建筑就是模擬植物把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為生物能的原理。將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)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(zhǎng)、繁殖。運(yùn)動(dòng)等生命活動(dòng)過(guò)程中不斷出現(xiàn)新組織生長(zhǎng)，舊機(jī)體衰亡的現(xiàn)象而進(jìn)行理論抽象，又運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)中。代表作有丹下健三設(shè)計(jì)的山梨文化會(huì)館。中國(guó)的微排大廈等作品。 </p><p><b>　　2．4、結(jié)構(gòu)仿生 </b></p><p>　　形態(tài)萬(wàn)千的自然界生物根據(jù)自己不同的構(gòu)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(diǎn)的尺度，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(wèn)的內(nèi)在關(guān)系，有利于人們對(duì)結(jié)構(gòu)仿生工程的認(rèn)識(shí)，找到一條發(fā)展仿生建筑結(jié)構(gòu)新形式的途徑。這個(gè)結(jié)構(gòu)不僅僅是力學(xué)結(jié)構(gòu)，還包括組織原則通過(guò)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(duì)其模仿，以創(chuàng)造新的建筑形象或解決新的問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)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(guó)際博覽會(huì)設(shè)計(jì)的科威特展覽館，其屋頂是模擬動(dòng)物關(guān)節(jié)的自由運(yùn)動(dòng)而可自由啟閉的結(jié)構(gòu)，夜間屋頂肋架敞開(kāi)，下面平臺(tái)上便可進(jìn)行露天的各種活動(dòng)，它不僅在結(jié)構(gòu)與功能上能夠有機(jī)結(jié)合，而且也給人以無(wú)限的遐想。 </p><p>　　三、仿生建筑設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì) </p><p><b>　　3.1 、標(biāo)準(zhǔn)化 <

13、;/b></p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)化建筑設(shè)計(jì)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(guò)程。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(duì)生物仿生實(shí)用性的體現(xiàn)，體現(xiàn)生物適用自然時(shí)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 </p><p>　　

14、環(huán)保節(jié)能建筑設(shè)計(jì)也叫生態(tài)建筑設(shè)計(jì)，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(huì)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(jì)方式。隨著我國(guó)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(guó)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)國(guó)家有關(guān)資料顯示，我國(guó)的建筑能耗非常驚人。在建造和使用過(guò)程中直接消耗的能源占全社會(huì)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(xiàng)相加，我國(guó)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(huì)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(jì)是指應(yīng)用多維空間的原理對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)改良，使得建筑的空間設(shè)計(jì)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(shí)間，時(shí)空互相聯(lián)系就構(gòu)成四維時(shí)空 。 現(xiàn)在科學(xué)家的理論認(rèn)為整個(gè)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(shuō)多維空間概念本身就表示

16、空間的無(wú)限性拓展性，即通過(guò)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(duì)自然世界不斷的開(kāi)發(fā)利用，人類越來(lái)越發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有空間的有限性，而開(kāi)發(fā)宇宙的多維空間可以為人類開(kāi)發(fā)更大的生存空間，促進(jìn)人類的發(fā)展，現(xiàn)在最主要的多維空間開(kāi)發(fā)觀念主要有海洋空間開(kāi)發(fā)和地下空間開(kāi)發(fā)理念等，主要拓展人類尚未開(kāi)發(fā)的空間來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的空間有效利用。 </p><p><b>　　結(jié) 語(yǔ)： </b><

17、;/p><p>　　建筑仿生是多方面的，也是綜合性的，合理運(yùn)用仿生原理，可幫助人們創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出新穎和適應(yīng)生態(tài)環(huán)境的建筑形式。同時(shí)，仿生建筑學(xué)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(yīng)該注意環(huán)境生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益與形式新穎的有機(jī)結(jié)合。建筑仿生的創(chuàng)新更需要學(xué)習(xí)和發(fā)揮新科技的特點(diǎn)，要做到這一點(diǎn)，從事建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)師必須善于應(yīng)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(shí)學(xué)習(xí)生物科學(xué)的機(jī)理

18、并結(jié)合現(xiàn)代建筑技術(shù)來(lái)為建筑創(chuàng)新服務(wù)。建筑仿生學(xué)是新時(shí)代的一種潮流，它必將促進(jìn)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(xiàn)： </b></p><p>　　[1]戴志中，楊震，熊偉．建筑創(chuàng)作構(gòu)思解析：生態(tài)·仿生[M]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006． </p><p>