浅析仿生设计在建筑中的运用

浅析仿生设计在建筑中的运用

摘要：仿生设计学，亦可称之为设计仿生学（Design Bionics），它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科。仿生建筑以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为研究对象，探寻自然界中科学合理的建造规律，并通过这些研究成果的运用来丰富和完善建筑的处理手法，促进建筑形体结构以及建筑功能布局等的高效设计和合理形成。

关键词：仿生设计学中国仿生建筑结构仿生形态仿生功能仿生

中图分类号: TU2 文献标识码：A

前言

仿生设计学，亦可称之为设计仿生学（Design Bionics），它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科。从某个意义上说，仿生建筑也是绿色建筑，仿生技术手段也应属于绿色技术的范畴。

随着当今居住环境的巨大变化，仿生建筑的研究赋予了追求健康生活，改善生态环境的目标，仿生设计在建筑中的运用探析体现了建筑师对可持续发展意识和人类居住环境的关心。

1仿生建筑学原理及发展趋势

仿生建筑学的原理就是以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为原理，探索自然界科学合理的建筑规律，并通过这些原理来丰富和完善建筑处理手法，促进建筑形体结构及建筑功能布局等的高效设计和合理形成。建筑设计师在设计中引入一定的生物的特点、性能、结构和功能，使得建筑设计更加实用、更加具有美感、更加节约材料等，最终实现建筑设计的改良和优化。

随着人类社会的不断发展，建筑仿生是一个老课题，也是一种最新的科研趋向，它愈来愈引起人们的注意。建筑仿生也呈现出来新特征，主要体现在四个方面，包括环保节能、标准化、智能、多维空间。从城市总体到单体建筑，从居住环境到材料都可涵盖。未来的城市将是仿生与生态的城市。

2仿生设计在现代建筑中的运用

2.1结构仿生

生物为了存在和发展都具有一定的强度、刚度和稳定性的结构,在长期进化过程中自然而然地形成最合理、最稳定、最经济的结构形态。如一只蛋壳、一个蜂巢，看似弱小，却能承受很大的外力。比如蛋壳的拱形结构与其表面的弹性膜一起构成了预应力结构，在工程上称为薄壳结构。自然界中巧妙的薄壳结构具有

各种不同形状的弯曲表面，不仅外形美观，还能够承受相当大的压力。在建筑工程上，人们已广泛采用这种结构，如大楼的圆形屋顶、模仿贝类制造的商场顶盖等。

2.2形态仿生

形态仿生往往从形态上反映出来，如水滴形油罐、卵形建筑、海豚式火车头，都是以结构的合理性为前提创造现代简洁明快的美学形式，但这类仿生形态和形态仿生——比拟、模仿或隐喻大自然某种优美的生物形态是完全不同的。美国肯尼特机场候机大厅虽用仿生壳体，但作者并不只是单纯的结构仿生,而是有意识地把几个壳体合成展翅待翔的鹏鸟，这种仿生形态与飞行功能相吻合，成为仿生建筑的代表。

2.3功能仿生

大自然精巧绝妙的设计必定忠于功能。有些“部件”还具有“多功能”的作用。竹竿是空心的，它既是自身的支承体，也是养料的输送“管道”。甘蔗是一年生植物，“施工期和使用年限”都很短，因此，甘蔗周边是薄壁承重结构，而秆心是一种“轻质填充物”。这种结构与功能密切结合的形成，在建筑和工程中早已普遍应用。近年来各国摩天大楼如雨后春笋，竞相建设，不少均采用圆筒薄壁为承重结构，而在筒内布置电梯或楼梯。又如，芝加哥第一联邦银行大楼高60层，从外形可看出高楼上均有竹节的水平结构层，这种水平的“节”又往往和设备层结合起来，实现功能与结构的统一。

3仿生元素在中国现代建筑设计中的应用

我国在仿生建筑发展速度还比较慢，仿生建筑生态观在国内是似乎仍是一种新观念，但近年来，国内也相继出现了一些仿生建筑，如：2008北京奥运场馆北京鸟巢体育馆鸟巢全球十大仿生建筑设计北京国家体育场，俗称鸟巢，设计方为来自瑞士的Herzog & de Meuron建筑公司，为2008北京奥运会和残奥会而设计。该体育场看上去像是一个大大的鸟巢，建造时使用了11万吨钢铁，耗资4.2亿美元。该建筑采用先进的节能技术和环保技术。还有如水立方等。在中国文化里，它有着深刻的含义有“天圆地方”的含义，同时在幕墙上水的无形与万变，引起了设计师的思考的无形与万变，它完美地融和了中国传统文化和现代科技，没有规矩不成方圆，鸟巢的圆与水立方的方造型，交融在一起，表达了中国“天圆地方”的设计思想，它的建材其实是对生物机理的仿生，这种仿生为建筑提供了环保的表皮，也完美地体现出了水的神韵，为了设计出更符合人居要求、更符合时代的建筑，应该在建筑的外形、材质、色彩等方面加以改革，使之与自然相融合。为了使建筑更具地方特色，彰显本土文化，成为标志性建筑，设计师们可以采用具有地方特色的艺术符号，要把优秀的民族文化传承下去。同时，还有如常州的中华恐龙馆，北方的仿生薄壳式建筑（天津博物馆）等等。

4仿生设计元素在建筑设计中运用的发展前景

我国能源分布不均匀，人均资源量少，如何合理利用自然资源，保护我们赖以生存的环境，成为21世纪人们所关心的重要问题。仿中有创,仿生物的形体结构,功能原理是手段，创造实用、美观的设计，满足人们物质需求和精神需求才是目的。仿生是设计创造的源泉。迄今为止，人类已发现了生物的极多奥秘，并在人造物的过程中自觉或不自地模仿和探索，在仿生学成为一门学科以后，更是将有益的生物原理大量应用于设计创造中。大自然的奥秘举不胜举，每当我们发现一种生物奥秘，就可能成为我们一种新的设计，也就可能带给我们一种新的生存方式。大自然在不断发展变化，生物体在不断进化完善，新的奥秘没有穷尽，我们人类在认识世界的广度上、深度上也是无边无际的。我们甚至将要进行宇宙仿生，研究宇宙空间中地球以外无数行星上可能有的生物，从而为我们的设计提供崭新的结构、功能、形态，创造出地球上前所未有的新设计来。由此可见，仿生建筑在建筑设计领域中的运用前景是十分广阔的，仿生设计元素在建筑设计中的广泛运用将使建筑艺术变得更加丰富。随着建筑材料、建筑技术和设计水平的不断发展与提高，人类的仿生建筑终归要赶上甚至超越自然界中生物的结构范畴。

5结束语

总之，仿生学在建筑设计中的应用是我们生活追求和艺术追求的主流形式，仿生设计是在人与自然和谐统一是这一永恒不变的人类对美的追求的根本原理，建筑仿生应该注重环境生态、经济效益与形式新奇的有机结合，仿生创新更需要学习和发挥新科技的特点我们在进行建设设计过程中，只要善于观察生活，观察自然，用心体会，就能够发现大自然之美，大自然之精髓，然后把这种美合理运用到建筑设计中，就能为人类带来生活改变的基础上，更好的实现艺术表现，总之，仿生学在建筑设计中是符合时代潮流值得我们大力推广的设计形式。

参考文献：

[1]戴志中，杨震，熊伟.建筑创作构思解析:生态与仿生[M].北京:中国计划出版社，2006.

[2]哈韦尔·皮奥斯，罗莎·塞尔维拉.建筑学的仿生结构西班牙皮奥斯和塞尔维拉的五个作品及五项原则[J].时代建筑，2006(9):67-68.