浅谈仿生设计在建筑中的运用

响其发展的因素及未来趋势等内容，以期促进仿生设计在建筑中的推广应用。
关键词: 仿生设计，建筑，设计原则，发展趋势
中图分类号: TU201． 5
文献标识码: A
精巧的设计是人类智慧的结晶，但只不过是短暂的结果，而 仿生学的概念，它标志着仿生学的诞生。它的目的是应用模拟的
自然界的一切都是自然选择的优化结果，它比人类的思考更适合 方法来改善现代技术设备并创造新的工艺技术。
的理念虽然正在成为主流，但要形成深入人心的观念可能还需要 很长的一段时间。由于生物系统的复杂性，搞清某种生物的机制 需要很长时间的研究，而且解决实际问题还需要多学科长时间密 切的协作，这是限制仿生学发展速度的主要原因。要想彻底解开 生命的奥秘，就需要全人类各个领域的科技工作者们奋斗。
析出结构特征，而对于复杂的功能只能是个逐步认识的过程。
2． 2 结构仿生
结构仿生是建筑仿生中最为成熟的分支学科，也是运用最广 泛的。结构仿生是研究并模仿自然物象的力学特征、结构关系和 材料性能等，把它们应用于建筑结构设计中。从一滴水和一个蛋 壳看到自由抛物线型曲面的张力和薄壁高强的性能; 从一片树叶 的叶脉发现了交叉网状的支撑组织肌理，这些发现都会对建筑结 构的创新得到启示。
技，2008( 9) : 52-55． ［3］ 陈方政． 建设宜居城市须以城市规划为灵魂［J］． 黑龙江科
技信息，2008( 23) : 50-53． ［4］ 卿前龙． 宜居应宜闲: 论现代宜居城市的休闲融入问题［J］．
旅游学刊，2008( 8) : 101-103． ［5］ 张朝雄． 市民眼中的宜居标准: 多元与统一［J］． 市场研究，
马克思曾赞叹过“蜜蜂建筑蜂房的本领使人类的建筑师感到 惭愧。”蜂窝是多个六角柱状体的集合，容量最大，耗材最少，是最 经济的结构。这 个 发 现 使 人 们 在 尝 试 了 多 种 结 构 正 方 形，三 角 形，五边形……人类根据蜂窝的原理，仿其结构制成新型的石棉， 塑料等材料。最具代表性的是西班牙建筑师圣地亚哥·卡拉特 拉瓦设计的美国威斯康星洲的密尔沃基艺术博物馆( 见图 1) ， 1950 年由著名大师赖特设计建造的美国威斯康星州约翰逊制蜡 公司实验楼就是 运 用 了 结 构 仿 生，模 仿 的 是 树 状 结 构 的 特 点，将 主要的支撑结构 放 在 建 筑 中 央，四 周 楼 板 悬 挑，取 得 了 新 颖 的 效 果，造型优美，具 有 光 彩 悦 目 的 时 代 魅 力。美 国 工 程 师 大 卫 · 盖 格设计了位于美国密执安州庞。
于自然，更具有面对自然环境的竞争力，所以人类要仿生。仿生 2 仿生设计在建筑中的分类
设计遵循和尊重 客 观 的 自 然 规 律，注 重 环 境 和 生 态 的 保 护，是 一 门可持续发展的学科。随着科技与经济的发展，仿生设计越来越 受到人们的关注，并且具有深远的现实意义。
2． 1 形态仿生
形态仿生被认为是实现仿生最直接的方法。通过对自然物 象的研究和观察，模仿生物的形态，将其运用在建筑设计上，这不
5 结语
我国是目前世界上城市化进程最快的国家之一，正在经历着 发达国家已经面临的问题和矛盾，正在面临粗放型城市向节约型 城市的过渡，正在 急 切 地 探 索 中 国 新 型 的 精 明 增 长 城 市 道 路，实 现节约资源、提高 城 市 环 境 质 量 的 目 的。在 这 场 浪 潮 中，很 多 城 市在把城市做大、做强的同时，也在探索如何把城市“做好”。在 刚刚过去的十一五规划中就已经提出建设资源节约型、环境友好 型社会，把节约资 源 和 保 护 环 境 作 为 基 本 国 策，并 要 求 转 变 经 济 增长方式，各地 在 城 市 建 设 方 面 已 经 取 得 了 不 小 的 成 就。 因 此， 相信通过我们的共同努力，宜居———我们城市建设的目标距我们 不再遥远。 参考文献: ［1］ 张文忠． 未来城市，宜居是标准［J］． 中国报道，2008( 7) : 90-92． ［2］ 余 庄，李 鹃． 城市规划中宜居环境设计策略［J］． 建设科
5 仿生设计在建筑中影响其发展的因素
在对待人与自然的关系上认为人类背负着征服自然的光荣
使命; 认为人类与自然的对抗性要大于合作性; 向自然生物学习，
2． 3 功能仿生
特别是向低等生命学习会造成情感上的无法接受。可持续发展
功能仿生是比较薄弱的一环，但也被认为是最有价值的仿生 设计手法。功能仿生是研究自然物象存在的功能原理，并用这些 原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代 或新产品的开发。生 物 是 有 生 命 的，而 建 筑 不 具 备，人 类 在 研 究 生物的时候，比较 容 易 就 可 以 把 握 它 的 形 态 特 征，也 比 较 容 易 分
设计原理: “向日葵”式旋转房屋的设计充分利用了太阳能， 采用节能的建筑 围 护 结 构 以 及 采 暖，以 人、建 筑 和 自 然 环 境 的 协 调发展为目标，利用天然条件和人工手段创造良好健康的居住环 境，同时尽可能地 控 制 和 减 少 对 自 然 环 境 的 使 用 和 破 坏，充 分 体 现了向大自然的索取和回报之间的平衡。
的外形是从植物外形上汲取的灵感。高迪在之后还有很多带有 明显动物骨骼形式的公寓建筑。由丹麦建筑师约翰·乌松设计 的悉尼歌剧院，它 的 外 形 是 模 仿 来 自 大 海 中 的 贝 壳，但 它 的 结 构 形式和结构做法 是 完 全 不 一 致 的，外 观 看 起 来 是 壳 体 结 构，实 际 上却是钢筋混 凝 土 拱 肋 结 构，所 以 是 一 件“昂 贵 ”的 形 态 仿 生 作 品。法国建筑大师保罗·安德鲁设计的上海浦东国际机场，机场 的外形就是 模 仿 海 鸥 的 形 态，同 时 也 寓 意 着 上 海 航 空 事 业 的 腾 飞。这方面的例子 举 不 胜 数，大 自 然 有 无 穷 多 个 优 美 的 形 态，而 我们也应该用心观察生活，创造出打动人心的美好建筑。
2) 城市规划建设需跳出城市本身，深入群众，将城市融入所 处的城市群分工体系。对于政府来说，宜居城市建设要充分考虑 居民的需求，并接 纳 居 民、企 业、学 者、非 政 府 组 织 等 利 益 相 关 方 的意见，让不同利 益 群 体 有 机 地 参 与 到 宜 居 城 市 的 建 设 中，真 正 做到以人为本的 发 展 初 衷，切 实 保 障 人 民 群 众 的 经 济、政 治 和 文 化权益，让城市发展的成果惠及全体群众。
且中空，可 以 吸 收 阳 光 辐 射，阻 止 热 量 散 失。就 算 外 部 环 境 是 － 20 ℃ ，体温仍可以保持在 35°，正因为如此，北极熊才能在寒冷 的气候下生存。根据这个原理，托马斯·赫尔佐格研究出了能使 热量“只进不出”的透明保温材料———TWD。当玻璃表面高于一 定温度时，其表面会从透明转化为白色。这种材料可以用来控制 建筑物外皮的阳光传输，以此来保证室内温度的舒适性。
第 37 卷 第 10 期 2011 年4 月
山西建筑
SHANXI ARCHITECTURE
Vol． 37 No． 10
Apr． 2011
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文章编号: 1009-6825( 2011) 10-0031-03
浅谈仿生设计在建筑中的运用
张 敏 薛圣言
wenku.baidu.com
摘 要: 结合仿生学的概念，介绍了仿生设计在建筑中的分类，分别阐述了仿生设计在建筑中的设计原则、具体运用、影
3) 从城市的选择看，新的城市规划必须注重个性化的特征; 城市个性是一城市的特色，是独特的魅力所在。在我国的城市化 进程中，大多的城 市 都 是 高 楼 大 厦，本 身 的 城 市 特 色 没 能 充 分 发 挥。城市忘了 自 己，城 市 的 形 象 没 有 突 出，历 史、人 文 也 没 能 体 现。城市一旦失去历史陈迹，就如人失去了鲜明的个性。虽然城 市变化了 ，当时能得到些许的短暂的赞美之声，不过，没了原有特
1 仿生学的概念
仅需要使功能、结 构 与 新 形 势 的 有 机 融 合，而 且 还 应 该 是 超 越 模
仿生学是以研究生物系统的结构和性质，为工程技术提供新 仿而升华为创造的一种过程。
的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。1960 年在美国俄
最早应用形态仿生的是西班牙建筑师高迪，他设计的巴塞罗
“向日葵”式旋转房屋，太阳每天东升西落，阳光能够直射到 房间里的时间是 非 常 有 限 的，要 是 能 够 把 阳 光 全 部 加 以 利 用，那 么一定能够节省很多取暖所需的能源。德国建筑师赛多·特霍 尔斯就根据这个想法，于 2008 年在德国建造了一座像向日葵一 样能够追踪阳光的太阳能房屋( 见图 2) 。
2006( 8) : 87-89．
Superficial view on livable cities
MA Yu-ping Abstract: Expounds the concept and connotation of livable cities，introduces the characteristics of livable cities，points out some problems needed to notice during the process of building the livable city，in order to guide urban planning and construction and realize livable cities early． Key words: livable cities，concept，connotation，personalized
设计理念: “鸟巢”的设计就如同一个巨大的容器，它高低起 伏的外观缓和了建筑的体积感，赋予了戏剧性和具有震撼力的外 形。体育场的外观 简 洁 而 典 雅，外 观 即 是 建 筑 结 构，立 面 与 结 构 达到了完美 的 统 一，从 造 型 上 就 深 入 人 心。无 论 是 近 看 还 是 远 观，都给人们留下与众不同、不可磨灭的形象。
亥俄州召开了第一届仿生学讨论会，就是在这个会议上，制定了 那 神圣家族教堂，被认为是现代仿生建筑的开篇之作。这座建筑
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公共休闲空间，甚至连一些社区中原有的规划休闲用地都被辟成 色的遗憾却是永远的。
了停车场，或是被 改 作 为 其 他 商 业 用 地。很 难 想 象，这 样 的 城 市 也称得上是宜居 城 市。所 以，城 市 在 进 行 宜 居 规 划 时，一 定 要 有 前瞻的眼光，要站在城市发展的高度，秉着以人为本、服务民生的 信念，充分考虑城市居民当前的和潜在的休闲需求，将“乐闲”作 为城市规划的一个重要元素纳入，最好还要为未来可预见的城市 休闲发展留足余地，尤其是要把公共休闲设施建设纳入到城市规 划中去，要让公共休闲场馆、公共文化娱乐健身设施、城市公园和 动物园等各类城市休闲游憩空间和设施等在规划中得到应有的 体现。
3 仿生设计在建筑中的设计原则
1) 受力合理; 2) 材料利用效率高; 3) 经济实用; 4) 与环境协调 和美观。但能肯定的是，迄今为止人类的建筑行为还没有完全达 到符合这些原则的程度。在进行仿生设计时，这四点总是要权衡 利弊，去决定最终的形态和材料。
4 仿生设计在建筑中的运用
在国内，提起仿生 建 筑，就 不 由 想 到 了 这 个 为 国 人 所 骄 傲 的 标志性建筑———国家体育场“鸟巢”，这个让国内外人士都过目不 忘的建筑。设计灵感来源于自然界鸟类所筑的巢。该建筑的空 间结构科学简洁，设计新颖独特，为国内外特有建筑。
收稿日期: 2010-12-12 作者简介: 张 敏( 1981- ) ，女，助教，江西景德镇陶瓷学院科技艺术学院，江西 景德镇 333000
薛圣言( 1981- ) ，男，讲师，江西景德镇陶瓷学院科技艺术学院，江西 景德镇 333000
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第 37 卷 第 10 期 2011 年4 月
山西建筑