仿生學(xué)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

林潔

【摘 要】本文結(jié)合仿生學(xué)的理論就該學(xué)科在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，文章主要從仿生學(xué)在建筑形式、結(jié)構(gòu)、功能及建筑材料等方面的應(yīng)用做了詳盡的介紹，以期能夠通過(guò)本文引起建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的關(guān)注，加入到仿生建筑設(shè)計(jì)研究行列中，推動(dòng)建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】仿生學(xué)；建筑設(shè)計(jì)；應(yīng)用探討

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)提出了更高要求。要求現(xiàn)代建筑不僅要質(zhì)量達(dá)標(biāo)，功能齊全，而且對(duì)建筑的藝術(shù)形態(tài)也提出了新的要求。仿生學(xué)是一門(mén)相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科，目前已逐漸走向成熟階段，如何將仿生學(xué)應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中，提升建筑的整體藝術(shù)美感，突顯建筑時(shí)代風(fēng)格，是當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域需要嘗試研究的重點(diǎn)課題。

1.建筑形式仿生

就現(xiàn)代建筑而言，建筑形式不單是建筑藝術(shù)美感的表達(dá)，更能將現(xiàn)代建筑所包含的寓意以多樣化的形式表達(dá)出來(lái)。建筑形式仿生思想理念產(chǎn)生的靈感來(lái)源于人們對(duì)自然界各種動(dòng)物、植物及其他物質(zhì)形態(tài)的細(xì)心觀察，從中發(fā)現(xiàn)了美的元素，并將這些元素提煉出來(lái)，進(jìn)而通過(guò)藝術(shù)手法及相關(guān)的處理措施將這些元素融合到建設(shè)設(shè)計(jì)中，使建筑同自然界美好的事物完美結(jié)合，給人們帶來(lái)視覺(jué)上的盛宴。根據(jù)建筑形式仿生設(shè)計(jì)手法不同，可將其分為象形仿生和抽象仿生。

1.1建筑象形仿生設(shè)計(jì)

建筑象形仿生設(shè)計(jì)指的是將自然界中一些具有藝術(shù)美感的物質(zhì)外部形態(tài)，經(jīng)過(guò)藝術(shù)加工處理后應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中。比如位于我國(guó)首都北京的“鳥(niǎo)巢”，其外觀整體形態(tài)宛如鳥(niǎo)巢，美輪美奐，它的設(shè)計(jì)靈感主要來(lái)源于自然界中的某種鳥(niǎo)巢。位于我國(guó)蘇州的東方之門(mén)，俗稱秋褲樓，被譽(yù)為“世界第一門(mén)”，整體外觀以陰刻形式勾勒輪廓，給人留下想象空間。三百米高度的“門(mén)”形外觀，既表達(dá)了獨(dú)特的古典神韻又體現(xiàn)了高超的現(xiàn)代科技。

1.2建筑抽象仿生設(shè)計(jì)

建筑抽象仿生設(shè)計(jì)突破了對(duì)建筑物外形的設(shè)計(jì)階段，抽象仿生設(shè)計(jì)賦予了建筑物更深層次的寓意。抽象仿生設(shè)計(jì)不僅能突出建筑物的藝術(shù)美感，還能將該建筑物所在地的歷史文化背景和人們的夙愿表達(dá)出來(lái)。比如美國(guó)的 “自由女神像”，該建筑直接采用了人體的藝術(shù)形態(tài)作為建筑設(shè)計(jì)思路，她所表達(dá)的寓意是人們希望世界和平，人權(quán)自由。

2.建筑結(jié)構(gòu)仿生

建筑結(jié)構(gòu)仿生是建筑仿生學(xué)的重要組成部分，從某種程度上講建筑結(jié)構(gòu)仿生標(biāo)志著現(xiàn)代建筑仿生學(xué)發(fā)展水平。國(guó)內(nèi)一些知名學(xué)者將仿生學(xué)按照模式將其分為五大模式，即生長(zhǎng)模式、編織模式、運(yùn)動(dòng)模式、脹壓模式和表面模式；該五種結(jié)構(gòu)仿生模式幾乎概括了自然界所有生物的形態(tài)。將這些結(jié)構(gòu)仿生模式導(dǎo)入到建筑設(shè)計(jì)中，經(jīng)過(guò)加工處理后，用來(lái)構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)形體空間。就當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)仿生發(fā)展現(xiàn)狀而言，在建筑設(shè)計(jì)中比較常用的結(jié)構(gòu)形式有：筒體結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)。下文筆者就懸索結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)比較有代表性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐一介紹。

2.1懸索結(jié)構(gòu)

懸索結(jié)構(gòu)是通過(guò)柔性拉索承載建筑物荷載的結(jié)構(gòu)形式。懸索結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用于體育館、大型廠房及橋梁方面。比如我國(guó)南昌的 “生米大橋”其結(jié)構(gòu)就是懸索結(jié)構(gòu)，采用拉索承載橋梁自重和橋面活載。

2.2殼體結(jié)構(gòu)

殼體結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)是整體性強(qiáng)，外觀優(yōu)美，結(jié)構(gòu)在外力作用下可將外力沿著不同的方向進(jìn)行分解，受力能力強(qiáng)。比如，位于澳大利亞悉尼市區(qū)北部的悉尼歌劇院就是殼體結(jié)構(gòu)建筑物的典型代表。

2.3膜結(jié)構(gòu)

自然界中有許許多多的膜結(jié)構(gòu)物質(zhì)，比如動(dòng)植物的細(xì)胞膜，肥皂泡膜等等；該類物質(zhì)的膜結(jié)構(gòu)在內(nèi)外壓力差作用下形成脹壓模式，使膜結(jié)構(gòu)上邊的荷載均勻分布在膜結(jié)構(gòu)表面，比如我國(guó)北京的游泳館 “水立方”就是采用的膜結(jié)構(gòu)建筑模式。

3.建筑功能仿生

建筑功能仿生就是對(duì)自然界中各種物質(zhì)存在的功能原理進(jìn)行探究，并將這些功能原理運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中的過(guò)程。比如，我們生活中比較常見(jiàn)的植物竹子，它是軀干中空的形態(tài)，該種植物形態(tài)它自身的功能主要體現(xiàn)在承載上部枝葉的荷載和活載，還能通過(guò)中空的軀干輸送自身所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。竹子的結(jié)構(gòu)功能形式在當(dāng)前的簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)形式的建筑中應(yīng)用較廣。建筑功能仿生相對(duì)于建筑形式仿生、建筑結(jié)構(gòu)仿生及建筑材料仿生而言，該建筑仿生形式研究的較晚，仍舊需要我們進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其研究和探索。相信隨著人類社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提升，建筑功能仿生也將會(huì)很快地應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中。

4.建筑材料仿生

建筑材料仿生只要是對(duì)自然界生物軀體的組織結(jié)構(gòu)及生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行仿照而研發(fā)出來(lái)的新型建筑材料。在某種程度上建筑材料仿生可有效達(dá)到建筑節(jié)能效果。比如人類根據(jù)蜂巢、蟻穴的結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì)出了加氣混凝土、泡沫混凝土、泡沫橡膠以及泡沫玻璃等。并將加氣混凝土或泡沫混凝土加工制作為加氣混凝土砌塊用來(lái)填充隔墻，大大地減輕了建筑隔墻的自重，并且在隔音效果和保溫效果方面表現(xiàn)優(yōu)異。將加起混凝土應(yīng)用到建筑的梁板結(jié)構(gòu)施工中，可有效減少梁板結(jié)構(gòu)自重，還可減少混凝土的用量，經(jīng)濟(jì)性良好。

5.結(jié)語(yǔ)

總之，隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的審美觀念也會(huì)不斷發(fā)生變化，相應(yīng)地對(duì)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域提出的要求也會(huì)越來(lái)越多，為了能夠滿足人們對(duì)現(xiàn)代建筑的審美要求和功能性要求，需要我們加強(qiáng)對(duì)仿生學(xué)相關(guān)理論知識(shí)的進(jìn)一步研究，將更多的大自然的美的元素融合到建筑設(shè)計(jì)中，打造出更多精妙絕倫的建筑藝術(shù)作品。 [科]

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