仿生設計在建筑造型中的應用研究

【摘 要】伴隨著自然的演繹和當今居住環境的巨大變化，仿生設計藝術越來越廣泛地應用到建筑設計領域當中。該論文通過對仿生設計的研究，希望為設計找到合適的表現方式，為傳達設計的內涵提供素材，使我們從自然形態中受到啟迪。本文通過對一些建筑作品的形態上體現出來的仿生特征進行簡要地分析介紹， 指出建筑形態的仿生創作是當代建筑創作可以借鑒的一個重要途徑。

【關鍵詞】仿生設計；創新思維；建筑造型

1 背景分析

如今社會發展的步伐越來越快，人們的壓力與日俱增。在越來越缺少自然生機的人機環境中，人們越來越向往自然界的山川、河流、花草、蟲魚。近年來，仿生設計的理念在建筑設計領域中得到了越來越多的關注。建筑造型的仿生設計理念源于生活，通過對生活中的各種生物體的形象和功能作出具體的研究，尋找自然界中存在的科學合理的造型規律，并通過對這些造型規律的模仿設計來獲取靈感，來豐富和完善建筑造型的一種處理手法。如對蝸牛、蝴蝶、貝殼、風車、菠蘿等生活中的客觀存在的動植物，通過對自然界中的生物形態的形象構成進行研究所得到的原始元素運用到建筑的造型設計中，并使該建筑與周邊的環境有機融合在一起。從研究動、植物的生長肌理以及一切自然生態的規律中得到啟發，結合建筑造型的自身特點而設計出適應新環境的建筑造型。因此，建筑的仿生設計是一種新型的發展趨勢，仿生設計將越來越引起建筑設計師們的重視。

2 建筑仿生的類型

2.1 形態仿生

形態仿生就是從生物形態，器官甚至細胞，基因等宏觀或微觀的形象出發，進行形態的模擬。在很多情況下，給人以視覺的刺激。這種建筑仿生現象是最基本的仿生方法。也是最久遠，最常見的。使用這一手法的建筑物對于周圍的環境能起到重要的點綴作用，滿足人們的獵奇心理，有的還更能形象地反映出該建筑物的使用功能， 甚至還可以再現建造地區所常見的動植物特有的形象， 產生出意想不到的宣傳效果西班牙建筑師高迪(Antonio Gaudi)曾經創造了大量生物特征極其明顯的作品。他設計的神圣家族教堂從植物外形取得靈感，被認為是現代仿生建筑的開篇之作；

2.2 結構仿生

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現其中建筑某部分的潛在相似進而對其模仿，以創造新的建筑形象或解決新的問題。 懸索結構也是工程師受蜘蛛網啟發，從而發明的。所有柔韌的材料如藤、繩、索都具有極強的抗拉特性。懸索結構廣泛用于建筑設計上，日本東京的代代木體育館，用數根自然下垂的鋼索牽引主體結構的各個部位，從而托起了這座總面積達20000多平方米的超大型建筑；北京工人體育館的雙層輻射式懸索結構，外形好像平放的自行車輪，有上下兩張有桿件相連的網。懸索結構可以造出千姿百態的形狀，從某種程度上它是認識自然、改造自然中，科學、藝術與技術的綜合。

2.3 概念仿生

相對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，將原因上升為抽象的理論層次，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。太陽能建筑就是模擬植物把太陽能轉化為生物能的原理。將太陽能轉化為可再生能源的建筑形式。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新組織生長，舊機體衰亡的現象而進行理論抽象，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。

3 仿生建筑中計算機技術的應用

目前，由于仿生建筑的復雜曲面結構，傳統的人工設計制圖在仿生建筑上結構建模和分析都存在很大的困難，計算機技術虛擬仿真設計為仿生建筑快速準確的實現成為可能，通過先進CAD /CAE軟件可以提供較好的解決方案。利用汽車行業中常見的建模和分析軟件CATIA--世界上最先進的3D CAD軟件能很精確建立曲面模型。例如著名的鋼結構鳥巢設計就是由這個軟件設計出來的。

4 仿生建筑的發展趨勢

4.1 仿生建筑應遵循自然規律

目前在國外，有一些專門做仿生類型的事務所，不過此類事務所的方案大多數結束在圖紙上，建成的作品只占少數。英國借鑒仿生學原理的“未來系統”就是以一種相對簡單系統下的自然程序來完成建筑作品。很多建筑師在作品中表現出仿生趨向，他們通過對結構、形體的推敲和模仿，讓建筑展現給人們自然的有機之美。國內現在對仿生建筑的研究不多，側重于形式仿生方面，其中在小型景觀建筑方面有很多實例。已經建成的大型仿生建筑代表作品有江蘇常州恐龍館和天津博物館。在國內有很多建筑以仿生建筑為名，但是實際上仿生的成分甚少，有的形象太過具象，被業內稱之為“象形建筑”，目前正在廣泛的爭論之中。

仿生建筑昭示我們必須遵循和尊重自然規律，注意環境生態、經濟效益與形式新穎的有機結合，建筑師應善于運用類推的方法，從自然界中觀察吸收一切有用的因素作為創作靈感，同時學習生物科學的肌理并結合現代建筑技術來為建筑創新服務。

4.2 仿生建筑應突出地域性特征

就我國目前的狀況來說，由于文化背景的不同，對于這種前衛的建筑模式，我們的態度不應該以抄襲某個現有范式而滿足，也不能讓觀者以“模仿得像不像”為標準來評判，而是要腳踏實地地分析今天國人特定的功能需求、技術及經濟條件、審美習慣等，從先進的經驗中找尋適合自身發展的啟示，采取針對“此時”、“此地”、“此功能”的新環境策略。豐富多彩的生物界提供了千變萬化的奇思怪想， 仿生建筑剛剛起步，有著光輝的前景和漫長的道路。它的產生并不是個人或者某個部門能夠單獨完成的，它的誕生需要多門學科之間的通力合作，對建筑師的要求也就更高了。然而仿生并不能僅僅停留在作為一種處理手法的階段，它不是一種存活數十年的流派，它應該具有永恒的生命，并且成為建筑師的一種意識，融入到日常的建筑設計中去。

4.3 仿生建筑應注重環境的結合

仿生建筑注重環境、經濟效益與形式創新的有機結合，是對建筑師綜合實力的考驗。狹義的仿生建筑最終落實到建筑形式的與眾不同，而廣義的仿生是對自然界生生不息的生命原理的借鑒。仿生建筑的意義既是為了建筑的創新，又是為了協調本身與自然生態環境的關系，保持生態平衡。仿生建筑作為建筑創新設計的一個方向，體現出“天人合一”的理論精髓，同時也是維持生態平衡的一種方法，因此在建筑設計發展過程中應廣為應用。

5 結束語

本文通過對三類建筑仿生現象的分析，可以清楚的看到建筑仿生現象創造的本質。人類對自然界的利用越來越充分， 越來越精益求精。與此同時，人類更加注意到了人與環境的相融相通，其材料大都不再從自然界直接獲取， 而是根據其原理進行人工制造，越來越多地為我們大家的生存環境考慮而其風格也不再只從人類的主觀思路出發，人與自然本就是個統一的整體，相輔相成，才能創造綠色空間并持續發展下去。

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湖北工業大學2011年度校級教學研究項目課題 課題編號：校2011018