仿生學在建筑設計中的應用

林潔

【摘 要】本文結合仿生學的理論就該學科在建筑設計中的應用進行了探討，文章主要從仿生學在建筑形式、結構、功能及建筑材料等方面的應用做了詳盡的介紹，以期能夠通過本文引起建筑設計領域的關注，加入到仿生建筑設計研究行列中，推動建筑事業(yè)的蓬勃發(fā)展。

【關鍵詞】仿生學；建筑設計；應用探討

隨著社會經濟發(fā)展，人們生活質量的提高，人們對現(xiàn)代建筑設計提出了更高要求。要求現(xiàn)代建筑不僅要質量達標，功能齊全，而且對建筑的藝術形態(tài)也提出了新的要求。仿生學是一門相對獨立的學科，目前已逐漸走向成熟階段，如何將仿生學應用到建筑設計中，提升建筑的整體藝術美感，突顯建筑時代風格，是當今建筑設計領域需要嘗試研究的重點課題。

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美感的表達，更能將現(xiàn)代建筑所包含的寓意以多樣化的形式表達出來。建筑形式仿生思想理念產生的靈感來源于人們對自然界各種動物、植物及其他物質形態(tài)的細心觀察，從中發(fā)現(xiàn)了美的元素，并將這些元素提煉出來，進而通過藝術手法及相關的處理措施將這些元素融合到建設設計中，使建筑同自然界美好的事物完美結合，給人們帶來視覺上的盛宴。根據(jù)建筑形式仿生設計手法不同，可將其分為象形仿生和抽象仿生。

1.1建筑象形仿生設計

建筑象形仿生設計指的是將自然界中一些具有藝術美感的物質外部形態(tài)，經過藝術加工處理后應用到建筑設計中。比如位于我國首都北京的“鳥巢”，其外觀整體形態(tài)宛如鳥巢，美輪美奐，它的設計靈感主要來源于自然界中的某種鳥巢。位于我國蘇州的東方之門，俗稱秋褲樓，被譽為“世界第一門”，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”形外觀，既表達了獨特的古典神韻又體現(xiàn)了高超的現(xiàn)代科技。

1.2建筑抽象仿生設計

建筑抽象仿生設計突破了對建筑物外形的設計階段，抽象仿生設計賦予了建筑物更深層次的寓意。抽象仿生設計不僅能突出建筑物的藝術美感，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出來。比如美國的 “自由女神像”，該建筑直接采用了人體的藝術形態(tài)作為建筑設計思路，她所表達的寓意是人們希望世界和平，人權自由。

2.建筑結構仿生

建筑結構仿生是建筑仿生學的重要組成部分，從某種程度上講建筑結構仿生標志著現(xiàn)代建筑仿生學發(fā)展水平。國內一些知名學者將仿生學按照模式將其分為五大模式，即生長模式、編織模式、運動模式、脹壓模式和表面模式；該五種結構仿生模式幾乎概括了自然界所有生物的形態(tài)。將這些結構仿生模式導入到建筑設計中，經過加工處理后，用來構建建筑結構形體空間。就當前的建筑結構仿生發(fā)展現(xiàn)狀而言，在建筑設計中比較常用的結構形式有：筒體結構、螺旋結構、懸索結構、網架結構、殼體結構和膜結構。下文筆者就懸索結構、殼體結構和膜結構比較有代表性的結構進行逐一介紹。

2.1懸索結構

懸索結構是通過柔性拉索承載建筑物荷載的結構形式。懸索結構一般應用于體育館、大型廠房及橋梁方面。比如我國南昌的 “生米大橋”其結構就是懸索結構，采用拉索承載橋梁自重和橋面活載。

2.2殼體結構

殼體結構建筑的特點是整體性強，外觀優(yōu)美，結構在外力作用下可將外力沿著不同的方向進行分解，受力能力強。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構建筑物的典型代表。

2.3膜結構

自然界中有許許多多的膜結構物質，比如動植物的細胞膜，肥皂泡膜等等；該類物質的膜結構在內外壓力差作用下形成脹壓模式，使膜結構上邊的荷載均勻分布在膜結構表面，比如我國北京的游泳館 “水立方”就是采用的膜結構建筑模式。

3.建筑功能仿生

建筑功能仿生就是對自然界中各種物質存在的功能原理進行探究，并將這些功能原理運用到建筑設計實踐中的過程。比如，我們生活中比較常見的植物竹子，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，還能通過中空的軀干輸送自身所需要的營養(yǎng)物質。竹子的結構功能形式在當前的簡體結構形式的建筑中應用較廣。建筑功能仿生相對于建筑形式仿生、建筑結構仿生及建筑材料仿生而言，該建筑仿生形式研究的較晚，仍舊需要我們進一步加強對其研究和探索。相信隨著人類社會的發(fā)展，科學技術的不斷提升，建筑功能仿生也將會很快地應用到建筑設計領域中。

4.建筑材料仿生

建筑材料仿生只要是對自然界生物軀體的組織結構及生物生存的物質基礎進行仿照而研發(fā)出來的新型建筑材料。在某種程度上建筑材料仿生可有效達到建筑節(jié)能效果。比如人類根據(jù)蜂巢、蟻穴的結構形態(tài)設計出了加氣混凝土、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。將加起混凝土應用到建筑的梁板結構施工中，可有效減少梁板結構自重，還可減少混凝土的用量，經濟性良好。

5.結語

總之，隨著人類社會的不斷發(fā)展，人們的審美觀念也會不斷發(fā)生變化，相應地對建筑設計領域提出的要求也會越來越多，為了能夠滿足人們對現(xiàn)代建筑的審美要求和功能性要求，需要我們加強對仿生學相關理論知識的進一步研究，將更多的大自然的美的元素融合到建筑設計中，打造出更多精妙絕倫的建筑藝術作品。 [科]

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