刍论仿生学在建筑设计中的应用.doc

1、刍论仿生学在建筑设计中的应用摘要：人类为了生存建造了各式的建筑, 不难发现, 无论建筑如何复杂精巧, 几乎都能在自然生物中找到与其对应的影子。在建 筑设计过程中, 有意识从大自然借鉴和模 仿, 称为仿生建筑, 其含义是将生物界某些 外部形态, 内部结构与自然生态环境共生 繁衍的特殊规律及美学形态的法则应用到 建筑创作中去。并且仿生艺术内容丰富, 形式多样, 妙趣横生。 关键词：仿生；建筑造型；设计原则 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 生物界中动植物种类繁多, 在漫长的 进化过程中, 为求得生存与发展, 逐渐具备 了适应自然界变化的本领。这些各种各样 的奇异本领, 吸引着人们去

2、研究和模仿。仿生建筑也应运而生。仿生建筑的出现标 志着建筑设计和构造技法从现代主义机械 式的零部件搭配时代迈向了更具活力、更 进步的仿生建筑时代。 ”仿生建筑对生物 的模拟是建筑师自我实践的结果, 是对未来 的有益尝试。 一、仿生建筑造型设计 建筑造型的仿生设计作为建筑仿生的设计手法之一， 主要是指在设计中模拟生物体的形状或颜色等，属于一种 比较感性的仿生设计手法，可以提高建筑与环境的亲和 性、适应性，它与功能仿生设计、结构仿生设计等一样， 体现了人类与生存环境的和谐关系。建筑造型的仿生设计 主要分为象形仿生设计和抽象仿生设计。 1.象形仿生设计 每个生物体都具有其本身的象征意义，形成了全人类

3、 的共同认识，例如: 鸽子象征和平、圣洁和活力，蝎子象 征憎恨和邪恶; 同时也有不同国家不同地域形成的其他观 点，我国的牡丹和竹子是国家的象征，而日本是以樱花作 为自己国家的象征。基于生物的这种象征意义，建筑师也 可以运用象征的手法来表达设计想法和共同的价值观念。 象形仿生建筑涉及了许多的生物，对它们的模仿体现了生 物与人类的共同本质，那就是生命的本能。 。 在结构派的大师弗兰克盖里的作品中，鱼和蛇是经 常会出现的象形仿生形象。斐欧那拉基普曾经这样分析 盖里的设计: “鱼的频繁出现是功能对形势、结构灵活性 的需要。 ”并且，盖里经常使用钛作为建筑材料，使建筑 拥有流动的曲面和生物体般的光泽，正

4、如查尔斯詹克斯 所说: “一个新的交叠的弯曲表面，像鱼鳞或者犰狳皮。 ” 这种材料取材于美国本土，辅以新颖灵巧的构思和创新， 使用相近风格来处理钛，使其成为建筑的外贴面材，使得建筑更具有风格性。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。 ”人们在尝试了多种结构如正方形,三角形,五边形后得出蜜蜂蜂窝的六角形柱体是最经济的结构这一结论并由此出现了许多仿制蜂窝结构的材料生产技术。日本建筑师基于蜂窝是多个六角拄状体的集合，容量最大,耗材最少的这一结构特性,建造了蜂窝式旅馆,空间狭小、安排紧凑，节省空间、经济实用。 2抽象仿生设计 通过把自然生物造型抽象化而得来的建筑造型是建筑特有的有

5、机造型，与象形仿生相比，抽象仿生显得更具有 深层内涵，更具有建筑感，是大量建筑仿生建筑采用的手 法。现代建 筑当中，有许多建筑师追求创新，营造自然与建筑之间的 和谐，结合当时的艺术领域对建筑的启发，设计出的建筑 造型与自然形态有许多相似之处。受到表现主义和有机建 筑理论的影响，一些建筑师创造了许多抽象仿生设计的典 范之作。圣地亚哥卡拉特拉瓦是一位将结构美和建筑美紧密 结合的设计师，他把艺术、科学、技术融为一体，不仅从 自然生物的外部形态中获取建筑设计形式的灵感，也善于 从人或动物的运动形式和结构中寻找能体现生命规律和自 然法则的结构方法。他认为 “运动就是美，古典主义在 过去就了解了这一点”

6、，他的建筑往往处于一 种模拟生命运动而跃跃欲试的状态，使人们不由得对他的 建筑产生期待和联想。他设计的西班牙塞维利亚市阿拉米 罗大桥，全长 200 米，由 13 对钢索斜拉固定在 142 米高 的 58 度斜桥塔上，桥塔与桥面间建立了平衡的对话关系， 作品概念源于 1986 年他的一个名为 “奔跑的躯干”的 构思。 二、仿生建筑造型设计的原则 建筑的仿生设计有其独特的设计原则，例如整体优化 原则，适应性原则和多功能原则。而这些原则主要是针对 功能仿生、结构仿生、能源利用和材料仿生来说的，指的 是建筑结构、功能等的高效、经济以及对于环境气候等的 调节功能。 在不断地了解中认识到，对于建筑造型的仿

7、生设计， 无论是象形仿生，还是抽象仿生，都应同样尽量做到整体 优化和适应性的原则，只不过，我们可以从另一个角度来 考虑这两个原则的含义。由于仿生设计为设计师提供了一 种能与自然和大众沟通的良好的桥梁，是人们能够理解和 接受设计师的非常好的手段，并且还能够大大地满足人们 日益提高的物质文化追求。因此如果一个设计师能够很好 地利用仿生设计，说明他的思想当中蕴涵着对自然环境的 尊重与热爱，这个建筑也就在无形当中体现着对自然环境 的义务和责任，这样的一座建筑要比普通的高楼大厦更能 体现对环境的亲和，也提醒着周围的人，提高对环境的关 心和爱护。 1 .整体优化的原则 整体优化原则是许多在仿生建筑设计上取

8、得卓越成就 的大师都推崇的原则，他们都很强调建筑的整体性。 仿生造型的建筑师们力图创造新的、有意义的建筑形 式，以求探寻能够体现新的审美观念的途径，尽量突破传 统建筑的形式禁忌，完全拒绝传统建筑艺术所强调的完满 统一、规整、严谨有序的构图章法，对传统建筑进行消解 和淡化，尝试塑造一种前所未有的建筑形象。但这是很难 的，这是一种将建筑艺术提升为一种能表达更深层次的纯 艺术，如果艺术积累不到位又一味地追求突破的话，就容 易造成设计的作品给人不伦不类的感觉，缺少共鸣。因 此，我们在设计当中就应该注重建筑的整体性，也就是建 筑自身给人的感觉应该是和谐统一的，就建筑的造型而言 不能造成建筑的各个部分不协

9、调、混杂的效果，这也是其 他艺术门类所共有的原则。 2.适应性的原则 适应性原则更是设计师应认真对待的，因为这一点能 很好地体现环境与建筑的和谐共生。就像生物与自然环境 的和谐共生一样，建筑要与周围的环境条件和用途相适 应，要与环境的主题相适应。伯兹波特摩斯拉萨姆参与设计的欧洲海滨小镇莫 克姆的滨海区城镇重建方案竞赛，设计师提供了一个惊奇 鲜亮的想法: 结合周围的环境，受到光和当地集市上厚重 的钢结构以及维多利亚海滨极度铺张的影响，形成了由钢 结构和玻璃等构成的四只光色鲜亮的大虾形态建筑，建在 滨海防浪堤的地基上，代表着当地未合并前的四个村落， 目前的功能分别为娱乐中心、音乐厅、码头和救生艇站

10、。 四只大虾如发光的宝石点缀着带有休息亭和娱乐小摊的海 边林荫道。 虽然政府最终未执行这个没落小镇的重建计划，但这 个方案却体现了设计师尊重当地环境的原则， 四、仿生设计元素在建筑设计中运用的发展前景 如今每个大中城市都能见到的高高的电视发射塔,它那数百米高的塔体,无疑是人类仿生建筑智慧的结晶。殊不知它的结构与普通麦杆的结构相比,小麦的杆径与麦杆高度之比为 1,500,而电视发射塔中这个比值一般只有 20 到 30。看来结构上还赶不上自然界中的植物合理,未来仿生学在建筑中的应用还具有巨大的潜力。仿生建筑在现代建筑领域中的运用前景十分广阔,各种软体动物、种子的荚、昆虫的护身壳,许多以前认为不合实

11、际的,稀奇古怪的,与有机生物关连的那些自由形式,将使建筑艺术变得更加丰富多彩。自然环境问题的日益严峻，使得人们越来越关注生态 仿生造型建筑。大自然是经济的，经过数百万年进化的生 物们都在以最低的消耗来满足自己的生活需要，建筑的设 计可以利用这一天然的有利条件，来减少对资源环境的消 耗，从而把浪费和消耗降到最低，因此，生态仿生建筑造 型作为生态仿生建筑的一种形式，也应当是自然与建筑的 和谐体，它提醒着人们对于环境、自然的关注。 生态仿生造型的建筑，也可以说是一种有生命的建 筑，事实上，这种有生命的建筑也是人们长久以来所梦寐 以求的。因为，建筑发展到今日已能做到满足人类舒适的 生存需求，但同时也使

12、人们离自然越来越远，无形之中， 建筑成了人与自然环境之间的障碍。因此，自建筑师成为 独立的职业以来，从未停止过对仿生建筑的探索。 自然界的生长完全根据自然规律而不是根据有限的计算技巧,因此今天阻碍仿生建筑设计和发展的种种因素,也可能是短暂的。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。 结 语 总而言之，时代的发展需要造就了生态仿生建筑造型 的发展，随着人类的不断进化，无论是象形仿生设计还是 抽象仿生设计，都会不断诞生新的创意; 同样，在不断地 时代变换中，人们离不开建筑仿生设计的创新。但是变化 的永远是创意，唯一不会变的是人类追求与自然、与环境 永恒和谐共生的原则。 参考文献: 1 英 休奥尔德西威廉斯 . 当代仿生建筑 M 大 连: 大连理工大学出版社，2004. 2 刘丛红，戴路. 当代世界建筑 M 邹颖译. 北京: 机械 工业出版社，2005. 3 戴志中，杨振，熊伟 . 建筑创作构思解析生态仿生 M 北京: 中国计划出版社，2006.