1、浅谈生态建筑中建筑构件的仿生策略摘要：本文主要研究的是生态建筑的仿生性，仿生建筑的高科技技术对社会以及环境带来了生态效益，不仅节约了能源，于建筑的发展也是具有划时代的意义，本文从生态建筑的仿生手段、建筑构件的仿生、建筑表皮的仿生以及其他仿生手段分别介绍仿生建筑的内容与手法，明确了在快速发展的时代潮流中，深入研究仿生建筑是具有重要意义的。 关键词：仿生建筑；仿生手段；双层皮玻璃幕墙；TIW 墙；生物空调 中图分类号：TU198 文献标识码： A 我国自古就有天人合一的思想，经过时代的更迭，建筑中都体现了这一哲学思想，无论是古代官式建筑还是一些古村落规划、古民居建筑中都体现出仿生思维，仿生游离于无
2、生命的建筑形式与有生命的生物形态间，是二者的结合体，有生命的形体很好的诠释了建筑与环境的适宜性关系。 一、仿生建筑 仿生建筑来源于仿生学，仿生学的设计师对建筑功能进行合理的分布，对整体进行可循环的设计，对自然环境进行网络化关联的微调节，进而产生了仿生建筑的定义，仿生建筑以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为研究对象，探寻自然界中科学合理的建造规律，并通过这些研究成果的运用来丰富和完善建筑的处理手法，促进建筑形体结构以及建筑功能布局等的高效设计和合理形成。通过仿生设计手法而设计出的仿生建筑无疑是属于绿色建筑范畴。例如英国的诺曼福斯特、德国的托马斯赫尔佐格就是仿生建筑设计的代表。 二、生态建筑
3、的仿生手段 1、形态的集约化 建筑形态遵循三大原则：整体性原则、简单性原则、可循环原则，例如，自然界中具有典型特点的蜂窝，每个蜂窝都有着标准大小相同的形状以及排布方式，采用了六角柱状体，这种形态不仅可以在有限的空间内创造最大的使用空间，还可以增加空间的强度，其优越的结构特点，在现实社会中值得学习与仿照的。 这种形态不仅可以创造出新的建筑结构与建筑技术，同时使用再生资源，以达到资源利用的高效、循环。 2、对环境的应变 自然界的每一个事物都会根据环境做出积极的反映，不同地区、不同环境下有着很大的区别。这是自然界中给予人类的智慧，那么在建筑中就应尽量的还原建筑所处自然环境的生态系统，不去破坏而是“主
4、动”适应环境，充分的开发资源以及现有的环境，形成一系列节能设备满足建筑的功能要求，这种做法是对自然界进行最小的影响同时可持续的发展。 3、表皮的多功能 建筑的表皮即是建筑的外立面，他们是整个建筑节能的控制中心，具有采光、通风、抗风、保温、隔热、供能、防火、防潮、隔音等功能，包括建筑的屋面、墙体与外围护构件。良好的表皮设计会提高建筑室内的舒适度，同时也是建筑与自然界有机对话的载体。例如 TWD 仿生材料，通过对动物皮肤的功能研究得出的双层玻璃幕墙技术。 4、系统的进化性 建筑生态系统引用是绿色建筑的辅助条件，建筑如何长久的存在，如何再生长都是需要生态技术支撑，它强调建筑规模和阶段的动态性、结构的
5、可生长性，空间的、地域的关联性与开放性、时间的延续性、资源配置的合理性等。黑川纪章和丹下健提出的新陈代谢理念便是绿色建筑的生态可循环发展的新主张。 三、建筑构件的仿生 建筑构件的作用是链接建筑的结构与功能，它的仿生性利用是模仿生物的骨骼以及其他构成形式，来合理的改善现代技术设备并创造新的工艺技术，产生的建筑具有类似于生物系统局部构造特征。 1、中国古建筑中的仿生构件 如图 1 所示为宁波的报国寺，除了建筑风格独特外，有虫不蛀、鸟不栖、鼠不入之奇。究其原因，是因为其独特的斗拱结构仿鱼鳞的排列组合方式，错落有致、层层相贴。这种效仿形成了姿态各异的“风道”寺外空气通过“风道”在大殿上产生了一种气流回
6、然风，终年回荡其间，使梁上不易积存灰尘，而且形成了一种独特的声波。 2、仿生建筑表皮 双层皮玻璃幕墙 “玻璃变色龙”的概念是在上世纪 80 年代 Mike Danis 提出，理念的核心是将建筑的风、保温、采光、防眩光、防视线干扰和利用光采暖等诸多生态要求通过建筑表皮来进行自我调节来达到建筑适应环境的目的。 双层玻璃幕墙的工作原理：幕墙由内外两层玻璃幕墙间隔一定距离，中间形成空腔，空腔中根据不同的气候条件、建筑的不同使用功能、位置、建筑使用的时间以及集中供暖和制冷的方式等，气流的进入和排出方式也可以不同。进行的节能措施。 优点：冬季减少建筑室内外温差，从而降低热损失、保证充足的日照，夏季内置百叶
7、效应可阻止强光入射、不阻挡视线，是一种很有效的被动式节能策略。 TIW 墙 TIW 是一种仿照北极熊皮肤的表皮，可自增温的透明防护系统，组成部分有：保护玻璃、遮阳卷帘、绝热层、空气间层、吸热面层和结构墙体。保护玻璃可以有效的减少热损失。优点：冬季自调节放置热外散，夏季绝热层（THI/TIM 层）在黑色吸热面吸热。 如德国建筑师托马斯赫尔佐格设计的 Windburg 青年旅馆在南向局部使用了 THI 外墙。当室外空气仅 8时，室内在无暖气的状态下可达20。而且 THI 和 TIM 材料的反射性能使得照射其上的光线偏转，在后部没有吸收墙的地方，光线以散射的形式偏转射入深远的上部空间，从而使房间深处
8、的照明获得极大改善。因此说 TIW 墙的生态功效十分卓越。3、生物空调 生物空调：是指将以生物的循环系统为原型，将循环系统调节冷热的方法实施到建筑工程学中。墙壁天花或地板上里设置可调节温度的管子，管内通过加热和加冷来调节温度 这种“空调”的房间比传统的空调系统更加低廉、经济、便捷。 如，德国杜伊斯堡商务促进中心中，曲面斜屋顶上的光电板将太阳能转化为电能，同时太阳能采集器降水加热，随后导入一个吸收冷却器，随后冷却水通过的管网设在悬挂于棚上的金属传导网板中，由此将室内空气冷却，新鲜空气经由地板层上的通道送入室内，并在沿地面不高的区域形成一个新鲜的空气湖。保证了室内环境舒适的同时也最大限度的节约了能
9、源。 4、其他特殊仿生建筑构件 杨经文的仿生建筑构件 杨经文是发展了仿生学建筑，以此对生态建筑的回应，如吉隆坡大厦方案中，建筑的理念是“肺” ，立面上的凹入空间的设置特点展现了某种拨开了的壳的生物，凹凸的平台则提供了绿化。 又如，杨经文在上海设计的 Armoury 大厦。该建筑平面为圆形，但做了很多变化。电梯、楼梯和卫生间组成的服务核置于外围一侧，内部有中庭，中庭被当做空气井，并在大小与形状上随各层的具体情况而变化。高层设计了空中庭园。设计了一个可以人工控制的“鳍” 。当有轻风作用时，可把“鳍”打开，风顺其吹入室内，形成对流；当有强风作用时，可以把“鳍”关闭，让风围绕建筑表皮吹过；当建筑受到偏
10、风作用时，可以关闭一侧，打开另一侧。运用“鳍”可以自行调节通风，同样意寓着建筑“自由呼吸”的概念。 旋转式太阳能房 德国建筑师特多特霍斯设计的“旋转式太阳能房屋” ，就是通过计算机控制，使至于一个基座的住宅象向日葵一样跟踪阳光转动，从而获得足够的太阳能供建筑使用。基座是由一个小型太阳能电动机带动，在白天它以 3cm/min 的速度随太阳移动，夜晚房屋便反向转动回到初始位置。屋顶太阳能电池产生的电能仅有 1.3%被旋转电机消耗，它所获得的太阳能量相当于一个一般不能转动的太阳能房屋的两倍。 四、展望 目前，国内外对生态建筑的研究步伐逐步加快，我们对生态建筑的研究应立足于：完善生态建筑仿生策略体系；
11、对生物模拟和建筑模型进行定性、定量的研究，建立成熟、适宜的生态建筑仿生研究方法；结合实践建立完整的仿生建筑生态效应评价体系，实现仿生建筑的可操作性和普及性。 在建筑设计的过程中，自然界生物的生理机能及生态效应给我们带来想象空间。目前，建筑构件仿生设计在一定程度上能够解决建筑节能、生态、可持续等方面的问题，使得建筑更好地融入到其周边环境之中。利用生态建筑仿生手段，使得生态建筑更具有集约性、应变性、多功能性和进化性。 参考文献： 吕爱民， 应变建筑大陆性气候的生态策略 ，同济大学出版社，2003、9 李允鉌， 华夏意匠：中国古典建筑设计原理分析 ，天津大学出版社，2005、5 李华东， 高技术生态建筑 ，天津大学出版社，2002、9 周浩明， 张晓东 ， 生态建筑面向未来的建筑 ，东南大学出版社，2002、3 麦克哈格， 设计结合自然芮经纬译，中国建筑工业出版社，1992、7 李保峰， 仿生学的启示 ，建筑学报，2002（9）：2426 （英）休奥尔德西威廉斯， 当代仿生建筑大连理工大学出版社，2004、3 崔悦君， 创新建筑崔悦君和他的进化式建筑 ，中国建筑工业出版社，2002
