“鳥巢”與仿生設(shè)計學

周小儒　朱天陽　姚　敏

2002年10月，北京市規(guī)劃委員會面向全球征集2008年北京奧運會主體育場的建筑概念設(shè)計方案。經(jīng)過評審委員會嚴格評審以及公眾投票。由瑞士赫爾佐格、德梅隆設(shè)計公司與中國建筑設(shè)計研究院組成的聯(lián)合體設(shè)計完成的“鳥巢”，被確定為北京奧運會主體育場——中國國家體育場的最終實施方案。

“鳥巢”的設(shè)計融入了一門新興學科——仿生設(shè)計學。仿生學是研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并為工程技術(shù)提供新的設(shè)計思想及工作原理的科學。而仿生設(shè)計學，亦可稱之為設(shè)計仿生學(Design Bionics)。是在仿生學和設(shè)計學的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它所涉及的領(lǐng)域也是很廣泛的。與仿生學不同的是，仿生設(shè)計學是以自然界萬事萬物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“結(jié)構(gòu)”等為研究對象，在設(shè)計過程中有選擇地應(yīng)用這些生物特征原理。

仿生設(shè)計理念的融入，使北京奧運會主體育場結(jié)構(gòu)更為美觀新穎，功能更加完善。體現(xiàn)了北京奧運會“綠色、科技、人文”的主題。

“鳥巢”結(jié)構(gòu)精巧、造型美觀，在建筑風格上獨樹一幟，而且設(shè)計師在師法自然的同時，一直貫穿著節(jié)儉和可持續(xù)發(fā)展的“綠色”設(shè)計思想。建筑師和工程師們?yōu)樨瀼貖W運“瘦身”精神縮減工程預(yù)算。重新修改體育場結(jié)構(gòu)，去掉可開啟屋頂，擴大頂棚開口。完整保留了原設(shè)計的特點與精華。別具匠心的是?！傍B巢”把整個體育場室外地形微微隆起，將很多附屬設(shè)施置于地形下面，既避免了下挖土方耗費巨大投資，又使隆起的坡地在室外廣場的邊緣緩緩降落，依勢筑成熱身場地的2000個露天坐席，再次節(jié)省了投資。

環(huán)保方面?！傍B巢”將采用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，對于提倡使用綠色能源、有效控制和減輕北京及周邊地區(qū)大氣污染、倡導(dǎo)綠色環(huán)保的生活方式將起到積極的推動作用和良好的示范效應(yīng)。

“鳥巢”的設(shè)計在造型及功能方面無疑是非常出色的，而其建造技術(shù)難度更是巨大，是中外建筑史上罕見的挑戰(zhàn)?！傍B巢”采用的是一個大跨度的曲線結(jié)構(gòu)，有大量的曲線箱形結(jié)構(gòu)，其設(shè)計和安裝均有很大挑戰(zhàn)性，很多新技術(shù)、新材料、新方法得以充分運用，表達出“科技奧運”的內(nèi)涵。

借助仿生設(shè)計學手段，“鳥巢”得以成為巨大的鋼網(wǎng)圍合、可容納9.1萬人的體育場。雖然它的外觀給人的印象是無序的、不規(guī)則的。但實際上，仿生設(shè)計學原理的成功導(dǎo)入和靈活運用，使諸多長久以來在體育場建筑結(jié)構(gòu)方面存在的重大難題迎刃而解。觀光樓梯自然地成為結(jié)構(gòu)的延伸；立柱消失了，均勻受力的網(wǎng)如樹枝般沒有明確的指向，讓人感到每一個座位都是平等的，坐在觀眾席上如同置身森林；把陽光濾成漫射狀的充氣膜，使體育場告別了日照陰影。更值得一提的是，一般大跨度體育場館，屋頂看上去很雜亂。既不美觀又容易使觀眾分散注意力。而坐在“鳥巢”的觀眾席向上看。除了藍天白云，只能看到一層薄薄的白色“窗欞紙”——那是“鳥巢”屋頂雙層膜結(jié)構(gòu)的下層。這層半透明的膜遮蔽了錯綜復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)屋頂和屋架內(nèi)的設(shè)備、管道。使觀眾的目光更容易聚焦于場內(nèi)的賽事。

仿生設(shè)計還使“鳥巢”洋溢著濃厚的人文主義氣息。早在3000多年前，《周易》就闡釋說：“文明以止，人文也?！睅浊陙恚覈膫鹘y(tǒng)美學始終貫穿著關(guān)注人、重視人、崇尚人這一主旋律。“鳥巢”的設(shè)計即是“人文奧運”精神的體現(xiàn)。

仿生設(shè)計學是人類社會生產(chǎn)活動與自然界融合的產(chǎn)物。仿生設(shè)計把自然界中的各種元素融會貫通，擁有經(jīng)濟、環(huán)保等諸多優(yōu)勢，具備無限的發(fā)展?jié)摿Α?/p>