淺析建筑中的仿生設(shè)計

王 淼 周小儒（北京化工大學(xué) 100000）

淺析建筑中的仿生設(shè)計

王 淼 周小儒（北京化工大學(xué) 100000）

簡述仿生設(shè)計的概念，通過對仿生學(xué)和建筑設(shè)計的對比分析，體會二者之間的差別與聯(lián)系。仿生建筑由來已久，了解仿生在建筑設(shè)計中的內(nèi)容與特點，以及仿生學(xué)在現(xiàn)代建筑中的重要地位和應(yīng)用。仿生建筑對現(xiàn)代社會生活，自然和人類社會及設(shè)計學(xué)具有重要意義 。

仿生設(shè)計；建筑；應(yīng)用

一、仿生設(shè)計的概述

仿生設(shè)計主要是從人性化的角度對工業(yè)設(shè)計和技術(shù)科學(xué)的再整合，無論在物質(zhì)上，還是在精神上，是對主觀與客觀，傳統(tǒng)與現(xiàn)代，藝術(shù)與科學(xué)，自然與人類等的多種元素的創(chuàng)新與融合。仿生設(shè)計的內(nèi)容是模仿動物的某些特殊部位或獨特的行為結(jié)構(gòu)，進而提取它們獨特的線條與結(jié)構(gòu)，加之運用工業(yè)設(shè)計中機械原理來設(shè)計產(chǎn)品，也可以稱為設(shè)計仿生學(xué)，是在設(shè)計學(xué)和仿生學(xué)的基礎(chǔ)上，通過“美與力”的轉(zhuǎn)換，發(fā)展起來的新興學(xué)科。

仿生一詞大約從1960年才開始使用，在希臘語中有具有生命之意。迄今為止，生物所具有的結(jié)構(gòu)與功能特征遠遠優(yōu)于人工智能合成的機械構(gòu)造，它們?yōu)榇笞匀凰鶆?chuàng)造，融于自然，而仿生學(xué)就是要用工程材料實現(xiàn)并有效運用生物功能結(jié)構(gòu)完成對現(xiàn)實物質(zhì)的改造，使其融于自然，與自然和諧適應(yīng)。從而帶給人們返璞歸真，重返自然的感覺。

仿生學(xué)的意義在于：將地球從開始發(fā)展到現(xiàn)在，遺傳，復(fù)制，發(fā)展，更新，進化的結(jié)果直接展現(xiàn)在人的面前；將不斷地新陳代謝形成的與現(xiàn)在自然環(huán)境相協(xié)調(diào)的最優(yōu)化結(jié)果呈現(xiàn)；是對生命現(xiàn)象的精妙與多樣微結(jié)構(gòu)的參照，對能量儲存，轉(zhuǎn)化和利用的技術(shù)運用；是對幾十億年演化形成的簡約，優(yōu)美，多樣化的結(jié)構(gòu)形態(tài)最簡潔描述的方式。

二、仿生學(xué)與建筑設(shè)計的關(guān)系

建筑仿生則是以生物界的某些生物的生命體征或組織結(jié)構(gòu)的規(guī)律為原理，并利用這些原理完成對建筑的豐富和發(fā)展。仿生學(xué)給予建筑設(shè)計新的生命力與活力，它是在科學(xué)構(gòu)架合理的基礎(chǔ)上，突出美學(xué)與現(xiàn)代節(jié)奏的產(chǎn)物。近來，中國的仿生建筑在快速發(fā)展，一些商業(yè)街和地帶逐漸采用仿生理念，獨特的造型結(jié)構(gòu)和強烈的視覺沖擊力給人以不同的美的體驗。而建筑設(shè)計帶給仿生學(xué)一個完善的平臺和發(fā)展方向，對建筑設(shè)計的改良與優(yōu)化，主要以追求人，建筑，自然的和諧為發(fā)展目標(biāo)，建設(shè)友好型社會。人類逐步擺脫傳統(tǒng)樓房架構(gòu)的束縛，向更具有時代性，更具有活力的方向發(fā)展。仿生學(xué)與建筑設(shè)計密不可分，共同促進仿生建筑的推進與發(fā)展。

三、仿生建筑由來已久

人類仿生由來已久。自古以來，大自然就是人類各種思想原理，工程原理和技術(shù)原理的源泉。其中，仿生設(shè)計在建筑領(lǐng)域歷史悠久。早在15世紀(jì)人們就已經(jīng)將仿生學(xué)運用到村落的設(shè)計和建筑上，宏村的地理范圍近似一頭站立的牛，人們便將村落的整體規(guī)劃按照牛的外貌布局。這種“牛型村落”的格局對于解決居民飲水用水，調(diào)解村落小氣候起到了不可替代的作用。對可持續(xù)發(fā)展和綠色發(fā)展也起到了現(xiàn)行效果。

仿生建筑設(shè)計在追求綠色可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，也不忘以人為本的建筑設(shè)計理念。意大利都靈展覽館，由意大利建筑師巴托利和結(jié)構(gòu)工程師奈爾維于1947—1949年設(shè)計，展館的巨形拱頂是由玻璃格和混凝土骨架組成的。拱頂是仿造葉脈肌理而建起來的。設(shè)計師借鑒了車前子調(diào)節(jié)日光輻射的原理來建造一座13層樓房，呈螺旋狀矗立排列，使每個房間都得到最充足飽滿的陽光，該建筑以節(jié)省用料，堅固耐壓，外觀大方美觀而聞名世界。

從某種意義上來說，仿生設(shè)計不僅是外在形態(tài)的模仿，更應(yīng)該達到外在形態(tài)與內(nèi)在語義相統(tǒng)一的境界。臺灣疾病管制局控制中心大樓，靈感源于鸚鵡螺貝殼，由Luca Nicoletti和Manfredi為設(shè)計，幾何雕刻錯落不一的紋路外墻，使該大樓里面的細菌DNA序列以別樣的方式得以展現(xiàn)。將從外在的仿生形態(tài)到內(nèi)在的內(nèi)涵與表現(xiàn)融為一體。

人類從以自己直立的身軀，勞動的雙手，能彼此交流的思維與情感，在長期勞動實踐中，獲得了神經(jīng)系統(tǒng)尤其是大腦的開發(fā)與利用。人類的智慧不僅僅停留在觀察和總結(jié)的基礎(chǔ)層面上，還能運用獨特的思維和創(chuàng)造設(shè)計能力模仿生物的特有結(jié)構(gòu)功能，創(chuàng)造屬于自己的精神財富。仿生建筑設(shè)計的出現(xiàn)，體現(xiàn)了人類思維跨越性的一大進步，它大大開闊了人們的眼界，顯示了極強的生命力。

四、仿生學(xué)在建筑設(shè)計中的研究內(nèi)容與運用特點

仿生學(xué)在建筑設(shè)計中的研究內(nèi)容，歸納起來大致有四個方面：建筑形式仿生，城市環(huán)境仿生，組織結(jié)構(gòu)仿生，使用功能仿生。當(dāng)四者合為一體時，便會出現(xiàn)綜合性的仿生應(yīng)用。綜合性的仿生應(yīng)用往往會出現(xiàn)極為協(xié)調(diào)的視覺效應(yīng)，形成一種城市與建筑的仿生整體。“白樹”集合住宅是藤本壯介事務(wù)所為法國城市蒙彼利埃設(shè)計的住宅方案。建筑的靈感來源于樹木汲取陽光的高效能與這座城市傳統(tǒng)的戶外生活。起居室面向陽臺，陽臺盡可能向外擴張，代表著努力獲取陽光的普照，不斷積極向上，建筑一眼望去像一顆碩大的松果。建筑中其他空間還包括美術(shù)畫廊，中西式餐廳，休閑娛樂，休息以及辦公等配套公共服務(wù)設(shè)施。中央控制系統(tǒng)與環(huán)保壁爐等可持續(xù)的設(shè)計的配備，使建筑盡可能地使用太陽能等可再生的自然資源，減少人工能源的消耗。

仿生學(xué)最大的特點就是設(shè)計靈感來源于自然并回饋到自然。成功的運用仿生原理，不僅表現(xiàn)在通過仿生技術(shù)創(chuàng)造出新奇的形象，還在于對周邊生態(tài)環(huán)境的高度重視，是可以做到對生態(tài)環(huán)境效益，經(jīng)濟效益與產(chǎn)品形象效益的有機統(tǒng)一。仿生建筑不僅是一種設(shè)計的思維與設(shè)計方法的體現(xiàn)，更是一種在國家倡導(dǎo)建設(shè)自然友好型，環(huán)境友好型，節(jié)約型社會的前提下，研究從自然中汲取到靈感的仿生建筑，一種綠色且環(huán)保的設(shè)計理念漸漸深入人心。

五、仿生學(xué)在建筑設(shè)計中的運用

建筑仿生設(shè)計，是模仿生物的結(jié)構(gòu)，外形，顏色，紋理而設(shè)計的作品在展現(xiàn)其實用性功能的同時，又能給人強烈的視覺沖擊和美的享受，深受生活在快節(jié)奏城市中的現(xiàn)代人群的喜愛。

Aldar總部大樓，位于阿布扎比，其外形獨具一格，在2008年被評選為“最具有未來感的建筑”，其靈感來源于海邊的扇貝，它是由倆個圓形的凸面體組成，中間由玻璃連接而成，每個面都由曲面構(gòu)成，透明的玻璃結(jié)構(gòu)，在陽光下熠熠生輝。圓形在建筑中是和諧統(tǒng)一，理性完善，穩(wěn)定堅實得象征。Aldar總部大樓是建筑質(zhì)量達到國際A級水準(zhǔn)的，中東地區(qū)第一座采用的圓形的鋼鐵網(wǎng)格支撐建筑物。

位于臺北信義區(qū)的臺北101，曾在2004——2009年間被評為“全球最高建筑”。由C.Y.Lee&Partners設(shè)計，靈感來源于竹子，象征者中國傳統(tǒng)建筑生生不息，環(huán)保向上綠色發(fā)展的精神。照明的通透以及高科技材質(zhì)的獨特表現(xiàn)，以透明、澄澈、營造視覺穿透效果，與自然及周邊環(huán)境最大范圍的融合。該大樓于2011年7月獲得了LEED白金認(rèn)證的全球最環(huán)保的建筑之一。

由瑞士赫爾佐格和德梅隆設(shè)計公司與中國建筑設(shè)計研究院組成的聯(lián)合體設(shè)計完成的北京國家體育場“鳥巢”。該體育場看上去像是一個大大的鳥巢，“鳥巢”不僅外觀精致美觀，而且追求可持續(xù)發(fā)展和綠色環(huán)保節(jié)約的理念，采用先進的節(jié)能技術(shù)和環(huán)保技術(shù)。陶瓷的紋路，鏤空的手法等元素都是從中國傳統(tǒng)元素中提取的精華，它的設(shè)計思路與方法提醒著我們，中國傳統(tǒng)元素會使現(xiàn)代化仿生建筑變得獨特且有民族韻味。同時“鳥巢”在滿足奧運功能使用的前提下，充分考慮它和周邊環(huán)境的匹配程度，以及城市的長期發(fā)展。使“鳥巢”在奧運會后成為一個地標(biāo)建筑和旅游景點，提高場館利用率。從一而終地體現(xiàn)著北京奧運會“綠色，科技，人文”的主旨。

將可持續(xù)發(fā)展，綠色環(huán)保，節(jié)能減排的思路帶到建筑仿生設(shè)計中，形成人與自然的和諧統(tǒng)一，從改造自然到與自然和諧相處?；貧w自然， 成為仿生建筑發(fā)展的必由之路。仿生建筑學(xué)是新時代的一股年輕化的潮流，今后也仍會成為建筑創(chuàng)新的源泉和保護環(huán)境生態(tài)平衡的重要手段。

[1]周小儒.仿生設(shè)計在建筑藝術(shù)中的運用.南京郵電大學(xué)學(xué)報（美術(shù)與設(shè)計版），2005（02）.

[2]周小儒奧運建筑仿生設(shè)計.南京郵電大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2007（03）.

[3]羅亞環(huán)，丁建.淺談現(xiàn)代仿生建筑設(shè)計.城市建設(shè)理論研究，2012（36）.