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建筑中的仿生设计

摘 要:简述仿生设计的概念,通过对仿生学和建筑设计的对比分析,体会二者之间的差别与联系.仿生建筑由来已久,了解仿生在建筑设计中的内容与特点,以及仿生学在现代建筑中的重要地位和应用.仿生建筑对现代社会生活,自然和人类社会及设计学具有重要意义 .

关键词:仿生设计;建筑;应用

一、仿生设计的概述

仿生设计主要是从人性化的角度对工业设计和技术科学的再整合,无论在物质上,还是在精神上,是对主观与客观,传统与现代,艺术与科学,自然与人类等的多种元素的创新与融合.仿生设计的内容是模仿动物的某些特殊部位或独特的行为结构,进而提取它们独特的线条与结构,加之运用工业设计中机械原理来设计产品,也可以称为设计仿生学,是在设计学和仿生学的基础上,通过“美与力”的转换,发展起来的新兴学科.

仿生一词大约从1960年才开始使用,在希腊语中有具有生命之意.迄今为止,生物所具有的结构与功能特征远远优于人工智能合成的机械构造,它们为大自然所创造,融于自然,而仿生学就是要用工程材料实现并有效运用生物功能结构完成对现实物质的改造,使其融于自然,与自然和谐适应.从而带给人们返璞归真,重返自然的感觉.

仿生学的意义在于:将地球从开始发展到现在,遗传,复制,发展,更新,进化的结果直接展现在人的面前;将不断地新陈代谢形成的与现在自然环境相协调的最优化结果呈现;是对生命现象的精妙与多样微结构的参照,对能量储存,转化和利用的技术运用;是对几十亿年演化形成的简约,优美,多样化的结构形态最简洁描述的方式.

二、仿生学与建筑设计的关系

建筑仿生则是以生物界的某些生物的生命体征或组织结构的规律为原理,并利用这些原理完成对建筑的丰富和发展.仿生学给予建筑设计新的生命力与活力,它是在科学构架合理的基础上,突出美学与现代节奏的产物.近来,中国的仿生建筑在快速发展,一些商业街和地带逐渐采用仿生理念,独特的造型结构和强烈的视觉冲击力给人以不同的美的体验.而建筑设计带给仿生学一个完善的平台和发展方向,对建筑设计的改良与优化,主要以追求人,建筑,自然的和谐为发展目标,建设友好型社会.人类逐步摆脱传统楼房架构的束缚,向更具有时代性,更具有活力的方向发展.仿生学与建筑设计密不可分,共同促进仿生建筑的推进与发展.

三、仿生建筑由来已久

人类仿生由来已久.自古以来,大自然就是人类各种思想原理,工程原理和技术原理的源泉.其中,仿生设计在建筑领域历史悠久.早在15世纪人们就已经将仿生学运用到村落的设计和建筑上,宏村的地理范围近似一头站立的牛,人们便将村落的整体规划按照牛的外貌布局.这种“牛型村落”的格局对于解决居民饮水用水,调解村落小气候起到了不可替代的作用.对可持续发展和绿色发展也起到了现行效果.

仿生建筑设计在追求绿色可持续发展的基础上,也不忘以人为本的建筑设计理念.意大利都灵展览馆,由意大利建筑师巴托利和结构工程师奈尔维于1947—1949年设计,展馆的巨形拱顶是由玻璃格和混凝土骨架组成的.拱顶是仿造叶脉肌理而建起来的.设计师借鉴了车前子调节日光辐射的原理来建造一座13层楼房,呈螺旋状矗立排列,使每个房间都得到最充足饱满的阳光,该建筑以节省用料,坚固耐压,外观大方美观而闻名世界.

从某种意义上来说,仿生设计不仅是外在形态的模仿,更应该达到外在形态与内在语义相统一的境界.台湾疾病管制局控制中心大楼,灵感源于鹦鹉螺贝壳,由Luca Nicoletti和Manfredi为设计,几何雕刻错落不一的纹路外墙,使该大楼里面的细菌DNA序列以别样的方式得以展现.将从外在的仿生形态到内在的内涵与表现融为一体.

人类从以自己直立的身躯,劳动的双手,能彼此交流的思维与情感,在长期劳动实践中,获得了神经系统尤其是大脑的开发与利用.人类的智慧不仅仅停留在观察和总结的基础层面上,还能运用独特的思维和创造设计能力模仿生物的特有结构功能,创造属于自己的精神财富.仿生建筑设计的出现,体现了人类思维跨越性的一大进步,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力.

四、仿生学在建筑设计中的研究内容与运用特点

仿生学在建筑设计中的研究内容,归纳起来大致有四个方面:建筑形式仿生,城市环境仿生,组织结构仿生,使用功能仿生.当四者合为一体时,便会出现综合性的仿生应用.综合性的仿生应用往往会出现极为协调的视觉效应,形成一种城市与建筑的仿生整体.“白树”集合住宅是藤本壮介事务所为法国城市蒙彼利埃设计的住宅方案.建筑的灵感来源于树木汲取阳光的高效能与这座城市传统的户外生活.起居室面向阳台,阳台尽可能向外扩张,代表着努力获取阳光的普照,不断积极向上,建筑一眼望去像一颗硕大的松果.建筑中其他空间还包括美术画廊,中西式餐厅,休闲娱乐,休息以及办公等配套公共服务设施.控制系统与环保壁炉等可持续的设计的配备,使建筑尽可能地使用太阳能等可再生的自然资源,减少人工能源的消耗.

仿生学最大的特点就是设计灵感来源于自然并回馈到自然.成功的运用仿生原理,不仅表现在通过仿生技术创造出新奇的形象,还在于对周边生态环境的高度重视,是可以做到对生态环境效益,经济效益与产品形象效益的有机统一.仿生建筑不仅是一种设计的思维与设计方法的体现,更是一种在国家倡导建设自然友好型,环境友好型,节约型社会的前提下,研究从自然中汲取到灵感的仿生建筑,一种绿色且环保的设计理念渐渐深入人心.

五、仿生学在建筑设计中的运用

建筑仿生设计,是模仿生物的结构,外形,颜色,纹理而设计的作品在展现其实用性功能的同时,又能给人强烈的视觉冲击和美的享受,深受生活在快节奏城市中的现代人群的喜爱.

Aldar总部大楼,位于阿布扎比,其外形独具一格,在2008年被评选为“最具有未来感的建筑”,其灵感来源于海边的扇贝,它是由俩个圆形的凸面体组成,中间由玻璃连接而成,每个面都由曲面构成,透明的玻璃结构,在阳光下熠熠生辉.圆形在建筑中是和谐统一,理性完善,稳定坚实得象征.Aldar总部大楼是建筑质量达到国际水准的,中东地区第一座采用的圆形的钢铁网格支撑建筑物.

位于台北信义区的台北101,曾在2004——2009年间被评为“全球最高建筑”.由C.Y.Lee&Partners设计,灵感来源于竹子,象征者中国传统建筑生生不息,环保向上绿色发展的精神.照明的通透以及高科技材质的独特表现,以透明、澄澈、营造视觉穿透效果,与自然及周边环境最大范围的融合.该大楼于2011年7月获得了LEED白金认证的全球最环保的建筑之一.

由瑞士赫尔佐格和德梅隆设计公司与中国建筑设计研究院组成的联合体设计完成的北京国家体育场“鸟巢”.该体育场看上去像是一个大大的鸟巢,“鸟巢”不仅外观精致美观,而且追求可持续发展和绿色环保节约的理念,采用先进的节能技术和环保技术.陶瓷的纹路,镂空的手法等元素都是从中国传统元素中提取的精华,它的设计思路与方法提醒着我们,中国传统元素会使现代化仿生建筑变得独特且有民族韵味.同时“鸟巢”在满足奥运功能使用的前提下,充分考虑它和周边环境的匹配程度,以及城市的长期发展.使“鸟巢”在奥运会后成为一个地标建筑和旅游景点,提高场馆利用率.从一而终地体现着北京奥运会“绿色,科技,人文”的主旨.

将可持续发展,绿色环保,节能减排的思路带到建筑仿生设计中,形成人与自然的和谐统一,从改造自然到与自然和谐相处.回归自然, 成为仿生建筑发展的必由之路.仿生建筑学是新时代的一股年轻化的潮流,今后也仍会成为建筑创新的源泉和保护环境生态平衡的重要手段.

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