仿生建筑

浅谈仿生建筑

摘要:建筑仿生使城市环境达到生态平衡和持续发展。建筑仿生学是根据自然生态与社会生态规律，并结合建筑科学技术特点而进行综合应用的科学。它的主要研究内容包括：城市仿生，功能仿生，结构仿生，形式仿生等方面。它必将成为建筑创新的源泉和保证环境生态平衡的重要手段。

关键词:仿生建筑；生态城市；建筑艺术

中图分类号：tu7 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）

1 前言

仿生学(bionics) 是生物学和技术学相结合的交叉学科,它在技术方面模仿动物和植物在自然中的结构和功能的基本原理来制作新的或改进旧的机构、仪器、建筑等方面的科学。仿生学的研究目的是为了学习生物的各种各样能力,研究它们的作用机制,作为进行技术设计的一条途径,以改善现有的或创造新型的机械系统、仪器设备、建筑结构和工艺过程[１] 。仿生已经成为一种新时代的潮流,渗透到方方面面,从城市到建筑,研究方面包括了城市仿生，功能仿生，结构仿生，形式仿生等方面。

1.1在城市环境仿生方面，比较有代表性的例子可以在古代城市建设中明显地看到。早在古代城市叫作城池,是城墙和护城河(城壕) 围合的生命活体。古人运用仿生学原理,遵循“相土尝水、法人象地”原则,建造了一座座独具特色、形灵兼备的城池。乌龟型城———苏州、杞县、睢县城。春秋吴都(今苏州市) ,在平面布局上,战国《考工记》中记载的都城制度是:“匠人营国,方九里,旁三门,国中九经九纬,经涂九轨,左祖右社,面朝后市,市朝一夫”。在中国传统的城市规划中,统治阶级层层设障保护自己。“筑城以卫君,造廓以守民” 传统城市的建设都是以封建政权为核心的。这个核心就是皇帝所在的宫城,位于显赫的城市中轴线上。如明清北京城的总体布局以皇城为中心,位于全城南北中轴线上,而皇城的核心———宫城居全城中心部位,四面都有高大的城门,城的四角建有华丽的角楼,城外围以护城河,又于宫城的左侧建太庙,右侧建社稷,并在内城外的四面建造天坛、地坛、日坛、月坛。

1.2 1954年欧洲“十次小组”（team10）在荷兰召开预备会时，英国建筑师史密森曾提出一种新的城市形态，称之为“簇群城市”，这也是仿生的成果，它是根据植物生长变化的规律而提出的一种新城市布局思想。他们设想把这种城市主干道设计成三叉形的道路系统，象征着植物“干茎”，使交通流量得以均匀分布。同时把城市“干茎”设计成自由弯曲的分叉系统，并且带有多触角地蔓延扩展的子系统，就象树枝分叉一样，也兼有蛛网状的连接。这样既可避免车流泛滥，也可有利于各区之间的区分与连接。他们预言，这种城市布局一方面能保持现代城市功能的需要，又能重新获得昔日传统城市的自然气息。同时，这种城市是不断生长变化的，也可使城市与建筑物的分布获得有机的组合。目前许多小区的规划设计与“簇群城市”规划的仿生使城市环境达到生态平衡和持续发展。

2在建筑使用功能方面的仿生，比较有代表性的例子如展翅的蝴蝶也经常成为建筑外形的模仿对象。芬兰著名建筑师阿尔托设计的德国不莱梅高层公寓就是仿自蝴蝶的原型。他把建筑的服务部分与卧室部分分别比作蝶身和翅膀，使建筑造型变得独具特色，内部空间布局也因此更加新颖。又如当初意大利著名的设计公司伦佐皮亚诺在设计美国休斯敦曼尼收藏博物馆（menil collection museum a houston）时也得益于此。博物馆对光线的要求比较苛刻：要光线充足，保证收藏品清晰可见；同时光线又要满足柔和不刺眼睛。普通的结构是无法完成这样复杂的要求的。最后，设计者们从古生物中找到了答案，按照飞龙翅膀的构造来反射光线，终于解决了复杂的照明问题。

3在结构仿生方面，建筑师更善于观察自然界的一切生态规律，已应用现代技术创造了一系列崭新的仿生结构体系。从一滴水珠和一个蛋壳看到了其自由抛物线型曲面的张力与薄壁高强的性能；从一片树叶的叶脉发现了其交叉网状的支撑组织肌理，这些对建筑结构的创新设计都是十分有益的启示。比较有代表性的例子如我们都知道2008年北京奥运会将在国家体育场内举行开、闭幕式及相关比赛，而这个体育场形如鸟儿的巢穴，因此被人们习惯称为“鸟巢”，这种仿自然的设计得到了人们的认同和喜爱。鹭、鹳等习惯白天活动的猛禽用小木棒、枯枝搭建的巢异常坚固，能经受住上百年的风吹雨打，甚至留传给“后人”。这些大型鸟类的巢以大而坚固取胜，那么，小鸟的巢则以功能性的结构和使用材料的多样性而著称。戴菊莺是俄罗斯北部森林里最小的鸟，它用地衣和青苔做巢，内衬软毛，从外面看酷似酒杯。小巢重约20克，保暖性极佳，戴菊莺可以离开巢一个半小时而不用担心里面的小卵变冷。下雨时，小巢能吸收60多克水，但巢里绝对干燥。巢很稳固，即使是最大的风也奈何不了它。戴菊莺巢的稳固除了得益于其三层复杂结构、精心挑选的保暖材料外，还得益于其构架是用蛛丝这种坚固性和弹性惊人的材料做成的。另外，还有那些悬在树枝下面的巢，建筑结构更加复杂。它是大自然的杰作。国家体育场“鸟巢”的建筑设计方案主体由一系列辐射式门式钢桁架围绕碗状座席区旋转而成，其立面、楼梯及屋顶完美有机地融为一体，空间结构科学简洁，设计新颖，结构独特，鸟巢的外框架既是建筑又是结构，建筑与结构相统一。不仅仅是体育场，国内外的单体建筑从来没有过这种结构形式，可以说是国内外独一无二的人工建筑，表达了亲近自然的愿望。

4在建筑形式方面的仿生，比较有代表性的例子如鸟类展翅的姿态通常都是十分优美的，建筑师们希望这个瞬间能定格成建筑的一种形态，他们把它做成屋顶或一些形状类似的雕塑。并且，鸟总给人一种展翅高飞、不停向上的感觉，有很强的象征意义。法国里昂的大型飞机场就是选用一只大鸟的形态作为建筑外观。它展开翅膀好像就要飞向天空，这作为机场的建筑再合适不过了。它的设计者建筑大师圣地亚哥卡拉特拉瓦（santiago calatrava）也是仿生学建筑设计的代表人物。他所设计的许多建筑都仿造自然界动植物的形象，不仅美观还有很多象征性和实用价值。又如现代仿生建筑之开篇大作西班牙的神圣家族教堂。它的设计者是享誉世界的西班牙建筑大师东尼奥·高迪。他的建筑设计一向以大胆、崇尚自然而著名。在神圣家族教堂的设计中，他就融入了很多动植物的形状。比如教堂里的大柱子被设计成竹节状，节节向上，柱顶也是竹叶状。仿生建筑开始慢慢被人们所认识。到了20世纪中后期，因为观赏性和实用性的完美组合，仿生建筑受到了前所未有的重视。大师们已经不仅仅满足于在外形上的单纯模仿，而是更善于观察自然界的一切生态规律。仿生建筑的线条、外部轮廓、形态不仅融合了大自然的神奇，还兼顾了人类传统建筑的精髓。

5结束语

总之，建筑仿生可以是多方面的，也可以是综合性的，如能成功应用仿生原理就能创造出新颖和适应环境生态的建筑形式。同时仿生建筑学也给人们暗示着必须遵循和注意许多自然界的规律，它告诉我们建筑仿生应该注意环境生态、经济效益与形式新颖的有机结合，仿生创新更需要学习和发挥新科技的特点，要做到这一点，建筑师必须善于应用类推的方法，从自然界中观察吸收一切有用的因素作为创作灵感，同时学习生物科学的肌理并结合现代建筑技术来为建筑创新服务。建筑仿生学是新时代的一种潮流，今后也仍然会成为建筑创新的源泉和保证环境生态平衡的重要手段。自然界是最伟大的造形师，生物学提供了“形态学”的概念，由此而有了仿生的概念，除了形态和功能的提示，还拥有自然力，和类神经的网络联系等更深入的学问。从西班牙的戈地的畸形建筑到赖特的有机建筑到文丘里的解构隐喻主义，都很大程度受到自然的刺激而产生的灵感。这个课题对未来有着很重要的指导意义。

参考文献：

[1]潘谷西. 中国建筑史[m] . 北京:中国建筑工业出版社,2001.42245

[2]王其亨. 风水理论研究[m]. 天津:天津大学出版社,2004. 39240.

[3]董鉴泓. 中国城市建设史[m] . 北京:中国建筑工业出版社,1999. 46248.

[4]齐康编. 城市建筑[m] . 南京:东南大学出版社,2001. 70274.

[5]刘先觉. 现代建筑理论———建筑结合人文科学与技术科学的新成就[m] . 北京:中国建筑工业出版社,1998. 66268.

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/d974ff5a7fd5360cbb1adb04.html