仿生學原理在建筑設計中的應用

郭鵬

【摘要】仿生設計學，亦可稱之為設計仿生學，是模仿生物系統的結構、形體、功能原理來設計新技術系統的科學?！拔锔偺鞊襁m者生存”， 有形的生物只有在結構、形態、功能等方面達到最優設計才能流存于世， 所以大自然精妙的生物應該是建筑師和設計師的最好老師。

【關鍵詞】仿生學 仿生建筑 設計

仿生設計學是在仿生學和設計學的基礎上發展起來的一門新興邊緣學科，是模仿生物系統的結構、形體、功能原理來設計新技術系統的科學，建筑仿生則是科學與美學的有機結合。大自然中生物為了生存，在漫長的進化過程中，本能地選擇生態因素最適宜的地方生長、生活，使自己的軀體適應環境，“創造”了最為科學的形體結構。在功能上形成非常復雜和高度自動化的器官系統； 在外形上形成一個色彩豐富、造型優美的形狀。我們就可以在大自然中尋找解決發明創造的問題，從屢見不鮮的小小生物上，叩開一扇扇創造之門。

1仿生建筑學原理

仿生建筑學的原理就是以生物界某些生物體功能組織和形象構成規律為原理，探索自然界科學合理的建筑規律，并通過這些原理來豐富和完善建筑處理手法，促進建筑形體結構及建筑功能布局等的高效設計和合理形成。通俗地講就是在建筑設計中引入一定的生物的特點、性能、結構和功能，使得建筑設計更加實用、更加具有美感、更加節約材料等，最終實現建筑設計的改良和優化。

2仿生設計在建筑設計中的運用內容

建筑仿生設計是仿生學與建筑設計學互相交叉滲透而結合成的，其研究范圍非常廣泛，研究內容豐富多彩，特別是由于仿生學和建筑設計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科，因此也就很難對建筑仿生設計的運用內容作詳細劃分?；趯λM生物系統在建筑設計中的不同應用，歸納起來，建筑仿生設計的運用內容主要有：

（1）結構仿生。生物體和自然界物質存在的內部結構原理，是建筑設計結構設計的一個重要元素。例：植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結構。

（2）形態仿生。運用生物體（包括動物、植物、微生物、人類）和自然界物質存在（如日、月、風、云、山、川、雷、電等）的外部形態及其象征寓意，通過相應的藝術處理手法將之應用與建筑設計中。

（3）功能仿生。運用生物體和自然界物質存在的功能原理，并用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統，以促進建筑技術的更新換代或新建筑技術的開發。

（4）視覺仿生。生物體的視覺器官對圖象的識別、對視覺信號的分析與處理，以及相應的視覺流程；也可以廣泛應用于建筑環境設計之中。

3仿生元素在中國現代建筑設計中的應用

3.1 我國的現代仿生建筑觀

我國在近現代，雖說國外的建筑仿生學研究較為迅速，仿生建筑作品也較為多樣，但我們國內的仿生建筑發展速度還比較慢，其范圍主要是對建筑材料、技術、設備、結構等幾方面的研究，仿生建筑生態觀在國內是似乎仍是一種新觀念_但近年來，國內也相繼出現了一些仿生建筑，如：常州的中華恐龍館，北方的仿生薄殼式建筑（天津博物館），2008 北京奧運場館；水立方水本來是一種重要的自然元素，但在中國文化里，它有著深刻的含義：水能載舟，亦能覆舟、上善若水、福如東海長流水等，因為水的無形與萬變，引起了設計師的思考，激發了他們的設計靈感_

3.2 水立方與仿生元素

水立方，為 2008 年北京舉辦的人文、綠色、科技奧運增添了不少光彩，它完美地融和了中國傳統文化和現代科技，沒有規矩不成方圓，鳥巢的圓與水立方的方造型，交融在一起，表達了中國“天圓地方”的設計思想，它的建材其實是對生物機理的仿生，這種仿生為建筑提供了環保的表皮，也完美地體現出了水的神韻，為了設計出更符合人居要求、更符合時代的建筑，應該在建筑的外形、材質、色彩等方面加以改革，使之與自然相融合。為了使建筑更具地方特色，彰顯本土文化，成為標志性建筑，設計師們可以采用具有地方特色的藝術符號，要把優秀的民族文化傳承下去。

4我國生態建筑的仿生學的研究

如果建筑能夠像生物一樣具備對環境的高度適應性，就能夠很好地回應環境問題，向生物界學習正是生態建筑的深層內涵所在。 傳統建筑學沒有把建筑看作是生命循環系統的有機部分，沒有從仿生的角度來研究建筑學科的發展， 生態建筑學要求建筑師有足夠的生態學和環境生物學方面的知識，進行建筑研究和設計時與生態學相結合?，F階段我國對生態建筑仿生的研究可說是有很多空白。 首先，目前我國尚未有對仿生學的生態意義系統、全面的研究；其次，我國對生態建筑的仿生策略及其應用尚未有過系統全面的歸納總結和深入詳盡的探討；更重要的是，我國尚未形成向仿生學中尋找生態建筑策略的思維模式，設計套路陳舊，思路狹隘。此外，據了解，我國尚未有綜合運用仿生學原理進行生態建筑設計的成功案例。生態建筑仿生的研究，能夠填補這些研究空白，從而有利于啟發人類從自然界中吸取靈感，合理發明創新，提出更多、更新、更完善的生態建筑仿生策略；有利于拓寬仿生學研究成果在生態建筑中的應用，改進應用方法，使之更為合理有效（有利于促進仿生科學與生態建筑設計的互滲，使生態建筑仿生設計這一交叉領域的研究系統化、專業化，并普及推廣其研究成果；有利于對慣常的生態建筑研究方法進行革新，建立一套全新的設計思維模式以解放受到局限和束縛的創造力，還有利于推動相關建筑技術和工藝不斷發展，付諸建筑實踐，創造出更美好的人居環境。

5建筑仿生設計的運用前景

大自然的奧秘舉不勝舉，每當我們發現一種生物奧秘，就可能成為我們一種新的設計，也就可能帶給我們一種新的生存方式。大自然在不斷發展變化，生物體在不斷進化完善，新的奧秘沒有窮盡，我們人類在認識世界的廣度上、深度上也是無邊無際的。我們甚至將要進行宇宙仿生，研究宇宙空間中地球以外無數行星上可能有的生物，從而為我們的設計提供嶄新的結構、功能、形態，創造出地球上前所未有的新設計來。由此可見，仿生建筑在建筑設計領域中的運用前景是十分廣闊的，仿生設計元素在建筑設計中的廣泛運用將使建筑藝術變得更加豐富。隨著建筑材料、建筑技術和設計水平的不斷發展與提高，人類的仿生建筑終歸要趕上甚至超越自然界中生物的結構范疇。

6 總結

總之，仿生學在建筑設計中的應用不僅在古代能備受推崇，即便是現代也是非常我們生活追求和藝術追求的主流形式，仿生設計是在人與自然和諧統一是這一永恒不變的人類對美的追求的根本原理，我們在進行建設設計過程中，只要善于觀察生活，觀察自然，用心體會，就能夠發現大自然之美，大自然之精髓，然后把這種美合理運用到建筑設計中，就能為人類帶來生活改變的基礎上，更好的實現藝術表現，總之，仿生學在建筑設計中是符合時代潮流值得我們大力推廣的設計形式。

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