仿生学在建筑设计中的应用

【摘 要】本文结合仿生学的理论就该学科在建筑设计中的应用进行了探讨，文章主要从仿生学在建筑形式、结构、功能及建筑材料等方面的应用做了详尽的介绍，以期能够通过本文引起建筑设计领域的关注，加入到仿生建筑设计研究行列中，推动建筑事业的蓬勃发展。

【关键词】仿生学；建筑设计；应用探讨

随着社会经济发展，人们生活质量的提高，人们对现代建筑设计提出了更高要求。要求现代建筑不仅要质量达标，功能齐全，而且对建筑的艺术形态也提出了新的要求。仿生学是一门相对独立的学科，目前已逐渐走向成熟阶段，如何将仿生学应用到建筑设计中，提升建筑的整体艺术美感，突显建筑时代风格，是当今建筑设计领域需要尝试研究的重点课题。

1.建筑形式仿生

就现代建筑而言，建筑形式不单是建筑艺术美感的表达，更能将现代建筑所包含的寓意以多样化的形式表达出来。建筑形式仿生思想理念产生的灵感来源于人们对自然界各种动物、植物及其他物质形态的细心观察，从中发现了美的元素，并将这些元素提炼出来，进而通过艺术手法及相关的处理措施将这些元素融合到建设设计中，使建筑同自然界美好的事物完美结合，给人们带来视觉上的盛宴。根据建筑形式仿生设计手法不同，可将其分为象形仿生和抽象仿生。

1.1建筑象形仿生设计

建筑象形仿生设计指的是将自然界中一些具有艺术美感的物质外部形态，经过艺术加工处理后应用到建筑设计中。比如位于我国首都北京的“鸟巢”，其外观整体形态宛如鸟巢，美轮美奂，它的设计灵感主要来源于自然界中的某种鸟巢。位于我国苏州的东方之门，俗称秋裤楼，被誉为“世界第一门”，整体外观以阴刻形式勾勒轮廓，给人留下想象空间。三百米高度的“门”形外观，既表达了独特的古典神韵又体现了高超的现代科技。

建筑抽象仿生设计突破了对建筑物外形的设计阶段，抽象仿生设计赋予了建筑物更深层次的寓意。抽象仿生设计不仅能突出建筑物的艺术美感，还能将该建筑物所在地的历史文化背景和人们的夙愿表达出来。比如美国的 “自由女神像”，该建筑直接采用了人体的艺术形态作为建筑设计思路，她所表达的寓意是人们希望世界和平，人权自由。

2.建筑结构仿生

建筑结构仿生是建筑仿生学的重要组成部分，从某种程度上讲建筑结构仿生标志着现代建筑仿生学发展水平。国内一些知名学者将仿生学按照模式将其分为五大模式，即生长模式、编织模式、运动模式、胀压模式和表面模式；该五种结构仿生模式几乎概括了自然界所有生物的形态。将这些结构仿生模式导入到建筑设计中，经过加工处理后，用来构建建筑结构形体空间。就当前的建筑结构仿生发展现状而言，在建筑设计中比较常用的结构形式有：筒体结构、螺旋结构、悬索结构、网架结构、壳体结构和膜结构。下文笔者就悬索结构、壳体结构和膜结构比较有代表性的结构进行逐一介绍。

2.1悬索结构

悬索结构是通过柔性拉索承载建筑物荷载的结构形式。悬索结构一般应用于体育馆、大型厂房及桥梁方面。比如我国南昌的 “生米大桥”其结构就是悬索结构，采用拉索承载桥梁自重和桥面活载。

2.2壳体结构

壳体结构建筑的特点是整体性强，外观优美，结构在外力作用下可将外力沿着不同的方向进行分解，受力能力强。比如，位于澳大利亚悉尼市区北部的悉尼歌剧院就是壳体结构建筑物的典型代表。

2.3膜结构

自然界中有许许多多的膜结构物质，比如动植物的细胞膜，肥皂泡膜等等；该类物质的膜结构在内外压力差作用下形成胀压模式，使膜结构上边的荷载均匀分布在膜结构表面，比如我国北京的游泳馆 “水立方”就是采用的膜结构建筑模式。

3.建筑功能仿生

建筑功能仿生就是对自然界中各种物质存在的功能原理进行探究，并将这些功能原理运用到建筑设计实践中的过程。比如，我们生活中比较常见的植物竹子，它是躯干中空的形态，该种植物形态它自身的功能主要体现在承载上部枝叶的荷载和活载，还能通过中空的躯干输送自身所需要的营养物质。竹子的结构功能形式在当前的简体结构形式的建筑中应用较广。建筑功能仿生相对于建筑形式仿生、建筑结构仿生及建筑材料仿生而言，该建筑仿生形式研究的较晚，仍旧需要我们进一步加强对其研究和探索。相信随着人类社会的发展，科学技术的不断提升，建筑功能仿生也将会很快地应用到建筑设计领域中。

4.建筑材料仿生

建筑材料仿生只要是对自然界生物躯体的组织结构及生物生存的物质基础进行仿照而研发出来的新型建筑材料。在某种程度上建筑材料仿生可有效达到建筑节能效果。比如人类根据蜂巢、蚁穴的结构形态设计出了加气混凝土、泡沫混凝土、泡沫橡胶以及泡沫玻璃等。并将加气混凝土或泡沫混凝土加工制作为加气混凝土砌块用来填充隔墙，大大地减轻了建筑隔墙的自重，并且在隔音效果和保温效果方面表现优异。将加起混凝土应用到建筑的梁板结构施工中，可有效减少梁板结构自重，还可减少混凝土的用量，经济性良好。

5.结语

总之，随着人类社会的不断发展，人们的审美观念也会不断发生变化，相应地对建筑设计领域提出的要求也会越来越多，为了能够满足人们对现代建筑的审美要求和功能性要求，需要我们加强对仿生学相关理论知识的进一步研究，将更多的大自然的美的元素融合到建筑设计中，打造出更多精妙绝伦的建筑艺术作品。 [科]

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