生态仿生理念在建筑设计中的应用探析

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1、生态仿生理念在建筑设计中的应用探析生态仿生理念在建筑设计中的应用探析河南华地建筑设计有限公司河南郑州450000摘要：21世纪以来，我国建筑行业得到快速地发展，人们对建筑的艺术形态要求也日益上升。仿生学作为一名独立的学科逐渐成熟，仿生学在土木建筑领域也具有良好的应用前景。本文分析了生态仿生建筑设计屮技术因索和人文因素，并详细阐述了声讨仿生理念在建筑设计中的应用。关键词：生态仿生；建筑设计；薄壳结构；形态仿生；材料中图分类号:TU2文献标识码：A一、生态仿生建筑的概念生态仿生建筑以生物界某些生物体的功能组

2、织和形象构成规律为对象，探寻自然界中科学合理的建造规律，并通过对这些研究成果的运用来丰富和完善建筑的处理手法，促进建筑形体结构以及建筑功能布局等的高效设计和合理形成的建筑形式。生态仿生建筑学暗示人们必须遵循和注重自然规律，重视生态环境、经济效益与新奇形式的有机结合，仿生创新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，同时结合生物科学与现代建筑技术为建筑创新服务。[1]二、生态仿生建筑设计中技术因素和人文因素（一）技术因素一一可持续发

3、展建筑建筑用能是能源消耗的“最大户”，在建筑设计中注重环保、可持续发展的观点，已经成为未来设计中越来越重要的话题。从叮持续发展建筑的基本特征“绿色，节能，自洁、自净”屮，可以看到对自然界的研究可能起到的重大启发。首先，“绿色”指建筑本身从原材料、工艺手段、工业产品、设备选型到自然能源的利用，直至运营、使用时排出废物的二次利用，各个环节都对环境不构成威胁。“取之于自然,返回到自然”正是大自然维持其平衡的基本原则，每个生命都经历着出生、生长、死亡到分解、再循环的过程，并生生不息。其次，“节能”是可持续发展建

4、筑的最基本特征。包括建筑运营的低能耗和建造建筑（包括建筑材料）过程的低能耗。生物体在维持生命力又适应环境吋的高效低能耗，以及对自然能源的利用（尤其是太阳能的利用）很值得人们在节能研究方面借鉴。最后，“自洁、口净”的特性实际上就是遵循自然界屮的生物特性而来，即强调建筑运营、使用全过程的无废、无污，要求建筑系统本身具有污水处理系统和再生系统，要求城市在结构上具有分层消化和继承的内在机理。[2]（二）人文因素一一回归自然的愿望人类祖先在大自然森林山水中长大，有爱自然美的天性。现代社会崛起的都市，快节奏的生活，

5、把人与自然的关系疏远了。城市环境人工化的现象日益加重。城市居民越來越渴望自然环境，人的天性在强烈地呼唤自然。生态仿生建筑的特征之一就是具有生物体态特征的曲线自由体，在人们已经逐渐厌倦了现代主义带来的机械式建筑外表之后，不能不说这确实是繁荣建筑设计的新思路。在休#奥尔德西-威廉斯的《当代仿生建筑》一书中把这种追求自由形体的仿生设计命名为“非主观性仿生”。更有研究学者认为从更深的层面来讲，建筑师之所以受仿生设计这一领域的吸引就是因为人们本身都是相同生物体系的一部分。把建筑设计成更加亲近大自然的需求不仅仅是浪

6、漫美观上的需求，而且是真正生理上的要求。三、生态仿生理念在建筑设计中的应用（一）结构仿生设计在建筑中的应用1、薄壳结构在建筑中的应用 生物界有着各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳，它们都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种“薄壳结构”的厚度虽然很薄，但非常耐压。薄壳结构就是指曲面薄壁的结构，按其曲面生成的形式可分为筒壳、圆顶薄壳、双曲扁壳和双曲抛物面壳等,在建筑领域中大多采用钢筋和混凝土作材料。壳体能充分利用材料强度，同时乂能将承重与围护两种功能融合为一。在实际的工程中还可以利用对空间曲面

7、的切削与组合，形成造型新颖奇特且能适应各种平面的建筑。薄壳结构的特点是可以把受到的压力均匀地通过曲面分散到物体的各个部分，减少受到的压力。2、空心结构在建筑屮的应用空心的麦秆能承受比它重得多的麦穗而不折断，这是因为在横断面积相同的情况下，实心秆和空心秆的承压能力是一样的，但长长的空心杆在受压后并不会因断面压力过高而发生突然断裂的情况，而是在受压后茎秆先弯曲，最后因弯力过大而折断。而横断面积相同的空心秆外径要比实心秆大，因此空心秆承瘦压力之后其抵抗弯曲变形的能力要比实心秆大得多。麦秆的功能给建筑师以设计灵

8、感，他们利用麦秆原理，把一些高大的柱体和秆件都设计成空心的，这样便大大的提高了它们的承压能力，起到了“重半功倍”的作用。另外所有秆茎类植物几乎都是下粗上细的轮廓，这样的造型既减轻了口重乂加强了稳定性。加拿大多伦多电视塔高553米，用400号温凝土浇筑成下粗上细，底翼宽约30.5米，可谓庞然大物，但它的平均细长比（ 平均直径和高度之比） 约为1/10,而茎植物（ 麦秆、廿蔗、竹等）的细长比可达1/100^1/20