仿生学在建筑设计中的运用.pdf

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1、2014年第35卷S2仿生学在建筑设计中的运用许鸿涛（广东博意建筑设计院有限公司，广东528311）摘要：结合仿生学在建筑设计中的应用实例，从建筑的形式、结构、功能及建筑材料使用方面，对新生建筑进行了仿生学理论设计研究，以期将自然界中的各种艺术形态、生物元素与建筑设计相结合赋予建筑物新的生命力。关键词：仿生学；仿生建筑；设计1概述生物在千万年进化的过程中,为了适应自然界的规律而不断完善自身的组织结构与性能,获得了高效低耗、自我更新、新陈代谢、结构完整的保障系统,从而得以顽强的生存与繁衍,维持了生物链的平衡与延续。研究建筑仿生学就是为了从自然界中吸取灵感进行创新,以便与自然生态环境相协调,保持

2、生态的平衡发展。尤其是在大力提倡节约能源,减少环境污染,建设节约型社会的环境下,研究仿生学在建筑工程中的应用更具有十分重要的意义。2仿生建筑学原理及发展趋势仿生建筑学的原理就是以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为原理，探索自然界科学合理的建筑规律，并通过这些原理来丰富和完善建筑处理手法，促进建筑形体结构及建筑功能布局等的高效设计和合理形成。通俗地讲就是在建筑设计中引入一定的生物的特点、性能、结构和功能，使得建筑设计更加实用、更加具有美感、更加节约材料等，最终实现建筑设计的改良和优化。随着人类社会的不断发展，建筑仿生也呈现出来新特征，主要体现在四个方面，包括环保节能、标准化、智能、多维空

3、间。环保节能建筑设计也叫生态建筑设计，是以生态学的原理和方法为基础，以人、建筑、自然和社会和谐发展为目标，寻求最适合人类生存和发展的生态建筑目标的设计方式。随着我国人口的增加和资源环境的压力不断增加，环保节能已经成为我国经济发展指标中的一项重要任务，而建筑在节能减排、保障环保方面则有着更重要的位置，据国家有关资料显示，我国的建筑能耗非常惊人。在建造和使用过程中直接消耗的能源占全社会总能耗的30%，使用的钢材、水泥等建材的生产能耗占16.7%。两项相加，我国的能源有约一半被建筑消耗了，因此建筑节能也就成为全社会节能工作的重点。标准化建筑设计是在建筑工程方面建立和实现有关的标准、规范、规则等的过

4、程。建筑标准化的目的是合理利用原材料，促进构配件的通用性和互换性，实现建筑工业化，以取得最佳经济效果。标准化对生物仿生实用性的体现，体现生物适用自然时自我改良形成的标准体，是不断修正和改良的结果。智能化建筑设计是通过建筑中引入智能设计，建设信息设施系统、建筑设备管理系统、公共安全管理系统等，达到集结构、系统、服务、管理及优化组合为一体的目的，实现安全、高效、便捷、健康的建筑环境。智能化建筑设计是以人为本建筑设计理念的进一步发展，可以为人类提供这么两种感受，第一使得人类生活舒适度更高，各种操作更简便，生活和工作更轻松自如；第二由于在紧急情况可以实施智能化处理，可以为人类提供更好的安全保障。多维

5、空间设计是指应用多维空间的原理对建筑物进行设计改良，使得建筑的空间设计更加合理。多维空间中“维”是一种度量，在三维空间坐标上，加上时间，时空互相联系，就构成四维时空。现在科学家的理论认为整个宇宙是11维的，只是人类的理解只能理解到３维。也就是说多维空间概念本身就表示空间的无限拓展性，即通过人类合理的利用，有用的空间可以为人类提供更大的空间感受。随着人类对自然世界不断的开发利用，人类越来越发现现有空间的有限性，而开发宇宙的多维空间可以为人类开发更大的生存空间，促进人类的发展，现在最主要的多维空间开发观念主要有海洋空间开发和地下空间开发理念等，主要拓展人类尚未开发的空间来实现建筑设计的空间有效利

6、用。3仿生学在建筑设计中的应用3.1城市环境仿生城市环境仿生由来已久,比较有代表性的例子是法国巴黎的城区改建规划。早在1853年时,巴黎塞纳区行政长官欧思曼(G.E.Haussmann)为了执行法国皇帝拿破仑第三的巴黎建设计划,曾对巴黎市区进行了大规模的改建,它不仅要表示对帝国首都的赞美,而且要在城市结构功能上进行改善,使城市交通、环境绿化、居住水平都达到一个新的境界。为了实现这一设想,巴黎改建规划在某种程度上就是模拟了人的生理循环系统而进行设计的。这种城市环境仿生思想,不仅在当时已起到了积极的作用,解决了困扰巴黎的城市交通与环境美化问题,使巴黎在世界上成为城市改建的成功范例,而且它的城市环

7、境仿生理念为今后的城市规划提供了很好的借鉴经验。目前,国内许多城镇的小区规划设计与簇群城市规划思想颇有异曲同工之处。3.2造型仿生建筑造型仿生是建筑创新设计的一种有效方法,它是通过研究自然界生物千姿百态的规律后而探讨在建筑上应用的可能性,这不仅使建筑形式与功能、结构有机融合,而且还是超越模仿而升华为创造的一种过程。造型仿生在建筑工程设计中较为常见,它不仅可以取得新颖的造型,而且往往也能为发挥新结构体系的作用创