现代仿生建筑设计相关要点

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1、现代仿生建筑设计相关要点　　摘要：仿生建筑因其高效、低耗、节省建筑材料和可再循环的特点而在世界上广受欢迎，全球各地出现大量仿生建筑。中国古代的建筑结构即存在大量仿生元素，现代建筑设计中更是在有意无意地借鉴使用仿生元素。本文说明了仿生设计在建筑中的分类，然后详细阐述了现代仿生建筑设计的应用要点。关键词：仿生建筑；形态仿生；薄壳结构；古典建筑；材料中图分类号：TU2文献标识码：A一、仿生建筑的概念仿生建筑以生物界某些生物体的功能组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

2、形成的建筑形式。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。8二、仿生设计在建筑中的分类（一）形态仿生形态仿生被认为是实现仿生最直接的方法。通过对自然物象的研究和观察，模仿生物的形态，将其运用在建筑设计上，这不仅需要使功能、结构与新形势的有机融合，而且还应该是超越模仿而升华为创造的一种过程。法国建筑大师保罗·安德鲁设计的上海浦东国际机场，机场的外形就是模仿海鸥的形态，同时也寓

3、意着上海航空事业的腾飞。这方面的例子举不胜数，大自然有无穷多个优美的形态，而我们也应该用心观察生活，创造出打动人心的美好建筑。（二）结构仿生结构仿生是建筑仿生中最为成熟的分支学科，也是运用最广泛的。结构仿生是研究并模仿自然物象的力学特征、结构关系和材料性能等，把它们应用于建筑结构设计中。从一滴水和一个蛋壳看到自由抛物线型曲面的张力和薄壁高强的性能；从一片树叶的叶脉发现了交叉网状的支撑组织肌理，这些发现都会对建筑结构的创新得到启示。最具代表性的是西班牙建筑师圣地亚哥·卡拉特拉瓦设计的美国威斯康星洲的密尔沃基艺术博物馆，19508年由著名大师赖特设计建造的美国威斯康星州约翰逊制蜡公司实验

4、楼就是运用了结构仿生，模仿的是树状结构的特点，将主要的支撑结构放在建筑中央，四周楼板悬挑，取得了新颖的效果，造型优美，具有光彩悦目的时代魅力。（三）功能仿生功能仿生是比较薄弱的一环，但也被认为是最有价值的仿生设计手法。功能仿生是研究自然物象存在的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代或新产品的开发。生物是有生命的，而建筑不具备，人类在研究生物的时候，比较容易就可以把握它的形态特征，也比较容易分析出结构特征，而对于复杂的功能只能是个逐步认识的过程。（四）材料仿生材料是人类进化史里的里程碑，现代文明的重要支柱，发展高新技术的基础和先导。材料仿生是指模仿

5、生物体的组织结构、化学成分，研究出新型的建筑材料，用于满足人类对建筑材料性能和品种日益增长的需要。生物的特征是经过亿万年不断进化而得来的，是人类取之不尽的源泉。只有具备良好的适应性，才能保证生物能够生存在任何环境条件下。现代仿生建筑设计应用（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 8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

6、利用材料强度，同时又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。据统计，二次大战以来，各国举办奥林匹克运动会而建造的体育馆，有60％以上采用薄璧空间结构。法国夏蒙尼先斯滑雪山北区体育中心由9个三角形的薄壳所组成，覆盖面积达6000平方米。中国国家大剧院是世界屈指可数的巨型钢结构壳体，其长达212米，宽143米，高至45米，由一组顶环梁、148榀弧形梁架和内外各42道环杆组成，重逾6000吨，巨大的穹顶内部没有一根立柱，却包含着

7、歌剧院、戏剧院和音乐厅三幢混凝土建筑。当然我们需要知道的是中国国家大剧院的巨型钢架结构采用的是如仿分子结构的节点构造，正是不同仿生设计的融合才造就了这个庞然大物。2、空心结构在建筑中的应用空心的麦秆能承受比它重得多的麦8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