文/羅吉昌 江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院 江西 南昌 330046

仿生建筑學(xué)及其應(yīng)用研究

文/羅吉昌 江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院 江西 南昌 330046

仿生建筑學(xué)隨著世界能源的變化而逐漸發(fā)展成建筑設(shè)計(jì)與建造的主流。建筑設(shè)計(jì)師在以大自然為靈感汲取對(duì)象的前提下，充分融合了自然環(huán)境中動(dòng)物、植物的生存規(guī)律、生長(zhǎng)機(jī)理與建筑本身的特點(diǎn)，創(chuàng)造出了仿生建筑。但是仿生建筑不是一種簡(jiǎn)單的模仿，而是對(duì)參照物的創(chuàng)新。當(dāng)前，仿生建筑學(xué)不僅改善了人們的居住生活環(huán)境，同時(shí)也節(jié)省了大量的能源，是今后建筑學(xué)發(fā)展的主要方向。

仿生建筑學(xué)；形態(tài)仿生；綠色建筑

引言

以自然界動(dòng)植物的生存規(guī)律及其構(gòu)造為研究分析對(duì)象，將其不同的形態(tài)規(guī)律在建筑中應(yīng)用，從而創(chuàng)造出更為節(jié)能和人性化的建筑，即為仿生建筑。

一、仿生建筑的概念

為了保障建筑物的整體結(jié)構(gòu)和布局的科學(xué)合理，建筑設(shè)計(jì)師會(huì)仿照自然界中生物體的形態(tài)和生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)。當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑行業(yè)也在不斷的進(jìn)步著，仿生建筑就是建筑行業(yè)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。仿生建筑既要模范生物體的形態(tài)，同時(shí)還會(huì)參照生物體的生存規(guī)律對(duì)建筑物進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)。仿生建筑的科學(xué)合理性就在于自然界中的生物體大都經(jīng)過(guò)了較為漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷史，同時(shí)其形態(tài)及發(fā)展規(guī)律逐漸適應(yīng)了其生存的環(huán)境，因此，為了實(shí)現(xiàn)建筑與自然的和諧，就可以利用仿生建筑學(xué)對(duì)建筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)，創(chuàng)造出較為美觀且功能強(qiáng)大的建筑體。

二、仿生建筑學(xué)的應(yīng)用

1、形態(tài)仿生建筑

形態(tài)仿生建筑是指模仿自然界的萬(wàn)千生物的一種建筑形態(tài)仿生設(shè)計(jì)，一般都是模仿自然界的有特色的造型。建筑形態(tài)的仿生設(shè)計(jì)的發(fā)源地最初是從人的本能作為出發(fā)點(diǎn)的。一些設(shè)計(jì)師從自己感興趣的生物形象中找到適合的元素進(jìn)行設(shè)計(jì)再加工，而自然的盡其可能將自然形態(tài)模仿用于建筑中，創(chuàng)造了許多精彩的作品。舉例來(lái)說(shuō)，很多結(jié)構(gòu)為地下架空結(jié)構(gòu)形式的民居干闌建筑即是以鳥筑巢的位置為設(shè)計(jì)依據(jù)的，這種結(jié)構(gòu)既可以防漏水，而且還可以防止飛禽走獸的破壞。

2、建筑結(jié)構(gòu)仿生

仿生建筑學(xué)最為重要的組成部分就是建筑結(jié)構(gòu)仿生，也可以說(shuō)代表仿生建筑學(xué)發(fā)展水平的就是建筑結(jié)構(gòu)仿生。當(dāng)前，在我國(guó)仿生學(xué)被專家學(xué)者劃分成五種模式，表面模式、生長(zhǎng)模式、運(yùn)動(dòng)模式、編織模式以及脹壓模式，這五種模式是表現(xiàn)自然生物形態(tài)的總體概況。如果將這些模式與建筑設(shè)計(jì)相融合，并對(duì)其進(jìn)行合理調(diào)整，就可以構(gòu)建出較為合理的建筑結(jié)構(gòu)。很多建筑結(jié)構(gòu)都是仿照了自然界中生物體的結(jié)構(gòu)形態(tài)，例如仿照恐龍骨骼、仿照葉脈的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等。

3、建筑功能仿生

探究自然界生物體的功能，并在建筑設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用到生物體的功能就是建筑功能仿生。比如，我們生活中比較常見(jiàn)的植物竹子，它是軀干中空的形態(tài)，該種植物形態(tài)它自身的功能主要體現(xiàn)在承載上部枝葉的荷載和活載，還能通過(guò)中空的軀干輸送自身所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。竹子的結(jié)構(gòu)功能形式在當(dāng)前的簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)形式的建筑中應(yīng)用較廣。與建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)以及材料仿生相比較來(lái)說(shuō)，建筑功能仿生起步較晚，發(fā)展時(shí)間尚短，因此，需要對(duì)其進(jìn)行不斷的研究與分析。

4、建筑材料仿生

建筑材料仿生是為了滿足人們對(duì)建筑功能的要求而形成的，建筑材料仿生主要是以自然界中生物的形態(tài)、色彩以及構(gòu)成成分等因素為設(shè)計(jì)模板，分析生物材料的性能、機(jī)理以及相關(guān)結(jié)構(gòu)，同時(shí)將此結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理復(fù)制，創(chuàng)造出與原生物體性能、結(jié)構(gòu)相仿的建筑材料。舉例來(lái)說(shuō)，泡沫建材結(jié)構(gòu)就是以蜂巢為設(shè)計(jì)靈感的。這種結(jié)構(gòu)不僅具有美觀性，同時(shí)還可以起到保溫的作用。一般情況下，設(shè)計(jì)師將樹(shù)脂與尿素甲醛泡沫填充到泡沫建材中，使得泡沫建材體積較輕，便于施工，同時(shí)其還具有夏季隔熱，冬季保溫的效果。

三、仿生建筑學(xué)今后的發(fā)展方向

1、生態(tài)綠色節(jié)能建筑

不論是綠色建筑、有機(jī)建筑、生態(tài)建筑或是零能耗建筑，它們都有共通之處，就是盡可能的降低建筑對(duì)其周遭環(huán)境的影響，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是要在建筑施工及建筑使用階段盡可能的節(jié)約能源，以保證我國(guó)能源的可持續(xù)發(fā)展。未來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，生態(tài)節(jié)能建筑將會(huì)成為建筑發(fā)展趨勢(shì)的新導(dǎo)向。且從生態(tài)節(jié)能建筑在世界各國(guó)的發(fā)展情況來(lái)看，其發(fā)展趨勢(shì)有著觀念大眾化、設(shè)計(jì)主流化、全面化等顯著特征。除此之外，綠色生態(tài)建筑設(shè)計(jì)可以有效的降低能耗綠色建筑設(shè)計(jì)貫穿于建筑工程的選址、平面規(guī)劃、建材選用的設(shè)計(jì)全過(guò)程，而且綠色建筑設(shè)計(jì)最注重的就是考慮如何降低建筑物的能耗。

2、智能建筑

智能建筑以智能控制技術(shù)作為支持，對(duì)一些復(fù)雜、具有不確定性以及高度非線性特征的過(guò)程進(jìn)行控制。在一座智能建筑中，通常都會(huì)使用智能控制技術(shù)對(duì)電梯群進(jìn)行調(diào)度，以最優(yōu)化的方式利用資源，同時(shí)會(huì)使用智能控制技術(shù)對(duì)建筑中的照明、空調(diào)進(jìn)行控制，在便利人們生活的同時(shí)，節(jié)約能源，為人們?cè)O(shè)計(jì)出更加舒適、安全、節(jié)能、環(huán)保、便利的建筑環(huán)境，其是仿生建筑學(xué)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。

3、多維空間建筑

所謂多維空間建筑即指將建筑物向更廣空間、海洋空間或者是地下空間等方向發(fā)展建設(shè)，在這之中，仿生建筑學(xué)發(fā)揮著重大的作用。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)前建筑物發(fā)展的大趨勢(shì)即建筑逐漸下地下空間發(fā)展，例如當(dāng)前的地下商場(chǎng)或者是隧道等都是其主要體現(xiàn)。這些地下建筑不僅方便了人們的生產(chǎn)生活，同時(shí)也促進(jìn)了城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，便利了城市土地規(guī)劃。在進(jìn)行地下建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，必須要考慮到仿生學(xué)，例如充分分析研究蚯蚓是如何在地下泥土中行走的，同時(shí)將其規(guī)律與建筑建造結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造出更符合地下生存條件的建筑體。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，仿生建筑學(xué)即以生物發(fā)展規(guī)律為研究切入點(diǎn)，將其應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中，以不斷滿足居民對(duì)建筑的需求。本文主要從從建筑形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能、材料四個(gè)方面闡述了仿生建筑的設(shè)計(jì)思路，同時(shí)探討了仿生建筑今后的發(fā)展方向：生態(tài)綠色建筑、智能建筑以及多維空間建筑，以供參考。

[1］張偉.從結(jié)構(gòu)體系的角度研究單體仿生建筑的形態(tài)設(shè)計(jì)[D］.河北工業(yè)大學(xué)，2014.

[2］張龍.結(jié)構(gòu)仿生在大跨度建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D］.河北工業(yè)大學(xué)，2014.

[3］周翠芳.橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中仿生理念的應(yīng)用研究[J］.山西建筑，2014，17：210-211.

[4］王勇，王蒲生.隱性知識(shí)顯化的仿生創(chuàng)新空間研究[J］.圖書館學(xué)研究，2014，19：54-58.