李仁偉

攀枝花學(xué)院土木與建筑學(xué)院 四川 攀枝花 617000

博物館建筑是標(biāo)志性很強的建筑，大到一個國家的象征，小到一個地區(qū)、一個城市的地標(biāo)。一個地區(qū)的歷史的文物珍寶、文化精髓被收納其中，或者一個專業(yè)領(lǐng)域的文化精髓被收入其中，因而博物館建筑就成為一個濃縮了很多有深刻的內(nèi)涵的、特殊的文化載體。

雖然早期人類人類的收藏的文物、珍寶、美術(shù)品往往保存在宮殿、修道院、教堂、大學(xué)和貴族府邸中，沒有專門收藏展出這些物品的建筑。其對博物館建筑的基本需要是提供一定的收納、鑒賞空間。

但人類歷史不斷向前發(fā)展,不同發(fā)展階段的人們對博物館建筑這一文化載體有不同的要求,例如在地域文化、民俗風(fēng)情、精神內(nèi)涵和經(jīng)濟價值等方面有不同的要求。特別是科學(xué)技術(shù)發(fā)展使得博物館類型走向多元化、現(xiàn)代化，功能也不斷拓展，不僅收藏昨天、還展望未來。

故在傳統(tǒng)建筑風(fēng)格、現(xiàn)代建筑等博物館建筑逐漸退出人類社會的歷史舞臺,博物館建筑開始追求建筑風(fēng)格與自然相融合、建筑風(fēng)格與人類社會科技發(fā)展相融合。設(shè)計者們開始將目光轉(zhuǎn)向最原始、最生態(tài)的自然界，并從其中尋找答案。

高速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)是一把雙刃劍，其一方面推動人類社會的發(fā)展，一方面又在破壞自然環(huán)境。故設(shè)計師們通過科學(xué)的手段分析這熟悉而又陌生的自然界，運用科技來解決人們對博物館建筑多元化矛盾需求沖突。伴隨出現(xiàn)仿生學(xué)學(xué)科后,特別是仿生學(xué)學(xué)科理論引入到博物館建筑的創(chuàng)作時候，建筑行業(yè)有了可依賴的建筑設(shè)計理論，激發(fā)建筑師們新的創(chuàng)作設(shè)計激情。

1 仿生學(xué)與建筑

仿生學(xué)作為生物學(xué)、數(shù)學(xué)和工程技術(shù)學(xué)交叉結(jié)合而成的一門新興的邊緣學(xué)科，其主要任務(wù)是通過對生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特質(zhì)、功能、能量轉(zhuǎn)換、信息控制等各種優(yōu)異的特征的研究分析，并為設(shè)計與建造新技術(shù)設(shè)備而提供了新原理、新方法和新途徑等。其將提供最可靠、最靈活、最高效、最經(jīng)濟的、最接近于生物系統(tǒng)的技術(shù)系統(tǒng)來為人類造福是仿生學(xué)的光榮使命。

而建筑仿生學(xué)就是在建筑、規(guī)劃、營造之時，選擇一條與自然平衡發(fā)展之路。早期的人類，特別是東方文明利用仿生慢慢走近自然，尊重自然，回歸自然。但近代工業(yè)革命興起，工業(yè)文明科學(xué)研究一直在超越仿生。工業(yè)文明的影子深深留在博物館建筑上。

2 仿生學(xué)在博物館建筑設(shè)計中的探索

在博物館建筑的創(chuàng)作設(shè)計時運用仿生思維，其不但節(jié)省了時間，而且強化了博物館建筑的概念設(shè)計理念，同時建筑造型語言也大大豐富了。因為在大自然中，其具有豐富的形體結(jié)構(gòu)、多維的變化層面、巧妙的色彩裝飾和圖形組織；同時通過觀察、分析、研究它們的生存方式、肢體語言、聲音特征、平衡能力等，建筑創(chuàng)作者能夠創(chuàng)新的仿生建筑設(shè)計理念、設(shè)計方法和總結(jié)出新的造美法則。

在當(dāng)下新時代的審美標(biāo)準(zhǔn)和多元化的背景下，博物館建筑的造型設(shè)計語匯是有機的、多層次的。過去的或現(xiàn)在的歷史形式和藝術(shù)風(fēng)格僅僅是建筑師的參照物之一。在一定程度上，建筑師擺脫了原有的思維模式影響，豐富了建筑設(shè)計語匯，增加了博物館建筑設(shè)計的復(fù)雜與趣味性，為創(chuàng)新設(shè)計提供源泉，為后工業(yè)時代的城市發(fā)展注入了新的潤滑劑。

2.1 建筑結(jié)構(gòu)仿生

建筑仿生學(xué)的重要組成部分之一就是建筑結(jié)構(gòu)仿生，其是對建筑形式仿生的有效反映。一般在建筑仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計的具體應(yīng)用中，常用結(jié)構(gòu)形式可分為殼體結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等，將仿生設(shè)計應(yīng)用于建筑空間結(jié)構(gòu)中，能夠保證結(jié)構(gòu)形式的多變性、有效性和合理性[1]。

首先是殼體結(jié)構(gòu)具有大方優(yōu)美、整體性強等特點，而對于自然界的貝殼類與蛋殼類等物質(zhì)形態(tài)而言，其壁薄且表面張力高，具備良好的受力性能，能夠有效分解外力。以上海自然新博物館為例。（見圖1）

上海自然博物館新館建筑總面積為45086平方米；其設(shè)計地上三層建筑高18米；地下建筑兩層深15米。新館陳列區(qū)設(shè)計按照括古動物史、人類發(fā)展史、動物的進(jìn)化史和植物的進(jìn)化史四大部分陳列內(nèi)容分層布置。

其設(shè)計理念靈感來源于在地球上這一簡單而又經(jīng)典的生物形式—鸚鵡螺的殼體形式，新館屋面的綠植從公園內(nèi)盤旋向上升起，“綠螺”造型的新館靜動有致，使得“管理自然遺產(chǎn)、守護(hù)地球家園”的使命得以顯現(xiàn)。

設(shè)計師們堅持“以人為本”的設(shè)計理念，繼承了傳統(tǒng)自然山水式園林設(shè)計理念，融合“山水花園”的設(shè)計風(fēng)格：新館建筑參觀流線的中心焦點就是中心景觀區(qū)中巧妙圍合的橢圓形水池，其采用后現(xiàn)代主義手法—象征被71%的表面水覆蓋的地球水域。同時，橢圓形水池中水波紋、質(zhì)感、動感、聲音和反射等，則自而然成為新館體驗的一部分。而呈島狀分布160多種植物，猶如“原始森林”一般，與五個大小不一的“水池”組成一座“山水花園”。入夜后，“原始森林”在燈光照亮下反射著燈光，故室外照明的燈柱數(shù)量大大減少了，節(jié)約了耗電。

同時，設(shè)計師采用“自然生態(tài)”的設(shè)計表現(xiàn)手法：新館鋪地和新館外墻表面由多方向的石頭圖案組成鸚鵡螺的殼體的地質(zhì)構(gòu)造層的。新館中部內(nèi)墻表面由動植物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的裝飾；新館東部墻由爬滿大量的地球表面天然植被綠化；新館北部墻由活動的地殼板塊石組成，以及屹立著被河流侵蝕的峽谷巖壁。

其次是膜結(jié)構(gòu)。自然界中存在不同形態(tài)的膜結(jié)構(gòu)物質(zhì)，如肥皂泡膜和細(xì)胞膜等，該類物質(zhì)形態(tài)主要是以內(nèi)外壓力差為基礎(chǔ)，形成脹壓模式，從而在結(jié)構(gòu)表面均勻分布傳來的荷載。

由于膜結(jié)構(gòu)不需使用較多的材料，且質(zhì)量相對較強，可使用在對地基承載力要求不高的建筑物中，保證建筑物的空間結(jié)構(gòu)。如尼泰羅伊當(dāng)代藝術(shù)博物館常常被人們稱為“飛碟”，其外形從遠(yuǎn)處看就像剛剛著陸的外星飛船。

其坐落在懸崖邊的巖石上，四周被大海包圍。巴西建筑師奧斯卡·尼邁耶利用周圍較狹窄空間，將其巧妙地創(chuàng)建了一種環(huán)境的輕盈感，將其設(shè)計為一個優(yōu)雅、彎曲的“上升形”結(jié)構(gòu)，從地面不斷增長和蔓延到空中，像一朵從巖石上升起的花，俯瞰著瓜納巴拉灣和甜面包山的美景以及里約熱內(nèi)盧市的全景。

再次是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由大量的桿件通過節(jié)點連結(jié)并按照一定的網(wǎng)格形式而成的空間結(jié)構(gòu)。其有空間受力小、變形小、質(zhì)輕、剛度強、抗震性好等優(yōu)點；構(gòu)件采用是鉸接的，通常通過螺栓連接?？捎米黧w育館、 影劇院、博物館廳、候車廳等建筑的屋蓋。缺點是交匯節(jié)點的桿件數(shù)量多，制作復(fù)雜，安裝成本高。以阿布扎比盧浮宮為例（見圖2來源網(wǎng)站）。

法國著名建筑師讓·努韋爾設(shè)計阿布扎比盧浮宮分館建筑占地2.45萬平方米，包括6000平方米的永久展廳和二千平方米的臨時展廳。其設(shè)計為一座漂浮于海上的博物館之城，有一個7000噸鋼材打造的超大穹頂——一個直徑180米的巨大銀色穹頂，8000顆獨特的金屬制作的星星，以復(fù)雜的幾何圖案綴滿穹頂。當(dāng)陽光透過時，穹頂下會出現(xiàn)移動的“光雨”，游客就像穿梭在阿聯(lián)酋綠洲中層層疊疊的棕櫚樹叢中。

最后是鋼結(jié)構(gòu)，其以鋼材制作為主，類似于平面鋼桁架結(jié)構(gòu)，是主要的建筑結(jié)構(gòu)類型之一。其具有強度高、自重輕、整體剛性好、變形能力強，具有更加經(jīng)濟、實用的特點，多采用剛性接頭，通常是焊接。特別適用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物。以墨西哥的索瑪雅博物館為例（見圖3）。

其由墨西哥建筑設(shè)計公司FREE與弗蘭克·蓋里的合作設(shè)計，曾獲得2013年國際知名獎項—美國Architizer A+ Awards大眾評審獎。

其建筑規(guī)模的總面積為1.7萬平方米，共有6層，建筑立面上設(shè)計一個不規(guī)則的幾何體，索瑪雅博物館被從不同角度的幾道巨浪擊中，扭曲著升至45米高度。整個外立面是一個旋轉(zhuǎn)的菱形，由28根大小不同、形狀各異的彎曲鋼柱支撐著，墻體外層覆蓋著1.6萬塊六角形玻璃鋼，在陽光下閃著耀眼的光澤，并能隨著天氣、時間和參觀者的位置的變化而呈現(xiàn)出不同的外觀，立面造型設(shè)計參考了殖民時期墨西哥城的瓷磚建筑立面，即保留了傳統(tǒng)文化元素，又保證了建筑的持久性、耐用性。

2.2 建筑形式仿生

建筑形式是展現(xiàn)建筑美學(xué)的重要場所，能夠?qū)⒔ㄖ问矫赖脑⒁夂统鞘鞋F(xiàn)代化的導(dǎo)向加以體現(xiàn)。建筑形式仿生主要是通過對自然界動植物的骨骼、外形、細(xì)胞構(gòu)造等形式仿照，為建筑立面造型設(shè)計提供有效“模板”，創(chuàng)造視覺享受。一般而言，建筑形式仿生可分為抽象仿生設(shè)計和象形仿生設(shè)計，其中抽象仿生設(shè)計不僅需要設(shè)計建筑物的立面造型，還要賦予建筑物的深層內(nèi)涵，將充分展示建筑物的藝術(shù)美，反映當(dāng)?shù)匚幕陌l(fā)展趨勢[2]。

過去，人們對博物館建筑設(shè)計的要求只注意優(yōu)異的功能，而當(dāng)今的信息時代，人們追求清新、淳樸的建筑形式；注重返樸歸真與探討區(qū)域性特性的建筑形式。建筑形式仿生設(shè)計風(fēng)格回歸自然，進(jìn)而與之融為一體。同時，賦予建筑生命的象征形態(tài)是建筑設(shè)計師對精神共識需求。故除了考慮各種生物的自然屬性外，還需設(shè)計師們考慮建筑形式仿生設(shè)計的靈活性與社會屬性，從而達(dá)到宜人性的目的故建筑形態(tài)仿生設(shè)計是在與建筑材料、建筑技術(shù)的發(fā)展是相輔相成的，設(shè)計師每一次汲取建筑設(shè)計靈感、分析建筑造型，都需要與之相應(yīng)的建筑技術(shù)來支撐。而每一次仿生形態(tài)設(shè)計的向前一步的縱深發(fā)展都要求與之相應(yīng)的技術(shù)的進(jìn)步，其促使設(shè)計者們?nèi)ヌ剿魃谋举|(zhì)意義。攀枝花市三線建設(shè)博物館也采用了類似的想法。

攀枝花市三線建設(shè)博物館其位于攀市花城新區(qū)干壩塘村，其占地面積59畝，建筑總面積為24023平方米，地下四層，高度22.5米，建筑主要出入口地面升起1米，地上三層高度23.5米，建筑總高度46米。

建筑一層平面設(shè)計的攀枝花歷史展廳、多功能廳、臨展廳，展廳面積為1200平方米；而建筑平面二三層設(shè)計三線建設(shè)展廳、序廳布置在地上展廳面積為5300平方米，都圍繞通高的三層通高的中庭布置，共計7個展廳，展廳面積6500平方米。

在建筑立面造型采用攀枝花的形狀進(jìn)行仿生設(shè)計（見圖4），其闡述當(dāng)年來之五湖四海的三十萬具有“艱苦創(chuàng)業(yè)、勇于創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作、無私奉獻(xiàn)”的三線建設(shè)建設(shè)者建設(shè)攀枝花城市，并見證這座建市只有八戶人家的偏僻山區(qū)到“花是一座城，城是一朵花”的百萬人口城市的崛起，彰顯著英雄攀枝花的獨特氣質(zhì)。

2.3 注重生態(tài)節(jié)能的材料仿生

中國的城市化推動建筑行業(yè)的發(fā)展，建筑材料作為建筑行業(yè)的基礎(chǔ)，又為建筑的靈魂，故催生注重生態(tài)節(jié)能的材料仿生設(shè)計。建筑材料仿生基本上是對自然界生物的組織結(jié)構(gòu)( 如生物的外表皮毛) ，生物物質(zhì)形態(tài)( 如動物的穴巢)基礎(chǔ)上進(jìn)行仿生研究，從而推出新型的生態(tài)節(jié)能建材，其有助于綠建節(jié)能設(shè)計。人們對蜂巢，蟻穴等結(jié)構(gòu)形態(tài)長期的觀察、實驗，研制出加氣混凝土，泡沫混凝土，泡沫橡膠，泡沫玻璃等新型生態(tài)節(jié)能建材。運用加氣混凝土，泡沫混凝土等建材制作成混凝土砌塊，將其砌筑成隔墻，隔墻具有自重輕、保溫好功能、隔聲強優(yōu)點，同時，減少混凝土的用量[3]。

在自然界中，構(gòu)成植物細(xì)胞的纖維素具有質(zhì)量輕，強度高，塑性好、韌性好等物理特性。運用纖維素的這些良好物理特性，其可被制成多種纖維素合成高分子材料，并將其運用于人類生活。美國的科研人員通過長期研究有機纖維玻璃薄墊物，研制出一種具有有較好的耐用性、耐火性的玻璃纖維瓦建材；日本的科研人員通過做大量的纖維狀分子添加劑運用到普通混凝土中進(jìn)行改良混凝土實驗，總結(jié)出其纖維分子的特性—良好粘度特性。將其運用在混凝土，使得混凝土不易分散，有助于建筑施工的特性。

故材料仿生的可設(shè)計性是其最大特點，而人們通過觀察、分析自然界的生物原型，從中研制出提取符號，并在其基礎(chǔ)上設(shè)計出能夠有效感知外界環(huán)境刺激且做出快速反應(yīng)新型功能材料；其通常具有輕質(zhì)量、高強度、強可塑性等特點，不需外界的工具支撐和消耗能源的優(yōu)點。如“生物巖館”（BioRock Pavilion）是探索建筑為小型禮堂設(shè)計運用。

2.4 建筑功能仿生

建筑功能仿生主要是探索自然界物質(zhì)存在的功能原理，并將這些功能原理付諸于實踐中。例如，空心的植物形態(tài)的竹子其本身不僅僅承受自身荷載，還是輸送養(yǎng)分的“管道”。

故在高層建筑中的結(jié)構(gòu)選型中廣泛選用仿竹子的這種結(jié)構(gòu)功能形式的筒體結(jié)構(gòu)形式，但相比建筑的結(jié)構(gòu)仿生、形式仿生、材料仿生等，建筑功能仿生起步晚，是建筑仿生學(xué)中較薄弱的一個環(huán)節(jié)。但隨著人類文明程度提高，為了不斷滿足人們對多元文化的需求，建筑功能仿生設(shè)計可能成為一種解決建筑形式多樣性的設(shè)計方法[4]。

例如南荷蘭省的烏赫斯特海斯特建造了全球第一座“人體博物館”。其建筑外形設(shè)計成了一個巨人的模樣，而游客從博物館進(jìn)去后就是參觀的巨人身體內(nèi)部?！叭梭w博物館”展現(xiàn)了人體知識的同時，還結(jié)合了很多有趣的東西，讓參觀者能對人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生好奇的心理。

3 結(jié)語

未來博物館建筑面向更加多元化需求的人群，而設(shè)計者們都在試圖利用自然的智慧，通過仿生多要素進(jìn)行了博物館建筑的設(shè)計創(chuàng)新。故博物館建筑應(yīng)該逐漸改變當(dāng)前各自為政的狀態(tài)，融入社會、傳播文化功能和提高效率；同時，研制新仿生材料、研究新建筑技術(shù)使得轉(zhuǎn)變建筑自身的空間形態(tài)、建筑形式以及承擔(dān)社會責(zé)任，博物館建筑才真正的落地，融入多元化社會。