试论仿生学在建筑设计中的应用

摘要：随着我国经济的发展，城市建设速度不断加快，在建筑设计中，仿生学应用非常广泛，通过对仿生学的运用，寻求自然规律，使人类与自然和谐相处，促进城市的生态环境的改善，实现可持续发展。加强对建筑设计中仿生学的研究具有非常重要的意义。

关键词：建筑设计；仿生学；应用

中图分类号：TU2文献标识码： A

仿生学属于一门技术性的学科，目的在于研究生物系统特有的结构与性质，国内外很多学者都将仿生建筑作为研究课题，寻求科学的自然规律，以促进现代建筑形体结构与功能布局更具科学性、合理性。通过对建筑仿生学的研究，实现经济效益、生态环境协调发展，实现能源的节约，减少环境污染，促进城市的可持续发展。

1 仿生学的内涵

仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学，是上世纪中期出现的一门新的边缘科学。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植与建筑设计之中，发明性能优越的装置，机器以及仪器，创造新的技术。在短短的几十年里，仿生学从无到有发展迅猛，并且研究成果十分可观。仿生学大大开阔了人们的视界，显示了极强的适应能力，也开辟了独特的技术发展道路即向大自然索取蓝图的道路。

2 在建筑设计中的仿生设计类型

2.1 形态仿生

在建筑仿生中建筑形态的仿生被称作最常见的仿生方式，人们往往通过观察自然界的生物形态并进行模仿，经过精心的设计创造出许多体貌多变的特殊的建筑形态 。 随着人类社会文明程度的提高，人们可以自己设计创造出许多物品，这些造物信息大多来源于对自然界的模拟、设计以及再创造。随着科学技术的不断进步和人们生活水平的提高，人们在产品设计方面不再只追求产品功能方面的领先，还要追求其自然气息，为迎合现代人的审美需求，国家应大量提倡并实施仿生设计理念，在创新设计的同时融入自然风格，使人们在这个钢筋混凝土的时代也能时刻感受到自然的气息，该策略才能实现环境与人类共生的愿望。人们在大自然的启示下发明了建筑形态仿生，通过对生物的结构和形态的剖析、模仿及应用，将生物体的功能优势和组织结构充分应用到现代建筑中。人们不可以把建筑形态的仿生单纯理解为对生物体的外形的模仿，建筑形态的仿生是建筑设计师们将自然界无与伦比的美丽形态与自己培养的修养和审美相互融合并进行再创造的结果。自然界是人类赖以生存的生活环境，自然界中的生物向人们展示着它们特有的美丽特质，人们把自然界中的生物当作研究和模仿的最佳对象，实现人类与自然的和谐共生。

2.2 概念仿生

这种建筑仿生现象是针对建筑的某些特性进行研究，找出其更深层次的内在原因，然后再抽象化，运用这个理论与建筑设计的潜在相似，对具体的建筑设计进行指导。太阳能建筑的设计就是运用这一理论来模拟植物的习性，充分利用可再生能源，将太阳能转化为生物能的很好的运用，起到节能的效果。产生于日本的新陈代谢理论就是看到生物体在生长、繁殖。运动等生命活动过程中不断出现新组织生长，旧机体衰亡的现象而进行理论抽象，又运用到建筑设计中。代表作有丹下健三设计的山梨文化会馆。中国的微排大厦等作品。

2．3结构仿生

在大自然中，各种生物以自己不同的形态与构造生存着，具有自身鲜明的特征，只要认真研究客观生物实体构造和空间结构形式之间的相似离合度，认清生物体的优化程度和结构限定性，探寻空间结构形式与生物形体和构造之问的内在关系，有利于人们对结构仿生工程的认识，找到一条发展仿生建筑结构新形式的途径。这个结构不仅仅是力学结构，还包括组织原则通过研究生物整体或部分的构造组织方式发现其中建筑某部分的潜在相似进而对其模仿，以创造新的建筑形象或解决新的问题。

3 仿生建筑设计发展趋势

3.1 、标准化 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。

3.2 、环保节能化 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，据相关资料显示，建筑能耗处于总能耗的首位，在建设过程中的直接能耗达到社会总能耗的30%，而钢材、水泥等建材的生产能耗也达到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所在。

3.3 、多维空间化多维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十一维的，只是人类的理解只能理解到三维。也就是说多维空间概念本身就表示空间的无限性拓展性，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用。

4 仿生学在建筑设计中运用的发展前景

如今每个大中城市都能见到的高高的电视发射塔,它那数百米高的塔体,无疑是人类仿生建筑智慧的结晶。殊不知它的结构与普通麦杆的结构相比,小麦的杆径与麦杆高度之比为1,500,而电视发射塔中这个比值一般只有20到30。看来结构上还赶不上自然界中的植物合理,未来仿生学在建筑中的应用还具有巨大的潜力。仿生建筑在现代建筑领域中的运用前景十分广阔,各种软体动物、种子的荚、昆虫的护身壳,许多以前认为不合实际的,稀奇古怪的,与有机生物关连的那些自由形式,将使建筑艺术变得更加丰富多彩。自然环境问题的日益严峻，使得人们越来越关注生态 仿生造型建筑。大自然是经济的，经过数百万年进化的生 物们都在以最低的消耗来满足自己的生活需要，建筑的设 计可以利用这一天然的有利条件，来减少对资源环境的消 耗，从而把浪费和消耗降到最低，因此，生态仿生建筑造 型作为生态仿生建筑的一种形式，也应当是自然与建筑的 和谐体，它提醒着人们对于环境、自然的关注。自然界的生长完全根据自然规律而不是根据有限的计算技巧,因此今天阻碍仿生建筑设计和发展的种种因素,也可能是短暂的。随着建筑材料、建筑技术和设计水平的不断发展与提高,人类的仿生建筑终归要赶上甚至超越自然界中生物的结构范畴。

5 结 语：

总而言之，时代的发展需要造就了生态仿生建筑造型 的发展，随着人类的不断进化，无论是象形仿生设计还是 抽象仿生设计，都会不断诞生新的创意; 同样，在不断地 时代变换中，人们离不开建筑仿生设计的创新。但是变化的永远是创意，唯一不会变的是人类追求与自然、与环境 永恒和谐共生的原则。

参考文献

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