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1、建筑中的仿生学设计摘要：建筑中的仿生学设计是以生物界某些生物体功能 组织和形象构成规律为研究对象，探寻自然界中科学合理的 建造规律，并通过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 计和合理形成。关键词：仿生学、建筑设计、应用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、结构完整的保障体系，从而得以顽强的生存 与繁衍，维持了生物群的平衡与延续。研究建筑中的仿生学 设计就是为了从自然界中吸取灵感进行创新，以便于自然生 态环境相协调，保持生态的平衡发展。尤其是在大力提倡节 约能源
2、，减少环境污染，建设节约型社会的环境下，研究建 筑中的仿生学设计更具有十分重要的意义。建筑进行仿生学设计已成为一种新时代潮流，也是建筑 文化的新课题。建筑仿生学是启发建筑合理创新，使城市环 境达到生态平衡和持续发展一种重要手段。建筑仿生学设计 是根据自然生态与社会生态规律，并结合建筑科学技术特点 而进行综合应用的过程。仿生建筑大致有以下几种:拱形结构类曾生活在中生代的巨大爬行动物恐龙，身长20多米， 身高4至8米，体重达30至40吨。这样一个庞然大物要走 动觅食，生存下去，四肢必须承受相当大的负荷。如果恐龙 不具备合理的力学结构，偌大的身躯就会被压塌。专家们发 现，恐龙巨大的躯体、长颈和粗长尾
3、巴的重力中心是在腰部， 身体的重量通过身体重心传递到粗壮的四肢上，整个身体的 上部犹如一座拱桥。从力学角度来看，它的确是一种承受巨 大负荷的理想结构的造型，这便是建筑史上“拱形结构”的 历史渊源。该仿生建筑的特点，是用料省，坚固耐压，外观 美观大方。拱形结构实例图薄壳结构类生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳以及人的头 盖骨等都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种 “薄壳结构”的表面虽然很薄，但非常耐压。模仿它们壳体在外力作用下，内力都沿着整个表面扩散和分布的力学特征，在建筑工程中早已得到广泛应用。日本东京的代代木体 育馆则活像一只巨大的海螺，其外观曲线流畅、轻快、形态 动人，被认为
4、是当代最成功的体育建筑之一。日本东京的代代木体育馆正面图充气结构类植物和动物的细胞内能充满了液体或气体。这些液体或 气体对细胞壁产生一定的压力。生物学家把这种压力称之为 液体静力压和气体静力压，统称为细胞的胀压。根据细胞胀 压原理，人们便设计出各种新颖别致的充气和充液结构的体 育建筑，如大型体育场馆、室内球场、网球场、充气游泳池、 登山帐篷、野外餐厅等等。美国工程师大卫盖格成功地设 计了一系列大跨度的充气体育建筑。美国最大的充气体育馆 密执安州蓬塔克城的歇尔佛体育馆就是盖格的杰作。充 气体育建筑具有造型优美、光彩悦日的时代魅力。膜结构实例“螺旋”结构类车前子的叶子一般呈螺旋状排列，夹角为 13
5、7 3030。只有这样，每片叶子方能得到最多的阳光。 设计师们向车前子借鉴了调节日光辐射的原理，匠心独具地 建造一座呈螺旋状排列的13层楼房，每个房间都可以得到 最充足的阳光。新陈代谢类日本建筑师提出的“新陈代谢”城市设想，通过对生命周 期和循环的分析，探求一种将不断更新变化的设备部分和能 够长期使用的巨大结构体分开的设计方法。1966年由丹下 健三在日本山梨县建成的文化会馆是一座新陈代谢派的著 名作品，它的平面组合就是仿照植物新陈代谢的功能，设计 了一个个垂直的圆形交通塔，内为电梯、楼梯与各种服务设 施，所有办公空间则建立其间，这样可以根据需要不断扩建 或减少。日本山梨县文化会馆由此可知，自然是位出色的教师，蕴涵着无穷无尽的奥 秘供人类学习，几乎找不到一门学科不受益于大自然的启 示。建筑中的仿生学设计不仅能让人类回归自然，享受舒 适生活，还对建筑的抗震性能有大幅提高，更能够避免不 必要的浪费，将是21世纪和以后更长一段时间内的发展 主流。此外，仿生建筑会促进建筑多元化和人类总体文明 的发展，是解决世界能源危机的最佳途径之一。因此，我 们必须加大在建筑中的仿生学设计中的研究，以便于为人们 提供更好的居住环境。
