论述基于仿生原理的建筑设计

【摘要】仿生设计学，亦可称之为设计仿生学，是模仿生物系统的结构、形体、功能原理来设计新技术系统的科学。“物竞天择适者生存”， 有形的生物只有在结构、形态、功能等方面达到最优设计才能流存于世， 所以大自然精妙的生物应该是建筑师和设计师的最好老师。

【关键词】仿生学，仿生建筑，设计

1 概述

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、结构完整的保障系统，从而得以顽强的生存与繁衍，维持了生物链的平衡与延续。研究建筑仿生学就是为了从自然界中吸取灵感进行创新，以便与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，减少环境污染，建设节约型社会的环境下，研究仿生学在建筑工程中的应用更具有十分重要的意义。

2仿生建筑学原理

建筑仿生学自诞生以来就与生态理念有着千丝万缕的联系。人类努力创造出一种优秀的建筑形态时，其核心原理在大自然中早就普遍存在了。自然界生物特殊生理机能的实质是以多样化的技术策略主动适应、改善其生存的环境并实现低能耗和低材耗。对生物良好适应性的深入研究能给建筑科学提供启发，将生物对自然环境的共生策略转化为建筑策略，建筑也可以具有对环境的上述动态适应性和反作用；向生物行为方式学习，可以模拟其活动过程开发相应的建筑技术；研究生命体的感知、调整、控制等功能的原理，将其应用于建筑，可以使建筑具有若干顺应自然环境的生命行为，与整体环境融为一体。

仿生建筑学的原理就是以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为原理，探索自然界科学合理的建筑规律，并通过这些原理来丰富和完善建筑处理手法，促进建筑形体结构及建筑功能布局等的高效设计和合理形成。通俗地讲就是在建筑设计中引入一定的生物的特点、性能、结构和功能，使得建筑设计更加实用、更加具有美感、更加节约材料等，最终实现建筑设计的改良和优化。

2 建筑仿生设计的运用

仿生建筑以自然界生物体组织结构和外部形态构成规律为研究对象，探寻蕴藏在自然界中的科学、合理的建造规律，并将研究成果运用到建筑设计中去来完善、丰富建筑的处理手法，从而促进高效、合理的建筑功能布局及建筑形体结构等形成。从特定的角度来说，仿生建筑符合绿色建筑的要求，仿生建筑可以为人类提供更为健康生活方式，改善生态环境，同时也体现了对人类生存环境的关怀和可持续发展的意识。

仿生学应用到建筑设计中去并非突然，建筑仿生古已有之，并且经过了漫长的岁月发展、成熟。在很多古代西方的建筑中都能找到仿生的踪迹，如古埃及太阳神庙中的石柱和古希腊神庙中的梁柱，取材大多来源于植物叶片的优美造型。在中国的古建筑中，“屋顶鸱吻”在西周时期就已经出现，“如趾斯翼，如矢斯棘，如鸟斯革，如翚斯飞”《诗经·斯干》是这样对其描述的，意思是说房屋四角有棱角样的结构，如箭头一般，在房屋四面的飞檐上的华丽装饰形势张开，像是雉鸟欲飞。近现代以来利用仿生法设计的优秀的建筑更是数不胜数。从

1851年的博览会水晶宫建筑到仿生学诞生以来的建造的伦敦市政厅和荷兰“城市仙人掌”，无不体现着着人类对自然界的模仿。在近几年，我国更是刮起了“仿生风”，陆续出现了一系列优秀的仿生建筑作品。如我国为迎接2008年奥运会建造的奥运会主体育场——“鸟巢”和游泳馆——“水立方”、中国国家大剧院——“鸟蛋” 等。仿生建筑以建筑仿生学理论为指导，一般包括以下几种类型：

建筑内部结构仿生：以对生物界的“逻辑”和“规范”深入探索和研究试验的基础上而进行的新型建筑创新，比如以生物体支撑结构研究为基础而产生的一些新型建筑结构系统，模仿动物巢穴的自然通风功能而创造的可呼吸的建筑等。建筑功能仿生：以生物界中生物生长的规律为基础来创造可以“生长”的建筑和可以“运动”的建筑，例如模仿向日葵特点而发明的趋光，从而能更大限度的利用太阳能的建筑系统。建筑形式仿生：运用生物界的有机形象为原型来进行的建筑美学方面的创造，如以高迪、莱特为代表的有机建筑等。城市环境仿生：运用生物体的各类有机系统原理来对建筑的运行管理进行设计，如生物的神经系统和感觉系统原理与建筑的高科技智能化。

4我国生态建筑的仿生学的研究

如果建筑能够像生物一样具备对环境的高度适应性，就能够很好地回应环境问题，向生物界学习正是生态建筑的深层内涵所在。传统建筑学没有把建筑看作是生命循环系统的有机部分，没有从仿生的角度来研究建筑学科的发展，生态建筑学要求建筑师有足够的生态学和环境生物学方面的知识，进行建筑研究和设计时与生态学相结合。现阶段我国对生态建筑仿生的研究可说是有很多空白。首先，目前我国尚未有对仿生学的生态意义系统、全面的研究；其次，我国对生态建筑的仿生策略及其应用尚未有过。

系统全面的归纳总结和深入详尽的探讨；更重要的是，我国尚未形成向仿生学中寻找生态建筑策略的思维模式，设计套路陈旧，思路狭隘。此外，据了解，我国尚未有综合运用仿生学原理进行生态建筑设计的成功案例。生态建筑仿生的研究，能够填补这些研究空白，从而有利于启发人类从自然界中吸取灵感，合理发明创新，提出更多、更新、更完善的生态建筑仿生策略；有利于拓宽仿生学研究成果在生态建筑中的应用，改进应用方法，使之更为合理有效、有利于促进仿生科学与生态建筑设计的互渗，使生态建筑仿生设计这一交叉领域的研究系统化、专业化，并普及推广其研究成果；有利于对惯常的生态建筑研究方法进行革新，建立一套全新的设计思维模式以解放受到局限和束缚的创造力，还有利于推动相关建筑技术和工艺不断发展，付诸建筑实践，创造出更美好的人居环境。

5 建筑仿生设计的运用前景

大自然的奥秘举不胜举，每当我们发现一种生物奥秘，就可能成为我们一种新的设计，也就可能带给我们一种新的生存方式。大自然在不断发展变化，生物体在不断进化完善，新的奥秘没有穷尽，我们人类在认识世界的广度上、深度上也是无边无际的。我们甚至将要进行宇宙仿生，研究宇宙空间中地球以外无数行星上可能有的生物，从而为我们的设计提供崭新的结构、功能、形态，创造出地球上前所未有的新设计来。由此可见，仿生建筑在建筑设计领域中的运用前景是十分广阔的，仿生设计元素在建筑设计中的广泛运用将使建筑艺术变得更加丰富。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。

6 结语

总之，仿生学在建筑设计中的应用不仅在古代能备受推崇，即便是现代也是非常我们生活追求和艺术追求的主流形式，仿生设计是在人与自然和谐统一是这一永恒不变的人类对美的追求的根本原理，我们在进行建设设计过程中，只要善于观察生活，观察自然，用心体会，就能够发现大自然之美，大自然之精髓，然后把这种美合理运用到建筑设计中，就能为人类带来生活改变的基础上，更好的实现艺术表现，总之，仿生学在建筑设计中是符合时代潮流值得我们大力推广的设计形式。

【参考文献】

[1]董慧明，王燕玲.100年100位产品设计师.北京：北京理工大学出版社，2003年9月.

[2]戴志中，杨震，熊伟.建筑创作构思解析：生态·仿生[M].北京：中国计划出版社，2006.

[3]刘建军.建筑设计中的技术与艺术[J].山西建筑，2004，30（3）：6-7.