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淺談仿生學(xué)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的審美觀念也會(huì)不斷發(fā)生變化，相應(yīng)地對(duì)建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域提出的要求也會(huì)越來越多，為了能夠滿足人們對(duì)現(xiàn)代建筑的審美要求和功能性要求，需要我們加強(qiáng)對(duì)仿生學(xué)相關(guān)理論知識(shí)的進(jìn)一步研究，將更多的大自然的美的元素融合到建筑設(shè)計(jì)中，打造出更多精妙絕倫的建筑藝術(shù)作品。
1.建筑形式仿生
就現(xiàn)代建筑而言，建筑形式不單是建筑藝術(shù)美感的表達(dá)，更能將現(xiàn)代建筑所包含的寓意以多樣化的形式表達(dá)出來。建筑形式仿生思想理念產(chǎn)生的靈感來源于人們對(duì)自然界各種動(dòng)物、植物及其他物質(zhì)形態(tài)的細(xì)心觀察，從中發(fā)現(xiàn)了美的元素，并將這些元素提煉出來，進(jìn)而通過藝術(shù)手法及相關(guān)的處理措施將這些元素融合到建設(shè)設(shè)計(jì)中，使建筑同自然界美好的事物完美結(jié)合，給人們帶來視覺上的盛宴。根據(jù)建筑形式仿生設(shè)計(jì)手法不同，可將其分為象形仿生和抽象仿生。
建筑象形仿生設(shè)計(jì)
建筑象形仿生設(shè)計(jì)指的是將自然界中一些具有藝術(shù)美感的物質(zhì)外部形態(tài)，經(jīng)過藝術(shù)加工處理后應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)中。比如位于我國(guó)首都北京的“鳥巢”，其外觀整體形態(tài)宛如鳥巢，美輪美奐，它的設(shè)計(jì)靈感主要來源于自然界中的某種鳥巢。位于我國(guó)蘇州的東方之門，俗稱秋褲樓，被譽(yù)為“世界第一門”，整體外觀以陰刻形式勾勒輪廓，給人留下想象空間。三百米高度的“門”形外觀，既表達(dá)了獨(dú)特的古典神韻又體現(xiàn)了高超的現(xiàn)代科技。
建筑抽象仿生設(shè)計(jì)突破了對(duì)建筑物外形的設(shè)計(jì)階段，抽象仿生設(shè)計(jì)賦予了建筑物更深層次的寓意。抽象仿生設(shè)計(jì)不僅能突出建筑物的藝術(shù)美感，還能將該建筑物所在地的歷史文化背景和人們的夙愿表達(dá)出來。比如美國(guó)的 “自由女神像”，該建筑直接采用了人體的藝術(shù)形態(tài)作為建筑設(shè)計(jì)思路，她所表達(dá)的寓意是人們希望世界和平，人權(quán)自由。
2.建筑結(jié)構(gòu)仿生
建筑結(jié)構(gòu)仿生是建筑仿生學(xué)的重要組成部分，從某種程度上講建筑結(jié)構(gòu)仿生標(biāo)志著現(xiàn)代建筑仿生學(xué)發(fā)展水平。國(guó)內(nèi)一些知名學(xué)者將仿生學(xué)按照模式將其分為五大模式，即生長(zhǎng)模式、編織模式、運(yùn)動(dòng)模式、脹壓模式和表面模式;該五種結(jié)構(gòu)仿生模式幾乎概括了自然界所有生物的形態(tài)。將這些結(jié)構(gòu)仿生模式導(dǎo)入到建筑設(shè)計(jì)中，經(jīng)過加工處理后，用來構(gòu)建建筑結(jié)構(gòu)形體空間。就當(dāng)前的建筑結(jié)構(gòu)仿生發(fā)展現(xiàn)狀而言，在建筑設(shè)計(jì)中比較常用的結(jié)構(gòu)形式有：筒體結(jié)構(gòu)、螺旋結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)。下文筆者就懸索結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)比較有代表性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐一介紹。
2.1懸索結(jié)構(gòu)
懸索結(jié)構(gòu)是通過柔性拉索承載建筑物荷載的結(jié)構(gòu)形式。懸索結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用于體育館、大型廠房及橋梁方面。比如我國(guó)南昌的 “生米大橋”其結(jié)構(gòu)就是懸索結(jié)構(gòu)，采用拉索承載橋梁自重和橋面活載。
2.2殼體結(jié)構(gòu)
殼體結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)是整體性強(qiáng)，外觀優(yōu)美，結(jié)構(gòu)在外力作用下可將外力沿著不同的方向進(jìn)行分解，受力能力強(qiáng)。比如，位于澳大利亞悉尼市區(qū)北部的悉尼歌劇院就是殼體結(jié)構(gòu)建筑物的典型代表。
2.3膜結(jié)構(gòu)
自然界中有許許多多的膜結(jié)構(gòu)物質(zhì)，比如動(dòng)植物的細(xì)胞膜，肥皂泡膜等等;該類物質(zhì)的膜結(jié)構(gòu)在內(nèi)外壓力差作用下形成脹壓模式，使膜結(jié)構(gòu)上邊的荷載均勻分布在膜結(jié)構(gòu)表面，比如我國(guó)北京的游泳館 “水立方”就是采用的膜結(jié)構(gòu)建筑模式。
3.建筑功能仿生
建筑功能仿生就是對(duì)自然界中各種物質(zhì)存在的功能原理進(jìn)行探究，并將這些功能原理運(yùn)用到建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐中的過程。比如，我們生活中比較常見的植物竹子，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。建筑功能仿生相對(duì)于建筑形式仿生、建筑結(jié)構(gòu)仿生及建筑材料仿生而言，該建筑仿生形式研究的較晚，仍舊需要我們進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其研究和探索。相信隨著人類社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷提升，建筑功能仿生也將會(huì)很快地應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中。
4.建筑材料仿生
建筑材料仿生只要是對(duì)自然界生物軀體的組織結(jié)構(gòu)及生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)進(jìn)行仿照而研發(fā)出來的新型建筑材料。在某種程度上建筑材料仿生可有效達(dá)到建筑節(jié)能效果。比如人類根據(jù)蜂巢、蟻穴的結(jié)構(gòu)形態(tài)設(shè)計(jì)出了加氣混凝土、泡沫混凝土、泡沫橡膠以及泡沫玻璃等。并將加氣混凝土或泡沫混凝土加工制作為加氣混凝土砌塊用來填充隔墻，大大地減輕了建筑隔墻的自重，并且在隔音效果和保溫效果方面表現(xiàn)優(yōu)異。將加起混凝土應(yīng)用到建筑的梁板結(jié)構(gòu)施工中，可有效減少梁板結(jié)構(gòu)自重，還可減少混凝土的用量，經(jīng)濟(jì)性良好。
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