仿生建筑学及应用研究

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引言

以自然界动植物的生存规律及其构造为研究分析对象，将其不同的形态规律在建筑中应用，从而创造出更为节能和人性化的建筑，即为仿生建筑。

一、仿生建筑的概念

为了保障建筑物的整体结构和布局的科学合理，建筑设计师会仿照自然界中生物体的形态和生长机理进行建筑的设计。当前，随着经济的发展，建筑行业也在不断的进步着，仿生建筑就是建筑行业进步的重要标志之一。仿生建筑既要模范生物体的形态，同时还会参照生物体的生存规律对建筑物进行仿生设计。仿生建筑的科学合理性就在于自然界中的生物体大都经过了较为漫长的进化历史，同时其形态及发展规律逐渐适应了其生存的环境，因此，为了实现建筑与自然的和谐，就可以利用仿生建筑学对建筑物进行设计，创造出较为美观且功能强大的建筑体。

二、仿生建筑学的应用

1、形态仿生建筑

形态仿生建筑是指模仿自然界的万千生物的一种建筑形态仿生设计，一般都是模仿自然界的有特色的造型。建筑形态的仿生设计的发源地最初是从人的本能作为出发点的。一些设计师从自己感兴趣的生物形象中找到适合的元素进行设计再加工，而自然的尽其可能将自然形态模仿用于建筑中，创造了许多精彩的作品。举例来说，很多结构为地下架空结构形式的民居干阑建筑即是以鸟筑巢的位置为设计依据的，这种结构既可以防漏水，而且还可以防止飞禽走兽的破坏。

2、建筑结构仿生

仿生建筑学最为重要的组成部分就是建筑结构仿生，也可以说代表仿生建筑学发展水平的就是建筑结构仿生。当前，在我国仿生学被专家学者划分成五种模式，表面模式、生长模式、运动模式、编织模式以及胀压模式，这五种模式是表现自然生物形态的总体概况。如果将这些模式与建筑设计相融合，并对其进行合理调整，就可以构建出较为合理的建筑结构。很多建筑结构都是仿照了自然界中生物体的结构形态，例如仿照恐龙骨骼、仿照叶脉的网状结构等。

3、建筑功能仿生

探究自然界生物体的功能，并在建筑设计中充分应用到生物体的功能就是建筑功能仿生。比如，我们生活中比较常见的植物竹子，它是躯干中空的形态，该种植物形态它自身的功能主要体现在承载上部枝叶的荷载和活载，还能通过中空的躯干输送自身所需要的营养物质。竹子的结构功能形式在当前的简体结构形式的建筑中应用较广。与建筑形态、结构以及材料仿生相比较来说，建筑功能仿生起步较晚，发展时间尚短，因此，需要对其进行不断的研究与分析。

4、建筑材料仿生

建筑材料仿生是为了满足人们对建筑功能的要求而形成的，建筑材料仿生主要是以自然界中生物的形态、色彩以及构成成分等因素为设计模板，分析生物材料的性能、机理以及相关结构，同时将此结构进行合理复制，创造出与原生物体性能、结构相仿的建筑材料。举例来说，泡沫建材结构就是以蜂巢为设计灵感的。这种结构不仅具有美观性，同时还可以起到保温的作用。一般情况下，设计师将树脂与尿素甲醛泡沫填充到泡沫建材中，使得泡沫建材体积较轻，便于施工，同时其还具有夏季隔热，冬季保温的效果。

三、仿生建筑学今后的发展方向

1、生态绿色节能建筑

不论是绿色建筑、有机建筑、生态建筑或是零能耗建筑，它们都有共通之处，就是尽可能的降低建筑对其周遭环境的影响，简单来说，就是要在建筑施工及建筑使用阶段尽可能的节约能源，以保证我国能源的可持续发展。未来，随着我国经济结构的转型升级和人们环保意识的不断增强，生态节能建筑将会成为建筑发展趋势的新导向。且从生态节能建筑在世界各国的发展情况来看，其发展趋势有着观念大众化、设计主流化、全面化等显著特征。除此之外，绿色生态建筑设计可以有效的降低能耗绿色建筑设计贯穿于建筑工程的选址、平面规划、建材选用的设计全过程，而且绿色建筑设计最注重的就是考虑如何降低建筑物的能耗。

2、智能建筑

智能建筑以智能控制技术作为支持，对一些复杂、具有不确定性以及高度非线性特征的过程进行控制。在一座智能建筑中，通常都会使用智能控制技术对电梯群进行调度，以最优化的方式利用资源，同时会使用智能控制技术对建筑中的照明、空调进行控制，在便利人们生活的同时，节约能源，为人们设计出更加舒适、安全、节能、环保、便利的建筑环境，其是仿生建筑学的重要发展趋势之一。

3、多维空间建筑

所谓多维空间建筑即指将建筑物向更广空间、海洋空间或者是地下空间等方向发展建设，在这之中，仿生建筑学发挥着重大的作用。举例来说，当前建筑物发展的大趋势即建筑逐渐下地下空间发展，例如当前的地下商场或者是隧道等都是其主要体现。这些地下建筑不仅方便了人们的生产生活，同时也促进了城市的经济发展，便利了城市土地规划。在进行地下建筑的设计时，必须要考虑到仿生学，例如充分分析研究蚯蚓是如何在地下泥土中行走的，同时将其规律与建筑建造结合起来，创造出更符合地下生存条件的建筑体。

四、结语

综上所述，仿生建筑学即以生物发展规律为研究切入点，将其应用到建筑设计中，以不断满足居民对建筑的需求。本文主要从从建筑形态、结构、功能、材料四个方面阐述了仿生建筑的设计思路，同时探讨了仿生建筑今后的发展方向：生态绿色建筑、智能建筑以及多维空间建筑，以供参考。

作者：罗吉昌 单位：江西省建筑设计研究总院