仿生建筑的类型及未来发展趋势

0 8 0A R T P A N O R A M A 2 0 0 7 ·1 0设计平台 1 9 8 3 年德国人勒伯多( J . S . L e b e d e w) 在建筑与仿生学一书 中系统阐明了建筑仿生学的意义， 建筑学应用仿生学的方法， 建筑 仿生学与生态学的关系, 建筑仿生学与美学的关系等等。 建筑仿生 学认为, 人类在建筑上所遇到的问题, 自然界早已有了相应的解决方 式。 生物在长期的生存竞争中, 为了适应自然界的规律需要不断地 完善自身性能与组织, 生物需要获得高效低耗、自觉应变、新陈代 谢、 肌体完整的保障系统, 只有这样, 自然界才能成为一个整体。 建 筑也应该适应自然界的这种规律, 建筑适应人类社会发展与自然相 协调是建筑仿生学研究的主要课题。 在科技发达的现代, 建筑仿生主要是通过结构仿生、 形式仿生 和功能仿生来直接借鉴生物体和其构筑物的。 一、仿生建筑的类型 1 . 结构仿生。 结构仿生是从自然界的物象的力学特性、 结构关 系、 材料性能等汲取灵感， 应用于建筑的结构设计中， 实现传统结 构无法实现的功能要求。 生物界的各种蛋壳、 贝壳、 乌龟壳、 海螺壳以及人的头盖壳等 都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳” 。这种结构表面虽然很薄 但非常耐压。 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 体育馆是奥运会的游泳馆， 由大小两个馆组成， 外观很像一只巨大 的海螺，其外观曲线流畅、轻快、形态动人， 被认为是当代最成功 的体育建筑之一。 植物和动物的细胞内充满了液体或气体。 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， 人们设计出各 种新颖别致的充气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。 在充气建筑中， 起受压和疏散作用的薄膜容器和像张拉揽线一样工作的“流体肌 肉”相结合，稳固地支撑着空气构筑物。 2 . 形式仿生。 在建筑创作上， 往往通过模仿自然物象的形态来 构图和表达寓意， 可以取得新颖独特的效果。 西班牙建筑师高迪设 计的神圣家族教堂被认为是现代仿生建筑的开篇之作， 这座建筑的 外形从植物外形上得到灵感。 由瑞士赫尔佐格设计的2 0 0 8 北京奥运 会主场馆“鸟巢”方案，其外形设计的灵感就来源于鸟巢的结构。 安德鲁设计的上海浦东国际机场， 绿地和碧波荡漾的水池衬托着轻 巧、 透亮的航站楼， 像一只展翅欲飞的海鸥， 寓意着上海航空事业 的腾飞。西班牙建筑师卡洛特拉瓦( S a n t i a g o C a l a t r a v a ) 设计的法 国里昂机场铁路客运站， 从远处望去这座车站那优美的造型像是一 只展翅待飞的“大鸟” ，他设计的2 0 0 4 雅典奥运会主体育馆，屋顶 如鸟儿展翅的优美曲线， 是他的仿生建筑的代表作之一。 3 . 功能仿生。 功能仿生在建筑仿生学中起步较晚， 因为人类在 研究生物的时候， 可以较为容易地把握它的形态特征, 分析出其结 构特征， 而对于复杂的功能, 只能是一个逐步认识的过程, 有时还出 现误解。因此，功能仿生是比较薄弱的一环, 但同时也是最值得借 鉴的。 德国建筑师特多 · 特霍斯特根据向日葵的生态原理设计的欧洲 第一座由计算机控制的太阳跟踪住宅像向日葵花一样, 始终向着太 阳, 以充分利用太阳能。 这座1 8 0 吨重的建筑物的基座是由地下室6 根柱子支撑的环形轨道, 6 个驱动器能在9 小时内将住宅旋转1 8 0 °, 始终对准太阳, 夜晚又回到初始位置。 在多风沙的城市外墙通常容易很快变脏而影响美观, 但是对外 墙进行经常性的维护会带来昂贵的费用。 然而自然界中很多植物的 叶子具有神奇的自洁功能。 这种效果显著地表现在荷叶上: 从显微 镜下观察， 可以发现荷叶上有小的茸毛和小的蜡质覆盖在叶子上。 仿生建筑的类型及未来发展趋势 文/ 吕从娜 闫启文 T y p e s a n d T e n d e n c y o f B i o n i c B u i l d i n g 2 0 0 7 ·1 00 8 1 美术大观设计平台 由于这些微结构的存在, 使得水、 脏物与叶子的接触面极大地缩小, 脏物颗粒仅仅松散地分布于凹凸不平的叶面上, 可以容易地刷掉落 在上面的雨水。 模仿荷叶的叶面结构研制出的硅树脂外墙涂料具有 相同的微结构, 因而用它涂刷过的墙面也同样具有了荷叶效应：外 墙保持干燥和美观, 而且霉菌和藻类很难在干燥的墙面上繁殖。 二、 仿生建筑的现状与发展趋势 目前在国外， 有一些专门做仿生类型的事务所， 不过此类事务 所的方案大多数结束在图纸上， 建成的作品只占少数。 英国的 “未 来系统” 就是借鉴仿生学原理， 以一种相对简单系统下的自然程序 来完成建筑作品。 很多建筑师在作品中表现出仿生趋向， 他们通过 对结构、形体的推敲和模仿，让建筑展现给人们自然的有机之美。 国内现在对仿生建筑的研究不多， 侧重于形式仿生方面， 其中 在小型景观建筑方面有很多实例。 已经建成的大型仿生建筑代表作 品有江苏常州恐龙馆和天津博物馆。 在国内有很多建筑以仿生建筑 为名， 但是实际上仿生的成分甚少， 有的形象太过具象， 被业内称 之为“象形建筑” ，目前正在广泛的争论之中。 在自然界漫长的发展历程中，人类只不过是其中的一个小部 分， 这就是为什么我们重视自然并依靠自然去解决许多人类破坏环 境等问题。 仿生建筑昭示我们必须遵循和尊重自然规律， 注意环境 生态、 经济效益与形式新颖的有机结合， 建筑师应善于运用类推的 方法， 从自然界中观察吸收一切有用的因素作为创作灵感， 同时学 习生物科学的肌理并结合现代建筑技术来为建筑创新服务。 就我国目前的状况来说， 由于文化背景的不同， 对于这种前卫 的建筑模式， 我们的态度不应该以抄袭某个现有范式而满足， 也不 能让观者以 “模仿得像不像” 为标准来评判， 而是要脚踏实地地分 析今天国人特定的功能需求、 技术及经济条件、 审美习惯等， 从先 进的经验中找寻适合自身发展的启示， 采取针对 “此时” 、 “此地” 、 “此功能”的新环境策略。 通过以上分析， 笔者认为仿生建筑的未来发展趋势应该是遵循 和尊重客观自然规律， 注重环境和生态的保护， 同时结合中西方先 进的理论经验实践经验争取建设出更多更好的多元化和个性化的仿 生建筑。 丰富多彩的生物界提供了千变万化的奇思怪想, 仿生建筑刚刚 吕从娜 沈阳理工大学艺术设计学院研究生 闫启文 沈阳理工大学艺术设计学院导师 起步, 有着光辉的前景和漫长的道路。 它需要多门学科之间的通力 合作, 对建筑师提出了更高的要求。 然而仿生并不能仅仅停留在作 为一种处理手法的阶段, 它不是一种存活数十年的流派, 它应该具有 永恒的生命, 并且成为建筑师的一种意识, 融入到日常的建筑设计中 去。 仿生建筑注重环境、 经济效益与形式创新的有机结合， 是对建 筑师综合实力的考验。 狭义的仿生建筑最终落实到建筑形式的与众 不同， 而广义的仿生是对自然界生生不息的生命原理的借鉴。 仿生 建筑的意义既是为了建筑创新， 又是为了与自然生态环境相协调， 保持生态平衡。 仿生建筑作为保证生态平衡的一种手段， 作为建筑 创新的一个方向, 以及对“天人合一”理想的一种表达，应对中国 建筑发展有所启迪。 参考文献： 1 . 刘先觉 仿生建筑文化的新趋向 世界建筑 1 9 9 6 2 .（英） 休·奥尔德西 卢昀伟 苗苗 刘静波译 当代仿生建筑 大连理工大学出 版社 2 0 0 4 3 . 吕富 走向2 1 世纪建筑仿生学的过去和未来 建筑学报 1 9 9 5 4 .（德） 卡尔· 冯· 弗里施著 王家俊 马华译 动物的建筑艺术 科学普及出版社 1 9 8 3 5 . 李保峰 仿生学的启示 建筑学报 2 0 0 2 6 . 秦晗 人类的设计之师建筑仿生学 中外建筑 1 9 9 8 7 . 王科奇 建筑仿生新论 建筑学报 2 0 0 5 8 . 刘先觉 现代建筑理论 中国建筑工业出版社 1 9 9 9 9 . 杨小峰 仿生建筑学研究 青岛建筑工程学院 2 0 0 4 1 0 . 徐晓琳 浅谈建筑仿生文化的发展趋势 四川建材 2 0 0 6 1 1 . 杨小峰 罗文媛 仿生建筑浅析 青岛理工大学学报 2 0 0 5 责任编辑 / 薛丽