从设计实例看设计的自然方式
仿生设计在建筑领域中的应用实例分析
仿生设计在建筑领域中的应用实例分析引言随着科技的快速发展和人们对环境保护意识的增强，建筑行业也需要适应新的要求。
仿生设计作为一种将自然界的形态、结构、功能与人工工程相结合的创新设计方法，已经在建筑领域展现了广阔的应用前景。
本文将通过分析几个实际的案例，探讨仿生设计在建筑领域中的应用，并强调其对建筑环境的可持续性发展所带来的积极影响。
一、蓝色腐殖质屋顶蓝色腐殖质屋顶是利用仿生设计原理，通过模仿自然界的蓝藻菌层，设计一种有机层来滋养屋顶绿化，并有效处理雨水的渗透。
蓝色腐殖质屋顶借鉴自然界中蓝藻的生长原理，有效利用雨水，并通过生物降解来净化水质。
这种仿生设计的屋顶不仅能够有效减轻城市内涝问题，并且还能提高建筑的绝热性能，节约能源。
在实际的应用中，蓝色腐殖质屋顶在国内外已经得到广泛推广和应用。
例如，新加坡的Supertree大楼，其屋顶设计了仿生蓝色腐殖质层，这不仅增强了建筑的生态系统，也为居民提供了独特的景观。
二、鲸鱼胸骨结构鲸鱼胸骨结构是仿生设计在建筑领域中的又一个重要应用。
鲸鱼胸骨结构的原理是模仿鲸鱼身体结构中的胸骨，通过几何形态的优化设计，实现了建筑结构的轻量、高强度和高刚度。
这种结构设计方法可以有效地节约材料的使用，降低建筑自身的重量，并且提高了建筑的抗风性能和耐震性能。
一个典型的仿生设计案例是中国广州的“小蛮腰塔”建筑，它的结构采用了鲸鱼胸骨结构，使得建筑在高楼层的情况下依然具备较好的稳定性，而且结构更为轻巧。
三、百叶窗设计百叶窗是又一个典型的仿生设计在建筑领域中的应用实例。
百叶窗设计的灵感来自于蝴蝶的翅膀结构，通过模仿蝴蝶翅膀微小鳞片的排列方式，在建筑外墙上设计了一系列可调节开闭的百叶状构件。
这种仿生设计的百叶窗不仅可以调节室内光线的亮度和方向，还能有效地阻挡阳光照射，减少室内温度的升高，从而降低了空调的使用频率，实现了节能效果。
这一设计方法在许多地区已经被广泛应用，例如迪拜index tower建筑群，其外墙上的仿生百叶窗设计不仅使建筑形象更加独特，也提高了建筑的能源利用效率。
建筑设计中自然通风的实现及PPT课件
典型案例2 利用风压实现自然通风
吉巴欧文化中心，新喀里多尼亚，法国
建筑的外皮分两层，分别由外部弯曲的肋板和内层垂
直的肋板构成。这两排肋板都由胶合板制成。这双层皮系
统能让空气在两层肋板结构直接自由的流通。设在外层的
开口则用于引导来自海洋的季风，或者引导所需要的气流。
而设在顶部的天窗则被用于调节空气的流通。
建筑设计中自然通风的实现及 实例分析
组员： 郭晓洁 周婷婷 陈云凤 徐一帆
典型案例1 利用热压实现自然通风
Kiessler+Partner设计的德国Gelsenkirchen科技园
科技园中，9个互相独立 的研究建筑被拱廊串联， 形成科学园的骨架。
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西侧夜景
拱廊外景图
拱廊自南向北延伸约300m， 俯瞰着人工湖。
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• 当自然风非常微弱的时候，自然通风就依靠空气对流进行， 天窗打开促进通风，单元体中的热空气沿倾斜的屋顶上升 并从墙顶部的固定式百叶窗排出。而另一股位于位于内外 维护结构之间的上升热气流也通过吸力促进空气向上穿过 百叶窗来加强这一空气流通的过程。
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•
当风力变强时，安装于单元体屋顶下方的感应器会自动关闭所有
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玻璃幕墙可以根据季节变化 而调整：
冬季，所有的幕墙玻璃是关 闭的，'温室效应'使室温增 加;
夏季，玻璃幕墙打开，使” 拱廊“的室内能够享受湖面 的空气，并降低室温。
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挡板滑向上方， 像是大型的上下 推拉窗。经过水 面冷却的冷空气 便可从玻璃墙面 下部吹入”拱廊 “内部，而室内 的热空气则由玻 璃幕墙与屋顶的 接合处缝隙中排 出。
位于底部的百叶窗，从而阻止强风穿过建筑。而当有从海上吹来的飓
自然通风建筑设计
自然通风建筑设计长期以来,自然通风做为一项传统的建筑防热技术，在世界各地的传统民居中，得到了广泛的应用。
在湿热地区，人们看到的传统民居往往有这样的外表：建筑都有开阔的窗户；采纳轻巧的墙体；深远的挑檐；高高在上的顶棚并且设置有通风口；建筑往往架空，以避开地面的潮气和热气，采集更多的凉风——这样形象的背后，隐蔽着劳动人民对利用自然通风技术的朴实观念。
自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，是人类历史上长期赖以调整室内环境的原始手段。
空调的产生，使人们可以主动地掌握居住环境，而不是象以往一样被动地适应自然；空调的大量使用，使人们慢慢淡化了对自然通风的应用。
而在空调技术得以普及的今日，迫于节省能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下，全球的科学家不得不重新端详自然通风这一传统技术。
在这样的背景下，把自然通风这种传统建筑生态技术重新引回现代建筑中，有着比以往更为重要的意义。
1.自然通风的理论机理通常意义上的自然通风指的是通过有目的的开口，产生空气流淌。
这种流淌直承受建筑外外表的压力分布和不同开口特点的影响。
压力分布是动力，而各开口的特点则打算了流淌阻力。
就自然通风而言，建筑物内空气运动主要有两个缘由：风压以及室内外空气密度差。
这两种因素可以单独起作用，也可以共同起作用。
1．1风压作用下的自然通风风的形成是由于大气中的压力差。
假如风在通道上遇到了障碍物，如树和建筑物，就会产生能量的转换。
动压力转变为静压力，于是迎风面上产生正压(约为风速动压力的0.5-0.8倍)，而背风面上产生负压(约为风速动压力的0.3—0.4倍)。
由于经过建筑物而消失的压力差促使空气从迎风面的窗缝和其他空隙流入室内，而室内空气则从背风面孔口排出，就形成了全面换气的风压自然通风。
某一建筑物四周风压与该建筑的几何外形、建筑相对于风向的方位、风速和建筑四周的自然地形有关。
1．2热压作用下的自然通风热压是室内外空气的温度差引起的，这就是所谓的“烟囱效应”。
自然通风原理及案例分析
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自然通风原理 建筑设计中的自然通风问题
实例分析
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建筑设计中的 自然通风问题
自然通风原理
实例分析
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自然通风原理之一：风压作用
当风吹到建筑物上时，在迎风面上，由于空气流动受阻，速度减少，使风的部分动压变为 静压，亦即使建筑迎风面上的压力大于大气压，在迎风面上形成正压区。在建筑的背风面、 屋顶、两侧，由于气流曲绕过程中，形成空气稀薄现象，在该处压力小于大气压，形成负 压区。正是由于正负压的存在，实现了空气流动。
热压作用下的自然通风
风压作用下的自然通风
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自然通风原理
建筑设计中的 自然通风问题
实例分析
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建筑设计中的自然通风：建筑布局
常见的建筑布局形式有以下三种：周边式、行列式、自由式。
周边式布局，因封闭或半封闭的庭院形式，很难使风导入，只使用于冬季寒冷地区。 行列式布局，又分错列式、并列式、斜列式，风可斜向导入，风场分布合理，通风效果好。 自由式布局，应注意的是建筑群布局应前低后高，前疏后密等原则。
建筑结构对自然通风的气流组织起到重要作用。室内空间的分割影响自然通风的气流组织 和通风量。如果一套房间内有若干个内部互相联系的隔间，则进入室内的气流可能要经过 数次方向的改变才能离开室内，造成室内通风效果不佳。
建筑空间对室内流场的影响
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建筑设计中的自然通风：窗口位置
开口的相对位置和高低，都会影响气流路线。如图所示，如果进风口在房间高度的二分之 一以上，气流多会沿着天花板移动，在人体高度上不能产生期望的风速。若采用低进风口 和低出风口，或低进风口和高出风口，气流可以作用于人体活动范围，起到通风散热的作 用。
设计结合自然
内容摘要
例如，在建筑设计中，可以利用自然光照、通风、地形等条件，减少能源消耗；在室内设计中， 可以通过运用天然材料、模拟自然景观等方式，营造舒适、自然的居住环境；在景观设计中，可 以借鉴自然生态系统的原理，打造具有生态功能的绿地和公园。
本书还深入探讨了设计对自然环境的影响。设计作品在美化环境的也可能对自然生态造成破坏。 本书强调，设计师在设计过程中应具备生态意识，充分考虑设计作品对自然环境的长期影响。通 过科学的设计方法和环保的建筑材料，可以最大程度地减少对自然环境的破坏，实现人类活动与 自然的和谐共生。
设计结合自然
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
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自然环境
环保
通过
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设计
设计
自然 环境
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作品
具有
内容摘要
内容摘要
《设计结合自然》是一本深入探讨人类设计与自然环境之间关系的书籍。这本书通过理论与实践 的结合，向读者展示了如何在设计中充分利用自然、保护自然，使设计成为人与自然和谐共生的 桥梁。 本书从设计的角度，强调了与自然环境相结合的重要性。在快速发展的现代社会，人类活动对自 然环境造成了巨大的压力。本书指出，设计作为一种创造性活动，应该积极应对环境问题，推动 可持续发展的理念。通过在设计过程中融入自然元素，我们可以创造出既美观又环保的作品，为 人类的未来创造更好的生活环境。 本书详细介绍了如何将自然元素融入设计之中。书中通过大量实例，阐述了如何将自然景观、气 候特点、生态环境等因素融入到建筑、室内、景观等设计领域。
建筑景观设计实例分享：自然与人文的和谐之美
当我们置身于一个美丽的建筑景观之中时，我们常常被它所展现的和谐之美所吸引。
这种和谐来自于建筑与自然、人文环境相融合的完美结合。
本文将为大家分享一些实际的建筑景观设计实例，探索自然与人文的和谐之美。
第一部分：自然与建筑的融合在建筑景观设计中，融合自然元素是创造和谐之美的重要手段。
例如，位于新加坡的滨海湾花园（Gardens by the Bay）就是一个典型的例子。
这个巨大的公园将自然与建筑完美地结合在一起。
公园内有多个具有独特造型的超大型温室，通过科技手段模拟了不同气候条件下的生态环境，让人们可以欣赏到来自世界各地的植物。
此外，公园还有人造的超级树，树身上覆盖着各种植物，形成了壮观的景观。
滨海湾花园展示了自然与建筑的和谐共生，让人们在城市中也能感受到大自然的魅力。
第二部分：人文环境与建筑的互动除了自然元素，人文环境也是建筑景观设计中不可或缺的一部分。
在中国的西湖景区，我们可以看到建筑与古老文化相结合的典范。
例如，雷峰塔是一座古老的佛塔，它的建筑风格融汇了佛教、道教和儒家的元素。
这座塔不仅具有独特的外观，还是西湖的标志性建筑之一。
每年的重阳节，人们会在雷峰塔举行传统的祭祖活动，彰显了人文环境与建筑之间的深厚联系。
第三部分：文化传承与建筑景观设计在一些历史悠久的城市，建筑景观设计常常与文化传承紧密相连。
例如，意大利的佛罗伦萨是文艺复兴时期的发源地，这里有许多具有浓厚历史氛围的建筑。
佛罗伦萨大教堂（Florence Cathedral）就是一个经典的例子。
这座大教堂以其壮丽的建筑风格和精美的艺术装饰而闻名于世。
它不仅是佛罗伦萨市民信仰的中心，也是文化活动的重要场所。
每年的复活节，大教堂前会举行盛大的宗教仪式，吸引着来自世界各地的游客。
结语：建筑景观设计的和谐之美源于自然与建筑、人文环境与建筑的完美融合。
通过将自然元素融入到建筑中，创造了让人们感受大自然魅力的空间。
同时，通过与人文环境相互交融，建筑景观设计承载了历史和文化的传承。
建筑抗震设计原理及实例分析
建筑抗震设计原理及实例分析地震是一种自然灾害，由于其突发性和破坏性，给人们的生命和财产带来了极大的威胁。
因此，对于建筑物而言，抗震设计是至关重要的。
本文将介绍建筑抗震设计的原理，并通过实例分析加深理解。
1. 抗震设计原理1.1 静力合成法静力合成法是一种最为简单和常用的抗震设计方法，在计算建筑物的抗震能力时常常采用。
其原理是将楼房的结构视为刚体，同时将建筑物所受的地震力视为外力，用物理学的静力学原理求出其应变和应力。
静力合成法最大的优点是计算量小，适用于简单的建筑结构。
1.2 动力计算法动力计算法是一种用于计算建筑物动态响应的方法，通常采用的是模拟振动试验或数学模拟。
其原理是利用地震波在建筑中的传播特性，通过数学模型求解建筑物的加速度、速度、位移等响应参数。
动力计算法的优点是可以考虑建筑物的动态响应，适用于复杂的结构体系。
1.3 减震措施减震措施是通过改变建筑结构体系的刚度、质量和阻尼等方式来减少地震对建筑物的破坏。
常用的减震措施包括添加阻尼器、悬挂系统或膨胀节等，以减少地震波引起的建筑震动。
2. 实例分析2.1 建筑物地震响应的简单模型为了更好地理解抗震设计原理，我们可以考虑一种简单的建筑物模型。
假定这是一幢三层的砖混结构建筑，地震波的主要频率为5Hz，地震力最大加速度为0.15g。
我们采用静力合成法来计算这个建筑物的抗震能力，其计算过程如下：- 计算建筑物的重量：假定每个楼层的高度为3m，建筑物总高度为9m，每个楼层的平面面积为100m²，使用砖混结构，建筑物单位体积重量为24kN/m³，则可计算出建筑物总重量为(3×100×24)×9=64.8MN。
- 计算建筑物的抗震力：假定地震波在建筑高度方向的方向分布均匀，则可用得到建筑物的抗震力为64.8×0.15=9.72MN。
- 计算建筑物的层间剪力：假设建筑物为刚体，其所受到的地震力等效于作用在其重心处的一个力，通过静力学原理可以得到建筑物每层所受到的应力分布，从而计算出每层的层间剪力。
生态设计在建筑中的应用实例
生态设计在建筑中的应用实例在当今社会，随着环保意识的不断提高和可持续发展理念的深入人心，生态设计在建筑领域的应用越来越广泛。
生态设计旨在减少建筑对环境的负面影响，同时提高建筑的能源效率和居住舒适度。
本文将通过一些具体的实例，探讨生态设计在建筑中的应用。
一、新加坡滨海湾花园新加坡滨海湾花园是一个令人瞩目的生态建筑典范。
这座花园由两个巨大的玻璃温室——“花穹”和“云雾林”组成。
“花穹”模拟了地中海的气候环境，展示了来自世界各地的植物。
其设计巧妙地利用了自然采光和通风，减少了对人工照明和空调的依赖。
屋顶上的太阳能板为整个建筑提供了部分电力，而雨水收集系统则用于灌溉植物，实现了水资源的循环利用。
“云雾林”则创造了一个高海拔的热带环境，有一个高达 35 米的人造瀑布。
建筑的外立面覆盖着绿色植物，不仅美观，还能起到隔热和降低噪音的作用。
内部的空气循环系统通过调节湿度和温度，为植物和游客提供了舒适的环境。
滨海湾花园的设计充分体现了生态设计的理念，将建筑与自然景观完美融合，为城市居民提供了一个亲近自然的休闲空间。
二、德国国会大厦德国国会大厦的改造也是生态设计的一个成功案例。
建筑师诺曼·福斯特在保留原有建筑外观的基础上，对其进行了现代化的生态改造。
大厦的穹顶采用了透明的玻璃材质，不仅为室内提供了充足的自然采光，还能减少人工照明的需求。
同时，穹顶内的遮阳系统会根据太阳的位置自动调整，避免室内过热。
建筑的通风系统利用了自然风的原理，通过建筑内部的风道和通风口，实现了空气的自然流通，降低了空调系统的能耗。
此外，国会大厦还安装了太阳能板和生物燃料锅炉，以提供部分能源。
在雨水处理方面，大厦设置了雨水收集设施，将收集到的雨水用于冲洗厕所和灌溉周边的绿地。
德国国会大厦的生态改造展示了如何在历史建筑中融入现代的生态设计元素，实现建筑的可持续发展。
三、中国杭州低碳科技馆在中国，杭州低碳科技馆也是生态设计在建筑中的杰出代表。
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目薯 日
指分别按着左 键的左下角和右键 的左上角 ，手 的轴 向与鼠标 轴向 大约成 ３ ０ 度角 。如果 亲 自尝试一下 ，就会察觉到别 扭。
● 鼠标 握 捏 示意 图
的方式 并不 那么 高效 ，以这种 方式 创造 出来 的物 品需要 在漫长 的使用 及调 整的过 程 中才能 逐渐具 有 固定 的 、一般 性 的外 观 和 使 用方 式。但 是人 类社会 已经 以这 种方式 创造 了成 千上万 种 的 物 品 ，其 中不 乏具 有划时代 意义的产物 。如锤 子等基本工具 。 当一件 物品被创造 出来并被越来越 多使用的时候 ，它不仅 意 味着物质上某物 的存 在 ，也意味着在一个 新概念的 出现 。随着人 与 环境 、物品之间越来越 深入的交流 ，这些概 念中的一部分也越 来越稳 固 ，这也说 明了这 些人造物 品越加趋 于成熟。仍 以锤子为 例， 作 为一个常见 的工具 ，不同生产商生 产的锤子不尽相 同 ， 然 而在今天 ，锤子这一 概念在人脑 中的印象 是大致相 同的 （ 见图： ◆ 锤 子的实物与概念 ）：由一个手柄连接 一重物构成 的工具 。它在
创造 之初所体现 出来 的非 凡意义几乎 已经被人 忽略 ，这也使之几
按压处
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乎 成为一个 自 然而且稳 固的概念 ，仿佛它 本来 就应该存在 ，而从 没 被人创造过一样 。这样 的状况是一种象 征 ，代表锤子这一人造 物 已经具有 了很高 的成熟度 ，或者可 以说 锤子具有 了它本来 就该 有 的面貌。
● 锤子 的实 物 与概 念
当然还有 一些其他的物 品， 它们仍 然在逐步成熟 的过程之 中。 例 如手 机。在不 同的时期 人们对 “ 手机 ”这个 词的印象都不尽相 同 （ 见图 ：不 同时期手机 的印象 ）。
● 不 同 时期 手 机 的 印象
于是我们 开始思 考 ，如何设计一个不让使用者感 觉疼痛不适 的鼠标 呢。 最初 的想法是 ，这一定需要强大 的人体工程学 知识。我们需 要把人 体手臂骨骼的衔接角度 、 最 大可活动范 围，肌 肉的组成 ， 扭力 的计算 等等通通加入考虑 因素进行分析 ，最好还 有一个高仿 真度 的模 型供试验测试 ，产 品初样 出来之后 ，要选取 一批 测试者 分成几个对 照组进行对照试 验 ，然后得 出的结果再拿 去指导产品 的改进 ， 之后 ，我们才终于得到一个也许 用起 来很舒服 的鼠标 。 为什么要舍近求 远呢 ！其实也许有更简单 的办 法来得到最舒 适 鼠标 的外形 ，我将这个这个方法描述 如下 ： 拿一块软质 的固体 ， 类似橡皮泥（ 或者其他柔 软可塑的材料 ） ， 大约成 年人 拳头大小 。放在 桌子上 ，然后把手伸过 去 ，以 “ 最舒 适 ”的姿势握捏这块橡皮 泥。于是这块橡皮泥此 时留下的外形就 是最舒适 鼠标 的外 形。不是吗？ 当然 ， “ 最舒适 ”这个概念不好定义 ，那我们 稍微引入一些
日 口 目
更早■ 较覃麓 囊在 来， ｌ ｜
从上 面两个例子可以看 出，当一件物品还不够成熟时 ，我们 总是对 它有所期望 ；而对 于成熟的物品 ，我们会 忽略它本身 只关 注它 的使 用。如今 ，我们 在设计和生产一件物 品时 ，有众多 的理 论作 为指导 ，我们可 以依 托材料学 ，人体 ｌ Ｔ程 学 ，心理学 ，市场 学 等等来 良好 的构建 一个 物品 ，但是思维 也时常被这些理论所 困 扰 。我们 也许有很多不错 的产品 ，但其 中也有很 多仍未具有 它们 本该具 有的面貌 。我们 时常因为理论而忽 略了一种 “ 自然而然 ” 的设计 方法 ，这样 的设计 方法也许本身不够严谨 ，但其 中的思维 却有 足够的可能指导一个 物品的生产过程使 之越来越趋 向于 “ 自 然 ” ，从而使一个物 品达到这样 的境界 ： 人们 在使用它时并不会 关 注到它本身 ，但人们确 实与它进行 了足够充 分的交流 ，它也提 供 给了人 足够的价值 。 我们每 天都在与 鼠标进行着交 流 ，相信大多数人对这个工具 不会 陌生。 鼠标 的发 明把计 算机从少数人 手中分享给 了大众 ， 它 的操作 方式如此直观 而且 有效 ，让人几乎在使 用中忽略 了它 的存 在 ，除 了永久之后发现手腕 开始隐隐作痛 的时候 。于是我们发现 鼠标除 了提供它本身 的功 能之外 ，从没给我带来 过更多的好处 ：