建筑仿生学的表现与应用方法
仿生学在建筑设计中的应用浅析

仿生学在建筑设计中的应用浅析一、仿生学内涵仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学,是上世纪中期出现的一门新的边缘科学。
仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植与建筑设计之中,发明性能优越的装置,机器以及仪器,创造新的技术。
在短短的几十年里,仿生学从无到有发展迅猛,并且研究成果十分可观。
仿生学大大开阔了人们的视界,显示了极强的适应能力,也开辟了独特的技术发展道路即向大自然索取蓝图的道路。
二、仿生建筑造型设计与功能仿生设计、结构仿生设计等一样,体现了人类与生存环境的和谐关系。
建筑造型的仿生设计主要分为象形仿生设计和抽象仿生设计。
1、象形仿生设计每个生物体都具有其本身的象征意义,形成了全人类的共同认识,例如:鸽子象征和平、圣洁和活力,蝎子象征憎恨和邪恶;同时也有不同国家不同地域形成的其他观点,我国的牡丹和竹子是国家的象征,而日本是以樱花作为自己国家的象征。
基于生物的这种象征意义,建筑师也可以运用象征的手法来表达设计想法和共同的价值观念。
象形仿生建筑涉及了许多的生物,对它们的模仿体现了生物与人类的共同本质,那就是生命的本能。
在结构派的大师弗兰克·盖里的作品中,鱼和蛇是经常会出现的象形仿生形象。
斐欧那·拉基普曾经这样分析盖里的设计:“鱼的频繁出现是功能对形势、结构灵活性的需要。
”并且,盖里经常使用钛作为建筑材料,使建筑拥有流动的曲面和生物体般的光泽,正如查尔斯·詹克斯所说:“一个新的交叠的弯曲表面,像鱼鳞或者犰狳皮。
” 这种材料取材于美国本土,辅以新颖灵巧的构思和创新,使用相近风格来处理钛,使其成为建筑的外贴面材,使得建筑更具有风格性。
马克思曾赞叹过:“蜜蜂建筑蜂房的本领使人类的建筑师感到惭愧。
”人们在尝试了多种结构如正方形,三角形,五边形后得出蜜蜂蜂窝的六角形柱体是最经济的结构这一结论并由此出现了许多仿制蜂窝结构的材料生产技术。
日本建筑师基于蜂窝是多个六角拄状体的集合,容量最大,耗材最少的这一结构特性,建造了蜂窝式旅馆,空间狭小、安排紧凑,节省空间、经济实用。
论述仿生学在建筑设计中的运用

论述仿生学在建筑设计中的运用
一、简介
仿生学是一门深入研讨物种生物的学科,以及有关物种机能的特性的学科,研究的内容包括对生物、物种演化、行为等的研究。
它研究了物种机能的有效性,物种多样性的原因,甚至动植物种群的发展史。
它在建筑设计中的运用,也有一定的价值。
二、仿生学在建筑设计中的运用
1、行为研究:生物的行为是一个复杂的网络,运用建筑设计可以利用这个网络来创建空间有效性,例如动物的社会部署可以制定出比较完整的设计方案,从而更加有效地利用空间。
2、有效性研究:仿生学还注重有效性研究,生物有着自己的特殊机能,建筑设计可以利用这些特殊机能来确保空间的有效性,从而减少建筑成本,提高服务性能,节约能源,等等。
3、材料研究:建筑设计也可以运用仿生学,例如仿生学研究过多种动物的身体外表,这种研究也可以应用在建筑设计中,运用仿生学可以研究建筑材料的耐酸碱性,耐温性,耐腐蚀性等,从而制定出比较理想的材料使用方案。
4、生态研究:有些建筑项目会破坏一定的生态环境,仿生学可以利用研究生态环境的原则来减轻被建筑项目的影响,例如在建筑项目的选址上可以尽量减少对植被和水资源的影响,这样可以有效减轻建筑项目造成的对生态环境的破坏。
三、结论
仿生学在建筑设计中的运用,具有一定的价值,主要表现在动物的社会部署、有效性研究、材料研究、生态研究等方面,可以在建筑设计中发挥作用。
在节约设计成本,减少破坏生态环境,提高空间服务性能等方面,仿生学都具有重要意义,希望未来的建筑设计中可以运用到仿生学。
现代建筑中的生物仿生学应用

现代建筑中的生物仿生学应用近年来,随着科技的进步和可持续发展理念的不断深入,生物仿生学(Biomimicry)逐渐成为现代建筑设计的重要参考。
生物仿生学是指从自然界中的生物形态、结构和功能中汲取灵感,将这些特性应用于建筑设计和工程实践中,以实现高效、环保且人性化的建筑解决方案。
本篇文章将探讨生物仿生学在现代建筑中的多方面应用,以及其带来的环境效益与未来发展前景。
一、生物仿生学的基本概念生物仿生学不仅仅是对自然形态的模仿,更重要的是理解自然界中生存与适应的智慧。
这一学科融合了生态学、生物学、工程学和设计学,通过深入研究自然界的运作机理,寻找创新和高效的建筑设计方法。
例如,大脑中神经元之间的信息传递可以引导信息网络的设计,植物在特定环境下的适应能力则能激发建筑在不同气候条件下的应变设计。
二、生物仿生学在建筑材料中的应用自清洁材料:自然界中的某些植物具有自清洁特性,如荷叶表面具有微米级的结构,使水珠能够滚落并带走污垢。
这一原理被应用于建筑材料,例如自清洁涂料,能够有效减少清洗成本和提高建筑的维护效率。
隔热与保温材料:许多动物(如企鹅、北极熊)在极端气候中存活,其身体结构提供了极佳的隔热能力。
现代建筑借鉴了这些自然材料,如使用空气层夹层、改进保温板等,提高了建筑的能源效率,减少了取暖与制冷的需求。
智能材料:模仿自然界中植物和动物对环境变化作出响应的能力,智能材料能根据气候条件调节自身属性,优化室内舒适度。
这些材料可以实时监测光照、温度等条件,自动调节通风或遮阳,提高人居环境质量。
三、生物仿生学在建筑形态中的应用建筑师们常常通过学习动物和植物的形态来设计具有独特美感且功能合理的建筑。
以下是一些成功实例:“北京鸟巢”:北京国家体育场以鸟巢为灵感,该建筑外观复杂而富有表现力,其结构使得观众席与赛场之间无障碍视线,同时还有效支撑巨大的屋顶,实现了事故预防与安全设计。
“西雅图中心”:以敦促城市绿化为目标,该建筑设计借鉴了树木在城市中的多层次结构。
仿生学在建筑设计中的应用研究

仿生学在建筑设计中的应用研究仿生学是一门从自然界中生物体的结构、功能和适应性中汲取灵感并将其应用于工程与设计的学科。
在建筑设计中,仿生学提供了许多创新的思路和解决方案,旨在创造更高效、更环保、更可持续的建筑。
本文将探讨仿生学在建筑设计中的应用研究。
首先,仿生学在建筑设计中的一个主要应用是建筑外墙的设计。
自然界中的植物和动物体表面的结构和纹理,如莲花叶片、鱼鳞和羽毛等,都具有良好的表面自清洁效果和防水性能。
仿生学研究通过对这些生物表面的学习,设计出具有自清洁效果的建筑外墙。
这些外墙可以自动清洁污垢和灰尘,降低了清洁和维护的成本,并且减少了对化学清洁剂的需求,从而降低了对环境的污染。
其次,仿生学还可以用于提高建筑的能源效率。
自然界中的一些生物体,如白蚁,能够通过其巢穴结构维持温度和湿度的稳定。
仿生学研究借鉴了白蚁的巢穴结构,设计出具有良好保温性能的建筑结构。
这些建筑结构能够减少能源的消耗,提高建筑的能源效率,并为居民创造一个舒适的室内环境。
另外,仿生学还可以用于设计建筑的结构系统。
自然界中的一些生物体,如蜘蛛网和骨骼系统,具有良好的结构强度和轻量化的特点。
仿生学研究通过对这些生物体的结构原理的理解,设计出具有高强度和轻量化的建筑结构。
这些结构系统可以减少建筑材料的使用量,降低建筑的自重,提高建筑的抗震性能,并减少施工成本。
此外,仿生学还可以用于改善建筑的通风和采光系统。
自然界中的一些生物体,如鸟巢和蜂巢,具有良好的通风和采光效果。
仿生学研究通过对这些生物体的结构和功能的学习,设计出具有良好通风和采光效果的建筑系统。
这些系统可以提高室内空气的质量,减少空调和照明设备的使用,降低能源消耗,并为居民创造一个舒适而健康的室内环境。
最后,仿生学还可以用于建筑材料的研究与开发。
自然界中的一些生物体,如贝壳和珊瑚,具有优异的材料性能,如高强度、轻量化和抗老化性能。
仿生学研究通过对这些生物材料的学习,设计出具有类似性能的建筑材料。
仿生学在建筑设计中的体现和应用

仿生学在建筑设计中的体现和应用仿生学在建筑设计中应用的非常广泛,它在建筑中的使用實现了大自然、生物、人类生存环境及人的协调发展,体现了人类崇尚大自然的愿望。
本文从仿生学的内涵理解开始,对仿生建筑学原理及仿生建筑学的发展趋势进行剖析,并在此基础上对仿生学在建筑设计中的实现途径及具体实例进行分析,最终得出仿生学在建筑设计中的应用应通过四种实现途径的结合,进一步突出仿生学对建筑设计的改良作用,做出更好的建筑设计。
[关健词]仿生学建筑设计应用一、仿生学内涵理解仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学,它是在上世纪中期才出现的一门新的边缘科学。
仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术。
从仿生学的诞生、发展,到现在短短几十年的时间内,它的研究成果已经非常可观。
仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路,也就是向生物界索取蓝图的道路,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力。
二、仿生建筑学原理及发展趋势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。
随着人类社会的不断发展,建筑仿生也呈现出来新特征,主要体现在四个方面,包括环保节能、标准化、智能、多维空间。
环保节能建筑设计也叫生态建筑设计,是以生态学的原理和方法为基础,以人、建筑、自然和社会和谐发展为目标,寻求最适合人类生存和发展的生态建筑目标的设计方式。
随着我国人口的增加和资源环境的压力不断增加,环保节能已经成为我国经济发展指标中的一项重要任务,而建筑在节能减排、保障环保方面则有着更重要的位置,据国家有关资料显示,我国的建筑能耗非常惊人。
仿生建筑的基本原理和应用

仿生建筑的基本原理和应用概述仿生建筑是一种以自然界生物结构为灵感创造出的建筑设计风格。
它借鉴了生物体内的功能、形状及结构,在建筑设计和施工中运用了生物学、工程学、数学和物理学等跨学科知识。
通过仿生建筑的设计和应用,人们可以创造出更加环保、高效和可持续发展的建筑。
基本原理1.结构优化–仿生建筑通过模仿自然界的生物结构,设计出具有优化结构的建筑体系。
例如,借鉴树木的分枝结构,可以设计出更加稳定和耐风的建筑。
–通过仿生学原理,建筑师还可以优化建筑的载荷分配和力学性能,使建筑具备更高的强度和更好的抗震性能。
2.节能减排–自然界的生物体拥有很高的能量效率,而仿生建筑可以运用类似的原理来减少能源的损耗和浪费。
–借鉴鸟类的羽毛热调节功能,可以设计建筑外墙的隔热材料,降低冬季取暖和夏季冷却的能耗。
–借鉴蝙蝠的飞行原理,设计建筑的通风系统,实现自然通风,减少对空调的依赖。
3.环境适应–仿生建筑根据建筑所处的环境条件,设计出适应环境的建筑形态和结构。
例如,借鉴绿叶的光合作用原理,可以设计出太阳能供电系统,提高建筑的自给自足能力。
–仿生建筑还可以通过模仿植物的呼吸系统和渗透调节机制,实现建筑内部的空气净化和湿度调节。
应用案例1.自然通风系统–仿生建筑中的自然通风系统可以有效减少空调的使用,节省能源。
这种系统借鉴了蜂窝的排风结构,通过设置建筑的通风孔,实现自然对流和通风。
–自然通风系统的应用可以在高温地区降低建筑内部的温度,提供更加舒适的室内环境。
2.节能外墙材料–借鉴蓮花的叶片表面微观结构,设计出具有自洁效果的外墙材料。
这些材料可以避免污染和积尘,减少外墙维护的需求。
–类似的,借鉴蓮花叶片的光纤导光原理,可以开发出具有自发光效果的外墙材料,提供节能照明解决方案。
3.风力发电塔–仿生建筑可以借鉴风车和飞机翅膀的结构,设计出更加高效的风力发电塔。
通过优化叶片的形状和布局,可以提高风能的利用效率。
–这种风力发电塔可以应用在城市和乡村地区,帮助提供清洁能源,促进可持续发展。
建筑结构设计中的生物仿生学应用借鉴自然的智慧

建筑结构设计中的生物仿生学应用借鉴自然的智慧近年来,生物仿生学在建筑结构设计中的应用越来越受到重视。
生物仿生学的基本理念是模仿自然界中各种生物的形态、结构和功能,将其应用于建筑设计中,以提高建筑物的结构效能、节能环保和可持续发展。
本文将探讨建筑结构设计中的生物仿生学应用,并介绍一些相关的实例。
一. 生物骨骼结构在建筑设计中的应用生物骨骼结构的独特性能和稳定性使其成为建筑设计师借鉴的重要对象。
例如,海洋生物的骨骼结构具有良好的抗压性能,可以在强大的水压下保持稳定。
在建筑设计中,借鉴海洋生物骨骼结构的原理,可以提高建筑物的抗震性和抗风性能。
二. 生物表皮结构在建筑设计中的应用生物表皮结构的独特性和稳定性使其成为建筑设计的灵感之源。
例如,蜂窝结构的稳定性和强度可以应用于建筑物的外墙设计中,提高墙体的抗压性能和隔热性。
另外,莲花叶片的表面具有自洁性能,应用于建筑物的外墙材料中,可以减少污染物沉积,降低清洁维护的频率。
三. 生物力学结构在建筑设计中的应用生物力学结构的独特性能和适应性使其成为建筑设计的重要参考。
例如,树木的生长方式以及藤蔓植物的攀附机制,可以应用于建筑物的结构设计中,提高建筑物的适应性和稳定性。
此外,鹅卵石的圆滑形状和分布规律,可以借鉴于道路和桥梁的设计中,提高其抗滑性和承载能力。
四. 生物能源在建筑设计中的应用生物能源的开发利用是当今社会亟待解决的能源问题。
在建筑设计中,可以通过借鉴植物光合作用的原理,利用太阳能进行建筑物的供能。
此外,利用水力和风能等自然能源,也可以应用于建筑设计中,实现建筑物的可持续发展。
总结:生物仿生学在建筑结构设计中的应用为我们提供了许多宝贵的启示。
通过借鉴自然界的智慧,我们可以创造出更加稳定、环保和可持续的建筑结构。
然而,需要注意的是,在应用生物仿生学理念时,仍需要结合实际需求和技术可行性,以确保设计方案的可实施性和经济效益。
通过探索生物骨骼结构、生物表皮结构、生物力学结构以及生物能源等方面的应用,我们可以不断深化对生物仿生学在建筑结构设计中的理解和应用。
现代建筑中的生物仿生学应用

现代建筑中的生物仿生学应用随着科技的迅猛发展,建筑行业在设计理念和材料使用方面也不断创新。
生物仿生学(Biomimicry)作为一种新兴的设计理念,逐渐成为现代建筑中的重要组成部分。
生物仿生学是模仿自然界的结构与功能来解决人类面临的问题。
在建筑设计中,这种理念不仅可以提高建筑的功能性和美观性,还能创造出更加环保和可持续的发展模式。
本文将探讨生物仿生学在现代建筑中的应用,包括其基本原理、在不同领域的实例以及未来的发展趋势。
生物仿生学的基本原理生物仿生学是一门跨学科的科学,结合了生物学、工程学、艺术以及环境科学等多个领域。
其核心思想是从自然界中获取灵感,通过对自然界物种及其生态系统的研究,实现技术与自然的和谐共存。
具体而言,生物仿生学主要包括以下几个方面的内容:观察与学习:深入观察自然界中的生命形式及其适应环境的策略,如动物的行为、植物的构造等,从中获得灵感。
模型与模拟:通过科学实验和计算机模拟技术,对自然界中的构造和功能进行精确建模,为工程设计提供依据。
创新设计:在此基础上,利用新的材料与工艺,将这些仿生设计转化为实际建筑方案,以实现更高效、更环保的建筑效果。
生物仿生学在现代建筑中的应用实例在现代建筑设计中,生物仿生学已被广泛应用于各种类型的建筑,从住宅到公共设施,极大地推动了可持续设计的发展。
以下是一些具有代表性的案例。
1. 北京鸟巢体育馆北京国家体育场(鸟巢)是2008年北京奥运会的主会场,其独特的外形设计灵感来源于鸟巢这一自然形态。
这一设计不仅考虑到了审美效果,同时也兼顾了结构的稳定性和功能性。
鸟巢采用了钢铁框架结构,并以“生态环保”作为设计的重要原则,在实现良好通风的同时,使用大量可回收材料,展现出现代建筑与自然共存的理念。
2. 新加坡滨海湾花园新加坡滨海湾花园是一个集园艺、教育与旅游于一体的大型生态公园,其设计灵感来自于自然界中的种子传播方式及植物生长规律。
在这个项目中,建筑师运用了若干仿生元素,如巨型“云雾森林”内的大量植物,都按照自然生态进行布置。
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建筑仿生学的表现与应用方法,归纳起来大致有四个方面:城市环境仿生,使用功能仿生,建筑形式仿生,组织结构仿生。
当然,往往会出现综合性的仿生应用,形成一种城市与建筑的仿生整体。
===在城市环境仿生方面====早在1853年时,巴黎塞纳区行政长官欧思曼(G.E.Haussmann)为了执行法国皇帝拿破仑第三的巴黎建设计划,曾对巴黎市区进行了大规模的改建,它不仅要表示对帝国首都的赞美,而且要在城市结构功能上进行改善,使城市交通、环境绿化、居住水平都达到一个新的境界。
为了实现这一理想,他的巴黎改建规划在某种程度上就是模拟了人的生态系统而进行规划设计的。
例如当时在巴黎东、西郊规划建设的两座森林公园,东郊维星斯公园和西郊布伦公园的巨大绿化面积,就象征着人的两肺,环形绿化带与赛纳河就象是人的呼吸管道,这样就使新鲜空气可以输入城市的各个区域。
市区内环形和放射的各种主干与次要道路网就象是人的血管系统,使血流能够循环畅通。
这种城市环境仿生思想,不仅在当时已起到了积极的作用,解决了困扰巴黎的城市交通与环境美化问题,使巴黎在世界上成为城市改建的成功范例,而且城市环境仿生理论今后仍然值得借鉴和完善。
1950年,法国建筑师勒·科布西埃在设计法国孚日山区的朗香圣母院期间,一枚蟹壳给了他无穷灵感。
他选择了与以往任何设计作品都不同的屋顶样式。
该屋顶各边都像壳一样向上弯曲,在壳易碎的超薄材料里蕴藏着自然力和坚韧性。
芬兰著名建筑师阿尔托设计的德国不莱梅的高层公寓(1958—1962)的平面就是仿自蝴蝶的原型,他把建筑的服务部分与卧室部分比作蝶身与翅膀,不仅造成内部空间布局新颖,而且也使建筑的造型变得更为丰富。
又如勒·柯布西耶在1950—1955年间设计建造的法国朗香教堂的平面就是模拟人的耳朵,象征着上帝可以倾听信徒的祈祷。
正是因其平面具有超现实的功能,以致在造型上也相应获得了奇异神秘的效果。
类似的情况还有许多,比较著名的如1960—1963年夏朗(Hans Scharoun)在柏林设计建造的爱乐音乐厅内部空间则是仿自乐器内部空间共鸣的效果而建造了这一复杂奇特的形体。
1966年由丹下健三在日本山梨县建成的文化会馆是一座新陈代谢派的著名作品,它的平面组合就是仿照植物新陈代谢的功能,设计了一个个垂直的圆形交通塔,内为电梯、楼梯与各种服务设施,所有办公空间则建立其间,这样可以根据需要不断扩建或减少。
====建筑形式的仿生则最为常见====它不仅可以取得新颖的造型,而且往往也能为发挥新结构体系的作用创造出非凡的效果。
最早应用仿生形式的近代建筑师是西班牙人高迪(Antonio Gaudi),他在巴塞罗纳设计了许多带有明显动物骨骼形式的公寓建筑,隐喻着这座海滨城市战胜蛟龙的古老传说。
例如1904-1906年建的巴特洛公寓和1910年建的米拉公寓均是如此。
埃罗·萨里宁(Eero Saarinen)于1958年所作的美国耶鲁大学冰球馆形如海龟,1961年所作的纽约环球航空公司航站楼形如飞鸟,也都是举世瞩目的例子。
在1964年丹下健三在东京建造的奥运会游泳馆与球类比赛馆,利用悬索结构仿贝壳体形,使功能、结构与造型达到有机结合,令人耳目一新,成为建筑艺术作品的优秀范例。
赖特是一位善于结合自然环境的建筑师,他在1944年设计建造的威斯康星州雅可布斯别墅,就是把住宅仿照地面菌菇类植物进行设计的,给人以自然的形态,达到和环境融为一体的境界。
此外,又如萨巴(Fariburz Sahba)在1975—1987年建成的印度德里的母亲庙(Mother Temple)则是仿自一朵荷花的造型,它表达了圣洁与优美的形象,成为周围环境的主要标志。
===在结构仿生方面====1947—1949年意大利结构工程师奈尔维和建筑师巴托利(Nervi and Bartoli)设计的意大利都灵展览馆的巨形拱顶就是仿叶脉肌理而建造起来的,混凝土骨架和玻璃格组成的拱顶宽93.6m,长75m。
奈尔维和维特罗西(A.Vitelozzi)于1957年建造的罗马奥运会小体育宫,半圆形弯顶直径60m,内部采用了钢筋混凝土网格的结构系统,就是受葵花的启发,不仅用材经济,受力合理,而且创造了内部装饰新颖的效果。
小体育宫的外部则从人类腿骨的受力分析中得到启示,创造了一圈丫形支撑体系,使空间结构与建筑艺术形式的虚实结合达到了完美的统一。
1960年奈尔维又建成了罗马奥运会的大体育宫,半圆形弯顶直径达到98.4m,可容纳16000观众,内部采用放射形拱肋的构造形式支撑着上部的混凝土弯顶,顶厚只有6cm。
同部看去既象一朵花,也象是密密麻麻的叶脉网,成功地使现代技术与使用功能、装饰艺术达到有机的结合。
对比公元120—124年建成的罗马万神庙,半圆形弯顶直径为43.2m,混凝土厚度则为1.2m,这充分说明了建筑技术运用仿生原理所取得的巨大进步。
奈尔维既是一位闻名遐迩的结构工程师,也是一位卓越的建筑师,他的创造性在很大程度上就是得益于向自然界学习。
美国结构工程师富勒(Buckminster Fuller)是另一位有创造性的人物。
他从自然界中的结晶体与蜂窝的棱形结构中获得启示,创造了一系列惊人的大空间结构作品。
1958年他在美国巴吞鲁日(Baton Rouge,LA)建造的联合油罐车公司的巨大弯顶,直径达115.2m,就是应用晶体结构的原理建造的。
1967年富勒和塞道(Fuller and Sadao)一起建造的加拿大蒙特利尔国际博览会的美国馆,是一座球体建筑,在当时展览会上极为引人注目。
他很可能是模拟一种深海鱼类的网状骨骼和放射虫的组织结构,创造了立体网架的短线弯窿,高度达60m,直径为76.2m,弯窿外部用塑料敷贴,并可启闭,夜间灯光照亮,通体透明,犹如星球落地。
纽约环球航空公司航站楼不仅是外形仿生的著名作品,而且埃罗·萨里宁还和威廉·加德纳(William Gardner)在结构上建造四瓣组合式薄壳,中间有缝隙采光,四瓣薄壳则由下部的丫形柱支撑,这与人的头盖骨的拼合极为相似。
航站楼应用这种结构肌理不仅解决了自由曲线造型的难点,而且在结构与形式上又能达到有机的融合,这是值得建筑师们注意的。
并不需为了建筑的某种造型就一定要牺牲结构的合理性,相反,有机的结构与新颖的形式可以相互共生。
德国结构工程师奥托(Frei Otto)于1967年在加拿大蒙特利尔国际博览会上建造的德国馆,象一群帐篷式的建筑物,这是用网索结构仿蜘蛛网形的支撑体系,上面用塑料面层覆盖,造型非常特殊,它可以有利于作为临时性建筑的装卸。
1972年的慕尼黑奥运会的体育场馆也运用了这一结构形式。
由于他善于使用这种结构类型,因此也有人称他为“蜘蛛人”。
这种蛛网形的网索结构后来还发展为帆布张力结构系统,与帐篷形式更为接近。
其实,建筑师中也不乏在结构上应用仿生的例子,勒·柯布西耶早年大量使用的鸡腿柱和框架悬挑的结构系统无疑是从动物腿骨支撑所得到的启示,1931年他在巴黎附近波依西(Poissy)建造的萨伏伊别墅(Villa Savoye)就是这种结构系统的体现,至今仍被人们所称颂。
赖特是众所周知的建筑大师,他早年曾攻读过结构专业,因此能在建筑造型与结构体系的融合方面运用自如。
1950年他设计建造的威斯康星州约翰逊制蜡公司试验楼(Helio Laboratory and Researeh Tower,Racine,Wisc.)就是仿树状结构特点,把主要支承结构放在建筑中央,四周楼板悬挑,外表形成幕墙,取得了新颖效果。
应用同样原理,赖特在1956年还大胆设想了1英里高的摩天楼方案。
在结构仿生方面,最值得称颂的还是后起之秀,年轻的西班牙建筑师圣地亚哥·卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)。
他于1951年出生在西班牙的巴伦西亚,曾在当地的建筑学院建筑学专业毕业,后人瑞士苏黎世大学土木系学习结构工程,毕业后又于1981年获该校建筑系技术科学博士学位。
他的博士论文题是“结构的可折叠性”。
毕业后他留居瑞士开业,继续致力于折叠结构与仿生结构的实践,他观察狗的骨架和腿的活动支撑,已作出了许多可喜的成就。
他在1983年建造的瑞士卢塞恩市邮局前的大雨蓬就是最早应用活动关节的实践。
1986—1987年他在巴塞尔市一座中世纪古建筑的改建中,将咖啡厅上的天花钢梁架做成仿动物骨架的自由曲线,既有着新颖的观赏效果,又能符合受力的特性,是一种大胆的尝试。
此后,他在1987年为加拿大多伦多市建造的BCE文化广场大厦,创造性地模仿了树干分叉的生长肌理,设计了两边的支柱与顶栅的弧形肋架,取得了非凡的艺术效果。
1991—1992年他在西班牙的塞维利亚1992年国际博览会为科威特设计的展览馆,其屋顶是可自由启闭的结构,模拟着动物关节的自由运动。
夜间屋顶肋架敞开,下面平台上便可进行露天的各种活动,它不仅在结构与功能上能够有机结合,而且也给人以无限的遐想。
1989—1993年他在为法国里昂塞托拉斯机场(Satolas Airport)附近的铁路车站设计建造中,完全应用了动物骨架的结构原理,充分发挥了节省材料提高效能的特性,并且造型新颖,令人刮目。
此外,他还为1992年巴塞罗纳奥运会设计建造最有标志性的电讯塔,也是吸取了植物干茎自由平衡的形态而获得新颖构思的。
自古以来,建筑师们就从大自然撷取设计灵感。
古埃及柱的设计就是以棕榈树和荷花为蓝本,建筑师们借助这些自然形成的物体的形状和比例,力争使设计达到完美的境界。
现在,一些建筑师相信这种仿生学能发挥更大的作用,不仅仅只是局限于使建筑物更好看,而且可以通过复制大自然中发现的各种功能系统来给新设计的建筑提供绿色空调,提供能量,甚至淡化海水。
他们坚持认为,用仿生学原理设计建筑,将不只是一个噱头,而将具有实实在在的经济意义。
不用电的空调系统到目前为止,借助仿生特性的建筑物,更多地由生物的美学功能来驱动,并一直局限于相对简单、被动的系统。
以巴黎的阿拉伯世界研究所为例,这个矩形建筑看起来极具抽象风格,但这个建筑阳面的玻璃外墙却被金属屏所覆盖,这些屏又由单个可移动的孔径所组成,这些孔径像眼睛的虹膜一样可以张合,控制阳光的进入量。
这种设计既能在温度升高时保证内部的凉爽,又能在晴天为房间注入充足的光线。
同样,现在有一些建筑物,其通风系统则是基于对白蚁蚁穴的发现。
Eastgate 中心是津巴布韦首都哈拉雷的一个商业中心和办公区,它的空调系统有很多的排气口和烟道,帮助热空气从建筑物中排出。
当热空气上升,流出建筑物顶部的排气口时,较凉的空气则被带到地面,这就是蚁穴的“烟囱效应”。
英国雷丁大学仿生学中心主任,杰罗尼米迪斯博士正在进一步利用这样的概念,来制作一种自适应材料,这种材料能够对空气湿度具有柔性响应——这个灵感来自于松果体的开关方式。