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1建筑形式仿生

在現代化的建筑浪潮中，建筑的形式不僅是建筑美學的完美表達，而且也體現城市現代化的導向和建筑物所表達的喻意。建筑形式仿生設計思想主要來自于自然界中的各種動植物外形，動物骨骼及細胞的構造等物質形態，為建筑的外形設計提供各種各樣的“模板”。通過相應的藝術手法和處理措施將這些“模板”運用于建筑設計之中，賦予建筑新的生命力，給人以視覺上的享受。建筑形式的仿生設計按照其設計手法的不同，可以分為象形仿生設計和抽象仿生設計。

1．1象形仿生設計

所謂的象形仿生設計就是將自然界中物質存在的外部形態，通過相應藝術處理方法運用到建筑設計中。例如2008年北京奧運會主體育館“鳥巢”，其主要的設計靈感來源于自然界中的鳥巢，位于美國芝加哥的“瑪麗娜城”大廈形象的被當地人稱為“玉米樓”，大廈外形設計與玉米果實的外部形態非常吻合，成為當地的標志性建筑之一。諸如此類的建筑不僅能在建筑的空間布局上靈活多變，而且極大的豐富了建筑的造型設計。

1．2抽象仿生設計

抽象仿生設計不僅僅只是停留在建筑物的外形設計，而且賦予了建筑物更為深層的含義。這種仿生設計方法不僅能夠反映建筑物的藝術美，還能夠體現當地的文化發展趨勢。例如，位于美國的“自由女神像”直接利用人體的藝術形態，象征自由與和平。在古希臘，利用多利克柱式體現男性的陽剛之美，利用愛奧尼克柱式體現女性的柔情之美。

2建筑結構仿生

建筑結構仿生是建筑仿生學不可或缺的一部分，在一定的程度上也是對建筑形式仿生的反映。學者王雪松，王莉英認為，可以將建筑結構仿生按照模式分為:生長模式、編織模式、運動模式、脹壓模式和表面模式等5種基本模式，這5種基本模式是對自然界中的生物物質形態的總結，也是對建筑結構模型的反映。再將這5種基本模式通過合理的設計，合理的施工運用到實際中。然而，在具體的建筑仿生結構設計應用中，常見的結構形式有:筒體結構、螺旋結構、懸索結構、網架結構、殼體結構和膜結構等結構形式。在具體的結構設計中，通過對建筑空間結構仿生設計，可以獲得更多合理的，有效的，多變的結構形式，甚至為建筑大空間創造了有利的條件。本文就常用的懸索結構、殼體結構、膜結構作簡要的闡述。

2．1懸索結構

懸索結構主要是由柔性拉索承受建筑物荷載的結構形式，懸索的材料可以采用鋼絲繩、鋼絞線、鋼絲束、鋼索以及其他受拉性能較好的材料。懸索結構不僅在體育館，廠房等建筑中得到應用，而且在橋梁領域的發展更為廣泛，例如位于江西南昌的“生米大橋”就運用了懸索，拉索來承受橋梁的自重荷載和橋上的活載，充分發揮了拉索的力學特性。在自然界中蛛絲，藤條的外在形態和受力模式是對懸索結構的基本反映。

2．2殼體結構

殼體結構是5種基本模式中的表面模式，其整體性強，優美大方。在自然界中的蛋殼類，貝殼類等物質形態的表面張力高壁薄，而且在外力的作用下，可以將外力沿各個方向分解，受力性能好。例如悉尼歌劇院在半徑75m的球面上截取出13個殼體群，將各種不同的殼體組合在一起。與此同時，由于蛋殼類，貝殼類這類物質的特點為設計出形狀各異的殼體結構創造前提，同時也與建筑形式仿生有異曲同工之處。

2．3膜結構

在自然界中存在著形態各異的膜結構物質，如細胞膜，肥皂泡膜等。這類物質形態通過內外的壓力差形成一種脹壓模式，使傳來的荷載均勻分布在結構表面。由于膜結構所使用的材料少，質量輕，對地基承載力的要求比一般的建筑低，是一種良好的建筑空間結構，相對于傳統的結構而言是一種大膽的嘗試。例如位于中國北京的游泳館“水立方”就是對這類結構使用的完美詮釋。

3建筑功能仿生

建筑功能仿生主要是探究自然界物質存在的功能原理，并把這些功能原理運用于實踐中。例如，竹子是一種空心的植物形態，其自身的功能不僅僅是承受自身荷載的一種承重“構件”，也是運輸養分的“管道”，竹子的這種結構功能形式在筒體結構形式的建筑中應用相對廣泛。相對于建筑的結構，形式，材料仿生而言，建筑功能仿生起步相對較晚，是建筑仿生學中的一個相對較薄弱的環節。然而，隨著人們生活水平的提高，為了滿足人們對物質文化的需求，建筑功能仿生是解決建筑功能多樣性的一種基本途徑。例如慕尼黑BMW公司25層辦公樓的四個結構圓筒作為整個建筑物的支撐并兼有豎向交通功能，使上層建筑與底層建筑有機的結合起來，美國芝加哥西爾斯大廈將9個方筒箍在一起，實現結構與功能的統一。再如，芬蘭著名建筑師阿爾托設計的德國不萊梅高層公寓的平面設計就是仿照了蝴蝶的形態，將建筑的服務部分與臥室部分化作蝶身和蝴蝶翅膀，使其在空間布局上更加靈活多變，更具有美感。

4建筑材料仿生

隨著建筑行業的發展，對建筑材料的要求也日益突出。建筑材料仿生主要是仿照生物軀體的組織結構(如生物的皮毛，化學成分)，生物物質形態(如動物巢穴)，從而研究出新型的建筑材料，從而在一定的程度上有助于建筑節能。例如人們利用蜂巢，蟻穴結構形態創造出加氣混凝土，泡沫混凝土，泡沫橡膠，泡沫玻璃等。將加氣混凝土，泡沫混凝土制作成混凝土砌塊作為隔墻的填充物，不僅減輕了隔墻的自重，而且有良好的保溫功能和隔聲功能。如果將這種類型的混凝土運用于梁板結構中，不僅僅減輕了結構的自重，在一定程度上也減少了混凝土的用量，并節約了經濟。在自然界中纖維素是構成植物細胞的必要化學成分，纖維素具有質量輕，強度高，塑性韌性好等物理特性。由于纖維素的這些物理特性，可以制成多種纖維素高分子材料，并將其運用于實踐。在美國研制了一種玻璃纖維瓦，核心是由有機纖維玻璃薄墊物構成，有較好的耐用性及耐火性，在日本利用長纖維狀分子添加劑添加到普通混凝土中，利用纖維分子的粘度特性包住混凝土，形成改良混凝土，從而使混凝土不易分散，便于施工。

5結語

大自然是一位優秀的建筑師，它所設計的每一個“音符”，每一種“旋律”都值得我們去探索，去實踐。然而仿生建筑學的發展為我們提供許多去探索的理論依據，對于單體仿生建筑設計不僅僅局限于本文論述的幾個方面，還有許多的理論值得我們去研究，去實踐。在建筑設計多元化的今天，我們有理由相信，經過我們的努力，未來的建筑必將朝著節能化，生態化，智能化發展。

作者：邱榮文饒建鋒韋經杰饒瑋單位：南昌航空大學土木建筑學院