摘要：自然是人類的導師，自然是建筑創(chuàng)新的源泉。現代仿生建筑的理論和設計實踐是建筑師將自然科學知識與建筑設計方法結合的有益嘗試，仍處于探索階段。本文通過對現代仿生建筑的起源、類型、特征及設計方法的分析，期望對我國仿生建筑的發(fā)展有所幫助。
關鍵詞：生物；仿生建筑；人性化
中圖分類號： TB17 文獻標識碼： A 文章編號：
1仿生學與仿生建筑的興起
生物憑著生存的本能，在漫長的進化過程中逐漸形成各自獨特的適應生存環(huán)境的本領。隨著對生物的研究逐漸深入，人們也不斷從中受到啟示，對自然已有形態(tài)進行模仿，產生了諸多對人類進步具有重要意義的發(fā)明，這就是仿生。1960年，在美國俄亥俄州召開了第一屆仿生學討論會，在會上共同制定了仿生學的概念，與會人員認為仿生學就是模仿生物系統的原理來建造技術系統，或者使人造系統具有或類似于生物系統特征的一門科學。
目前，仿生學技術涉及諸多領域，也是建筑創(chuàng)作的一種有效方法。以某些生物體的形態(tài)和構造為研究對象，探尋其中科學合理的建造規(guī)律用于創(chuàng)造出更符合自然規(guī)律及人性化的建筑，這就是仿生建筑。在德國人勒伯多（J.S.Lebedew）于1983年出版的《建筑與仿生學》（Architecture and Bionic）一書為建筑仿生學奠定了理論基礎，許多建筑師在此后進行了仿生建筑的實踐，建筑仿生學逐漸受到關注。
2仿生建筑的類型
建筑師主要從功能、結構、外形、材料等方面，通過對生物物種、生態(tài)環(huán)境、生物與建筑關系的研究建立生物模型和技術模型[1]，并將其融入設計之中，使科學、技術、藝術與自然有機結合。
2.1建筑形式仿生
這是仿生的最直接最常見的方法，通常通過模仿生物的形態(tài)來構圖和表達寓意，使建筑具有獨特的造型和生動的形象。西班牙建筑師高迪(Antonio Gaudi)是最早應用形式仿生的近代建筑師，他在巴塞羅納設計了許多帶有明顯動物骨骼形式的公寓建筑，如著名的巴特洛公寓和米拉公寓。高迪畢生的代表作圣家族大教堂的外形從植物外形上得到靈感，以螺旋、錐形、雙曲線、拋物線各種變化組合成充滿韻律動感的神圣建筑。
美國耶魯大學英格斯冰場整體外型像鯨魚，兼有東方傳統建筑的風格。東京代代木綜合體育館仿貝殼形亦或新月形，創(chuàng)造出帶有緊張感、力動感的大型內部空間。北京奧運會主場館的組件形成網格狀的構架，外觀酷似樹枝織成的鳥巢。又如法國里昂機場鐵路客運站、2004雅典奧運會主體育館和上海浦東國際機場的設計靈感均來源于飛鳥。
2.2組織結構仿生
這建筑仿生中最為成熟、運用最廣泛的分支學科，從生物體的力學特性、結構關系、材料性能等汲取靈感創(chuàng)造嶄新的仿生結構體系并用于建筑。
2.2.1拱形結構類
拱形結構的特點是用料省、堅固耐壓、美觀大方。而科學家研究發(fā)現，已經滅絕的恐龍的身體構造猶如一座拱橋，是一種承受巨大負荷的理想結構的造型。由二者間奇妙的聯系可見，人類努力創(chuàng)造的優(yōu)秀的建筑形態(tài)，在大自然早已存在。
2.2.2薄殼結構類
生物界的各種殼例如蛋殼、貝殼等都是一種曲度均勻、質地輕巧的“薄殼結構”，卻可以把壓力均勻地分散到物體的各個部分，這在建筑工程中已得到廣泛應用。
2.2.3充氣結構類
受動植物的細胞的細胞壁的啟發(fā)建造的充氣構筑成的大跨度屋頂結構，具有很好的受力性能，而且用材少、重量輕，安裝、拆裝都很方便，如美國密歇根州龐蒂亞克體育館，覆蓋面積220×168米，可容納8萬觀眾。
2.2.4“螺旋”結構類
呈螺旋狀排列的車前子的每片葉子能得接受最多的陽光，應用于建筑能有效增加建筑的日照。瑞典“螺旋中心”大廈的9個區(qū)層每區(qū)層都旋轉少許，使整棟大廈共旋轉90度。荷蘭鹿特丹的“城市仙人掌”陽臺錯落有致，能夠得到充足的陽光。
2.2.5懸索結構類
柔性材料如藤、繩等具有高強的抗拉性能，懸索結構類建筑如日本東京的代代木體育館、美國華盛頓杜勒斯國際機場候機樓和威斯康星洲的密爾沃基藝術博物館，就是充分利用了這種性能。
2.2.6空心構件類
竹子、麥桿、鳥的腿骨等空心結構具有極大的抗彎力和抗折力，如勒・柯布西耶建造的薩伏伊別墅和馬賽公寓就是這種結構系統的體現。羅馬奧運會小體育宮外部創(chuàng)造了一圈丫形支撐體系，即是從人類腿骨中得到的啟示。
2.2.7其他類型
意大利都靈展覽館的巨形拱頂是仿葉脈肌理建造的。羅馬奧運會的大體育宮，內部采用放射形拱肋的構造形式，內部既像一朵花，又如葉脈肌理，是技術、使用功能與藝術的完美結合。加拿大蒙特利爾國際博覽會的美國館，很可能是模擬一種深海魚類的網狀骨骼建造的一座球體建筑。
2.3建筑功能仿生
人類在研究生物的時候，可以較為容易地把握它的形態(tài)特征，分析出其結構特征，而對于復雜的功能，只能是一個逐步認識的過程[2]。功能仿生在建筑仿生學中起步較晚，但最具有挑戰(zhàn)性和價值。我們目前所能實現的功能仿生是使用人造建筑材料，達到模擬生物的構件形式、受力狀況、空間體積感、曲面特征、技術支持等目的。[1]
日本建筑師提出“新陳代謝”的城市設想認為，城市和建筑是進化的，是循環(huán)不止的，是技術、自然與使用者和諧的發(fā)展[4]。日本山梨縣文化會館平面組合仿照植物新陳代謝的功能，設計了許多垂直的圓形交通塔，內為電梯、樓梯與各種服務設施，辦公空間穿插其間，可以根據需要擴建或減少。德國建筑師根據向日葵的生態(tài)原理設計了太陽跟蹤住宅，像向日葵花一樣,始終向著太陽,能夠充分利用太陽能。
3現代仿生建筑設計的重要原則
建筑師通過研究、分析和總結自然規(guī)律并將成果運用于建筑設計中，而無須參照原有建筑形式和藝術風格，使創(chuàng)作掙脫了既定模式的束縛。但仿生建筑設計必須遵循一定原則。
3.1注重與人與環(huán)境的協調
人的絕大部分活動都圍繞著建筑展開，二者相互影響。仿生建筑多變的形象讓我們的環(huán)境不再呆板，變得充滿活力。而除了外觀仿生，更應注重建筑功能與環(huán)境協調適應，體現整體優(yōu)化的設計原則，保證建筑的可持續(xù)性。
3.2尊重自然規(guī)律
生物經過長久的自然選擇，形成了各自獨特的、最優(yōu)的生存模式。仿生建筑需對這些最優(yōu)模式進行充分研究探索，總結出于建筑有宜的方面并運用在設計中，以自然規(guī)律為科學依據是仿生建筑設計的重要原則。
4仿生建筑的設計思路
4.1以有限的資源創(chuàng)造最高的功效
生物經過長期進化已經形成了諸多構造極簡、消耗極低、穩(wěn)定耐久的結構且實現多元功能，還在不斷的自然選擇中進行完善。建筑師應從這些成熟的構造中汲取靈感，拋棄現有機制中冗余的不合理的部分,盡量以最小的消耗達到最大的功效。例如，仿生建筑的結構應是高強、質輕并且最經濟的空間形態(tài)。
4.2以有限的空間實現最多的功能
生物的組織兼具多種生理機能，建筑更應考慮如何發(fā)揮綜合功效，以有限的空間實現最多的功能。例如中國國家游泳館的表皮設計類似細胞脹壓原理,同時滿足了場館的保溫隔熱、自然采光和通風等多種功能要求。
4.3“活”著的建筑
新陳代謝理論主張建筑應像生物那樣活著，不斷生長、更新與衰亡。仿生建筑應能夠感知內部狀態(tài)及外界環(huán)境,同時做出相應調整來適應變化。例如上文提到的太陽跟蹤住宅追隨太陽的運動方向以充分利用太陽能。
4.4多方合作
任何一門學科對于建筑師來說都可能是靈感的來源。生物學的原理為仿生建筑的構思提供了許多有益的啟示，而諸如計算機技術、生態(tài)學、解剖學、生物進化學等學科成果也為仿生建筑提供了許多嶄新的設計思路。
5總結
仿生建筑剛剛起步，有著光輝的發(fā)展前景和漫長的探索道路。仿生不只是單純地模仿,它是將自然規(guī)律與建筑結合的一種創(chuàng)作方法。但仿生也不能僅僅作為一種處理手法，應成為建筑師的一種意識，融入設計之中。今天，建筑設計面臨著諸多問題：如何高效利用有限的資源；如何使建筑更貼近自然、適合居��；人與建筑與環(huán)境的相互影響及相處模式，等等。
在我國，由于文化背景的不同，不能抄襲現有模式，應從先進的經驗中尋求啟示，針對本地特殊的功能需求、技術及經濟條件、審美習慣等，建設出與地方相適應、融入自然的優(yōu)秀建筑。
參考文獻
[1] 李 燕,張玉坤.當代仿生建筑及其特質[J].哈爾濱城市建筑,2006(23):5.
[2]呂從娜,閆啟文.仿生建筑的類型及未來發(fā)展趨勢[J].2007.
[3]王科奇.建筑仿生新論[J].華中建筑,2005(21):3.
