生態(tài)仿生理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析

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1、生態(tài)仿生理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析生態(tài)仿生理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探析河南華地建筑設(shè)計(jì)有限公司河南鄭州450000摘要：21世紀(jì)以來，我國建筑行業(yè)得到快速地發(fā)展，人們對(duì)建筑的藝術(shù)形態(tài)要求也日益上升。仿生學(xué)作為一名獨(dú)立的學(xué)科逐漸成熟，仿生學(xué)在土木建筑領(lǐng)域也具有良好的應(yīng)用前景。本文分析了生態(tài)仿生建筑設(shè)計(jì)屮技術(shù)因索和人文因素，并詳細(xì)闡述了聲討仿生理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：生態(tài)仿生；建筑設(shè)計(jì)；薄殼結(jié)構(gòu)；形態(tài)仿生；材料中圖分類號(hào):TU2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A一、生態(tài)仿生建筑的概念生態(tài)仿生建筑以生物界某些生物體的功能組

2、織和形象構(gòu)成規(guī)律為對(duì)象，探尋自然界中科學(xué)合理的建造規(guī)律，并通過對(duì)這些研究成果的運(yùn)用來豐富和完善建筑的處理手法，促進(jìn)建筑形體結(jié)構(gòu)以及建筑功能布局等的高效設(shè)計(jì)和合理形成的建筑形式。生態(tài)仿生建筑學(xué)暗示人們必須遵循和注重自然規(guī)律，重視生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益與新奇形式的有機(jī)結(jié)合，仿生創(chuàng)新需要學(xué)習(xí)和發(fā)揮新科技的特點(diǎn)，要做到這一點(diǎn)，建筑師必須善于應(yīng)用類推方法，從自然界中觀察吸收一切有用的因素作為創(chuàng)作靈感，同時(shí)結(jié)合生物科學(xué)與現(xiàn)代建筑技術(shù)為建筑創(chuàng)新服務(wù)。[1]二、生態(tài)仿生建筑設(shè)計(jì)中技術(shù)因素和人文因素（一）技術(shù)因素一一可持續(xù)發(fā)

3、展建筑建筑用能是能源消耗的“最大戶”，在建筑設(shè)計(jì)中注重環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)，已經(jīng)成為未來設(shè)計(jì)中越來越重要的話題。從叮持續(xù)發(fā)展建筑的基本特征“綠色，節(jié)能，自潔、自凈”屮，可以看到對(duì)自然界的研究可能起到的重大啟發(fā)。首先，“綠色”指建筑本身從原材料、工藝手段、工業(yè)產(chǎn)品、設(shè)備選型到自然能源的利用，直至運(yùn)營、使用時(shí)排出廢物的二次利用，各個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)環(huán)境不構(gòu)成威脅。“取之于自然,返回到自然”正是大自然維持其平衡的基本原則，每個(gè)生命都經(jīng)歷著出生、生長、死亡到分解、再循環(huán)的過程，并生生不息。其次，“節(jié)能”是可持續(xù)發(fā)展建

4、筑的最基本特征。包括建筑運(yùn)營的低能耗和建造建筑（包括建筑材料）過程的低能耗。生物體在維持生命力又適應(yīng)環(huán)境吋的高效低能耗，以及對(duì)自然能源的利用（尤其是太陽能的利用）很值得人們?cè)诠?jié)能研究方面借鑒。最后，“自潔、口凈”的特性實(shí)際上就是遵循自然界屮的生物特性而來，即強(qiáng)調(diào)建筑運(yùn)營、使用全過程的無廢、無污，要求建筑系統(tǒng)本身具有污水處理系統(tǒng)和再生系統(tǒng)，要求城市在結(jié)構(gòu)上具有分層消化和繼承的內(nèi)在機(jī)理。[2]（二）人文因素一一回歸自然的愿望人類祖先在大自然森林山水中長大，有愛自然美的天性?，F(xiàn)代社會(huì)崛起的都市，快節(jié)奏的生活，

5、把人與自然的關(guān)系疏遠(yuǎn)了。城市環(huán)境人工化的現(xiàn)象日益加重。城市居民越來越渴望自然環(huán)境，人的天性在強(qiáng)烈地呼喚自然。生態(tài)仿生建筑的特征之一就是具有生物體態(tài)特征的曲線自由體，在人們已經(jīng)逐漸厭倦了現(xiàn)代主義帶來的機(jī)械式建筑外表之后，不能不說這確實(shí)是繁榮建筑設(shè)計(jì)的新思路。在休#奧爾德西-威廉斯的《當(dāng)代仿生建筑》一書中把這種追求自由形體的仿生設(shè)計(jì)命名為“非主觀性仿生”。更有研究學(xué)者認(rèn)為從更深的層面來講，建筑師之所以受仿生設(shè)計(jì)這一領(lǐng)域的吸引就是因?yàn)槿藗儽旧矶际窍嗤矬w系的一部分。把建筑設(shè)計(jì)成更加親近大自然的需求不僅僅是浪

6、漫美觀上的需求，而且是真正生理上的要求。三、生態(tài)仿生理念在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（一）結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)在建筑中的應(yīng)用1、薄殼結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用 生物界有著各種蛋殼、貝殼、烏龜殼、海螺殼，它們都是一種曲度均勻、質(zhì)地輕巧的“薄殼結(jié)構(gòu)”。這種“薄殼結(jié)構(gòu)”的厚度雖然很薄，但非常耐壓。薄殼結(jié)構(gòu)就是指曲面薄壁的結(jié)構(gòu)，按其曲面生成的形式可分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等,在建筑領(lǐng)域中大多采用鋼筋和混凝土作材料。殼體能充分利用材料強(qiáng)度，同時(shí)乂能將承重與圍護(hù)兩種功能融合為一。在實(shí)際的工程中還可以利用對(duì)空間曲面

7、的切削與組合，形成造型新穎奇特且能適應(yīng)各種平面的建筑。薄殼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可以把受到的壓力均勻地通過曲面分散到物體的各個(gè)部分，減少受到的壓力。2、空心結(jié)構(gòu)在建筑屮的應(yīng)用空心的麥稈能承受比它重得多的麥穗而不折斷，這是因?yàn)樵跈M斷面積相同的情況下，實(shí)心稈和空心稈的承壓能力是一樣的，但長長的空心桿在受壓后并不會(huì)因斷面壓力過高而發(fā)生突然斷裂的情況，而是在受壓后莖稈先彎曲，最后因彎力過大而折斷。而橫斷面積相同的空心稈外徑要比實(shí)心稈大，因此空心稈承瘦壓力之后其抵抗彎曲變形的能力要比實(shí)心稈大得多。麥稈的功能給建筑師以設(shè)計(jì)靈

8、感，他們利用麥稈原理，把一些高大的柱體和稈件都設(shè)計(jì)成空心的，這樣便大大的提高了它們的承壓能力，起到了“重半功倍”的作用。另外所有稈莖類植物幾乎都是下粗上細(xì)的輪廓，這樣的造型既減輕了口重乂加強(qiáng)了穩(wěn)定性。加拿大多倫多電視塔高553米，用400號(hào)溫凝土澆筑成下粗上細(xì)，底翼寬約30.5米，可謂龐然大物，但它的平均細(xì)長比（ 平均直徑和高度之比） 約為1/10,而莖植物（ 麥稈、廿蔗、竹等）的細(xì)長比可達(dá)1/100^1/20