仿生建筑设计相关论文范文
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仿生建筑学是其中的一个重要分支。仿生建筑的设计理念已经应用到结构体系、功能分区、材料运用等诸多方面，涌现出一批具有科幻色彩的设计作品，开阔了人们的眼界，改变了人们的审美观念。下面是学习啦小编为大家整理的仿生建筑论文，供大家参考。
仿生建筑论文范文一：仿生建筑设计探讨
摘要：当代仿生建筑的理论和设计实践是建筑师运用自然科学知识与建筑设计方法结合的有益尝试，是一种正处于探索阶段的思维模式的结果。本文主要探讨了当代仿生建筑设计因素、方法及仿生设计在建筑设计中的原则及运用。
关键词：仿生建筑;仿生设计;运用
Abstract: the contemporary theory of bionic architecture architects and design practice is to use natural science knowledge the beneficial trial of combined with architectural design method, is a thinking mode is in exploring stage. This paper mainly discusses the contemporary bionic architecture design factors, methods and principles of bionic design in architectural design and application.
Key words: bionic architecture; Bionic design; Using the
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
生物界中有着种类繁多的动植物存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然环境中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去研究和模仿。建筑同样如此，古代从巢居、穴居到现今各类建筑的出现，无不是模仿自然的结果。但是，随着工业化的高速发展，人类的文明发生了异化，反过来破坏了自己的生存环境，也使自己的创作囿困于僵化的机械化设计中，束缚了创造性，致使人类重新开始重视仿生学的原因。
一、仿生建筑的概念
仿生建筑以生物界某些生物体的功能组织和形象构成规律为对象，探寻自然界中科学合理的建造规律，并通过对这些研究成果的运用来丰富和完善建筑的处理手法，促进建筑形体结构以及建筑功能布局等的高效设计和合理形成的建筑形式。
仿生建筑学暗示人们必须遵循和注重自然规律，重视生态环境、经济效益与新奇形式的有机结合，仿生创新需要学习和发挥新科技的特点，要做到这一点，建筑师必须善于应用类推方法，从自然界中观察吸收一切有用的因素作为创作灵感，同时结合生物科学与现代建筑技术为建筑创新服务。
二、仿生建筑设计因素
1、仿生设计中的生态技术因素
可持续发展建筑建筑用能是能源消耗的最大户，在建筑设计中注重环保、可持续发展的观点，已经成为未来设计中越来越重要的话题。从可持续发展建筑的基本特征、绿色节能，自洁、自净中，可以看到对自然界的研究可能起到的重大启发。
首先，“绿色”指建筑本身从原材料、工艺手段、工业产品、设备选型到自然能源的利用，直至运营、使用时排出废物的二次利用，各个环节都对环境不构成威胁。“取之于自然，返回到自然”正是大自然维持其平衡的基本原则，每个生命都经历着出生、生长、死亡到分解、再循环的过程，并生生不息。其次，“节能”是可持续发展建筑的最基本特征。包括建筑运营的低能耗和建造建筑(包括建筑材料)过程的低能耗。生物体在维持生命力又适应环境时的高效低能耗，以及对自然能源的利用(尤其是太阳能的利用)很值得人们在节能研究方面借鉴。最后，“自洁、自净”的特性实际上就是遵循自然界中的生物特性而来，即强调建筑运营、使用全过程的无废、无污，要求建筑系统本身具有污水处理系统和再生系统，要求城市在结构上具有分层消化和继承的内在机理。
2、仿生设计中的人文因素
回归自然的愿望，人类祖先在大自然森林山水中长大，有爱自然美的天性。现代社会崛起的都市，快节奏的生活，把人与自然的关系疏远了。城市环境人工化的现象日益加重。城市居民越来越渴望自然环境，人的天性在强烈地呼唤自然。仿生建筑的特征之一就是具有生物体态特征的曲线自由体，在人们已经逐渐厌倦了现代主义带来的机械式建筑外表之后，不能不说这确实是繁荣建筑设计的新思路。
三、仿生建筑设计方法
在西方仿生理论的基础上，仿生设计发展出了一套相关的设计方法。在建筑设计领域，仿生建筑设计已经发展出了形态仿生、结构仿生、功能仿生和材料仿生几个分支。而且每一分支已经在具体的实际项目中得到了实验与尝试。这些常识为建筑设计拓展出了更广的空间，而且已经越来越得到大众的青睐。
1、形态仿生
从自然中寻找丰富的形态素材是艺术或建筑设计中最常被用到的方法。没有人不敬佩大自然那丰富的创造力。千姿百态的生物形态和五彩斑斓的色彩使我们的世界生动可爱。艺术与建筑作为人工的创造，对这种生动可爱的追求应该是所有艺术家和设计者梦寐以求的理想。当然如何去应用自然素材，艺术家要走的比建筑师远很多。
从文艺复兴时期的表达自然到浪漫主义的抒发情感，再到印象派的对主观印象的表达以及后来的立体主义对自然素材的加工变形更有后来抽象艺术仅仅表达思考的过程或者自然的片段。艺术发展的脉络实际是一条人类解读自然和发现自我的过程。尽管这与狭义的仿生无关，但这确为建筑师的仿生设计积累了无比丰富的经验。所以在建筑设计中同样经历着由具象到抽象的发展过程。
西方早期的希腊罗马建筑中的人体比例的柱式，到后来巴洛克洛可可建筑中直接对植物造型的堆砌与使用，再到后来莫里斯的工艺美术运动中对植物造型的图示化表达。最有代表性的当属新艺术运动的代表人物高迪，在他的圣家族教堂、米拉公寓等一系列建筑中直接表达着对自然形态的热爱。置身于高迪的建筑中仿佛如同进入自然的洞穴一样的体验。后来的柯布西耶晚年倡导的粗野主义中同样也暗含着对自然形态的关注，从马赛公寓的鸡腿柱和耳朵造型的朗香教堂，都体现着仿生的思想。但柯布西耶的仿生设计已经较高迪有了更多的现代气息。也使仿生设计逐渐走入大众的视野。
现代设计师小沙里宁的仿生设计是被广泛认可的。它设计的纽约环球航空公司航站楼的大鸟造型勾起了人们对飞翔的渴望。
约翰伍重设计的悉尼歌剧院也是仿生形态设计中的最具代表性的作品。船帆与贝壳的意象打动了无数参观者的心。
在当代设计师中，弗兰克·盖里也是一位一直以有机形态为旗帜的建筑师。尤其是早期对鱼造型的喜爱使他设计了一系列鱼形的家具和建筑。不论其好与坏，但他的设计实践拓展了人们对仿生形态的认知与关注。扎哈·哈迪德应该是有机形态设计领域中的后起之秀。在她近期的一系列作品中，对山川、流水、卵石等形态的拓扑使其作品中流露出让人遐想无限的美感比如刚刚落成的广州歌剧院。这得益于电脑设计手段的应用，但这同时也是一场仿生建筑的宣言，有机形态的建筑正以一股不可阻挡的势头席卷着当今的设计界。所以对自然形态的关注与学习具有着即现实又长远的意义。
在中国传统的木构架建筑中，硕大的屋顶给人以“如鸟斯革，如翚斯飞”之感。优美飘逸的优美曲线如振翅欲飞的大鸟一般，无比美丽动人。在屋脊上还有鸱尾、吻兽，不仅增加的装饰的美感，更为建筑注入了丰富的文化内涵。同样的仿生理念贯穿于中国传统建筑的始终。
2、结构仿生
自然界中的结构有着最优化和最合理的特性。比如骨骼的结构就有着质量最轻但承受重量最大的特性。所以人们在建筑设计中，自然而然的会从自然的结构中寻求灵感。事实证明这一做法是无比的英明之举。
哥特式建筑的结构形态即来源于自然界中的植物结构。一改石材建筑原有的沉重面貌，而使建筑向更高的天堂迈进。早期的现代建筑中，铸铁的使用使有机形态更加自由同时结构也更加合理。水晶宫的结构尽管是工业产品的产物，但纤细的铸铁结构使空间同样散发着有机的生命感。
在中国传统建筑中，斗拱的应用可谓是独到之举。这一独特的结构形态与老子主张的“以柔克刚”的思想如出一辙。而且斗拱的结构也如有机形态一般既符合科学规律又独具美感，也可是说是结构仿生的上乘之作。
结构仿生，并不仅仅是解决了建筑的物理学问题，同时更是为建筑开启了一扇独特的美学标准。结构本身即传达着力量同时又表达着一种独特的韵律美。这应该是更符合生物规律的。
3、功能仿生
功能这一概念在建筑设计中指的是根据人类的使用需求对建筑的空间进行组织布局。在现代建筑设计思想中将功能的作用着重进行了强调。更有“形式追随功能”这一口号的提出。其实，在自然界中，生物的外在形态与内在功能始终都是一个完整的统一体。生物始终贯穿着“最适应”的原则。这一思想在仿生设计领域也被不断地进行实践。
芬兰的建筑师阿尔瓦·阿尔托设计的德国不莱梅高层公寓平面时，采取了模仿蝴蝶的样式，把建筑的服务部分与卧室部分比作蝶身与翅膀，从而使合理的功能布局与新颖的外在形式得到了统一。
4、材料仿生
关于生物材料的研究对于拓展建筑材料的表达、丰富建筑的表情、节能环保等诸多方面都有着重要的意义。通过近年来研究成果显示，仿生材料确实为建筑带来了革命性的改变。
当下高层建筑中流行的双层幕墙体系就是受到北极熊的皮毛组织原理的启发。北极熊的皮肤为黑色、毛密且中空，这一结构可以吸收太阳辐射并且能阻止热量散失。在外部-20℃时仍能保持35℃的体温。根据这一原理，德国建筑师托马斯.赫尔佐格研究出热量只进不出的透明保温表皮结构——TWD。通过双层玻璃结构，一层为半透明热阻材料，另外一层为黑色吸热材料，这样能使热量进入并保存在玻璃的空腔中，通过冷热空气的自然循环来调节室内的温度。在空腔中还设置遮阳百叶，在夏季可以控制阳光的摄入量。这一系统被俗称“双层表皮”现在已经被广泛应用于建筑中。在节能与美学方面都为建筑增加了新的表情。
四、仿生设计在建筑中的设计原则及运用
1、仿生设计在建筑中的设计原则
1.1受力合理
1.2材料利用效率高
1.3经济实用
1.4与环境协调和美观。
但能肯定的是，迄今为止人类的建筑行为还没有完全达到符合这些原则的程度。在进行仿生设计时，这四点总是要权衡利弊，去决定最终的形态和材料。
2、仿生设计在建筑中的运用
在国内，提起仿生建筑，就不由想到了这个为国人所骄傲的标志性建筑———国家体育场“鸟巢”，这个让国内外人士都过目不忘的建筑。设计灵感来源于自然界鸟类所筑的巢。该建筑的空间结构科学简洁，设计新颖独特，为国内外特有建筑。
设计理念：“鸟巢”的设计就如同一个巨大的容器，它高低起伏的外观缓和了建筑的体积感，赋予了戏剧性和具有震撼力的外形。体育场的外观简洁而典雅，外观即是建筑结构，立面与结构达到了完美的统一，从造型上就深入人心。无论是近看还是远观，都给人们留下与众不同、不可磨灭的形象。
“向日葵”式旋转房屋，太阳每天东升西落，阳光能够直射到房间里的时间是非常有限的，要是能够把阳光全部加以利用，那么一定能够节省很多取暖所需的能源。德国建筑师赛多.特霍尔斯就根据这个想法，于2008年在德国建造了一座像向日葵一样能够追踪阳光的太阳能房屋。
设计原理：“向日葵”式旋转房屋的设计充分利用了太阳能，采用节能的建筑围护结构以及采暖，以人、建筑和自然环境的协调发展为目标，利用天然条件和人工手段创造良好健康的居住环境，同时尽可能地控制和减少对自然环境的使用和破坏，充分体现了向大自然的索取和回报之间的平衡。
五、结束语
在国内，现在对仿生建筑的研究并不多，侧重的也只是在形态仿生方面，仿生建筑才刚刚起步，有光辉的前景和漫长的道路。但仿生设计不能仅仅停留在作为一种处理手法的阶段，它不是一种存活数十年的流派，它应该具有永恒的生命，并且成建筑师的一种意识融入到日常的建筑设计中去。
参考文献
[1] 周晓儒，徐宏.仿生设计在建筑艺术中的运用[J].南京艺术学院学报(美术与设计版)，2005.
[2] 李光辉，扬子胜，吴金洪.仿生建筑设计浅谈[J].山西建筑，2008.
[3] 孙启微，徐先升.生命里展现——浅谈仿生建筑设计[J].科技创新导报， 2008.
[4] 王立福，单欣，李尧.仿生学在建筑设计中的应用[J].山西建筑， 2008.
仿生建筑论文范文二：浅谈仿生建筑
摘要:建筑仿生使城市环境达到生态平衡和持续发展。建筑仿生学是根据自然生态与社会生态规律，并结合建筑科学技术特点而进行综合应用的科学。它的主要研究内容包括：城市仿生，功能仿生，结构仿生，形式仿生等方面。它必将成为建筑创新的源泉和保证环境生态平衡的重要手段。
关键词:仿生建筑;生态城市;建筑艺术
中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2012)
1 前言
仿生学(Bionics) 是生物学和技术学相结合的交叉学科,它在技术方面模仿动物和植物在自然中的结构和功能的基本原理来制作新的或改进旧的机构、仪器、建筑等方面的科学。仿生学的研究目的是为了学习生物的各种各样能力,研究它们的作用机制,作为进行技术设计的一条途径,以改善现有的或创造新型的机械系统、仪器设备、建筑结构和工艺过程[1] 。仿生已经成为一种新时代的潮流,渗透到方方面面,从城市到建筑,研究方面包括了城市仿生，功能仿生，结构仿生，形式仿生等方面。
1.1在城市环境仿生方面，比较有代表性的例子可以在古代城市建设中明显地看到。早在古代城市叫作城池,是城墙和护城河(城壕) 围合的生命活体。古人运用仿生学原理,遵循“相土尝水、法人象地”原则,建造了一座座独具特色、形灵兼备的城池。乌龟型城———苏州、杞县、睢县城。春秋吴都(今苏州市) ,在平面布局上,战国《考工记》中记载的都城制度是:“匠人营国,方九里,旁三门,国中九经九纬,经涂九轨,左祖右社,面朝后市,市朝一夫”。在中国传统的城市规划中,统治阶级层层设障保护自己。“筑城以卫君,造廓以守民” 传统城市的建设都是以封建政权为核心的。这个核心就是皇帝所在的宫城,位于显赫的城市中轴线上。如明清北京城的总体布局以皇城为中心,位于全城南北中轴线上,而皇城的核心———宫城居全城中心部位,四面都有高大的城门,城的四角建有华丽的角楼,城外围以护城河,又于宫城的左侧建太庙,右侧建社稷,并在内城外的四面建造天坛、地坛、日坛、月坛。
1.2 1954年欧洲“十次小组”(Team10)在荷兰召开预备会时，英国建筑师史密森曾提出一种新的城市形态，称之为“簇群城市”，这也是仿生的成果，它是根据植物生长变化的规律而提出的一种新城市布局思想。他们设想把这种城市主干道设计成三叉形的道路系统，象征着植物“干茎”，使交通流量得以均匀分布。同时把城市“干茎”设计成自由弯曲的分叉系统，并且带有多触角地蔓延扩展的子系统，就象树枝分叉一样，也兼有蛛网状的连接。这样既可避免车流泛滥，也可有利于各区之间的区分与连接。他们预言，这种城市布局一方面能保持现代城市功能的需要，又能重新获得昔日传统城市的自然气息。同时，这种城市是不断生长变化的，也可使城市与建筑物的分布获得有机的组合。目前许多小区的规划设计与“簇群城市”规划的仿生使城市环境达到生态平衡和持续发展。
2在建筑使用功能方面的仿生，比较有代表性的例子如展翅的蝴蝶也经常成为建筑外形的模仿对象。芬兰著名建筑师阿尔托设计的德国不莱梅高层公寓就是仿自蝴蝶的原型。他把建筑的服务部分与卧室部分分别比作蝶身和翅膀，使建筑造型变得独具特色，内部空间布局也因此更加新颖。又如当初意大利著名的设计公司伦佐•皮亚诺在设计美国休斯敦曼尼收藏博物馆(Menil Collection Museum a Houston)时也得益于此。博物馆对光线的要求比较苛刻：要光线充足，保证收藏品清晰可见;同时光线又要满足柔和不刺眼睛。普通的结构是无法完成这样复杂的要求的。最后，设计者们从古生物中找到了答案，按照飞龙翅膀的构造来反射光线，终于解决了复杂的照明问题。
3在结构仿生方面，建筑师更善于观察自然界的一切生态规律，已应用现代技术创造了一系列崭新的仿生结构体系。从一滴水珠和一个蛋壳看到了其自由抛物线型曲面的张力与薄壁高强的性能;从一片树叶的叶脉发现了其交叉网状的支撑组织肌理，这些对建筑结构的创新设计都是十分有益的启示。比较有代表性的例子如我们都知道2008年北京奥运会将在国家体育场内举行开、闭幕式及相关比赛，而这个体育场形如鸟儿的巢穴，因此被人们习惯称为“鸟巢”，这种仿自然的设计得到了人们的认同和喜爱。鹭、鹳等习惯白天活动的猛禽用小木棒、枯枝搭建的巢异常坚固，能经受住上百年的风吹雨打，甚至留传给“后人”。这些大型鸟类的巢以大而坚固取胜，那么，小鸟的巢则以功能性的结构和使用材料的多样性而著称。戴菊莺是俄罗斯北部森林里最小的鸟，它用地衣和青苔做巢，内衬软毛，从外面看酷似酒杯。小巢重约20克，保暖性极佳，戴菊莺可以离开巢一个半小时而不用担心里面的小卵变冷。下雨时，小巢能吸收60多克水，但巢里绝对干燥。巢很稳固，即使是最大的风也奈何不了它。戴菊莺巢的稳固除了得益于其三层复杂结构、精心挑选的保暖材料外，还得益于其构架是用蛛丝这种坚固性和弹性惊人的材料做成的。另外，还有那些悬在树枝下面的巢，建筑结构更加复杂。它是大自然的杰作。国家体育场“鸟巢”的建筑设计方案主体由一系列辐射式门式钢桁架围绕碗状座席区旋转而成，其立面、楼梯及屋顶完美有机地融为一体，空间结构科学简洁，设计新颖，结构独特，鸟巢的外框架既是建筑又是结构，建筑与结构相统一。不仅仅是体育场，国内外的单体建筑从来没有过这种结构形式，可以说是国内外独一无二的人工建筑，表达了亲近自然的愿望。
4在建筑形式方面的仿生，比较有代表性的例子如鸟类展翅的姿态通常都是十分优美的，建筑师们希望这个瞬间能定格成建筑的一种形态，他们把它做成屋顶或一些形状类似的雕塑。并且，鸟总给人一种展翅高飞、不停向上的感觉，有很强的象征意义。法国里昂的大型飞机场就是选用一只大鸟的形态作为建筑外观。它展开翅膀好像就要飞向天空，这作为机场的建筑再合适不过了。它的设计者建筑大师圣地亚哥•卡拉特拉瓦(Santiago Calatrava)也是仿生学建筑设计的代表人物。他所设计的许多建筑都仿造自然界动植物的形象，不仅美观还有很多象征性和实用价值。又如现代仿生建筑之开篇大作西班牙的神圣家族教堂。它的设计者是享誉世界的西班牙建筑大师东尼奥·高迪。他的建筑设计一向以大胆、崇尚自然而著名。在神圣家族教堂的设计中，他就融入了很多动植物的形状。比如教堂里的大柱子被设计成竹节状，节节向上，柱顶也是竹叶状。仿生建筑开始慢慢被人们所认识。到了20世纪中后期，因为观赏性和实用性的完美组合，仿生建筑受到了前所未有的重视。大师们已经不仅仅满足于在外形上的单纯模仿，而是更善于观察自然界的一切生态规律。仿生建筑的线条、外部轮廓、形态不仅融合了大自然的神奇，还兼顾了人类传统建筑的精髓。
5结束语
总之，建筑仿生可以是多方面的，也可以是综合性的，如能成功应用仿生原理就能创造出新颖和适应环境生态的建筑形式。同时仿生建筑学也给人们暗示着必须遵循和注意许多自然界的规律，它告诉我们建筑仿生应该注意环境生态、经济效益与形式新颖的有机结合，仿生创新更需要学习和发挥新科技的特点，要做到这一点，建筑师必须善于应用类推的方法，从自然界中观察吸收一切有用的因素作为创作灵感，同时学习生物科学的肌理并结合现代建筑技术来为建筑创新服务。建筑仿生学是新时代的一种潮流，今后也仍然会成为建筑创新的源泉和保证环境生态平衡的重要手段。自然界是最伟大的造形师，生物学提供了“形态学”的概念，由此而有了仿生的概念，除了形态和功能的提示，还拥有自然力，和类神经的网络联系等更深入的学问。从西班牙的戈地的畸形建筑到赖特的有机建筑到文丘里的解构隐喻主义，都很大程度受到自然的刺激而产生的灵感。这个课题对未来有着很重要的指导意义。
参考文献：
[1]潘谷西. 中国建筑史[M] . 北京:中国建筑工业出版社,2001.42245
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[4]齐康编. 城市建筑[M] . 南京:东南大学出版社,2001. 70274.
[5]刘先觉. 现代建筑理论———建筑结合人文科学与技术科学的新成就[M] . 北京:中国建筑工业出版社,1998. 66268.
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