基于仿生学的生态建筑设计研究

基于仿生学的生态建筑设计研究

康倩

四川农业大学建筑与城乡规划学院四川成都611830

摘要：当代建筑面临着自然资源和环境等问题，不仅没要求美观适用，还要做到高效节能，满足可持续发展需求。而生态建筑当前肉牛利用陈旧化的思维，因此需要创建生态建筑思维。建筑对于环境需要具备动态适应性，建筑如果适应了自然界的规律，那么就不会破坏自然环境，而且可以丰富和美化自然环境。本文主要论述了基于仿生学的生态建筑设计，从为生态建设发展提供新的视角。

关键词：仿生学；生态建筑；设计

生物为了使用自然界的规律，不断完善自身的结构和性能，并且建立完善的保障系统，维持生物链的平衡。给予仿生学的生态建筑，就是为了在自然界当中获得灵感，从而更好的适应自然生态环境，促进生态的发展。当今社会大力倡导节约，建设节约型社会时我国发展目标，在生态建筑当中需要利用仿生学知识，从而促进我国建筑业更好的发展。

1.概述

1.1生态建筑

生态建筑具备优秀的历史渊源，生态建筑制度在建筑设计当中利用生态学原理，这种建筑形式在新世纪当中具有很大的发展前途。生态建筑结合当地的自然生态环境，综合利用生态学和建筑学以及现代高新技术，合理的利用建筑和其他领域的关系，建设统一的整体。生态建筑利用天然条件和人工制造的环境，可以控制人类继续掠夺自然资源，追求达到自然索取和汇报的平衡，寻求人、建筑、自然的和谐统一。

1.2仿生学

针对仿生学的整体，仿生学将生物看作是一个复杂的系统，可以实现内外环境的联系和控制，仿生学主要研究复杂系统各个部分和整个系统状态。本文的仿生学指的就是模仿生物的科学，仿生学并不是单纯的模仿，仿生学学习动物和植物的生长激励和自然生态的规律，结合科学的自然特点，从而发展出适应新环境的方法，仿生学具有一定生命力，对于资源和环境给予极大的保护。仿生学研究生物系统的各种优秀特征，并且在技术系统当中利用这些优势，解决建筑科学问题，改善当前的技术工程设备，创造出综合性科学。仿生学发展需要物理和化学等学科的密切配合，并且通过渗透发展，形成新的边缘学科。在生物学发展角度，仿生学属于应用生物学的一部分，以生物特性为基础，构造成新的概念和途径。

2.基于仿生学的生态建筑设计

2.1城市环境仿生

在很早以前就实现了城市环境仿生，例如法国巴黎的城市改建规划。实现这一设想，巴黎模拟了人类生理循环系统进行设计，大规模的改建了历巴黎市区，实现了各种城市结构功能，使城市交通和环境绿化水平都达到了新的阶段。利用这种城市环境仿生思想，解决了巴黎的交通问题和环境美化问题，为今后的城市规划提供了良好的经验。

2.2造型仿生

在建筑创新设计当中有效的方法就是就是造型仿生，通过学习自然界生物各种规律，在建筑当中进行利用，可以有机融合建筑形式和功能以及结构，超越了模仿，实现了升华。在建筑工程设计当中比较常见造型仿生，不仅可以获得新颖的建筑造型，而且可以发挥出新结构体系的作用。例如纽约肯尼迪机场的美国环球航空公司候机楼，结合建筑功能和艺术效果，外形就像一只展翅的大鸟，利用内现代技术完美的结合了建筑和雕塑。建筑师吸收自然界中内在规律，获得创作灵感。

需要注意的是，不能简单模仿某一形象，这种作品背离了建筑仿生的意义，只是在追求一种新奇的效果，缺乏创新价值，也协调与周围的省调环境，需要引以为戒。

2.3功能仿生

功能仿生在建筑当中也比较普遍，表现形式也是非常丰富的，在自然界当中，通过类推的方式获得创作灵感，使建筑布局更具心意。例如芬兰的德国不莱梅高层公寓，设计的原型就是模仿自蝴蝶，使内部空间部分具备创新性，此外也丰富了建筑的造型。

建筑功能是比较复杂的，综合了多功能发展的过程。学习自然界生物规律，可以有机的组织各种功能，形成综合的整体。在有限的空间当中，需要组织好各部分的关系，保证各个额空间可以适应各种功能。

2.4结构仿生

在自然界当中，生物的自身构造和存在方式具有很大的不同，生物的特征也是不同的，因此需要掌握生物试题构造和空间结构形式的相似离合度，明确生物体的优化程度和结构限定性，掌握空间结构形式和生物形体的内在关系，这样人们可以更加深入的认识结构仿生工程，利用仿生建筑结构新形式不断发展。

3.生他仿生建筑设计的策略

3.1集约化设计

集约化指的就是利用最好的物质实现更多的功效，生物物质进化过程实际上就是优胜劣汰的过程，在这个过程中，生物体将自身不合理的部分逐渐抛弃，使自身功能机制不断优化。集约化通常就是结构集约化和空间集约化。

结构集约化：结构可以支撑和连接以及保护生物体，生物体结构减少自身资源的占用，从而获得更多的功效。建筑结构应该做到高强、经济、安全等，实现大跨度。当前仿生类型包括壳体结构和纤维结构以及充气结构等。

空间集约化：生物体的生存空间具有集约化的特点，例如蜂巢结构利用质轻的材料创造坚固和集约的空间，属于最经济的空间形态，蜂巢利用了六角形单眼空间，实现了最大布置密度，实现了空间的集约化。

3.2简洁化设计

生物体利用最简单的途径，获得最高功效，材料和构造具备简洁性。例如备课的扩张程度远远大于水泥材料，粘结碳酸钙和蛋白质竭诚整体，无需再进行加工。因此人们需要创设出简单、减少能耗的新型建材。例如美国研制出的高强度聚合物水泥，可以快速的修补公路和掐两，提高材料的简洁性。

生物体的构造属于最简形式，此外具备最少能耗和最我内定耐久的特征。因此简化生态建筑的表皮构造，可以降低建筑施工费用。利用高技术生态建筑表皮结构，导致高昂的建筑造价，因此高技术生态建筑通常具备很长的建筑成本回收的周期。

3.3综合化设计

生物体的组织具备各种生理机能，例如北极熊的皮毛可以保温，并且可以吸收热量。基本构造就是外皮和内皮。内皮具备吸热作用，外皮具备隔热作用。中国国家旅游馆实现了表皮设计的综合化，实现场馆的保温隔热和自然难采光等各种功能需求。

动物腔体器官具有综合性功能，例如人力的鼻腔不仅具备呼吸功能，还可以调节温湿度，实现清洁过滤等。麻省理工学院的学生公寓就体现出空腔器官的主要特征，建筑当中设置了很多通向外界的空腔，可以实现建筑的内部自然采光和自然通风，并且可以加强温度条件。实现共享空间等。

结束语：

基于仿生学的生态建筑设计不能局限在生态建筑当中，单签建筑比较关注的方面就是生态问题，因此需要更加深入的研究生态仿生建筑设计。而建筑行业的可持续发展在我国发展那过程中占据着非常重要的地位，通过生态建筑有利于实现这一目标。引起全社会对于生态建筑的关注，从而建立良好的生态建筑发展机制，实现人和建筑以及自然的和谐发展。

参考文献：

[1]陈宗诚,马路华,鲍勃?麦克切尔,杨安琪.连接生态旅游与建筑——可持续建筑的理念之桥[J].动感(生态城市与绿色建筑),2014,(02):36-41.

[2]米克?皮尔斯.CH2:墨尔本市政府绿色办公楼的美学和生态研究[J].动感(生态城市与绿色建筑),2012,(03):66-73.

[3]闾邱杰.建筑中的生态技术初探——深圳大学建筑艺术交流中心方案设计[J].深圳大学学报,2015,(04):87-91.

[4]段国志.试论生态建筑设计与建筑设计生态化趋势[J].黑龙江科技信息,2013,(09):264.

[5]张广媚.绿色生态建筑理念在地产项目中的应用探究[J/OL].建筑知识,:(2017-09-22).

[6]李琳.杨经文“城市类型”生态可持续建筑的设计思想述略[J].中外建筑,2003,(06):38-41.