数字技术背景下仿生建筑创作方法研究

数字技术背景下仿生建筑创作方法研究

杨策

陕西金泰恒业房地产有限公司   陕西西安

摘要：数字技术的发展对仿生建筑创作方法产生了显著影响。从模仿自然形态的造型仿生到强调自然规则的原理仿生，再到满足特定要求的功能仿生，数字技术为设计师提供了丰富的工具和方法，使他们能够更准确地模拟和优化仿生效果。这种技术应用不仅提高了建筑的美学价值和环境适应性，还促进了功能性和可持续性的改进。随着数字技术的不断发展，期待仿生建筑在未来的广泛应用，为人们创造出更具创新性和可持续性的建筑环境。

关键词：数字技术；仿生建筑；建筑创作

随着数字技术的迅猛发展和应用，越来越多的设计师开始意识到将自然界中存在的生物学原理与建筑设计相结合的潜力。数字技术为设计师提供了丰富的工具和资源，使他们能够更准确地模拟和分析自然界的形态、结构和功能。通过数字化建模、仿真和数据分析，设计师可以深入了解自然界中存在的复杂规律，并将其转化为实际的建筑设计策略。这种数字技术支持的仿生建筑创作方法不仅能够提高建筑的美学价值和环境适应性，还能够实现更高效、智能化和可持续的设计。

1 数字技术与仿生建筑概述

1.1数字技术

数字技术是指基于数字信息和计算机科学原理的技术体系。它包括了数字化、数据处理、通信技术、计算机网络和软件开发等方面。数字技术的出现和发展，标志着人类社会进入了一个全新的时代——数字时代。数字化是将各种形式的信息，如文字、图像、声音等转换成计算机可识别和处理的二进制代码的过程。通过数字化，信息不再受限于时间和空间的约束，可以被快速、准确地传输、存储和处理。数字化使得信息的获取、分析和利用变得更加高效和便捷。数据处理是指对大量数据进行收集、存储、管理、分析和应用的过程。在数字时代，数据被认为是最重要的资源之一。

1.2仿生技术

仿生技术是指借鉴生物系统的结构、功能和机制，应用工程学、物理学和计算机科学等知识，设计和开发具有类似于生物体特征和行为的技术和产品。它通过模仿自然界中的生物形态、生理机能和智能行为，实现对人工系统的设计和优化，从而提高其性能和适应能力。仿生技术基于对生物体的深入研究，生物体经过亿万年的进化和适应，形成了一系列独特而高效的结构和功能。仿生技术通过对生物体的解剖和生理机理的研究，获取关键信息，并将其运用到工程设计中。

2 数字技术影响下的仿生建筑创作方法

2.1 模仿自然形态的造型仿生

通过数字技术的应用，可以更准确、更高效地捕捉和模拟自然界中各种生物体的形态特征，并将其运用到建筑设计中。数字化技术使得对自然形态的获取和分析变得更加便捷。通过激光扫描、摄影测量和三维建模等技术，可以快速而准确地获取自然界中各种形态的数据。这些数据可以包括植物的树叶纹理、动物的骨骼结构、水流的流线等。数字化技术还可将这些数据转化为计算机可处理的数字模型，为后续的仿生设计提供了基础。数字技术提供了强大的仿真和模拟工具，能够帮助设计师更好地理解和模拟自然形态的行为和功能。通过数值模拟和虚拟现实技术，设计师可以模拟自然界中的力学、流体、光线等物理过程，从而更精确地理解和表达自然形态的本质特征。这些仿真结果可以为设计者提供反馈和指导，帮助其优化和调整仿生设计。其中一个典型的例子是位于德国的“白杨船坞”。这座船坞设计灵感来自于白杨树的树皮结构。通过数字技术的支持，成功地分析和模拟了白杨树树皮的纹理和结构特点，并将其应用于船坞的外立面设计中。船坞的外墙采用了由大量独立运动的金属板组成的立体网格结构，它们像白杨树树皮一样起到了保护和隔热的作用。通过数字化建模和仿真技术，可以准确地模拟和优化这些金属板的运动和变形，从而实现了船坞外墙的自适应调节能力。当温度或湿度发生变化时，金属板会随之调整位置和角度，以确保船坞内部环境的稳定性和舒适性。这种仿生设计不仅增加了船坞的美学价值，还提高了其能源效率和可持续性。

2.2强调自然规则的原理仿生

仿生建筑是通过借鉴自然界中的生物学原理和结构，将其应用于建筑设计和构造过程中，以实现更高效、可持续和环境友好的建筑解决方案。强调自然规则的原理仿生是指在数字技术的支持下，设计师们通过模拟自然界中的规律和过程，将其转化为建筑设计的依据。数字技术提供了强大的计算能力和建模工具，可以更准确地分析和模拟自然界中的复杂系统和规则。例如，利用数值模拟和仿真技术，可以模拟风流、水流、光照等自然要素在建筑中的传递和影响，从而优化建筑的形态和结构。这些模拟结果可以为设计师提供有关能源利用、通风效果、采光效果等方面的信息，帮助他们做出更合理的设计决策。数字技术还可以提供丰富的数据资源和信息，更深入地了解自然界中的生物学原理和结构。通过收集和分析大量的生物数据，设计师可以发现自然界中存在的优化原理和进化机制，并将其应用于建筑设计中。例如，借鉴蜂巢结构的建筑设计可以有效地提高建筑的结构强度和稳定性；模仿树木的生长方式可以实现建筑的自我调节和适应能力。通过数字化设计和制造技术，可以实现建筑构件的个性化定制和精确加工，从而减少材料浪费和能源消耗。同时，利用机器人和自动化技术，可以实现高效的建筑施工和装配，提高建筑质量和施工效率。这些技术的应用使得仿生建筑的创作更加灵活、可持续和经济。

2.3满足特定要求的功能仿生

数字技术提供了强大的计算能力和建模工具，使得设计师可以对自然界中存在的生物体进行深入的研究和模拟。通过收集和分析大量的生物数据，设计师可以了解生物体如何适应环境、实现特定功能，并将这些原理应用于建筑设计中。例如，借鉴鸟类羽毛的结构可以实现建筑外墙的隔热和保温效果；模仿蝴蝶翅膀的色彩可以实现建筑表面的光学效果。通过数字技术的帮助，设计师可以更精确地模拟和优化这些功能效果，从而满足特定要求。数字技术还提供了丰富的数据资源和信息，进而更全面地了解生物体的特性和机能。通过收集和分析生物数据，设计师可以发现生物体如何实现特定功能的优化原理和进化机制，并将其应用于建筑设计中。例如，利用蚁群行为的仿生可以实现建筑的自组织和协作能力；模仿鲨鱼皮肤的纹路可以减少建筑表面的阻力和污染。数字技术的应用可以帮助设计师更深入地了解这些生物体的特性，并将其转化为具体的建筑设计策略。此外，数字技术还提供了丰富的工具和方法。例如，通过虚拟现实和增强现实技术，设计师可以模拟和展示仿生建筑的功能效果，使用户更直观地感受到建筑的特点和优势。同时，数字技术还可以支持建筑的智能化和自动化控制，实现更精确和高效的功能仿生。例如，借助传感器和智能控制系统，可以实现建筑的自适应调节和优化，从而提高建筑的舒适性和能源利用效率。例如，位于中国深圳的“蛇形大厦”也是一个非常有趣的例子。这座建筑借鉴了蛇类身体结构的原理，通过模仿蛇体的曲线和弹性，实现了建筑的柔性和适应性。数字技术的应用使得设计师能够更准确地模拟蛇体的运动和变形，从而创造出具有艺术价值和功能性的建筑。

3 结语

综上所述，数字技术在仿生建筑创作方法中发挥着重要的影响。从模仿自然形态的造型仿生到强调自然规则的原理仿生，再到满足特定要求的功能仿生，数字技术有助于设计师更准确地模拟和优化仿生效果，实现建筑的美学、功能性和环境友好性的提升。随着数字技术的不断发展和创新，我们有理由相信，仿生建筑将会在未来得到更广泛的应用，并为人们创造出更具创新性和可持续性的建筑环境。

参考文献

[1]陈玉婷，梅洪元．仿生视阈下的建筑谱系与发展动态研究：基于Cite Space的可视化分析[J]．当代建筑，2020(01):136-140．

[2]李世芬，李超先，丁晓博．类细胞仿生建筑设计方法研究[J]．新建筑，2016(01):112-115.

[3]仲美玲,王月涛,邓庆坦.数字技术背景下仿生建筑创作方法研究[J].城市建筑.2021(12):104-106+171.

作者简介：

杨策

性别：男  出生年月：1994-3  民族：汉

籍贯：广东省四会市

职称（学位）：研究生      学历：硕士

研究方向：建筑学，建筑设计