仿生建筑的概念、设计原则及知名案例分享

仿生建筑的概念、设计原则及知名案例分享北京鸟巢体育馆仿鸟巢

仿生建筑的概念,什么是仿生建筑

仿生建筑以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为研究对象,探寻自然界中科学合理的建造规律,并通过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。从某个意义上说,仿生建筑也是绿色建筑,仿生技术手段也应属于绿色技术的范畴。

简单来说,仿生建筑就是建筑设计师模仿自然生物(动物与植物)的某种形态、构造而新创的一种新型建筑,这些建筑无论从外形还是功能都与某些生物有相似之处。

建筑设计师建造仿生建筑的意义是什么

仿生建筑本身并不仅仅是一种设计方法或设计手段,而是一种设计观,最终想表达的都是人在面对自然时的一种态度。研究建筑中的仿生学设计就是为了从自然界中吸取灵感进行创新,以便于自然生态环境相协调,保持生态的平衡发展。尤其是在大力提倡节约能源,减少环境污染,建设节约型社会的环境下,研究建筑中的仿生学设计更具有十分重要的意义。

同时仿生建筑学也给人们暗示着必须遵循和注重许多自然界的规律,它告诉我们建筑仿生应该注重环境生态、经济效益与形式新奇的有机结合,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。

仿生建筑的结构分类有哪些

根据不同的仿生学原理和用料,仿生建筑可分为以下几种:

拱形结构类

曾生活在中生代的巨大爬行动物恐龙,身长20多米,身高4至8米,体重达30至40吨。这样一个庞然大物要走动觅食,生存下去,四肢必须承受相当大的负荷。如果恐龙不具备合理的力学结构,四肢就会被偌大的身躯压塌。专家们发现,恐龙巨大的身躯、长颈和粗长的尾巴的重力中心是在腰部,身体的重量通过身体重心传递到粗壮的四肢上,整个身体的上部犹如一座拱桥。

从力学角度来看,它的确是一种承受巨大负荷的理想结构的造型,这便是建筑史上的“拱形结构”的历史渊源。该仿生建筑的特点,是用料省,坚固耐压,外观美观大方。

薄壳结构类

生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳以及人的头盖骨等都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种“薄壳结构”的表面虽然很薄,但非常耐压。

模仿它们壳体在外力作用下,内力都沿着整个表面扩散和分布的力学特征,在建筑工程中早已得到广泛应用。

充气结构类

植物和动物的细胞内能充满了液体或气体。这些液体或气体对细胞壁产生一定的压力。生物学家把这种压力称之为液体静力压和气体静力压,统称为细胞的胀压。

根据细胞胀压原理,人们便设计出各种新颖别致的充气充液结构的体育建筑,如大型体育场馆、室内球场、网球场、充气游泳池、登山帐篷、野外餐厅等等。

美国工程师大卫·盖格成功地设计了一系列充气体育馆——密执安州蓬塔克城的歇尔佛体育馆就是盖格的杰作。充气体育建筑具有造型优美、光彩悦目的时代魅力。

“螺旋”结构类

车前子的叶子一般呈螺旋状排列,夹角为137º30´30"。只有这样,每片叶子方能得到最多的阳光。设计师们向车前子借鉴了调节日光辐射的原理,匠心独具地建造一座呈螺旋状排列的13层楼房,每个房间都可以得到最充足的阳光。

新陈代谢类

日本建筑师提出的“新陈代谢”城市设想,通过对生命周期和循环的分析,探求一种将不断更新变化的设备部分和能够长期使用的巨大结构体分开的设计方法。

1966年由丹下健三在日本山梨县建成的文化会馆是一座新陈代谢派的著名作品,它的平面组合就是仿照植物新陈代谢的功能,设计了一个个垂直的圆形交通塔,内为电梯、楼梯与各种服务设施,所有办公空间则建立其间,这样可以根据需要不断扩建或减少。

仿生建筑的设计原则

建筑的仿生设计有其独特的设计原则,例如整体优化 原则,适应性原则和多功能原则。而这些原则主要是针对 功能仿生、结构仿生、能源利用和材料仿生来说的,指的是建筑结构、功能等的高效、经济以及对于环境气候等的调节功能。

整体优化原则

整体优化原则是许多在仿生建筑设计上取得卓越成就的大师都推崇的原則,他们都很强调建筑的整体性。

仿生造型的建筑师们力图创造新的、有意义的建筑形式,以求探寻能够体现新的审美观念的途径,尽量突破传统建筑的形式禁锢.完全拒绝传统建筑艺术所强调的完满统一、规整、严谨有序的构图章法,对传统建筑进行消解和淡化,尝试塑造一种前所未有的建筑形象。但这是很难 的,这是一种将建筑艺术提升为一种能表达更深层次的纯艺术,如果艺术积累不到位又一味地追求突破的话,就容易造成设计的作品给人不伦不类的感觉,缺少共呜。因此,我们在设计当中就应该注虽建筑的整体性,也就是建筑自身给人的感觉应该是和谐统一的,就建筑的造型而言不能造成建筑的各个部分不协调、混杂的效果,这也是其他艺术门类所共有的原则。

适应性的原则

适应性原则更是设计师应认真对待的,因为这一点能 很好地体现环境与建筑的和谐共生。就像生物与自然环境的和谐共生一样,建筑要与周限的环境条件和用途相适 应,要与环境的主题相适应。

除了与自然环堍相适应外,还可以结合当地的风土人情来进行设计.这是建筑与人进行无形沟通的良好方式, 使人们更容易接受和记住建筑本身及逹筑师的设计构思, 

间时也能成为当地的文化向导。

世界知名的仿生建筑有哪些

上文介绍了仿生建筑的概念、意义、设计原则与分类等基础知识,那么接下来看看世界上知名的仿生建筑有哪些吧

北京鸟巢体育馆仿鸟巢


北京鸟巢体育馆仿鸟巢

许多看过“鸟巢”设计模型的人这样形容:那是一个用树枝般的钢网把一个可容10万人的体育场编织成的一个温馨鸟巢!用来孕育与呵护生命的“巢”,寄托着人类对未来的希望。

整个体育场结构的组件相互支撑,形成网格状的构架,外观看上去就仿若树枝织成的鸟巢,其灰色矿质般的钢网以透明的膜材料覆盖,其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。在这里,中国传统文化中镂空的手法、陶瓷的纹路、红色的灿烂与热烈,与现代最先进的钢结构设计完美地相融在一起。

整个建筑通过巨型网状结构联系,内部没有一根立柱,看台是一个完整的没有任何遮挡的碗状造型,如同一个巨大的容器,赋予体育场以不可思议的戏剧性和无与伦比的震撼力。这种均匀而连续的环形也将使观众获得最佳的视野,带动他们的兴奋情绪,并激励运动员向更快、更高、更强冲刺。在这里,人,真正被赋予中心的地位。

台北101仿竹子


台北101仿竹子

由C。Y。 Lee & Partners设计,灵感源于竹子,寓意学习和成长。该建筑位于台北信义区,曾在2004-2009年间被评为全球最高建筑,其也被认为是全球最环保的建筑之一,2011年7月获得了了LEED白金认证。

迪拜棕榈岛仿棕榈树


迪拜棕榈岛仿棕榈树

位于迪拜的人工群岛,外形酷似一片棕榈叶。建造人工岛的沙子来自波斯湾。棕榈岛开发商为当地的 Nakheel公司,来自比利时和荷兰的土地改造专家Jan De Nul和Van Oord负责清淤工作。






度莲花寺(LOTUS TEMPLE)仿莲花


度莲花寺(LOTUS TEMPLE)仿莲花


位于印度首都新德里,设计师是来自伊朗的Fariborz Sahba,灵感源于莲花,为巴哈伊信徒建造。该寺庙包括27片大理石花瓣,每三个一组,形成九个侧面,可容纳2500人,共有9个入口可进入中庭。







仿生建筑之悉尼歌剧院


仿生建筑之悉尼歌剧院

仿生建筑之悉尼歌剧院,它位于澳大利亚悉尼,是20世纪最具特色的建筑之一,也是世界著名的表演艺术中心,现在已经成为悉尼的标准性建筑。建在巨型花岗岩石基座上,各由4块巍峨的大壳顶组成。这些“贝壳”依次排列,前三个一个盖着一个,面向海湾依抱,最后一个则背向海湾侍立,看上去很像是两组打开盖倒放着的蚌。

结语

建筑仿生已成为一种新时代潮流,也是建筑文化的新课题。为了启发建筑合理创新,以及使城市环境达到生态平衡和持续发展,建筑仿生学是一种重要手段。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。建筑仿生学的应用范围很广,从城市总体到单体建筑,从居住环境到材料都可涵盖。未来的城市将是仿生与生态的城市。

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