仿生设计在景观设计中的实践应用

英国伯明翰塞尔福瑞吉百货大楼：其外型轮廓犹如女性的身体，外表悬挂了1.5万个铝碟，创造出一种极具现代气息的纹理装饰效果，有如女人服饰上鳞片式的金属圆片，闪烁于阳光之下，使建筑的商业氛围表现到极致。

美国科罗拉多州丹佛国际机场：是美国面积最大及全世界面积第二大的机场，丹佛国际机场已经有18年的运营历史，是美国最为繁忙的机场之一，有二十二家航空公司提供1200个航班。此机场的特别之处在於屋顶用特殊布料覆盖及采用张力结构的设计，令人联想到受冰雪覆盖的落矶山脉。

荷兰鹿特丹的“城市仙人掌”：是一个坐落在荷兰的住宅工程，它将在19层楼中提供98个居住单元。多亏了这种错落有致的曲线阳台的设计，每个单元的室外空间能够得到足够的阳光。

美国波特兰“连跳商业中心”：位于美国俄勒冈州波特兰市的“连跳商业中心”，由马来西亚建筑师肯·肖杨设计。该中心使用了太阳能发电，并且配备有污水及雨水回收系统，建筑材料使用了可回收的建筑材料。还设计了独特的园林景观，使得商业中心成为城市中心的绿色购物花园。

“树纹塔”摩天大楼：由美国著名的环境设计大师、建筑师威廉·麦克多诺设计。他设计的“树纹塔”使建筑可以像树木一样进行光合作用，在设计中，他充分利用太阳能和自然光，不仅实现视觉上震撼效果，同时使得整个建筑物被环境所包围，成为名副其实的绿色建筑。

巴黎“防烟雾”大厦：建筑所用的原料都是可回收可降解材料。建筑的功能非常完善，有公共场所、会议室、画廊、餐厅和花园，采用太阳能发电和光合作用净化空气，预计将修建在巴黎运河上，将成为教育巴黎市民保护环境普及可持续发展战略的重要基地。

美国辛辛那提的“罗布林大桥坡度”大厦：位于辛辛那提市最著名的罗布林大桥旁，是由纽约世界贸易中心重建总体规划建筑师丹尼尔·李博斯金设计的。最具特色的是顶层的倾斜坡度使用了仿生技术与周边的自然环境相适应，与著名的城市标志罗布林大桥相配合。

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浅析园林规划中的仿生设计方法

作者：赵盈

来源：《城市建设理论研究》2013年第19期

摘要：目前，在园林设计的众多方法之中仿生设计的使用较为广泛，本文将从仿生学的原理出发，深入探讨其在园林设计中的地位和所产生的作用。

关键词： 园林规划仿生设计 方法

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

前言

自然界千姿百态、错综复杂、精巧奇妙的造型、色彩、纹理效果等已为园林设计提供一种新的手段及思维。仿生设计使得园林规划更具亲和力，同时也吻合“回归自然”、“返璞归真”的理念及发展潮流。设计师通过借助仿生设计的各种手法，来表达自己对园林设计的理解，走出设计模仿的怪圈。

一、仿生设计学的含义

仿生学是在生物科学和技术科学的基础之上发展起来的一门新兴边缘学科。仿生设计学亦可称之为设计仿生学，它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，它是以万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、原理、方法和途径。

二、园林规划中的仿生设计方法

1 对形态的仿生

形态仿生是基于人类美学的出发点，通过对生物体形态的模仿，使建筑形象生动、有趣，愉悦人的视觉感受；或者根据一些提取自生物的符号，来表达某种具体的象征意向。在园林规划中形态仿生又分为具象仿生和抽象仿生。

（1） 具象形态仿生具象形态仿生设计是自然界生物形态的直接再现。根据自然界中动物或植物等的形态、造型、色彩或图案进行构思设计，并力求最真实地再现和描绘自然界的形象，反映出设计师对美好自然的向往和情感寄托。在园林规划中具象的形态仿生设计应用比较广泛。在西方也有具体的应用，如古希腊的多立克柱式及爱奥尼柱式分别模仿男性威武和女性娇媚的体态；再如，在居住小区中常用树木修剪造型而成的鸟类、动物形象，用石材等制作的龙源期刊网

文章编号:1009󰀁6825(2008)09󰀁0078󰀁03仿生学在建筑设计中的应用

收稿日期:2007󰀁11󰀁30作者简介:王立福(1978󰀁),男,工程师,青岛市建筑设计研究院股份有限公司,山东青岛󰀁266003单󰀁欣(1979󰀁),女,助理工程师,青岛市建筑设计研究院股份有限公司,山东青岛󰀁266003李󰀁尧(1981󰀁),男,中国海洋大学硕士研究生,助理工程师,青岛市建筑设计研究院股份有限公司,山东青岛󰀁266003王立福󰀁单欣󰀁李尧

摘󰀁要:从城市环境仿生、造型仿生、功能仿生、结构仿生以及建筑材料仿生等方面探讨了仿生学在建筑设计中的应用,指出建筑仿生应注意环境生态、经济效益与形式新颖的有机结合,从而促进建筑业的不断发展。关键词:仿生学,建筑设计,功能仿生,环境中图分类号:TU201文献标识码:A1󰀁概述生物在千万年进化的过程中,为了适应自然界的规律而不断完善自身的组织结构与性能,获得了高效低耗、自我更新、新陈代谢、结构完整的保障系统,从而得以顽强的生存与繁衍,维持了生物链的平衡与延续。研究建筑仿生学就是为了从自然界中吸取灵感进行创新,以便与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,研究仿生学在建筑工程中的应用更具有十分重要的意义。2󰀁仿生学在建筑设计中的应用2.1󰀁城市环境仿生城市环境仿生由来已久,比较有代表性的例子是法国巴黎的城区改建规划。早在1853年时,巴黎塞纳区行政长官欧思曼(G.E.Haussmann)为了执行法国皇帝拿破仑第三的巴黎建设计划,曾

2.3󰀁分段治理1)北入口广场地段。面向五一路干道,是外界进入太平街历史街区的主要入口,根据土地利用及道路交通规划,该地块内承担的主要内容为历史街区标识入口节点及旅游集散性的商业服务和文化娱乐功能。通过对现状的建筑进行梳理,保留两排质量风貌较好的历史建筑,拆除搭建,通过钢结构玻璃顶将两排历史建筑联系组成一个有机的建筑群,主要用于游客进入和离开历史街区时进行购物休整的场所。建筑群南侧设一小型影剧院,作为游客和社区居民的娱乐设施。入口处太平街东侧设有名人文化广场,摆设刻有屈原、贾谊、陶侃等太平街与长沙名人事迹和名句的自然大石,并设一汉阙式石碑,碑上刻󰀂太平街历史街区 作为街区标识。搬迁利用救火会旧址建设󰀂文夕 大火纪念广场,广场上设置火灾纪念性雕塑,及流水池等消防展示设施,作为进入太平街历史街区的第一处景观。地段东面设有交通性集散广场,作为游客与停车场之间的联系枢纽。2)南入口市井风情广场地段。此地段主要内容为市井风情广场,其北侧隔街利用原有建筑设置晋康纸行,西侧为湘绣馆,东侧为贾谊故居园林区。广场中心内容有长沙百俗石及市井众生像群雕和长沙风情浮雕墙,充分展现长沙和太平街历史街区清末民初的市井商业氛围,并通过广场上的休憩环境设计满足游客和居民对休闲空间的需求。3)太平门广场地段。位于孚嘉巷的西头,向西通过回龙街与湘江相通。根据土地利用规划和空间景观规划,这一地段是太平街历史街区与湘江滨江景观带联系的重要节点,其承载的主要功能是历史文化记忆广场和休闲绿地。通过新建的部分城门和城墙残迹将太平街历史街区和湘江的历史空间意象联系起来;通过城门内部的广场铺地形式变化,在城墙根儿营造出历史沧桑感(碎残青砖铺地)、在四正社旧址附近营造出革命肃穆感(白色沙石铺地),城门内部的一段通道铺地采用阴刻手法,通过不同年代的老地图描绘出太平街头历史街区从楚汉以来在长沙城中的位置变迁。在四正社旧址入口设铭刻革命事迹与名言的石屏小品群。广场南侧设置面向广场的商业旅游服务建筑,北侧为通向文化创意区和革命历史纪念展馆的入口,东与孚嘉巷相连。历经一年多的修复,长沙最古老的商业区太平街近日再现明末清初长沙城的民居风采。参考文献:[1]吴桂军.城市规划中历史街区的保护与更新[J].山西建筑,2006,32(15):30󰀁31.[2]范雪峰,白󰀁杰.谈城市历史街区的保护[J].山西建筑,2005,31(11):12󰀁13.IntroducearectificationplanatTaipingStreetinChangshacityLIDan󰀁WEIChun󰀁yuAbstract:ThispaperintroducedTaipingStreetinChangshacityhistoricalandculturalblocksthebasicsituationofarectificationplan,thefo󰀁cusandtransformationinthewaynodesandfollowthedesignprinciples.Thedesignersoftherectificationprogramhistoryontaipingstreethistoricalandculturalblocksthelandscapedesigncontextandmadeaseriesofissuessuchasexploratoryresearchtoexplorethetaipingstreethistoricalandculturalblocksethnic,geographicalandculturalcharacteristics,toproduceanewidea,contentanddepth,andtheexcellentlo󰀁calcharacteristicsofdesignwork.Keywords:historicalandculturalblocks,protection,rectification,context!78!第34卷第9期2008年3月󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁山西建筑SHANXI󰀁ARCHITECTURE󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁Vol.34No.9Mar.󰀁2008󰀁󰀁对巴黎市区进行了大规模的改建,它不仅要表示对帝国首都的赞美,而且要在城市结构功能上进行改善,使城市交通、环境绿化、居住水平都达到一个新的境界。为了实现这一设想,巴黎改建规划在某种程度上就是模拟了人的生理循环系统而进行设计的。这种城市环境仿生思想,不仅在当时已起到了积极的作用,解决了困扰巴黎的城市交通与环境美化问题,使巴黎在世界上成为城市改建的成功范例,而且它的城市环境仿生理念为今后的城市规划提供了很好的借鉴经验。目前,国内许多城镇的小区规划设计与󰀂簇群城市 规划思想颇有异曲同工之处。2.2󰀁造型仿生建筑造型仿生是建筑创新设计的一种有效方法,它是通过研究自然界生物千姿百态的规律后而探讨在建筑上应用的可能性,这不仅使建筑形式与功能、结构有机融合,而且还是超越模仿而升华为创造的一种过程。造型仿生在建筑工程设计中较为常见,它不仅可以取得新颖的造型,而且往往也能为发挥新结构体系的作用创造出非凡的效果。美国建筑师埃罗!萨里宁(EeroSaarinen)是一位将建筑的功能与艺术效果真正完美结合的建筑大师,他独特的艺术想象力和建筑思想以及留下的雕塑性非常强的作品,对后来的建筑影响深远。他最著名的作品是纽约肯尼迪机场的美国环球航空公司候机楼,建筑外形就象展翅的大鸟,动势强劲,屋顶由四块现浇钢筋混凝土壳体组合而成,几片壳体只在几个点相连,空隙处布置天窗,楼内的空间富于变化,这是一个凭借现代技术把建筑同雕塑完美结合的作品。日本建筑师丹下健三为1964年东京奥运会设计的游泳与球类比赛馆,利用悬索结构仿贝壳体形,使功能、结构与造型达到有机结合,令人耳目一新,成为建筑艺术作品的优秀范例。建筑大师赖特是一位善于结合自然环境的建筑师,他早年曾攻读过结构专业,因此能在建筑造型与结构体系的融合方面运用自如。1950年他设计建造的威斯康星州约翰逊制蜡公司试验楼就是仿照地面菌菇类植物的结构特点,把主要支承结构放在建筑中央,四周楼板悬挑,外表形成幕墙,给人以自然的形态,达到和环境融为一体的境界。上述建筑师的作品无疑值得在建筑创作中借鉴,只要善于观察和吸收自然界中千变万化现象的内在规律,就能有取之不尽的灵感源泉。遗憾的是,国内外也曾出现一些简单模仿某一形象的作品,但这些都已背离了建筑仿生的意义,而只是单纯追求一种新奇的效果,它既无创新的价值,也不能与周围生态环境取得协调,是一种建筑文化的糟粕,这是特别需要引以为戒的。2.3󰀁功能仿生在建筑使用功能方面的仿生,应用也很普遍,表现形式也是多种多样的,只要善于应用类推的方法,就可以从自然界中吸取无穷的灵感,使建筑的空间布局更具有新意。例如,芬兰著名建筑师阿尔托(AlvarAalto)设计的德国不莱梅高层公寓(1958年~1962年)的平面就是仿自蝴蝶的原型,他把建筑的服务部分与卧室部分比作蝶身与翅膀,不仅使内部空间布局新颖,而且也使建筑的造型变得更为丰富。建筑的功能往往是错综复杂的,它不仅仅是单一功能元素的相加,而是多功能发展过程的综合。如何有机地组织各种功能成为一种综合的整体,自然界生物也为人们提供了交织组合的范例,这使得建筑师在建筑功能组织中有所启发。当代集中式的建筑倾向已使巨型高层建筑与多功能建筑随处可见,这就要求在有限的空间内要高效低耗地组织好各部分的关系,使这些空间可以适应多种功能。建筑师没有理由在复杂的功能组合中浪费空间和材料,也没有理由不向大自然这位最好的老师学习。2.4󰀁结构仿生美国工程师富勒(BuckminsterFuller)从自然界的晶体与蜂窝的菱形结构中获得了启发,设计了加拿大蒙特利尔国际博览会美国馆。他仿照一种深海鱼类的网状骨骼结构和放射虫的组织结构,创造了立体网架的短线弯窿,高度达60m,直径为76.2m,弯窿外部用塑料敷贴,并可启闭,夜间灯光照亮,通体透明,犹如星球落地。在结构仿生方面,最著名的还有西班牙工程师圣地亚哥!卡拉特拉瓦(SantiagoCalatrava)。他为1992年西班牙塞维利亚国际博览会设计的科威特展览馆,其屋顶是模拟动物关节的自由运动而可自由启闭的结构,夜间屋顶肋架敞开,下面平台上便可进行露天的各种活动,它不仅在结构与功能上能够有机结合,而且也给人以无限的遐想。形态万千的自然界生物根据自己不同的构造和存在方式,有着不同的特征,存在不同的体现自身特点的尺度,只要认真研究客观生物实体构造和空间结构形式之间的相似离合度,认清生物体的优化程度和结构限定性,探寻空间结构形式与生物形体和构造之间的内在关系,有利于人们对结构仿生工程的认识,找到一条发展仿生建筑结构新形式的途径。2.5󰀁建筑材料科学家们通过对某些生物特殊的有机构成结构所进行的广泛而深入的研究与试验,总结出某些仿生材料学方面的经验和规律。比如,模仿蜂巢创造了既轻又美的网格结构,而且也用于建筑材料的设计,设计出了各种轻质高强的泡沫蜂窝材料和结构。泡沫混凝土、泡沫塑料、泡沫玻璃和泡沫合金等都已得到大规模的使用。实践证明,这种材料中由气泡组成的蜂窝,既隔热又保温。最近,英国的建筑师试制成功一种蜂窝墙壁,中间填满由树脂和硬化剂合成的尿素甲醛泡沫,用这种墙壁建造住宅,结构轻巧,冬暖夏凉。3󰀁结语建筑仿生是多方面的,也是综合性的,合理运用仿生原理,可帮助人们创造性地设计出新颖和适应生态环境的建筑形式。同时,仿生建筑学暗示着人们必须遵循和注意许多自然界的规律,它告诉人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。建筑仿生的创新更需要学习和发挥新科技的特点,要做到这一点,从事建筑行业的设计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机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,它必将促进建筑工业的不断发展,成为建筑创新的源泉和保证环境生态平衡的重要手段。参考文献:[1]戴志中,杨󰀁震,熊󰀁伟.建筑创作构思解析:生态!仿生[M].北京:中国计划出版社,2006.[2]哈韦尔!皮奥斯,罗莎!塞尔维拉.建筑学的仿生结构∀∀∀西班牙皮奥斯和塞尔维拉的五个作品及五项原则[J].时代建筑,2006(9):67󰀁68.[3]杨小峰,罗文媛.仿生建筑浅析[J].青岛理工大学学报,2006(6):89󰀁90.!79!󰀁󰀁第34卷第9期2008年3月󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁王立福等:仿生学在建筑设计中的应用

仿生设计在建筑领域中的应用实例分析

引言

随着科技的快速发展和人们对环境保护意识的增强，建筑行业也需要适应新的要求。仿生设计作为一种将自然界的形态、结构、功能与人工工程相结合的创新设计方法，已经在建筑领域展现了广阔的应用前景。本文将通过分析几个实际的案例，探讨仿生设计在建筑领域中的应用，并强调其对建筑环境的可持续性发展所带来的积极影响。

一、蓝色腐殖质屋顶

蓝色腐殖质屋顶是利用仿生设计原理，通过模仿自然界的蓝藻菌层，设计一种有机层来滋养屋顶绿化，并有效处理雨水的渗透。蓝色腐殖质屋顶借鉴自然界中蓝藻的生长原理，有效利用雨水，并通过生物降解来净化水质。这种仿生设计的屋顶不仅能够有效减轻城市内涝问题，并且还能提高建筑的绝热性能，节约能源。在实际的应用中，蓝色腐殖质屋顶在国内外已经得到广泛推广和应用。例如，新加坡的Supertree大楼，其屋顶设计了仿生蓝色腐殖质层，这不仅增强了建筑的生态系统，也为居民提供了独特的景观。

二、鲸鱼胸骨结构

鲸鱼胸骨结构是仿生设计在建筑领域中的又一个重要应用。鲸鱼胸骨结构的原理是模仿鲸鱼身体结构中的胸骨，通过几何形态的优化设计，实现了建筑结构的轻量、高强度和高刚度。这种结构设计方法可以有效地节约材料的使用，降低建筑自身的重量，并且提高了建筑的抗风性能和耐震性能。一个典型的仿生设计案例是中国广州的“小蛮腰塔”建筑，它的结构采用了鲸鱼胸骨结构，使得建筑在高楼层的情况下依然具备较好的稳定性，而且结构更为轻巧。

三、百叶窗设计

百叶窗是又一个典型的仿生设计在建筑领域中的应用实例。百叶窗设计的灵感来自于蝴蝶的翅膀结构，通过模仿蝴蝶翅膀微小鳞片的排列方式，在建筑外墙上设计了一系列可调节开闭的百叶状构件。这种仿生设计的百叶窗不仅可以调节室内光线的亮度和方向，还能有效地阻挡阳光照射，减少室内温度的升高，从而降低了空调的使用频率，实现了节能效果。这一设计方法在许多地区已经被广泛应用，例如迪拜index tower建筑群，其外墙上的仿生百叶窗设计不仅使建筑形象更加独特，也提高了建筑的能源利用效率。