浅谈仿生建筑学在空间结构中的运用

【摘要】从古至今，空间结构的改变总是伴随着城市和农村的发展而随之改变的，空间结构是一个城市发展的重要基础保障，尤其是在可持续发展方面，更是一个关键点。因此，仿生学建筑的意义就体现了出来。仿生学建筑是依据着自然和人文这两点基本定义来进行建造的，无论是从建筑本身上来说，还是从未来发展意义上来说，仿生学建筑都对城市的整体空间发展有着极为重要的存在意义。研究仿生学建筑的意义又何在，可以这么说，不但是为了在设计建造建筑的时候可以从生物自然的角度吸取灵感达到创新，并且也是为了让人类生存的空间可以与自然环境完美的结合，使得空间结构在未来的发展中与环境协调发展，真正做到促进可持续发展。

【关键词】仿生；建筑学；空间结构

1.前言

城市相对于农村来说，人口是达到了一定的规模的，承载了主要非农业活动的所有能力，是主要人口居住之地，同时也是信息传递，交通运输和生产发展的主要活动空间。一个城市的人文精神和经济发展水平大大影响了城市的空间结构，然而一个城市的空间结构不仅仅受人文环境的影响，还受到自然因素的影响，如地形，经纬度，是否处于内陆等因素。人文因素主要表现在，历史的变革以及风土习俗的影响，同样是城市，在欧洲的城市和在中国的城市就大不一样，在欧洲，一般市中心很少有现代化的高楼大厦，基本都是从古欧洲流传下来的遗迹，而在中国，因为近现代持续不断的战争和历史变革，中国处在飞速发展的时间段，所以在市中心基本都是高楼林立，几乎无一例外。所以，欧洲人在处理市中心的空间结构方面就会更倾向于简单化和对历史的尊重，而中国人在处理市中心的空间结构方面则会更倾向于现代化和商业化。从这一点看来，中国的空间结构更需要仿生学建筑的介入，因为一旦仿生学建筑在城市的空间结构中完美的利用起来，就会让城市充满更多自然的元素。

2.主要定义

目前，在仿生学建筑中最新并且也是最前沿的5种空间结构体系是——

（1）张拉整体结构

（2）膜结构

（3）开合屋盖结构

（4）折叠结构

（5）玻璃结构

在百度百科上我们可以得知，仿生学指的是人类模仿生物功能并同时来发明创造的科学。以此类推，仿生学建筑就是指，模仿或拷贝自然生物的功能同时来发明创造的建筑。而仿生学的研究则主要是有以下几个方面的分类：力学仿生、分子仿生、能量仿生以及信息与控制仿生这几个主要方向。

可以看见，仿生学是从生物的各个角度分析并把握关键点的。

由此是可以发现，无论是仿生学建筑学还是仿生学其他类别的研究，都是从自然生物的角度出发来观察并改变这个人类世界的构造的。

3.建筑实例

自从人类开始有意识地从自然生物生物或自然景观上发掘一些基本的原理，仿生学这门学科就从来没有离开过人类的实现，如莱特兄弟发明的飞机就是因为观察了鸟儿的翅膀，从而发现的空气动力学这一原理的缘故。正如仿生学时刻围绕在我们身边一样，仿生学建筑也是从没有淡出过人类的视线。比如，北京奥运会上大放异彩的鸟巢和水立方，在这两个仿生学建筑里，鸟巢与水就是来自自然的最重要的引导因素，正是因为有了这两种自然因素，鸟巢与水立方才可以顺利地与全世界人民见面。

（1）台北101。这栋建筑位于台湾的台北市，它曾经在2004-2009年期间被评为是全世界最高的建筑物。它的灵感则来源于我国国宝熊猫非常爱吃的竹子，寓意着学习和成长。101大楼同时也被认为是全球最环保的建筑之一。

（2）北京国家游泳中心，又叫水立方。水立方是为了2008年的奥林匹克运动会中跳水的项目而准备的。建筑物从外面看上去就像是由水和泡泡这些基本的因素组成的立方体，所采用的四氟乙烯这类非常节能的基础建材，这种材料可以透过比普通建材要更多光线和热量，从而减少了能源成本。

这些建筑物，因为运用了仿生学的原理，就使得它们从非常普通的建筑而发展成为了对环境有益，节能环保，还十分美观的仿生建筑物。高大的建筑物可以减少城市空间的用地面积，比如台北101，而现代化的材料运用则可以带动整个城市空间结构方向的改变，比如鸟巢与水立方。这就是仿生学建筑越来越多的被运用到城市的空间结构中的原因。

3.1仿生学对空间结构中的具体运用

人们对仿生建筑的持续关注，说明了人类在满足自己温饱的情况下已经开始为生活质量和未来发展做出考虑了。而不断被重视的大自然的魅力也是逐渐走进了人们的视野，将自然界生物的外观，功能以及形态运用在建筑中就是最好的证明。建筑在设计者的妥善设计下，不仅能在外观上达到一个新的标准，看起来使人身心愉悦，还可以从效果上大放异彩，节能环保这些功能更是可以达到。

3.2仿生建材

建材从外观，内在功能方面大致是可以分为一下几种的——质感仿生建材，色彩仿生建材以及功能仿生建材。质感仿生建材以及色彩仿生建材都是模仿了动物或者自然界内其他生物的外表而研究出来的新型建筑材料。逐渐发展起来的与人们日常生活息息相关的建筑材料已经开始往仿生学的方向发展，对这些材料的结构，性能以及生长肌理的研究已经成为科学家持续关注的课题，而现在已经研究出来可以应用于空间结构的生物建材就包括了人造动物的皮毛，加气混凝土砌块等。其实现在的动物皮毛已经不仅限于时尚穿着方面，还被广泛应用于室内的设计上，即便这些人造的动物皮毛没有对空间改造有何影响，却也代表了未来空间结构内的一个发展趋势。

3.3结构设计

对于一个需要创新的建筑物来说，在结构设计方面采用仿生学的原理是可以最快效果的。在大自然中，不断去积极地发现和运用生物形态各异的外观，就可以使建筑在结构设计方面有一个新的升华。自然里面有许许多多还有待去发现的规律以及形态，这都是需要我们去不断关注并且做持续跟进的研究的，也只有这样，才可以在仿生学建筑的建造方面更胜一层楼。举例来说，深受世界各地人民喜爱的悉尼歌剧院，它的结构形式是一个贝壳的形式，在世界各地的仿生建筑作品中，是可以达到一等的水平的。

3.4力学仿生

善于观察和总结的科学家已经从大自然得出了许多可以运用到空间结构的设计中去的结论。在观察物体的抛物曲线和液态物体下落时表现出来的张力时，科学家们得出可以用支撑原理的性能去建造建筑物的整体形态，把建筑物的张力美表现出来。

总结

随着科学技术的不断进步，空间结构已经不满足于简单的四方四正，而是要在实现可持续发展这一目标的前提下，还要做到美观，富有人文气息。所以仿生学在建筑行业的运用早已是势不可挡的一项重大的融合举措。这样持续的发展下去，城市的建筑无论是从美观还是从环保，甚至是可持续发展来说，都是十分有利的。

参考文献：

[1]刘静. 仿生建筑学在空间结构中的运用[D].天津大学，2006.

[2]周立. 仿生建筑学在空间结构中的应用[J]. 消费导刊，2007，10：207-208.

[3]刘静，刘锡良. 仿生建筑在空间结构中的运用[A]. 天津大学.第五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学：，2005：8.