展示设计中结构仿生设计的类型与设计方法

　　

        回归自然、模仿自然是人类的本性。庄子就曾经提出“天人合一”的观念，认为“人”与“自然”不是对立而是互补，是本质的统一。展示空间作为展示信息传播的媒介，是信息传递与信息沟通的桥梁。仿生设计原理在展示设计中的应用体现了人们对美好自然的追求。在现代展示设计领域中，曾有大规模的采用抽象的欧几里德几何图形作为展示形态创作的元素，但这种由纯粹形态构成的设计在自然界中很少见，其展示的形态与自然相脱离，它只是工业化、模块化的一种表现，而无视人类对自然情感的倾诉，让人感到工业化、机械化的冰冷。这种类型的展示设计往往不能有效地吸引观众、打动观众。因此只有从观众的情感要素出发，融入自然，采用仿生设计手法，才能让观众产生归属感。
　　
　　1 仿生设计方法在展示设计中的应用意义
　　
　　1.1 表达展示主题的意义
　　
　　在展示空间中“展品”是空间的主体，主题是空间的灵魂。空间形态的生成需以主题为核心，以“展品”作为设计原点而展开。展示设计师在进行仿生展示设计创意时，一定要有一个明确的展示主题定位后，才能开展仿生展示设计。因此仿生设计的主题性是区别于其它展示构筑物的明显标志，这个主题性是通过展示形态的符号语意传递出来的。展示主题意义的创造是围绕着展品而展开的空间叙述，通过对展示空间的设计、对展品的构建，用仿生原型的象征意义去连接展品和空间，形成富有创意的展示设计，使仿生展示设计创意理念更符合展示主题意义的表达，从而突出展示的主题概念[1-3].
　　
　　由仿生设计传递出的展示主题意义可以分为三个层次：第一层为仿生原型本身的功能意义，即仿生原型的基本语意；第二层为仿生原型的文化内涵语意，这种形态语意的产生与仿生物所在地的地方习俗和传统文化相关；第三层是仿生原型的符号象征意义，当仿生形态具有象征意义时，这种形态就成为传达展示主题意义的符号语言。
　　
　　1.2 对展示自然形式美的追求
　　
　　展示空间中，没有一个单独的部分或元素是独立存在的。所有局部的形态元素都会在视觉冲击力、功能和意义等方面相互依赖。对这些要素进行安排与处理，使展示空间中的多种设计元素有机融合，产生迷人的视觉效果，以满足展示要求和美学需求。先人从模仿自然形式美感的创作过程中慢慢总结出了形式美的规律，并把这些设计规律应用到艺术设计上，成为设计师遵从的设计规范。如自然中的山脉、水波、贝壳、叶子、花瓣等成为设计师创意的灵感来源[4].
　　
　　1.3 塑造原创展示空间形态
　　
　　展示设计重要内容之一就是如何塑造原创的展示空间形态，从而塑造其个性魅力，以最大限度地吸引人、招揽人，满足人的猎奇心理。自然界生物千姿百态、无奇不有，仿生展示设计以自然界的生物为研究对象，结合仿生学的研究成果，在设计过程中应用仿生设计的原理设计出标新立异、新颖独特的造型形态，满足人们渴望了解世界、追求个性化的心理[5-6].
　　
　　2 结构仿生设计的类型与设计方法
　　
　　2.1 壳体结构形态仿生设计
　　
　　自然界中有很多壳体的物质，如蛋壳、甲壳虫、贝壳、果壳等等，它们不仅具有自然优美的曲面，还具有坚韧的外壳结构[7].根据国外研究，一个普通鸡蛋是一个中心轴线对称的物体，蛋壳是具有平滑曲率的拱形曲线，它的蛋壳厚度与长度之比约为1:120.当鸡蛋与外力接触时，蛋壳内的拱形曲线把外力及时的分散到曲面上的各点，把外压力转化为均匀的曲面压力，从而获得良好的抗压性能，让一个小小鸡蛋能够承受34千克的重量。除此之外，自然界中还有许多质地轻巧、拱形曲线曲度均匀、具有良好力学性能的生物体结构。展示壳体形体结构的设计应用主要是建造技术上的限制，但经过相当长时间的努力和新技术新材料的应用，壳体形体结构凭借着质轻、强度高、跨度大、外形多样、内部空间新颖等优点，已大量应用于大型展览建筑设计中。展示壳体结构仿生设计，将应用这一力学成果模仿壳体形体结构进行设计创作，以最少的材料，最自然的形态应用到展示形态的创意设计中。
　　
　　以笔者主持设计的“甲壳虫汽车展馆”设计为例。甲壳虫汽车展馆属于商业性质的展示设计。本案从甲壳虫汽车本身所具有的形态，从标新立异、创新设计的视角来创作。其展览馆结构设计充分利用了壳体结构设计原理，以甲壳虫的“形”和甲壳虫汽车“形”以及自然流畅的曲线、曲面形态、形式美感等元素来设计。它既符合展示要求，又符合甲壳虫汽车外观形态，整个展览建筑采用壳体结构分段预制、造型新颖独特。在内部承重结构设计上采用均匀渐变的拱形曲线网，同时还借鉴了扇贝波浪状起伏的结构功能，用局部双层钢网构建、混凝土一次浇灌成形，使壳体结构的钢度大大加强。整个外壳厚度仅仅为15CM,最大跨度90m,高35m,实现了大跨度的空间，创造了用最少的材料获得大尺度的展示空间的奇迹（图1）。
　　
　　2.2 骨架结构仿生设计
　　
　　骨架结构仿生设计主要是研究动物的骨骼，如：恐龙、马、牛、鸟的骨架结构和支撑身体与承重之间的关系，运用类比的方法在实际的工程建设中实践。如1889年为巴黎博览会设计的埃菲尔铁塔（图2）是一座高达300多米的金属塔，它是由法国着名工程师埃菲尔设计的。埃菲尔铁塔就是模拟应用了灵长类生物胫骨的结构原理。
　　
　　2.3 网状骨架结构仿生设计
　　
　　网状骨架形态仿生设计主要研究自然界中一些具有逻辑性强、相互交织的网状物体，吸收其形式美感、韵律节奏、结构原理来进行设计[8].如图3所示植物的叶脉、蜻蜓的翅膀、蝴蝶翅膀、蜘蛛网结构设计在商业店铺展示设计中的应用。又如1851年伦敦世博会“水晶宫”设计。