仿生设计的特点、方法及其在建筑艺术中的运用

　　摘要：文章从仿生设计学为出发点来探讨仿生设计在建筑设计中的应用, 并分别详细论述了仿生设计的特点和仿生设计手法在建筑设计中的应用现状。希望以此来引起设计界的思考和重视, 推动仿生设计的发展进步。

　　关键词：仿生设计学; 仿生设计; 建筑艺术; 建筑设计;

　　1 仿生设计学的概述

　　1.1 仿生设计产生的背景

　　经济的发展、社会的变革带来设计思想的革新和文化形式的丰富多彩, 同时也给人们的生活观念和时空概念带来了巨大的转变。在设计领域, 人类发挥其所独有的创造性思维和模仿生物设计能力, 在生物界开辟了人们探索和学习的新世界并开启了新的设计领域——仿生设计。

　　1.2 仿生设计学的概念

　　仿生设计学亦称之为设计仿生学。仿生学是研究生物的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征, 并把它们加以应用[1]。仿生设计学则是在仿生学和设计学基础上发展起来的一门新兴边缘学科, 以自然界万物为设计源, 有选择地在设计过程中对“形”“色”“音”“功能”“结构”等特征原理进行综合、利用及改进, 以实现人类社会和自然的和谐统一[2]。

　　1.3 仿生设计的目的

　　仿生设计从很大程度上减少了产品给环境带来的负面影响, 更好地实现了为人服务, 带给人们更多的是物质与精神的双重享受, 为设计的各门类提供了丰富多彩的形式和更为广阔自由的创造空间, 从而促进人与自然及产品的和谐。

　　2 仿生设计的特点

　　2.1 科学性

　　仿生设计学从从科学技术的角度出发, 将一定的设计原理作为基础、依据一定的仿生学理论和研究成果, 仿照生物的特性和优势产生设计服务人类, 因此其科学性极强。

　　2.2 趣味性

　　仿生设计展现了大自然独特的趣味性, 将其多样性及奇特形态运用于设计之中, 使最终的设计产品融入进真实的生活使用中, 从而带给人们新鲜的感受, 来引起使用者极大的兴趣。

　　2.3 学科综合性

　　仿生设计的综合性学科主要表现在其设计因地制宜, 在获得特定人群需求条件下, 运用计算机、物理、数学和化学等多学科语言进行构建原型数据。针对各个不同领域中的不同使用者及其需求的多元化进行有差异的设计, 设计师通过选择最有利于解决问题的自然生物模型, 在完成模拟的技术支持后, 从美学、人机工程的角度进行设计。

　　3 仿生设计的方法

　　仿生设计是在仿生学的研究基础上形成的一种新的设计方法, 是仿生学在设计中的应用体现[2]。仿生设计的方法包括模仿自然形态的具象仿生和剥离具象的抽象仿生。从外观上对自然对象的模仿称之为具象仿生设计, 具象的形态包括自然形态和人为形态[2]。剥离具象的抽象仿生设计是对自然个体的提炼与概括, 包括视觉上的感受, 也涉及到联觉领域[3]。

　　4 仿生设计在建筑艺术上的应用

　　4.1 仿生设计在建筑艺术中发展现状

　　在建筑艺术发展的历史长河中, 仿生设计形式在设计形式中具有举足轻重的地位。当下世界各国都已经将仿生设计理念运用到自己的设计之中, 有些国家把仿生设计理念和自己国家的特色及文化传统融为一体, 这使其旅游业的发展生机蓬勃。建筑仿生设计主要通过材料的应用来表达自身结构的个性, 展示建筑结构的独特之处。利用仿生设计理念的优势, 不仅能够提高建筑结构的使用价值, 同时, 也能使建筑融于周围的环境之中, 进而体现出建筑的艺术美。

　　4.2 建筑仿生设计手法

　　(1) 建筑形态上的仿生设计。建筑仿生中最常见的手法便是对建筑物外形的仿生, 设计师利用多变的设计手法通过模拟自然形态, 不仅可以让人们有亲近自然之感, 通过这些新颖的造型和生动的形象, 还可以满足人们猎奇的心理[4]。进而可以更好地将科技手法运用展示与建筑功能之中, 促成建筑的功能、结构与新形式的有机结合。着名建筑师卡拉特拉瓦在美国的第一个作品——密尔沃基艺术博物馆, 就是在形态上模仿鸟类的杰出之作。

　　(2) 建筑结构上的仿生设计。由于现代建筑技术的不断更新、以及建筑设计手法的多样性, 高科技、绿色环保、可持续与可再循环正在成为现代建筑设计的主流发展方向, 建筑结构上的仿生设计与大自然密切相连同时也在现代建筑设计中越来越受到设计师们的青睐。仿生建筑结构设计主要体现在合理地提取大自然中符合使用功能的生物体结构, 将其进行提取并加以运用于建筑设计力学构建之中。建筑结构上的仿生设计从某种程度上更是代表了现代建筑仿生学发展水平, 其设计形式主要有:仿壳体结构、仿膜结构、仿悬索结构、仿双螺旋结构等。现代主义建筑建筑的主要倡导者柯布西耶的代表作——朗香教堂就运用了结构仿生设计手法, 通过一直只蟹壳引发出朗香教堂的屋顶的形象。

　　(3) 建筑功能上的仿生设计。功能仿生是根据生物系统某些优异的特点来捕捉设计灵感的[5]。建筑功能仿生设计的关注点主要在于对生物体功能原理上的探究, 由于功能性的研究过程比较艰辛, 时间比较漫长, 则需要研究人员投入更多的精力。相对于其他仿生设计手法功能仿生设计研究比较晚, 但就目前已经投入实际运用中的研究成果来看, 功能仿生设计获得的成绩足以令人称赞。来自斯洛文尼亚仿蜂巢结构建筑、仿竹子结构的中国国际贸易中心、洛杉矶Transbay Transit塔楼的设计无一不是从大自然获得灵感的杰作。

　　(4) 建筑材料上的仿生设计。建筑材料仿生就是根据生物体的化学成分、组织结构、生态特征等研究出卓有成效的新型材料, 来满足人类对建筑材料性能和品种日益提高的需要。例如仿造荷叶的特殊表皮构造, 人们发明出了极大地解决了城市外墙清洁问题硅树脂外墙涂料。

　　5 结束语

　　向自然学习的仿生设计符合当今社会低碳环保的发展理念趋势, 又能满足现代人的审美观念与功能需求。如《道德经》所云:“人法地, 地法天, 天法道, 道法自然。”仿生设计遵循“师从自然”的设计手法, 运用类比的方法从自然界中吸取灵感进行创新, 因此可使建筑与自然环境和谐共生, 达到生态平衡, 其本身就是一种生态设计。

　　参考文献

　　[1]于晓红.仿生设计学研究[D].长春:吉林大学, 2004.

　　[2]周讯.仿生设计在园林规划设计中的应用研究[D].南京:南京林业大学, 2013.

　　[3]孙宁娜, 董佳丽.仿生设计[M].长沙:湖南大学出版社, 2010.

　　[4]徐晶.道法自然意味隽永——仿生建筑的造型艺术[J].家具与室内装饰, 2009 (3) :80-81.

　　[5] 姚晓微.建筑仿生设计探讨——源于生物的灵感[D].北京:北京建筑工程学院, 2006.