(沈陽建筑大學(xué)　遼寧　沈陽　110168)

從古至今，仿生學(xué)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用一直都很廣泛，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)成為新的潮流，也成為新的建筑文化課題。為了啟發(fā)建筑合理創(chuàng)新，以及使城市環(huán)境達(dá)到生態(tài)平衡和持續(xù)發(fā)展，建筑仿生學(xué)是一種重要手段。建筑創(chuàng)作中運(yùn)用仿生學(xué)可以使建筑像大自然中的生物一樣與環(huán)境很好的融為一體，仿生學(xué)發(fā)展前景廣闊，未來的城市可能會(huì)成為仿生與生態(tài)的城市。

一、建筑仿生學(xué)概述

建筑仿生學(xué)是根據(jù)自然生態(tài)與社會(huì)生態(tài)規(guī)律，并結(jié)合建筑科學(xué)技術(shù)特點(diǎn)而進(jìn)行綜合應(yīng)用的科學(xué)。它的主要研究內(nèi)容包括：城市仿生，功能仿生，結(jié)構(gòu)仿生，形式仿生等方面。應(yīng)用范圍很廣，從城市總體到單體建筑，從居住環(huán)境到材料都可涵蓋。它的研究意義既是為了建筑應(yīng)用類比的方法從自然界中吸取靈感進(jìn)行創(chuàng)新，同時(shí)也是為了與自然生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，保持生態(tài)平衡。

二、建筑設(shè)計(jì)中的仿生

(一)建筑使用功能仿生

在建筑使用功能方面的仿生，應(yīng)用很普遍，不過表現(xiàn)的形式是多種多樣的，只要善于應(yīng)用類推的方法，就可以從自然界中吸取無窮的靈感，使建筑的空間布局更具有新意。建筑功能仿生注重研究生物體的“有機(jī)統(tǒng)一性”特點(diǎn)，通過對(duì)生物體內(nèi)部機(jī)能如新陳代謝和神經(jīng)系統(tǒng)等方面的模仿來組織建筑功能或指導(dǎo)建筑和城市及其環(huán)境的發(fā)展。[3]

1950年，法國建筑師勒·柯布西耶在設(shè)計(jì)法國孚日山區(qū)的朗香教堂期間，一枚蟹殼給了他無窮靈感。他選擇了與以往任何設(shè)計(jì)作品都不同的屋頂樣式。該屋頂各邊都像殼一樣向上彎曲，在殼易碎的超薄材料里蘊(yùn)藏著自然力和堅(jiān)韌性。同時(shí)，朗香教堂的平面就是模擬人的耳朵，象征著上帝可以傾聽信徒的祈禱。正是因其平面具有超現(xiàn)實(shí)的功能，以致在造型上也相應(yīng)獲得了奇異神秘的效果。

芬蘭著名建筑師阿爾托設(shè)計(jì)的德國不萊梅的高層公寓(1958-1962年)的平面就是仿自蝴蝶的原型，他把建筑的服務(wù)部分與臥室部分比作蝶身與翅膀，不僅造成內(nèi)部空間布局新穎，而且也使建筑的造型變得更為豐富。

(二)建筑造型的仿生

一棟外型設(shè)計(jì)優(yōu)美的建筑，首先會(huì)吸引人們的目光，并帶給人們無窮的遐想。成功的仿生學(xué)建筑設(shè)計(jì)就在很大的程度上具備了這樣的先天條件。在東西方建筑發(fā)展歷史中，我們都可以看見建筑師和設(shè)計(jì)師的靈感基本是來源于自然界。仿生學(xué)研究自然界中“優(yōu)美而合理”的生物形態(tài)，這給建筑師和設(shè)計(jì)師帶來了無盡的想象空間。[4]

最著名的悉尼歌劇院由4塊巍峨的大殼頂組成。這些“貝殼”依次排列，前三個(gè)一個(gè)蓋著一個(gè)，面向海灣依抱，最后一個(gè)則背向海灣侍立，看上去很像是兩組打開蓋倒放著的蚌。高低不一的尖頂殼，外表用白格子釉磁鋪蓋，在陽光照映下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，既像豎立著的貝殼，又像兩艘巨型白色帆船，飄揚(yáng)在蔚藍(lán)色的海面上，故有“船帆屋頂劇院”之稱。而它的設(shè)計(jì)者約恩·烏松后來解釋，他的設(shè)計(jì)理念既非風(fēng)帆，也不是貝殼，而是切開的橘子瓣，但是他對(duì)前兩個(gè)比喻也非常滿意。

(三)建筑結(jié)構(gòu)的仿生

結(jié)構(gòu)仿生是建筑仿生中最為成熟的分支學(xué)科，就目前看來運(yùn)用也最為廣泛，在這一領(lǐng)域，先進(jìn)的工程師們?cè)诮鼛资陙砑喝〉昧朔欠驳某删?，他們具有力學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，比建筑師更善于觀察自然界的一切生態(tài)規(guī)律，已應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)造了一系列嶄新的仿生結(jié)構(gòu)體系。從一滴水珠和一個(gè)蛋殼看到了其自由拋物線型曲面的張力與薄壁高強(qiáng)的性能；從竹子和葦草的圓筒形斷面到筒狀殼體的運(yùn)用；從一片樹葉的葉脈發(fā)現(xiàn)了其交叉網(wǎng)狀的支撐組織肌理以及將蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu)體系運(yùn)用到索網(wǎng)結(jié)構(gòu)中等等，這些對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)都是十分有益的啟示。[5]

1947-1949年意大利結(jié)構(gòu)工程師奈爾維和建筑師巴托利設(shè)計(jì)的意大利都靈展覽館的巨形拱頂就是仿葉脈肌理而建造起來的，混凝土骨架和玻璃格組成的拱頂寬93.6m，長75m。1960年奈爾維又建成了羅馬奧運(yùn)會(huì)的大體育宮，半圓形彎頂直徑達(dá)到98.4m，可容納16000觀眾，內(nèi)部采用放射形拱肋的構(gòu)造形式支撐著上部的混凝土彎頂，頂厚只有6cm。同部看去既象一朵花，也象是密密麻麻的葉脈網(wǎng)，成功地使現(xiàn)代技術(shù)與使用功能、裝飾藝術(shù)達(dá)到有機(jī)的結(jié)合。

坐落于日本東京的1964年奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館——代代木體育場(chǎng)，也是當(dāng)代仿生建筑的杰出代表。這一個(gè)由瞬間的海浪漩渦而引發(fā)靈感的設(shè)計(jì)，其類似海螺的獨(dú)特造型給人很強(qiáng)的視覺沖擊。這座建筑就采用了懸索結(jié)構(gòu)這一來源于蜘蛛網(wǎng)的靈感，用數(shù)根自然下垂的鋼索牽引主體結(jié)構(gòu)的各個(gè)部位，從而托起了這座總面積達(dá)兩萬多平米的超大型建筑，成為建筑藝術(shù)的經(jīng)典作品，其懸索結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)師川口衛(wèi)也因此成名。

德國結(jié)構(gòu)工程師奧托于1967年在加拿大蒙特利爾國際博覽會(huì)上建造的德國館，象一群帳篷式的建筑物，這是用網(wǎng)索結(jié)構(gòu)仿蜘蛛網(wǎng)形的支撐體系，上面用塑料面層覆蓋，造型非常特殊，它可以有利于作為臨時(shí)性建筑的裝卸。[6]

西班牙建筑師圣地亞哥·卡拉特拉瓦是結(jié)構(gòu)仿生的代表人物。拉特拉瓦的工程使人想起復(fù)雜的有機(jī)生命體的構(gòu)成方式。這可以作為一個(gè)理由來解釋為什么他設(shè)計(jì)的橋梁、嘹望塔以及建筑群像是從景觀中生長出來的一樣，不僅貼切而且加強(qiáng)了景觀。當(dāng)然，他設(shè)計(jì)的形式并不是純粹的模仿，也不是直接采用有機(jī)體的式樣。[7]他的設(shè)計(jì)方案，或者說他在自然中所作的畫，其靈感來自于生物體，尤其來自于人體的骨架、循環(huán)系統(tǒng)以及皮膚的活動(dòng)與生長方式。此外，他也從身體的特技動(dòng)作與舞蹈者克服重力的姿勢(shì)中獲得了豐富的靈感，捕捉形變，并將之加入到一個(gè)流動(dòng)的世界中去。因此，當(dāng)卡拉特拉瓦設(shè)計(jì)的建筑如同植物一樣植入景觀時(shí)，此建筑不僅不會(huì)抑制景觀本身的特征，反而還能加強(qiáng)景觀的惟一性。當(dāng)他的作品放置干被遺忘的城市外圍時(shí)，能給這個(gè)地方帶來希望和復(fù)興的渴望。

三、結(jié)論

大自然是很好的老師，自古以來各方面給人類提供了源源不斷的創(chuàng)作靈感。面臨要求是大跨度,大高度,安全,經(jīng)濟(jì),美觀的建筑而適用,歐美等各地的學(xué)者正轉(zhuǎn)向?qū)Υ笞匀唤Y(jié)構(gòu)形態(tài)的研究。人也是大自然中的一員，人類為了生存與發(fā)展不僅需要建筑，而建筑也需要適應(yīng)自然界的規(guī)律，這不僅要使功能、結(jié)構(gòu)與新形式有機(jī)融合，而且還應(yīng)是超越模仿而升華為創(chuàng)造的一種過程。上述建筑師的作品無疑值得在建筑創(chuàng)作中借鑒的，只要我們善于觀察和吸收自然界中千變?nèi)f化現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律，我們就能有取之不盡的源泉。