大型交通建筑仿生设计

本文是一篇建筑设计论文范文,建筑设计相关函授毕业论文,关于大型交通建筑仿生设计相关开题报告范文。适合建筑设计及建筑师及仿生建筑方面的的大学硕士和本科毕业论文以及建筑设计相关开题报告范文和职称论文写作参考文献资料下载。

摘 要：通过对建筑仿生学的初步探讨,对已建成的大型交通建筑实例进行详细的分析,归纳和总结了大型交通建筑仿生设计的方法,即仿生物形式美的设计,仿生物功能的设计,仿生物结构的设计,为今后大型交通建筑的设计提供参考和借鉴.

关 键 词：大型交通建筑；建筑仿生；建筑仿生设计

中图分类号：TU248

文献标识码：A

文章编号：1008-0422(2011)08-0097-03

1　前言

随着建筑学的不断发展,建筑设计的方法越来越多.近年来,大型交通建筑设计的方法和发展趋势主要包括高技术生态设计、仿生设计、地域主义设计等等,力求以新的方法创造出新的建筑形象和更加生态化的建筑作品.经济社会的发展也为大型交通建筑的设计提出了更高的要求,建筑仿生思想作为人类传统文化中的一个要素重新引起了建筑师们的重视,利用建筑仿生方法设计出具有时代感和动感的大型交通建筑,让我们的城市空间更加美化和具有特色,从而为城市的发展做出贡献,成为对大型交通建筑设计探索的重要方向之一.

2　建筑仿生学

2.1仿生学的起源

早在远古时代人类就开始模仿自然界的生物在树上营巢,制造骨针等工具,这也许是人类最初级的有意识的创造性活动,是人类为了生存而表现出的仿生行为,也是仿生概念与思想发展的基础,是现代仿生学的雏形.

随着生产的需要和科学技术的发展,自20世纪50年代以来,生物学家和工程师们合作,开始从生物界获得知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备,将生物学和工程技术学科结合在一起,互相渗透孕育出一门新的科学――仿生学.

2.2建筑仿生学的产生

公元前8000年的旧石器时代,人类的定居点就开始使用动物的皮毛和骨头作为结构来建造棚屋,这也许是人类早期比较有代表性的建筑活动之一.建筑作为人与自然的中介,既要适应人的需求,又应该与自然有机的结合.人类在建筑技术上遇到的难题,自然界中似乎早已有了相似的解答,生物学与技术科学产生了相互联系和交流的迫切需要.上世纪中期,在对生物有机体功能和结构的研究领域形成了系统的理论和经验,确立了基本的研究方法前提下,建筑仿生学作为仿生学的一个科学分支出现了.此后,随着生物学与建筑学的不断发展,建筑师和规划师以仿生学理论为指导来探索生物体的形象、功能和结构在建筑方面的应用,使建筑、人和自然成为有机的统一体.

2.3建筑仿生学的涵义

建筑仿生学从仿生学的观点出发来研究建筑,把建筑与人看做是一个统一的“生物体系”,在这个体系中,生物和非生物的因素相互作用,并以共同功能为目的而达到统一.

刘先觉在《仿生建筑文化的新趋向》中定义建筑仿生学是根据自然生态与社会生态规律,并结合建筑科学技术特点而进行综合应用的科学.

2.4传统设计观与仿生设计观的比较

在传统设计观的影响下,建筑师常常会将建筑视为静止而不可变的实体,因此在建筑与环境适应性上缺乏仔细的研究.若从仿生设计的角度出发,考察建筑所处环境,就可能对建筑师的方案有更恰当的定位.仿生设计观更加提倡尊重自然、顺应自然、合理的利用自然,如表1所示.

3　建筑仿生在大型交通建筑设计中的意义

3.1为大型交通建筑设计的创新性提供有效的设计方法

德国著名设计大师路易吉科拉尼(LuigiColani)曾说：“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中.”由此可见,来源于自然的设计思想和方法应用到建筑中,可以使建筑的形象具有创新性.因此,建筑仿生设计方法的运用成为丰富当今大型交通建筑形象的手段之一.

3.2为探究大型交通建筑设计的科学性提供了良好的平台

建筑仿生设计方法的应用并不是对生物形态的简单模仿,它是通过研究生物体的形态、结构等深层原因,未进一步探讨在建筑上应用的可能性.通过这种系统性和科学性的设计方法,使大型交通建筑在功能、结构和形象中有机的结合,为大型交通建筑的设计提供理性指导.

3.3为大型交通建筑设计的可持续性提供途径

通过对大自然的理解,运用自然界中科学合理的规律来进行设计,对运用的新方法和新技术进行探讨,使建筑设计与仿生方法有机的结合,突出以人为本的理念,设计出生态化的建筑,达到环境的可持续发展.

4　大型交通建筑仿生设计方法

仿生建筑的原型来自于形态丰富的大自然,人类从大自然中得到启示,力图创造出更多新的形态,从而为人们观赏和延用.自然形态把自然界的信息传递给人类,建筑师通过对自然形态的认知,提高了建筑设计的能力.建筑仿生设计主要是通过仿生物形式美,仿生物功能和仿生物结构三个方面未达到建筑设计的目的.

4.1仿生物形式美的设计

仿生物形式美,也可以理解为一种具象的模仿,是建筑师通过对自然形象的模仿未表达自己的设计意图,从而运用到建筑造型的创作上.这种模仿很容易让人们在建筑物中发现生物体的特征,例如,鸟是天空中生物的经典代表,因而成为机场建筑里频繁出现的设计手法.

西班牙建筑师圣地亚哥-卡拉特拉瓦(SantiagoCalatra)的创作经历在建筑史上是非常独特的.法国里昂机场航站楼是展现卡拉特拉瓦设计地区标志性建筑的实例之一.卡拉特拉瓦说：“如果你观察20世纪的城市,会发现这些城市的区域是糟糕和丑陋的等我对于我的项目中关于城市复兴的部分非常自豪.此外,这些项目中的许多都提高了城市的机动性等.”正是基于这种设计思想,航站楼的建设不仅是要把机场高铁与其距离约20km的里昂连接起来,更重要的是地标性的建筑象征着新的交通枢纽给该地区带来的经济发展前景.

在里昂机场航站楼中,一只振翅欲飞的大鸟是最明显的动物模仿,但是这只是众多形象模仿中的一个,从正面看,这更像是一只蝴蝶,落地的V形混凝土结构与屋脊的钢拱结构相连接形成“腹部”,宽大的“翅膀”竖立于脊背之上(如图1).从侧面看,建筑整体的弧形曲线隐喻着飞行,休奥尔德西一威廉斯(HughAldrsey-Williams)也在《当代仿生建筑》中描述其“钻地的长鼻和带有斑纹的玻璃大厅自然而然地让人想到食蚁兽的形象(如图2)”.在内部,V形钢结构与玻璃的组合形成丰富的几何形状,不禁会让人想起蜻蜓翅膀的花纹和类似于植物叶脉交错的纹理(如图3,4),而航站楼人行通道的拱顶不仅与动物的胸廓有些相像,还有“叶式”的天窗采光,十分好看(如图5,6).

在建筑设计中,仿生物形式美的设计手法,使建筑的形式更别致,形象和生动,更具有表现力.人们在欣赏和审视建筑的同时,也对建筑留下深刻的印象.

4.2仿生物功能的设计功能是指事物或方法所发挥的有利作用.建筑的功能往往是错综复杂的,如何有机的组织好各种功能形成一个综合的有机整体,自然界中的生物为我们提供了多种组合的范例.建筑与生物的区别在于,后者是可以移动生长的,由于在建筑设计中增加的机械制造,使建筑可以有轻微的移动,正是这种移动使建筑师和工程师对生物仿生产生了兴趣,使得建筑向多功能发展,在有限的空间内高效低耗的组织好各个功能的关系,突显建筑设计的实用性.

英国建筑师尼古拉斯格雷姆肖(NicholasGrimshaw)设计的滑铁卢国际火车站,锥形不对称的建筑造型会让人联想到与动物形态的相似性(如图7).然而这座建筑更深层次的涵义要比其单纯的形式模仿更加深刻.车站西侧覆盖的大块无数矩形玻璃板与复杂的屋顶曲线相配合,彼此像瓦一样交错搭接,机械制造使玻璃板在三个向度上都可以活动,休奥尔德西一威廉斯(HughAldrsey-Williams)在《当代仿生建筑》一书中介绍了此种特点：

每一块玻璃板的一边都通过可调节的支架悬挂在钢制结构上(如图8),而另一边可以自由移动,下边缘被一个可折叠的垫圈垂直的封住,而附加的风挡刮水器形成了一个滑动的水平封条,这样组合的结果在视觉和工作原理上都像穿山甲或披甲蜥蜴等动物的鳞片结构(如图9,10).这种会呼吸的鳞状物表皮结构使该车站不仅具有明显的动物形态特征,同时赋予了建筑新的生命.尽管这种活动与一个运动的生物相比微乎其微,但是得到的效果却与之十分相似.

4.3仿生物结构的设计

英国学者特奥多安德列库克(Theodo)曾说道：“凡精巧之建筑,其设计基础无不意味着纯结构之美等.”仿生物结构的设计主要是运用生物体和自然界物质的内部结构原理,对植物的茎、叶以及动物形体、肌肉、骨骼等结构进行研究,设计出更加坚固合理的建筑作品.仿生物结构设计已经成为建筑师设计的新原理和新方法的来源之一,在建筑设计中占有重要的地位.

以人的头骨为例,当人的大脑受到外界侵袭时,头骨中产生不同的弹性形变,保护大脑不受损伤.头骨中的骨缝参差不齐,连接的十分紧密,人们可以将这样的裂缝与建筑物混凝土墙上的接缝相比较,当建筑物受到重大撞击时,可以控制冲击力所引起的裂缝出现,不会导致其他更大的裂缝产生.埃罗沙里宁设计的环球航空公司候机楼的屋顶就是模仿人的头骨的结构形式(如图11),每一条曲线和每一块“骨”的衔接都遵循了结构秩序,形成自由形态的壳体结构,其造型如同飞翔的雄鹰(如图12),是建筑与技术组构出的杰出作品.

再如卡拉特拉瓦1998年设计的里斯本东方车站(如图13),创造性的模仿了树干分叉的生长态势(如图14),设计的“树”形支柱与折形顶棚恰如其分的组合在一起,取得了非凡的艺术效果(如图15).

5　结语

西班牙著名建筑师圣地亚哥-卡拉特拉瓦曾说：“我对自然的最大兴趣是在于它的经久不变的永恒次序.等自然界永远能产生出新的解决办法,对每个问题可以找出新的答案等.”我们应该建造怎样的建筑,或许,仿生建筑能为此提供些许的回答.生物学激发了建筑师在建筑结构、外形以及功能方面的灵感,通过对大型交通建筑设计中仿生的应用分析,可以看出大型交通建筑设计也在逐渐的向生态化的方向转变,既适应环境的自然规律,又能适应人类不断发展的需要,有理由让人们相信,仿生设计将成为新时代大型交通建筑的设计潮流.