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1、1 宁波大红鹰学院 毕业设计（论文）文献综述 所 在 学 院艺 术 与 传 媒 学 院 班级12 环 艺 （ 1） 班 姓名项 征 、 曾 晓 敏 、 吴 煌 、 严 依 琳 学号1251100528、 1251120602、 1251120528、 1251120534 指 导 教 师王 鹏 合 作 导 师 2015 年 9 月 24 日 2 关于仿生在环境设计中应用的文献综述 摘要：仿生技术是物与自然的一种深化和融合，从大自然中汲取美学、技术，广泛地运 用到各个领域，它作为一种设计理念，早已潜移默化地进入了我们的生活，其在环境设 计中的应用与我们的关系最为密切，它能提高我们生活的内容、 质
2、量，是尊重自然发展、 树立环保意识地另一种方式，在全球环境污染严重、自然资源匮乏的今天，更彰显了仿 生设计的意义和分量。 关 键 词：仿生环境设计海洋馆 一、仿生设计的概念 仿生技术在环境设计中的应用与我们的生活密切相关，仿生设计通过具体可感可知 的坚实物质形态，模仿流线型运动、有机形态等，创造出亲近自然、充满人性味道的产 品、建筑。仿生设计也注重机械和形态特征的研究，注重节能新材料和环境可持续发展 的解决方案。大自然物竞天择的进化过程中，人类积累了许多可用于设计的经验教训。 因此在概念创新的环境设计中采用生物研究，一定要考虑可持续的设计原则。仿生设计 这一特殊的设计手段，仿佛给放松和宁静的环
3、境，注入了一道“魂”，使环境更加 灵动、充满活力，引人注目。 二、仿生设计的优势及价值 在建筑仿生设计中，功能仿生与形式仿生是最常见的。它从自然生命和物质中汲取 灵感，使建筑布局更具新意，外型或内部构造呈现出非凡的亲和力。法国建筑师勒柯布 西耶从蟹壳中获取无穷灵感，设计了闻名于世的朗香教堂。朗香教堂的平面呈现出模拟 人的耳朵的形态，它也象征着上帝可以倾听基督教徒的祈祷。形式上的仿生设计就更多 了。如西班牙建筑师高迪在巴塞罗纳设计了许多明显具有动物骨骼形式的公寓建筑，隐 喻着这座海滨城市战胜蛟龙的古老传说。雅克. 赫尔佐格、德梅隆与李兴刚合作完成的 2008北京奥运会主场馆鸟巢的设计，既像一个孕
4、育生命的巢， 又似一个摇篮， 寄托 着人类对未来的希望。 从建筑的角度出发，展示现代仿生设计的精美成果。从来自世界各地著名设计师的 精彩案例中，既可以看到建筑外形如何与环境和谐相融，内部构造与空间功能如何完美 3 匹配，室内家具如何符合人体工程学，又能感受到内部装饰设计如何与建筑概念交相呼 应的整体化设计。这里的仿生设计不仅具有功能性，符合项目周边地理、气侯、光照等 自然环境特征， 同时也是非常具有美学特质的， 观之使人赏心悦目， 用之感受舒适畅达， 并能触发更多灵感与想象。 在建筑环境领域，仿生主义思想催生了更加丰富多彩的果实，一方面，在某些自然 环境仍未被大量改变地区的建筑发展中，力求维护
5、优秀乡土传统，保护原自然生态。如 英国爱德华 . 库里南事务所的阿伯丁郡史前中心，主体是覆土植草的圆锥体，上部厚重 的土层使其形似天然山包，土层特有的隔热保温及保湿性能营造了展馆内稳定的小气 候，外观则完全融入阿伯丁古朴的风景当中，展示了掩土建筑的生态潜力。另一方面， 在现代化大城市中，则利用高新技术以减少建筑耗能，降低资源浪费，以绿色景观或新 奇造型造就都市的宜人环境。如杨经文设计的马来西亚雪兰莪州格思里高尔夫俱乐部， 两个形状完全不同的翼能够在建筑周围产生风压，促进自然通风，创造健康舒适的的室 内环境，而其本身奇异的造型也扮演了地标的角色。罗杰斯设计的柏林奔驰办公楼对传 统空间形态“合院”
6、进行生态化演绎，建筑的窗户及屋顶能灵活开启和调整，使合院形 成有效的通风，争取到最大的采光量，是节能的典范。 三、仿生设计在中国环境设计中的应用 1. 仿生设计在古代中国的应用案例 仿生设计在中国古代环境中的应用，追溯到原始社会的旧石器时期，北京周口店龙 骨山的山顶洞人仿效动物生活习性居住在自然形成的山洞中。以及黄土高原上特有的居 民形式“窑洞”，与动物的巢穴类似，是在土崖边上挖掘洞穴，省时省力、冬暖夏凉， 适合居住生活。 中国最早的古籍河图 、 洛书里就有较为系统成熟的对中国古代仿生的理论。 符号与简易图画在文字出现之前作为交流信息的媒介，中国环境仿生的理论支持就由此 开始。到春秋时期，中国
7、哲学家老子主张“人法地，地法天，天法道，道法自然”。 （ 老 子二十五章）归根到底，人要从自然中学习。而古代的风水理论也是一种环境分析 理论，是对周围环境与地理进行研究，强调如何利用自然，保护自然，使居住的环境与 自然相互配合，相互协调。 在古代，中国古代城市规划设计具有丰富的文化内涵。在古代城市的建设中，人 们就已经开始将仿生学理论应用于城市的选址、布局规划中，人们为了表达对自然环 境的良好祝愿，通过特定的设计，使城市体现出某种事物形象，即“取象比类”的仿生 4 设计学。著名古村镇“宏村”具有先进的规划建造模式，的人工水系运用了动物的仿生 学原理，成为中国古代建筑仿生的典范。 2. 仿生设计
8、在现代中国的应用案例 中国现代环境艺术中，特别是建筑的仿生形式主要有一下几种类型：仿壳式、仿螺 旋式、仿动植物纤维式、仿气泡式等。 （1）仿壳体式。中国建筑业上人们对蛋壳的研究获得了巨大的成效。现代建筑师 由蛋壳起源设计出了许多大型薄壳结构的优秀建筑作品。例如，北京国家大剧院，半椭 圆球形的建筑外形采用了壳体结构，屋面采用了钛金属板，外环绕着一池清澈见底的湖 水，各种通道及入口都设在水下， 节省了建筑材料又十分坚固， 以及外围大面积的绿地、 树木和花卉，不仅极大改善了周围地区的生态环境，更体现了人与人、人与艺术、人与 自然和谐共融、相得益彰的理念。 （2）仿螺旋式。自然界有很多有美丽的螺旋线的
9、生物，螺旋形往往是建筑造型的 母体，而建筑设计师常常运用螺的外形为设计元素。新建的上海中心大厦建筑外观呈螺 旋式上升，建筑表面的开口由底部旋转贯穿至顶部。其高度超过附近的上海环球金融中 心，建成后成为中国第一高楼及世界第三高楼。 （3）仿纤维式。大部分生物体都由纤维和细胞构成，人们受到这种纤维结构有独 特的受拉特性启发，创造了特殊结构的索网结构。当初，上海世博会的世博轴在外观设 计中即充分运用了钢结构和膜结构，6 个“阳光谷”共有1 万多个钢结构节点，每个节 点都有 4 到 6 个杆相交，使得整个建筑造型受力均匀，在整个世博会场的景观中起到了 标志性作用，而且在形式上，有很强的节奏感、方向性。
10、 （4）仿气泡式。人们根据动植物的细胞内充满的液体或气体会对细胞壁产生一定 的压力，胀压原理，设计出许多别致一格的充气、充液结构的建筑。例如著名的国家游 泳中心“水立方”全新、环保的外表皮模仿了生物的机理。“方盒子”包裹上了一层建 筑外皮，上面布满了酷似水分子结构的几何形状，表面覆盖的ETFE膜又赋予了建筑冰 晶状的外貌，使其具有独特的视觉效果和感受，轮廓和外观变得柔和，水的神韵在建筑 中得到了完美的体现。 四、仿生设计在国外环境设计中的应用 建筑形态的仿生最常见的仿生方式，人们通过对自然界生物的形态进行模仿，从而 创造出体貌多变的建筑形态。在建筑形态仿生上最为有趣的是墨西哥一座名叫“鹦鹉螺
11、小屋”的仿生建筑。这个建筑把现实生活中的鹦鹉螺放大，建造在生机盎然的大自然之 5 中， 一面巨大的镶嵌着彩色玻璃的大墙加上一个螺旋梯，让居住者感觉身处在贝壳之中， 体验独特的蜗居感受。 除了建筑形态的仿生，结构仿生也是各大设计师所热爱的仿生形式。结构仿生是从 自然界汲取了灵感，从而实现建筑力学、结构、材料性能等多方面的仿生。对生物结构 形态的研究是实现这些仿生要求的有效途径。以动植物、微生物、人类自身等为原型， 通过考察自然的选择和优化规律提取出原型中的结构体系来为新建筑结构提供合理的 外形。通过分析系统的结构性质，将其应用于建筑整体的结构力学之中。结构仿生有薄 壳形态、骨架形态、网状形态、杆
12、茎形态、树状形态、气膜形态、晶体形态等。生活中 较常见的有薄壳形态和骨架形态。 薄壳形态的仿生主要来自于生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳等，都是一种曲度均 匀、之地轻巧的“薄壳结构” 。这种“薄壳结构”表面虽然很薄，但是非常耐压。壳体 结构的强度和硬度主要是利用了其几何形体的特性，把受力均匀地分散到壳体的各个部 分，以很小的厚度承受很大的重量，这就是“薄壳结构”的特点。建造于1959 年的巴 黎国家工业与技术中心陈列馆是薄壳结构建筑中较为出色的作品。巨大的白色壳体平面 呈三角形状，每边跨度达218 米，高 48 米，总的建筑使用面积达到90000平方米。建 筑屋顶采用了分段预制的双层双曲薄壳，两
13、层钢筋混凝土借鉴了扇贝波纹的表面形态， 使壳体的刚度大大增加，而它的总厚度只有12 厘米结构效率显著，实现了用最少的材 料建造最大使用空间的构想。薄壳形态的建筑还有澳大利亚悉尼歌剧院、意大利罗马小 体育宫、里昂火车站大厅入口等。 骨架形态是动物在长期进化中逐渐形成的适合生存环境的一种形态，而保持这种形 态的骨骼系统在强度、硬度和稳定性等方面都是完美的。骨架形态最早可以追溯公元前 第 5 世纪，我国先半坡村和临潼姜寨村等地的遗迹中已有用树干、枝条等杆件构成的房 屋骨架，之后逐渐发展形成了木构架、石构架、钢筋混凝土构架等。骨架形态建筑中最 为有趣的是由卡拉特拉瓦在美国威斯康星州密尔沃基艺术博物馆的
14、扩建工程。设计师在 展馆接待厅玻璃大窗外设计了遮阳层，遮阳片同机械动力装置相连可以启闭，建筑造型 也随之改变。当遮阳片开启到顶点时，所有遮阳金属杆的轮廓形成两道优美的弧线，犹 如一只振翅高飞的巨鸟，给人以强烈的视觉冲击。2001 年美国时代杂志评选的年度 设计榜上，密尔沃基艺术博物馆被推举上了榜首：“这个建筑无论放在什么地方，都一 定是个绝色，别的建筑没法儿和它比肩而立的。” 五、仿生在海洋展览馆环境设计中的优势 6 从海洋出现开始算起，至今已有几十亿年。海洋可以说是所有生物的起源。一项综 合全球海域数据的调查报告中，已经登记的海洋鱼类有15304种，最终预计海洋鱼类大 约有 2 万种。而已知
15、的海洋生物有21 万种，预计实际数量是这个数字的10 倍以上，即 210 万种。如此多的海洋生物都有着其千变万化的形态，对于设计师而言，海洋就是一 个取之不尽用之不竭的“设计资料库”。海洋中的许多生物在漫长的进化与演变中，形 成了一种实用的、合理的、完整的形态结构和功能，并逐渐拥有了适应自然界变化的本 领，这些结构的形成都与其生存的环境、生活的习性密切关联。 在快节奏的生活环境中，人们需要温情感，来缓解和慰藉人们痛苦和疲乏的心灵。 人类社会的进程离不开海洋，海洋世界中的生物与人类有着千丝万缕的关系。由于海洋 仿生源于海洋世界中的生物，因此也就成了人们情感的寄托者和眷顾者。 如果在海洋展览馆的环
16、境中运用仿生设计，可以使整个海洋馆从外观的设计到内部 展区在美学价值上体现了独特的海洋文化，形象生动活泼，极具科技感、时代感、温情 感，不仅在愉悦、轻松地环境下宣传专业的海洋知识，又能让大家深切体会到身上应承 担的一种责任，爱护家园、保护地球的使命。 六、结语 随着仿生技术的发展，各种仿生发明会源源不断的被应用到人类的生活中来。仿生 设计的诞生为我们的环境设计另辟蹊径、师法自然又创造了一条光明的道路。从整体风 格到某个细节装饰，从居住环境到装饰材料都可运用到仿生学，未来的城市将是仿生与 生态的城市。因此，我们要学会认识仿生设计，认真掌握好仿生设计的技法与技巧，并 有选择的继承和发展， 运用仿生
17、设计的创造性思维和方法，设计出功能完备、 用材合理、 美妙绝伦的室内环境，而且赋予室内环境以生命的灵性，让设计回归自然，增进人类与 自然统一，使我们的生活更具趣味性和观赏性，重新诠释了设计来源于生活。 七、参考文献 1 勒. 柯布西耶，勒. 柯布西耶全集 19461952 2 师法自然建筑仿生设计 3 环境艺术简史 4 不详， 国内外仿生技术的研究进展与发展趋势 5 孙俊姣， 环境艺术设计中仿生学的应用与研究 6 籍颖， 仿生元素在中国建筑设计中的应用 7 高福聚、刘锡良，建筑结构仿生研究初步 7 8 蔡江宇、王金玲，仿生设计研究 9 黄滢， 师法自然：建筑仿生设计 10 不详， 建筑崛起，走向未来：仿生、绿色、科技、创意 11 孙宁娜、张凯，仿生设计