“鸟巢”与仿生设计学

周小儒　朱天阳　姚　敏

2002年10月，北京市规划委员会面向全球征集2008年北京奥运会主体育场的建筑概念设计方案。经过评审委员会严格评审以及公众投票。由瑞士赫尔佐格、德梅隆设计公司与中国建筑设计研究院组成的联合体设计完成的“鸟巢”，被确定为北京奥运会主体育场——中国国家体育场的最终实施方案。

“鸟巢”的设计融入了一门新兴学科——仿生设计学。仿生学是研究生物系统的结构和性质，并为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学。而仿生设计学，亦可称之为设计仿生学(Design Bionics)。是在仿生学和设计学的基础上发展起来的，它所涉及的领域也是很广泛的。与仿生学不同的是，仿生设计学是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，在设计过程中有选择地应用这些生物特征原理。

仿生设计理念的融入，使北京奥运会主体育场结构更为美观新颖，功能更加完善。体现了北京奥运会“绿色、科技、人文”的主题。

“鸟巢”结构精巧、造型美观，在建筑风格上独树一帜，而且设计师在师法自然的同时，一直贯穿着节俭和可持续发展的“绿色”设计思想。建筑师和工程师们为贯彻奥运“瘦身”精神缩减工程预算。重新修改体育场结构，去掉可开启屋顶，扩大顶棚开口。完整保留了原设计的特点与精华。别具匠心的是。“鸟巢”把整个体育场室外地形微微隆起，将很多附属设施置于地形下面，既避免了下挖土方耗费巨大投资，又使隆起的坡地在室外广场的边缘缓缓降落，依势筑成热身场地的2000个露天坐席，再次节省了投资。

环保方面。“鸟巢”将采用太阳能光伏发电系统，对于提倡使用绿色能源、有效控制和减轻北京及周边地区大气污染、倡导绿色环保的生活方式将起到积极的推动作用和良好的示范效应。

“鸟巢”的设计在造型及功能方面无疑是非常出色的，而其建造技术难度更是巨大，是中外建筑史上罕见的挑战。“鸟巢”采用的是一个大跨度的曲线结构，有大量的曲线箱形结构，其设计和安装均有很大挑战性，很多新技术、新材料、新方法得以充分运用，表达出“科技奥运”的内涵。

借助仿生设计学手段，“鸟巢”得以成为巨大的钢网围合、可容纳9.1万人的体育场。虽然它的外观给人的印象是无序的、不规则的。但实际上，仿生设计学原理的成功导入和灵活运用，使诸多长久以来在体育场建筑结构方面存在的重大难题迎刃而解。观光楼梯自然地成为结构的延伸；立柱消失了，均匀受力的网如树枝般没有明确的指向，让人感到每一个座位都是平等的，坐在观众席上如同置身森林；把阳光滤成漫射状的充气膜，使体育场告别了日照阴影。更值得一提的是，一般大跨度体育场馆，屋顶看上去很杂乱。既不美观又容易使观众分散注意力。而坐在“鸟巢”的观众席向上看。除了蓝天白云，只能看到一层薄薄的白色“窗棂纸”——那是“鸟巢”屋顶双层膜结构的下层。这层半透明的膜遮蔽了错综复杂的钢结构屋顶和屋架内的设备、管道。使观众的目光更容易聚焦于场内的赛事。

仿生设计还使“鸟巢”洋溢着浓厚的人文主义气息。早在3000多年前，《周易》就阐释说：“文明以止，人文也。”几千年来，我国的传统美学始终贯穿着关注人、重视人、崇尚人这一主旋律。“鸟巢”的设计即是“人文奥运”精神的体现。

仿生设计学是人类社会生产活动与自然界融合的产物。仿生设计把自然界中的各种元素融会贯通，拥有经济、环保等诸多优势，具备无限的发展潜力。