探析形态仿生在建筑设计中的应用

本文通过对形态仿生概念以及设计手法的的分析，归纳和总结出在建筑空间形态设计领域中如何结合形态仿生的设计理念更好地设计出符合时代要求，让人与自然能够和谐相处的设计作品。最后指出形态仿生学的发展对建筑设计的形成与发展有重要的意义与价值。

不可否认，在全球化科技浪潮席卷下，建筑设计正在并将继续以前所未有的速度发展着。很多当代建筑师也正在考虑在其作品中反映当代科技的意义与目的的同时，转变一贯的“机械意象”的坚持，尝试科技、自然、设计的互动发展，运用更有机的手法结合现代科技来传达自己的设计理念，以此形成一个整体循环的设计系统。仿生学的发展无疑为此注入了一股活力。

关于仿生学

所谓“仿生”，顾名思义就是向生物学习、模仿或取得启示，仿造各种生物的优点以用于人类科学技术的创造或改进。仿生学的问世，标志着人们对生物科学的研究进入一个崭新的阶段，也意味着人类文明程度的显著提高。而“建筑仿生学，指在建筑学固有的性能与特点范围内，将现实中自然形态、社会生态的特征与规则合理运用到建筑设计中的一项学科。”它有着多方面和多层次的分类，如结构、外形、功能、材料等，适用领域极为广泛。从国内外建筑仿生设计学的发展情况来看，形态仿生设计和功能仿生设计是目前建筑仿生设计研究应用的重要领域。本论文将着重围绕建筑设计与形态仿生设计的相关内容做进一步的阐述。

建筑形态仿生分析

生物形态反映的是自然届生物存在的一种客观状态，是生物体内在属性的外在表现，对于生物体来说，脱离了自然环境和功能等因素的单纯的形态没有意义。但是对于仿生设计来说，单纯的生物形态本身也具有丰富的借鉴意义和启示作用。

建筑形态仿生设计是指直接从模仿自然生物的形态特征入手，并加以戏剧性和艺术性的效果处理的一种设计手法，是人们在长期向大自然学习的过程中，经过积累经验，在依据原型的基础上发挥创造性思维而创造出更优良、多样化的形态的过程，一般可以从以下几个分类来研究：

1.直接形的仿生

直接形的仿生也指比较形象、逼真地再现事物原来面貌，尤其倾向于对大自然各种各样的看得见，摸得着的实体进行模拟，它给建筑带来新颖的造型和生动的形象，让人们立刻产生对生物的联想，被认为是实现仿生的最直接的方法。它一般比较注重自然形态本身的物理几何构成，传达的主要是生物形态的物理属性，通常具有很好的情趣性、有机性、可爱性，所以在各地少年宫、幼儿园和其他具有特殊使用用途的建筑物上有更明显的体现。

直接形的仿生不等于直接原封不动地照搬自然形态，对具体物象的直接套用，而是要经过适当的处理，使其吻合现代建筑设计的功能和审美需求的形态特点。这是进行直接的具象形态仿生的设计基础。墨西哥建筑师哈维尔·赛诺西设计了一座形如“鹦鹉螺”的小屋，整个外形模仿鹦鹉螺贝壳的形状，在巨大的镶嵌着彩色玻璃墙的房屋内部，到处种满了各种植物和小树，从楼梯盘旋而下的时候感觉就像软体动物趴在植被上，被建筑师本人称为“生物建筑”。

当然，我们也经常会看到一些简单模仿某一形象的作品，大都已背离了建筑仿生的意义，只是一种单纯追求新奇噱头的效果，它既无创新的价值，又破坏了周围的环境，需要引以为戒。

2.间接意的仿生

所谓“意”即指“心理意象”，也就说事物可以根据不同的需要抽象成不同的程度，可以是对事物的具象的模糊性再现，也可以是高度抽象的模仿性再现，还可以是高度抽象的非模仿性再现。

间接意的形态仿生过程不仅仅只是停留在建筑物的外形设计，而是赋予了建筑物更为深层的含义，让人产生联想与想象，也是在现代建筑仿生设计中用的最多最普遍的一种方法。这种仿生设计不仅能够反映建筑物的艺术造型美，还往往蕴含着机智与深邃的知识内涵，这点无论从古希腊利用多利克柱式体现男性的阳刚，利用爱奥尼克柱式体现女性的柔美，还是到现代的各类千奇百怪的仿生建筑形态设计都能看出来。

此类形态仿生与直接形的仿生最大的不同之处在于它通常具有高度简化的特征，能用点线面的变化组合来表现建筑的美感和神韵，抽象的转换所得的建筑造型韵味、特色十足。意象仿生通过研究生物千姿百态的规律，然后探讨它们在建筑上应用的可能性，这不仅要使功能、结构与新形式有机融合，而且是超越模仿而升华为创造的一种过程。这样也对建筑设计师的审美、综合素养以及创新能力提出了更高的要求。

比如扎哈.哈迪德设计的广州歌剧院，主要受到了河谷概念以及卵石在水中受到侵蚀过程的影响。整个外形设计就像河流中被冲刷平滑的鹅卵石，圆滑的过度贯穿在不同的元素和不同的楼层间，使得流动的感觉在空间内得以延续。这不仅是一次对仿生形态设计的实验，更体现了一种对城市文脉的独特探索，对未来充满了雄心壮志和乐观主义精神。

3.综合的形态仿生

“形者神之质，神者形之用”，所谓综合的仿生即指形与意结合的仿生方法，对一种物态既要模拟它的形体，同时又考虑对其神韵的传达，达到形神兼备的目的。实际上建筑的形态是集功能材料、色彩、肌理等物质要素以及当代科技、文化、艺术等要素于一体的综合的视觉呈现。在真实的建筑设计中，生物的形态模拟和意义的传达往往相互交叉融合，没有明显的界线。

最具代表性的例子莫过于台北101大楼，设计灵感源于竹子，寓意学习和成长。建筑多节式外观，高耸入云，宛如花开般节节登至富贵顶峰，象征生生不息的中国传统建筑意涵，无论形态还是寓意都把竹子这种自然物态的仿生学意义发挥到了极致。

形态仿生对现代建筑形态探索的意义

1.仿生思维提高了概念设计的效率，丰富了建筑造型语言

通常来讲，一个设计的概念决定了设计的方向，利用仿生思维不仅节省了时间，还大大提高了概念设计的质量，丰富了造型语言。大自然丰富的形体结构， 多维的变化层面， 巧妙色彩装饰和图形组织以及它们的生存方式、肢体语言、声音特征、平衡能力为我们人工形态设计提供了新的设计方式和造美法则。有机多层次的结构给建筑设计带来了新的审美标准和多元的造型语汇，建筑师不必参照过去或现在的历史形式和艺术风格，使建筑摆脱了固有的思维模式，拓展了设计的可能性，增加了设计的复杂与趣味性，是设计创新不断的源泉，为城市注入了新的活力。

2.迎合了人们回归自然的精神需求

在没有文字的年代，不仅精神功能需要语言的传承，物质性经验总结也需要语言来表达，于是在这个过程中，作为物质文化的住房形式便以之为媒介与大自然紧密的联系在一起。例如我国云南景颇族和哈尼族的建房歌就深刻的体现了他们早期受自然启示运用仿生学的意识。“看见了野猪拱地学会了挖地基，看见了牛甩尾巴学会了用大刀和斧子，看见了蛇横架在树上学会了架梁子，看见了牛肋骨学会了架椽子……”

利用现实事物建构的口承民俗传说，从最初把客观的人与自然的关系主观化为人神关系，到还原为客观的人与自然、人与人的关系，反映了人们各个时期主体意识的觉悟，它所倡导的社会规范贯彻到人们的日常行为活动中，指导着人们的建房活动等社会实践。随着科技的发展，其精神意义也会不断传承，发挥其效能和影响。

当今的信息时代，人们对设计的要求不同于过去只注意功能的优异领先，而是追求清新、淳朴，注重返朴归真和探讨个性的自律。形态仿生让设计回归自然，赋予设计形态以生命的象征是人类对精神需求所达到的共识。各种生物符合自然生存法则的自身特性的生长机制也让设计师必然考虑设计的灵活与社会属性，以期能更好的达到宜人性的目的。

3.促进自然与技术的结合发展

形态仿生设计是在与技术的相辅相成中得到发展的，设计师每一次灵感的汲取，每一次造型的分析，都需要与之相应的技术支撑。而每一次技术的进步又要求仿生形态的更进一步的纵深发展，促使人们去探索生命的本质意义。自然界中鸟给人类设计的启示应该是最早和最丰富的，从早期受鸟巢启示的树上巢居到架空盖房的“干栏”楼居，再到今天运用高科技的模型手法对生物原型进行定量分析的国家体育场，是人类在与大自然的反复磨合中创造出来的空间结构形态的演进，是技术与自然结合发展的最好证明。而在未来，随着社会和科技的发展，建筑普遍向垂直方向演进，“空中楼阁”的概念似乎与之又不谋而合。“空中楼阁”这几个字的意思原来是用来描写一些不可能实现的事情，或者形容一些幻想中虚构的房屋建筑，利用空间建造超高层的高楼大厦，还会继续发展下去，仿佛又回到了人类居住之初的巢居时代。大自然生物是一个不断进化的过程，建筑空间结构形态也将随着科技的进步，在与自然的紧密结合中实现否定之否定的辨证发展。

结语

当然，我们得承认，所有的仿生设计作品都不可能是形式或结构或材料的单一或简单的仿制，它涉及到多领域、多学科的知识的综合运用和协调。在仿生形态的研究和应用中，应该从具象的形态与结构中探索其特殊的功能结构与形态协调特点，通过对生命系统的构造和工作原理研究，总结出仿生形态的科学规律。

而就目前科学技术发展的水平而言，我们对于自然界的认识还是很肤浅的，这就更需要科技、设计与自然的互动，从自然界中观察吸收一切有用的因素作为创作灵感，同时学习生物科学的肌理并结合现代建筑技术来为建筑创新服务。

（作者单位：苏州工艺美术职业技术学院）

作者简介：宋晓真，讲师。