自然仿生法與建筑概念設計的融合探究,建筑設計論文概念設計于20世紀60年代起源于意大利，又稱觀念設計。經(jīng)過近半個世紀的發(fā)展，概念設計的理論得到了極大豐富，當前概念設計在機械、電子、藝術、商業(yè)、軍事、土木工程等領域均有一定的應用。在土木建筑領域，概念設計是拿到設計任務后的最初設計階段，也是整個工程設計最重要和最困難的部分，是工程設計的靈魂和核心。做好概念設計，不僅有助于在后續(xù)的設計中全局把握整個設計工程，解決當下設計人員只注重于自個的設計部分，缺乏對項目整體把握的問題，而且能夠優(yōu)化設計方案，高效地利用財力、物力，避免浪費。概念設計能夠幫助設計師進行方案的創(chuàng)新設計，同時概念設計也具體表現(xiàn)出了設計者對總體目的的洞察力，對設計任務的駕馭能力以及工程思維和綜合處理能力。自然仿生法是概念設計的一種重要方式方法，將其引入建筑概念設計具有極其重要的意義。1概念設計由于概念設計是一個新興的設計概念，而且在多種領域均有應用，不僅如此，即便在同一領域的不同方面的應用也各有側(cè)重，所以關于概念設計的定義不勝枚舉。但是概念設計的提出者Pahl和Beitz,在(EngineeringDesign〕一書中的定義被廣泛引用。其定義為在確定任務之后，通過抽象化，擬定功能構(gòu)造，尋求適當?shù)淖饔迷砗徒M合，確定基本求解途徑，得出求解方案。1.1概念設計的內(nèi)涵概念設計是一個復雜而困難的事情，在做概念設計時，不僅需要熟悉相關政策法規(guī)，更需要扎實的知識積累和豐富的實踐經(jīng)歷體驗。概念設計包括概念生成和概念選擇兩個階段，概念生成是根據(jù)需求和約束條件，運用語言文字、圖像視頻等手段表示出概念設計構(gòu)思的經(jīng)過，概念選擇的核心是對設計方案多方位比選。概念設計具有創(chuàng)新性、多樣性、層次性、約束性、殘缺性和復雜性，創(chuàng)新是概念設計最核心的部分。創(chuàng)新可分為原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新，原始創(chuàng)新是較高層次的創(chuàng)新，引進消化吸收再創(chuàng)新是大多數(shù)創(chuàng)新的一般途徑。一個好的創(chuàng)新設計能夠提高設計方案的競爭力，讓作品在諸多方案中脫穎而出，這對競標相當重要。1.2概念設計的一般方式方法演繹法：演繹法是從一般性的前提出發(fā)，通過推導即演繹,得出詳細陳述或個別結(jié)論的經(jīng)過。在使用演繹法時先分析設計對象的一般特征和要求，結(jié)合特定條件對方案進行不斷地修正，最后得到設計方案。演繹法是一種比擬成熟的概念設計方式方法，有利于產(chǎn)生方案的多樣性，但不易得到創(chuàng)新性較強的方案。頭腦風暴法：頭腦風暴法是奧斯本創(chuàng)造的一種方式方法，有利于充分發(fā)揮群體協(xié)作的優(yōu)越性。頭腦風暴法需要團隊集合到一起，通過像圓桌會議的形式進行設計方案的討論，在這里經(jīng)過中，需要堅持保存判定和數(shù)量積累的兩個原則，以期獲得更多可比的優(yōu)秀idea,也不遺漏有潛力的方案。穿插移植法：穿插移植不僅僅是把不同學科、不同原理穿插，也要擅長把不同方案穿插組合，不同方案揚長避短，能夠加快問題的解決速度和做出優(yōu)質(zhì)方案。以上三種方式方法是能夠應用于所有概念設計的一般性方式方法，對概念設計的操作經(jīng)過具有很好的指導效果，但并不能拿來做詳細的概念設計，現(xiàn)就概念設計在建筑設計經(jīng)過中的應用提出一個很實用的方式方法--自然仿生法，而自然仿生法的使用則需要以上三種方式方法作為支撐。自然仿生法詳細可分為自然功法和自然形生法。2自然仿生法2.1自然功法從某種角度講，自然界的各種現(xiàn)象的出現(xiàn)是無序的，但又存在某種普遍規(guī)律，這些規(guī)律由相應的原理控制。自然功法就是一種通過對生物某種功能的研究，根據(jù)其功能原理，結(jié)合人的技術改造，創(chuàng)造出具有與其類似功能的產(chǎn)品的方式方法。自然功法在建筑上的應用固然當前較少，但隨著人們對建筑物的要求不僅僅僅是知足于安全性和功能性，而越來越注重建筑物的舒適性的時候，自然功法便是解決這個問題的一個有效途徑。在建筑設計的概念設計階段，自然功法在拿到設計任務后就應該開場準備了，自然功法的設計經(jīng)過可分為四個階段，分別為學習招標文件和其他資料階段、搜集具有與建筑所需類似功能的相關生物資料階段、分析資料并做出設計階段、方案比選階段。前三階段是概念生成階段，后一階段是概念選擇階段。第一階段，學習招標文件和其他資料階段。學習招標文件和所能搜集到的一切與項目相關的信息，了解甲方對該工程建設目的、期望和接受范圍。該階段是承接一項設計任務首先要做的事，也是引領整個設計經(jīng)過的階段，必須認真踏實，盡量減少認識上的錯誤和偏差。第二階段，搜集具有與建筑所需類似功能的相關生物資料階段，簡單的講就是通過抽象化，擬定功能構(gòu)造部分。搜集資料前必須做建設工程的需求分析，十分是將來的使用者對建筑的使用體驗需求分析。接下來根據(jù)分析資料，確定搜集生物資料的范圍。所搜集的資料必須有效，即每項生物資料必須有項目不同的功能需求講明、相關生物資料的詳細內(nèi)容和原理分析、技術支持三大部分。第三階段，分析資料并做出設計階段。該階段需要分析生物特定功能所具備的原理在建筑中應用的效果和可行性，在分析資料的基礎上利用相關原理，結(jié)合人為技術改造，進行方案的概念設計，在這里處可考慮采用穿插移植法進行組織設計。第四階段，方案比選階段。方案比選包括需求比選和性價比比選，需求比選是要比擬不同方案能夠到達業(yè)主需求的程度及其附加，性價比比選即安全、適用、經(jīng)濟、美觀、環(huán)保和耐久方面的比擬。以上每階段不是互相獨立的，應該是一個循環(huán)系統(tǒng)，哪一步發(fā)現(xiàn)問題，都要及時返回上一步進行方案修正。2.2自然形生法自然形生法可分為形態(tài)仿生和超形態(tài)仿生，此處的生表示產(chǎn)生、創(chuàng)造出之意。自然形生法不同于自然功法，區(qū)別有兩點：其一，自然功法仿的對象是自然界的一切生物，后者則是針對自然界的一切可能的生物體和非生物體；其二，前者只是功能仿生，對產(chǎn)品的構(gòu)造和形態(tài)等無要求，更多時候是非常不同的，而自然形生法主要是形態(tài)上的仿.但兩者又有共同點，比方兩種方式方法都是對自然界已存在的事物進行仿制,都需要進行人工技術改造。現(xiàn)就形態(tài)仿生和超形態(tài)仿生法做進一步的講明。2.2.1形態(tài)仿生法。形態(tài)仿生就是盡可能地保存所仿事物的形態(tài)信息，以期到達與其類似的功能特性、美學特性以及自然和諧性。如仿魚鰭的船槳、仿鳥類的飛機都可作為形態(tài)仿生設計的范例，它們由于具有某種形態(tài)才具備了一定的功能特性，這就是形態(tài)仿生法的本質(zhì)。以國家游泳中心為例，水立方的概念靈感來源于一個方盒子，裝了很多水泡泡的形象。一個英文詞WaterCube〔水立方〕既表示出了方形，又與水有關。該方案新穎獨特的概念設計推出之后，立即引起了人們的注意。水立方整體建筑由3000多個氣枕組成，氣枕大小不一、形狀各異，覆蓋面積到達10萬平方米，堪稱世界之最。成功的概念設計不僅使該方案能夠在諸多設計方案中脫穎而出，而且毫無懸念的成為了北京奧運會標志建筑物之一。國際奧委會主席羅格評價：水立方的賽后運營是國際奧林匹克史當中場館賽后利用的一個典范。水立方的構(gòu)造設計基于氣泡理論,愛爾蘭教授Weaire和Phelan給出的多面體中十二面體單元和十四面體單元體積相等，但建筑構(gòu)造并沒有這種要求，而是追求構(gòu)造簡單化，故經(jīng)過優(yōu)化，選用的是四面體的兩個六邊形長邊的四個頂點相連，構(gòu)成一個正方形。上述設計很好地講明了怎么用形態(tài)仿生法去做概念設計，形態(tài)仿生法和其他兩個方式方法一樣，都只是提供一種設計思路，至于詳細的建筑構(gòu)造設計仍然必須以構(gòu)造、材料等方面的基本理論進行設計。2.2.2超形態(tài)仿生法。所謂超形態(tài)仿生，就是參考事物的形體特征，加上人的藝術加工，設計出的極具美學價值的仿生產(chǎn)品。超形態(tài)仿生與形態(tài)仿生的不同之處就是超形態(tài)仿生愈加強調(diào)對事物的藝術加工后產(chǎn)生的美學效果，沒有盡可能地保存所仿事物的形態(tài)信息的要求。以印象海南島劇場為例：海膽：〔1〕海膽是海洋中一種古老的生物，已經(jīng)繁衍了近億年的時間，它見證了海洋的歷史；〔2〕海膽的圓形輪廓與本工程圓形看臺的構(gòu)造相適應；〔3〕海膽球狀的殼體正符合圓形劇場所需的穹頂構(gòu)造。由于海膽是造型非常簡單的球體，為了具體表現(xiàn)出出海膽的優(yōu)美造型，設計中通過前拱與后拱之間的弦桁架桿張成三次雙曲拋物面，在外形上進行了較大的藝術加工，最終到達了很好的美學效果。超形態(tài)仿生能夠推廣到微觀與宏觀方面的表示出，即把微觀世界的物質(zhì)形態(tài)進行人的藝術加工后，在宏觀世界表示出出來，或者在數(shù)量級上遠比人類大的事物，在人類使用范圍內(nèi)表示出出來，以獲得一種奇特的審美感受。當然，自然界也一直在做著這種事情，比方一個生物細胞和一個大生物體或一個生態(tài)系統(tǒng)的類似性、一片樹葉的脈絡和整棵樹桿的類似呈現(xiàn)、一個原子系統(tǒng)和一個星系的類似等。3結(jié)束語概念設計是在現(xiàn)代下應運而生的一種設計方式方法，十分是近年以來，隨著人們生活水平的提高，人們對產(chǎn)品的體驗要求越來越高，傳統(tǒng)的以構(gòu)造為綱的設計思路已經(jīng)越來越不適應社會的發(fā)展了，因而把基于自然仿生法的概念設計引入建筑設計很有發(fā)展前景。以下為參考文獻[1]彭圣芳。概念設計探議[J].美與時代，2005,〔12〕。[2]朱慈勉，尹小明。概念設計的意義和應用分析[J].建筑技術，2005,〔8〕。[3