建筑仿生学的数字化设计研究

论文摘要

自然界自古以来就是人类科技进步的源泉,可以说对自然的模仿体现于整个人类文明史中。人类文明的进步就是人类不断加深对自身规律和自然规律认识和理解的过程,而其中一个极为有效的手段就是对周遭事物及其规律的模仿,包括对生物形态、行为等的模仿。纵观中西方的建筑史,也都可以发现继承和模仿生物形态的传统。而随着复杂性科学的发展和数字化技术的进步,建筑仿生学又迈向了一个新的层面。本论文以研究建筑仿生学发展历史及其在数字化领域的应用为主要内容,首先从历史的角度将建筑仿生学的发展历史分成了原始文明时期、农业文明时期和工业文明时期进行论述。说明了建筑仿生学的历史发展是一个从直接照抄到原理仿生的进步,但同时也指出这一时期对生物原理的认识停留在简单性科学的基础上。进而从科学的变革、文化的变革及技术的变革三个角度阐述了建筑仿生学新的文化、技术和理论背景。阐述了复杂性科学以及生物学新的研究成果对建筑仿生学的影响,说明了建筑思潮的变革导致的设计观念的变化,以及建筑结构技术的发展带来的对建筑形态新的追求,进而论述了数字化技术的进步使得越来越多的仿生建筑得以从想象变为现实,同时也从观念了改变了建筑设计的过程。最后文章将建筑仿生学数字化设计归纳为三种不同的倾向,并结合实例分别介绍了这三种倾向的特点,其中在第三种“设计过程的仿生倾向”中重点介绍了一系列被当今先锋建筑师广泛引用的具有仿生学特征的数字化理论,并通过实例的介绍说明了这些理论的特点和应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论题的提出
• 1.2 论题的研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究目的
• 第2章 建筑仿生学的发展历史
• 2.1 建筑仿生学发展的阶段性划分
• 2.1.1 原始文明——自然崇拜阶段
• 2.1.2 农业文明——东方的"天人合一"阶段与西方的"数理"阶段
• 2.1.3 工业文明——从"新古典主义"到"现代主义"
• 2.2 小结
• 第3章 建筑仿生学新的时代背景
• 3.1 科技的变革
• 3.1.1 从牛顿力学到复杂性科学
• 3.1.2 生物科学的发展
• 3.2 文化的变革
• 3.2.1 可持续发展观
• 3.2.2 建筑思潮的变革
• 3.3 技术的变革
• 3.3.1 建筑结构的探索——从"平滑"到"形态发生"
• 3.3.2 计算机辅助建筑设计的发展
• 3.3.3 计算机对设计理念的革新
• 3.4 小结
• 第4章 建筑仿生学数字化设计的理论与实践
• 4.1 继承传统的简单数理美学仿生倾向
• 4.2 注重性能的高技术仿生倾向
• 4.2.1 注重环境性能的仿生倾向
• 4.2.2 注重结构性能的仿生
• 4.3 "突现"——设计过程的仿生倾向
• 4.3.1 基于"突现"的算法逻辑及其应用
• 4.3.2 建筑的"突现"实践
• 4.3.3 城市的"突现"实践
• 4.4 小结
• 第5章 结语
• 参考文献
• 附录A:基于仿生行为算法FUZZY逻辑的建筑方案评价研究
• 在学研究成果
• 致谢