结构仿生建筑的形体生成及空间特征研究

论文摘要

仿生建筑学借助其它学科领域的观点与方法,在理论研究与实践操作两方面均得到了拓展。结构仿生作为其中一个重要的分支,以自然原型及力学原理为基础,研究其中不同层次的结构形态以获得灵感,进而对建筑结构的外在形式与内在机理进行仿生模拟以提高工程结构效率。所生成的结构仿生建筑不仅具有经济高效的结构,并且创造出了新颖的建筑形态与空间。结构仿生建筑的形体生成及空间特征研究首先探讨了建筑设计与仿生学的历史关联及其发展脉络,通过回顾国内外仿生建筑学数十年的发展过程,联系相关的生物学、力学、美学、心理学等学科理论,从中梳理出建筑结构仿生的理论背景与建构体系。在理论铺垫以后,本文主要从纵横两个方向展开了研究:横向首先分析了结构仿生在形态上所表现出来的与自然结构的相似性,接着分析了相似性后所蕴藏着的常见几何法则,并对仿生结构的力学逻辑做了简要分析;在纵向,本文侧重于对结构仿生建筑的空间特征进行分析,依照形态特征、建构模式、心理体验以及空间适用性的次序展开。在进行分析的过程中,笔者看到了当今建筑结构仿生领域的新动向以及存在着的问题,就其比较突出的几点在文章的后半部分进行了侧重性的讨论。在全文中出于对观点的论证,插入了大量的国内外作品实例,以期能够更深入地进行探讨。对于仿生建筑学的讨论近来成为较为关注的话题,但相对来说结构仿生这一分支却是实践远远地走在了理论的前面。国内外大量的仿生建筑作品中都不乏结构仿生的影子,而相关的理论研究却仅限于个别的案例需要。本文之所以以此为侧重点,试图在综合分析这些素材的基础上,找到其中的逻辑脉络,为能够更好理解与应用建筑结构仿生起到铺垫的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 理性与感性的交织
• 1.1.2 建筑师与工程师
• 1.1.3 沟通的桥梁
• 1.2 研究的意义
• 1.2.1 理论意义
• 1.2.2 实践意义
• 1.3 国内外相关课题的研究现状
• 1.3.1 国外现状
• 1.3.2 国内现状
• 1.4 研究范围及主要内容
• 1.4.1 研究范围的界定
• 1.4.2 研究的主要内容
• 1.5 研究的目标
• 1.6 研究的方法
• 2 建筑结构仿生背景研究
• 2.1 建筑结构仿生概述
• 2.1.1 模仿本源——千变万化的自然形态
• 2.1.2 研究工具——相关学科领域的发展与应用
• 2.2 建筑结构仿生发展历程
• 2.2.1 主观意识——理论发展的脉络
• 2.2.2 客观条件——建造技术的发展
• 2.3 结构创新与空间形态
• 2.3.1 建筑结构仿生——建筑结构创新的手法
• 2.3.2 交织的历史——建筑结构与空间形态
• 3 结构仿生建筑的形体生成模式与法则
• 3.1 现象
• 3.1.1 薄壳形态
• 3.1.2 骨架形态
• 3.1.3 网状形态
• 3.1.4 杆茎形态
• 3.1.5 树状形态
• 3.1.6 气膜形态
• 3.1.7 晶体形态
• 3.2 法则
• 3.2.1 对称
• 3.2.2 黄金分割
• 3.2.3 螺旋
• 3.2.4 分形
• 3.2.5 拓扑
• 3.3 逻辑
• 3.3.1 界面仿生结构体系
• 3.3.2 骨架仿生结构体系
• 3.4 小结
• 3.4.1 相同
• 3.4.2 差异
• 4 结构仿生建筑的空间特征解析
• 4.1 空间的形态特征
• 4.1.1 几何特征
• 4.1.2 材料特征
• 4.2 空间的建构模式
• 4.2.1 生长
• 4.2.2 编织
• 4.2.3 张拉
• 4.2.4 表皮
• 4.2.5 格构
• 4.2.6 悬挂
• 4.3 空间的心理体验
• 4.3.1 生机与动感
• 4.3.2 流畅与和谐
• 4.4 空间的合用性
• 5 现象与思考
• 5.1 非主观仿生—电脑技术的介入
• 5.2 范围的外延—对自然形态的提炼
• 5.3 比例与尺度的力学适应性
• 5.4 让建筑重新回归本体
• 5.5 对实践中应用问题的思考
• 6 结语
• 致谢
• 参考文献
• 附录