建筑仿生设计

从技术和美学上更多、更直接地借鉴自然界生物和非生物的生存机制和工作原理的设计。仿生设计是生态建筑设计的重要方法之一，生物体经过亿万年进化已适应生存环境，其生存机制具备自然合理性。生态建筑运用仿生设计来完善和拓展设计策略是高效而科学的途径。仿生设计的实质是研究自然界生物体降低自身能耗、适应环境的机制和原理，并将其研究成果运用到生态建筑中，以实现建筑与自然系统共生的目的。
生态仿生建筑研究的内容依附于自然科学和基础科学的多学科基础之上，并把仿生科研成果运用于生态建筑领域，从宏观层面的建筑空间结构到微观层面的材料化学组成等多层次、多角度的应用。总体上可归纳为生理机能、结构原理和生态系统三方面内容。
❶生理机能。自然界经过亿万年的进化与发展，不断完善各部分功能和机制，具备了各自存在的必然性与合理性。这些确保生存和适应环境所具备的生理机能对生态仿生建筑的设计提供了解决问题的新思路： 主要包括生物体的适应性、能量转换、自组织性、信息传输和控制等方面。
❷结构原理。生物体和非生物体经过亿万年的进化和演变，其结构、构成形式具有符合自然法则的完美合理性。这些自然形成的结构形式是生态仿生建筑实现结构经济性、合理性所借鉴的原型。目前主要仿生结构形式有壳体、充气、索膜、纤维等结构形式。这些结构形式以最少的资源消耗实现了最大的生态经济价值。
❸生态系统。生物体是由若干子系统组成的协同系统，这些子系统彼此协同工作而产生循环代谢过程，在降低能耗、自给自足的同时与外界进行物质和能量交换。生态仿生建筑将自身看作相对独立的生命系统，该系统属于生态系统的有机组成部分，同样具备生命系统的整体性、等级性和开放性特点。生态仿生建筑更加注重研究建筑内部各系统彼此的协同关系和建筑个体与生态大系统的协同关系。
生态仿生建筑设计的策略有：
❶集约化设计。即用最少的物质消耗来实现尽可能多的功效。生物物种的漫长进化过程是一个优胜劣汰的过程，在此过程中生物体逐渐抛弃机体中冗余和不合理的部分，不断优化自身功能机制。集约化主要体现为结构和空间的集约化。结构的集约化： 结构对生物体起到支撑、连接、保护和分界作用，生物体的结构尽可能少地占用本身的资源来达到最大功效。
❷简洁化设计。生物体通常以最简洁的途径实现最高功效，主要表现为材料的简洁性和构造的简洁性。如贝壳的抗张强度高达1000千克/平方厘米，远大于水泥材料。其成分只有95%的碳酸钙和5%的蛋白质，两者粘结成坚固的整体而无需加工。这启示人们研制化学组成简单、工艺简化、减少能耗和环境污染的新型建材。
❸综合化设计。生物体的组织多兼具多种生理机能。
❹适应性设计。主要分为对生长的适应性和对气候的适应性。对生长的适应性是指生态仿生建筑类似于动植物生长特征那样，具备满足建筑全生命周期内功能变化和空间拓扑的适应能力。
❺自组织性设计。生命体区别于非生命物质的主要特点是自组织性，即自我选择、自我调节、自我保护和自我康复等。