探究自然元素在建筑设计中的表现

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近些年，当代建筑设计领域见证了设计思维从机械美学向自然美学、生态美学的华丽转身，伴随着视觉传媒与虚拟技术的极速发展，在建筑构思中渗透自然元素，融合自然过程，引发自然联想愈发成为一种不可回避的设计潮流与趋势，出现了许多极具启发性的优秀设计。文章将重点介绍探究自然元素在建筑设计中的表现，以供同行参考。

前言

万物皆归于自然，自然界是非常奇妙的，具有着无穷无尽的能量，合理的利用和发展新元素是人类的重要解决问题，当前社会情况下，人类只能无穷无尽的消耗自然界的资源，却不能实现可持续性发展的原则，这将是人类最大的弊病。

能源与建筑设计

“能源”一词，顾名思义就是自然在发展进化过程中给人类到来可以利用的元素，其包括很多内容。如：煤炭、石油、天然气等，还有通过人类加工改造出的，如：太阳能、风能、电等诸多元素，大自然给予我们带来了很多很美好的东西，但是人类在利用这些能源的同时，也给大自然带来了沉重的破坏，促使气候条件逐渐下降，这种飞快的发展在迅速的消耗着不可再生的自然资源，建筑师鲍勃・伯可比尔曾经说过：“如果一栋建筑让人、动物或是整个地球生病的话，它不会美，也不会是一个好的设计。”所以说，建筑师在做设计的时候，首先考虑的是环境问题，而不是形式主义思想，应该尊重自然发展规律，在不破坏自然元素发展的情况下设计建筑，在合理的条件下将自然条件发挥于建筑之上，使能源发挥到极致。

地球在旋转的同时，给世界带来了日夜黑白变化，这也对自然的生长提供了条件，太阳照射到大地之上，给人类带来了光明，经过空气和气流产生了风、雨、雷、雪等气候现象，这些都在不停的影响着自然生态循环，同时也给人类带来了无穷的能源来源，生物在进化活动需要植物的光合作用，太阳能是主要的生命循环的来源，太阳能在建筑设计中的作用也是十分的重要，一个好的成功的建筑设计并不是其外形的多么优美，而是在能源上的利用和创新，节约能源的最有效的方式是是它尽可能的利用自然资源，例如：太阳能、风能、自然光线等可再生的资源，但是这些角度也有着自身的约束性，不同的地点环境有着不同的设计特点，因而，在干热、湿热或者寒冷的地区其设计的特点不尽相同。

风能和水能在建筑设计上的利用有着各自的方式，“风车”自中国古代就已经产生，原始是利用风车来灌溉土地，节省了很大的人力资源，随着社会的进步发展，它开始运用到建筑上，不仅为建筑提供了电能资源，还解决了室内的通过问题，荷兰的风车最为著名，最大的有好几层高，风能的利用是建筑思维的新突破，在当代建筑中把建筑的中心位置作为核心，引进自然植物，通过对气压的利用，能将建筑内部的空气流通全部靠自然风来调节，代替了空调的位置，这大大的节约了资源。

能源与建筑的关系十分的密切，如何利用好自然资源是一个建筑的重点，他不单单是材料和部件的组装，也不是结构上的调整，是建筑通过对地区特点适应和利用，建筑应该尊重和利用好自然元素，把能源问题纳入到建筑系统中去，虽然说，现实早生活中如果将自然源融入到建筑中，需要更多一些的财力和人力，但这些因素在环境问题上将不是首要问题，最重要的是建筑师在设计的起初，必须将可持续性思想放在首位，这样才能创造出形式优美的可持续性建筑。

结构与建筑设计

结构是建筑的主体框架，结构的设计是整个设计中的重要环节，它对建筑的外观效果也着特殊的意义，其制约着建筑设计的形式，结构与建筑有着密切的关系，特别是在高难度形状时，显得更加重要，结构的形式直接体现在建筑的外观效果。本节通过对生物体结构的研究，引出建筑结构形式体系是来源于自然元素当中，并且探究如何才能更好的将自然生物体特征应用到建筑设计之中。通过对纤维的研究，了解生物体的纤维结构，演变出了索网结构，这种结构具有较强的拉力特性，适用于大型的体育场、凉亭等建筑物的顶部，使建筑物的功能性得到了保障，它的结构像一张大型的蜘蛛网状，满足建筑力学结构的要求，强大的张力和悬索结构使其造型特点十分的突出；动物和人一样都有着骨骼的支撑才能行动生存，对动物体的骨骼结构研究，拱肋结构是动物主要组成部分，动物的活动能力主要靠的是这个部分，“拱”在建筑设计上的用处比较广泛，尤其是在中空或者桥门洞位置的作用十分的大，在现代建筑设计中，有些建筑的外观直接的模仿植物体的外部形式，并且钢结构的内部形式也是以动植物骨骼结构的形式为基础，钢筋混凝土结构大大加速了建筑设计的发展步伐，通过对力学的计算和形式的模仿，建筑与结构的关系明朗化，无论在视觉感观上，还是在力学上都显示出一种豪迈大气，在自然环境中的生物体的结构有着鲜明的特点，建筑结构在综合了生物体的特征后，以着自己的特点在迅速发展着，奈尔维曾经说过：“一个理想的结构要具有自身的表现力”，无论是新建筑活着是老建筑，都有着自身的特点和表现力，钢结构的介入引起了巨大变化，首先在建筑外形上已经有了很大的变化，以简单明快的造型形式为主，融入了自然元素的特点，提炼了动植物体的结构特征，形成了特定的建筑结构形式。

结构是建筑的要素，建筑是结构的展现。技术和艺术的完美结合才能更好的创造建筑作品，在实际的建筑设计当中，如何解决建筑结构技术和艺术美感是现代乃至未来建筑设计的重点和关键。

场地与建筑设计

在自然空间中，建筑是坐落在大地上的一种形体，和其它生物体一样，离不开土壤的培育，土壤是地球岩石在经过风化后的产物，从而有了地形的变化，凸凹感逐渐形成堆积，建筑的基础和地形有着密切的接触，在建筑设计中，对自然地形条件的利用方式各有不同，人类根据设计的需要来改变自然环境的约束，创造出符合建筑形式的场地，然而，自然有着自身的地理特点，在设计时也可以按照其现实中的形式随行而来，这样就可以节约大量的人力和物力。也就是按照自然因素尽可能的尊重它的条件来设计建筑的外部形体。在建筑设计中，场地的类型比较复杂，包括：水上、沙漠、草原、森林和岛屿上等，建筑直接反映了人类的活动形式，赖特的代表作品――流水的别墅，该建筑近乎生长在瀑布之上和岩崖之间，俯视着整个山谷，看上去像建筑从山中长出来一样，巨大的露台和岩石上的水，将建筑完全的融入到场地中，建筑的内部和外部都将自然的力量融入当中，就连空间的陈设品都别具匠心，人在这个空间里会不经意间放松下来，无论是生长在什么条件下的建筑，都有着各自的特点，有有着共同的目标，那就是将建筑的技术和自然元素结合起来，使建筑是自然环境不可分割的一部分，使建筑更加的自然化。

结语

文章将介绍自然元素在建筑设计中的表达，主要通过自然的三大特征出发，分别通过能源、结构、场地来分析和阐述自然在建筑设计中的表达，从表面上介绍自然元素在建筑设计中的作用和建筑对自然的影响，进而深入内部，探求如何能更好的将自然和建筑结合起来，把自然的能量发挥到极致。

（作者单位：天津市建筑设计院）