展示设计中结构仿生设计的类型与设计方法(2)

　　1837年，英国园艺师约瑟夫·帕克斯顿得到英国探险家圭亚那从南美洲亚马逊河流域带回来的王莲种子，经约瑟夫·帕克斯顿种植发现水生王莲叶子长到直径达4米，巨大的圆形叶子边缘向上卷曲浮于水面。某日，他突发奇想把7岁的小女儿抱到其中一片叶子上观赏花朵，飘浮在水上的绿叶居然轻而易举地承担起她的体重。约瑟夫·帕克斯顿翻开叶子观察其背面，发现王莲叶子背后由放射网状的叶脉组成，且主脉与次脉呈环状相互交织，构成既美观又可以承重的结构。这个发现激发了约瑟夫·帕克斯顿的创造灵感，他以铁栏和木制品为结构，用玻璃作为墙面，创造了新型的温室。1851年他将这一仿生设计成果应用到伦敦“水晶宫”展览馆的屋面结构形态设计中。随后，一座晶莹剔透的展览馆展现在人们面前，“水晶宫”玻璃网状骨架形态建筑，彻底打破了传统欧洲建筑封闭、厚重的形态，开辟了建筑结构设计的新纪元，从根本上改变了人们对建筑设计的传统观念（图4）。
　　
　　2.4 蜂巢结构仿生设计
　　
　　蜂巢结构是蜂巢的基本结构，由一个个房口全朝下或朝向一边、背对背对称排列组合而成的一种结构，这种结构有着优秀的几何力学性能。
　　
　　蜂巢结构是由多个正六边形单房组成，每个蜂房的底部由3个全等的菱形组成，房与房之间背对背地对称排列组成一个整体结构。这种结构节省材料，容量大且具有良好的力学特征。受蜂巢构造的启发，应用蜂巢结构构成原理，人们发明了众多蜂窝结构的材料或制品，有效解决结构设计中的诸多问题。例如格兰仕展馆设计（图5），展示的内容为家用空调、电磁炉、电饭锅、电烤炉、微波炉等。设计运用仿生设计手法，模仿蜂巢结构形态来设计展馆的结构，用蜂窝状的造型形态作为展示的主题形象，其造型新颖独特，能有效吸引观众，并应用意象仿生准确地传达了格兰仕公司的理念“格兰仕为你营造甜蜜的生活”.
　　
　　2.5 杆茎结构仿生设计
　　
　　杆茎结构仿生设计主要研究自然界中“虚心”的生物形态，如竹子、芦苇、荷花等植物。以竹子为例，其体形纤细柔美，柔中带刚、自重轻、强度大、抗弯力和抗断力强。竹子之所以具有良好的抗弯性能是由其结构决定：竹子中空横断面呈圆环形，根据力学原理，竹子的断面呈中心对称、均匀分布的空心圆环结构，可以有效的抵抗弯矩的作用，其竹子虽高达数十米，但每隔一段距离就有一个实心的竹节，这个节点保证受力的计算长度很短，以帮助竹子抵抗横向剪切力作用。展示设计模仿竹子杆茎结构，主要是运用竹子杆茎的特殊节点结构来做展示的主体结构。如上海世界博览会“浙江馆”设计（图6）。竹子遍布浙江各地，竹海也是最能代表浙江的特色景观之一。“浙江馆”的外立面设计以竹子为原形，充分应用仿生学设计原理，用不锈钢材料和灯光装置加工成“竹子”,它们最高的近8米，最粗的直径近30厘米。在特定程序的控制下，“竹子”体内藏着的1600多盏LED投光灯，可以在10秒钟内，变化出65536种过渡色。而这种由枯黄向翠绿色的渐变，正是设计师们别出心裁的创意：尽可能还原竹子四季变化的真实状态，同时“竹立方”的形态设计，体现了浙江人文自然精神面貌和生活态度。
　　
　　2.6 树状结构形态仿生设计
　　
　　树状结构仿生是研究树的力学构造与树的形态特征。在实际的设计中，树状结构形态的仿生设计主要体现在两个方面：一是人崇尚自然、渴望回归自然的展示理念。在展示的形态设计中应用很多树状的形态设计来满足人们的精神需求，表达一定的象征意义；二是树木有其自身的结构特征，小小的树干可以承受比它重很多倍的枝叶的重量，且能抵抗自然界的风风雨雨，弯而不折。在对树状结构形态仿生设计时，树的分枝节点必须采用相贯形式，以保证其形态的真实性。如：日本东京“Tod's专卖店”展示设计（图7）。意大利鞋类和包具品牌Tod's在东京购物中心地带开设了旗舰店，公司总裁DiegoDellaValle渴望给予Tod's一种身份，使它从众多的奢侈品牌店中脱颖而出。设计师使用能够反映Tod's“自然”信条的高质量材料和色彩的理念来设计，通过运用树状结构仿生设计的手法，用9个相互交叉的树形轮廓作为旗舰店建筑的外立面设计。白天，大面积的透明玻璃映射着周边树木的影子，与自然环境的融合浑然天成；夜间，当“树枝”形态的空间与人工照明结合时，人造树状空间形态和自然形式融为一体，同时独具个性魅力的展示形态有效吸引了顾客，塑造了Tod's的“自然”魅力，给消费者留下深刻的印象。
　　
　　2.7 充气结构仿生设计
　　
　　充气结构形态仿生设计源于自然界的“泡泡”,尤其是生活中的肥皂泡。肥皂泡形体结构由内部气体的压力与表面张力共同作用，保持其形状稳定。因为薄薄的膜面能围合大空间，所以人们一直梦想着把空气和膜作为一种设计材料，应用到建筑设计中。但由于材料和施工技术未能达到建设要求而以失败告终。直到上世纪下半叶，随着新织物和薄膜材料的诞生与建筑工艺的进步，才逐渐地把这个“梦想”转化为现实。设计师们通过对气泡构成原理研究发现，只要充气式结构是封闭的，并在气体气压的支撑下，就能实现其造型稳定。由于充气式结构塑造的形态生动丰富多彩，同时其价格低廉、运输方便、塑形搭建简单、快捷，而广受展示设计师们的青睐。尤其是在短期或临时展位设计中得到广泛的应用。如1970年日本大阪世界博览会开启了充气结构在展示设计中应用的新纪元，其中最为经典的要数日本富士馆（图8）。它由16根聚乙醇薄膜做成的直径4米、长度78米的拱形充气式结构来构成一个整体。拱形结构的两头接地，由钢丝牵拉，拱起一个造型新颖、体态轻盈的展馆，成为了历史上充气式展示的经典之作。
　　
　　3 结语
　　
　　仿生对象“生物”本身的结构具有多样性与未知性；展示的核心“展品”本身也具有多样性；展示的目标对象“人”具有认知与精神世界的复杂性，作为展示信息传播载体的空间，它同样具有复杂性与抽象性的特点。从仿生学设计应用的视角看展示设计，它不是简单的对展示空间进行仿生设计，因展示空间本身就具有符号性的特点，并且是由诸多形态符号语义所构成，作为仿生设计的理论它已被广泛地运用于各领域研究中，并取得一定成果[9-10].对展示设计学科来说，通过对结构仿生设计原理的应用研究，掌握其设计规律可以帮助我们开拓视野，从而准确清晰地解读展示设计的本质，创新展示设计的要领。
　　
　　参考文献：
　　
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