建筑设计是如何模仿生物结构的
大自然中的许多生物,常常具有一些令人叹为观止的天然结构,能极好地适应环境。如蜜蜂的巢是一种六角形的棱柱,多孔的结构使其显得既轻巧又牢固;蜘蛛网看上去又细又软,却具有极强的韧性;鸡蛋壳又薄又脆,实际上,蛋壳却能很好地使外力沿整个表面均匀分散;还有一种浮在水中的植物——王莲,它有一片直径约2米的大圆叶,薄薄的叶片竟然能托起一个小孩子,轻巧地在水面上漂来荡去……
生物界的这些奇妙现象,给建筑设计师很多启迪,制造出了许多仿生建筑。例如,人们发现,王莲的叶子背面有许多粗大的叶脉,形成一种网状的骨架,使叶面能承受很大的压力。而且,王莲的叶片还有许多孔道,这能使王莲具有很大的浮力。建筑师便模仿王莲的叶脉结构,在跨度约100米的屋顶纵肋之间,设计了波纹形的横隔,形如网状,使大厅顶面结构牢度大大加强。
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蜂窝状的多孔结构也引起了建筑学家的兴趣。英国试制成功了一种蜂窝墙壁,中间填充着树脂和硬化剂合成的六角形泡沫状物质。这种墙壁不但大大减轻了整个建筑的重,而且具有很好的保暖性能,使住宅变得冬暖夏凉。
在建筑学家的眼里,蜘蛛网简直就是一个精妙无比的悬索结构,模仿蜘蛛网建造的大跨度桥梁和屋顶,将建筑的几何形状和力学特性结合得非常完美。而同样是从轻巧省料、牢固安全的观点出发,蛋壳结构给科学家以启发,建造出一大批薄壳建筑。薄壳建筑常见于一些大跨度的体育馆、展览厅,根据精确计算和精心施工而成的薄壳屋顶,厚度虽然仅数厘米,却能承受风吹雨打和积雪的压力,这不得不归功于蛋壳的奇妙特性。
除此之外,人们还根据鱼鳔的功能造出了充气建筑;模仿螺旋状排列的车前草叶片,建造出能最大限度获得阳光的楼房;仿照韧性十足的玉米叶,造出了外观奇特、结构牢固的玉米叶桥梁……可见,大自然中的许多奇妙现象,将会给仿生建筑设计注入具有创造性的灵感。
关键词:仿生建筑