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「柚子在野区」大自然就是人类最好的“老师”——人类模仿大自然设计的建筑物

世间万物千姿百态 ， 都是经过漫长的、优胜劣汰的竞争和千辛万苦的进化 ， 致使在结构、形态和功能三方面达到最优设计而流传于世 。 所以 ， 大自然的精妙建筑确是人类建筑师和设计师的最好老师 。 我们可以发现 ， 人类的创造不管多么精巧 ， 几乎都能在大自然的创造物中找到对应的影子 。 于是 ， 人们开始对大自然进行有意识地模仿 ， 从大自然汲取营养 ， 请大自然开拓思路 ， 一门新兴的综合学科——仿生学便应运而生了 。
仿生设计并不是单纯地模仿照抄 ， 它是吸收动物、植物的生长机理 ， 以及一切自然生态的规律 ， 结合设计的自身特点 ， 而适应新环境的一种创造 。
蛋壳与体育馆
「柚子在野区」大自然就是人类最好的“老师”——人类模仿大自然设计的建筑物
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生物为了存在和发展 ， 最起码的条件是：必须平衡地心引力 ， 防御一切外力 ， 适应自然环境 ， 在长期的进化进程中自然而然地形成最合理、最稳定、最经济的结构形态 。 羽茅草和禾本科植物的长叶往往卷曲成筒形或壳形 ， 香蒲植物的叶子又构成螺旋状 ， 帽状蘑菇的辐射密肋 ， 以及弧形的贝壳和壳面之波、空心的苇秆和秆间之节 ， 都启发人类去探索空间结构的奥秘 。
人们已经发觉 ， 传统建筑的梁板支撑体系实际上是一种不经济的结构形式 ， 而且不能满足现代社会对大跨度空间的需求 。 仿生空间结构则帮助建筑师和工程师解决了难题 。
蛋类的外壳虽然很薄 ， 却能耐受相当大的外力 。 这是因为 ， 这类结构具有弯曲的表面 ， 壳体在外力作用下 ， 内力是沿着整个表面扩散和分布的 ， 因而壳体单位面积上所受的力就小了许多 。
据统计 ， 各国为举办奥运会而建造的体育馆 ， 有60％以上采用薄壁空间结构 。 法国夏蒙尼先斯滑雪山北区体育中心由9个三角形薄壳所组成 ， 覆盖面积达6000平方米 。 1980年建成的太空馆是一个典型的蛋壳形 ， 23米直径的半球形天象厅酷似鸡蛋的核心部分——蛋黄 。 鸡蛋壳厚约0.5毫米 ， 一只普通鸡蛋纵向直径按照7厘米计算 ， 两者之比约为1：140 ， 可见人类仿生工程的巨大意义 。
更有趣的是 ， 国外有人模仿鸡蛋设计了一种特殊的抗震房屋 ， “蛋壳”是用钢铁制造的 ， “蛋白”用耐高温玻璃、石棉等制造 ， 人住在相当于“蛋黄”的部分 。 这种房屋能抵抗强烈地震 ， 即使被震翻了 ， 也能像鸡蛋一样滚过来复原 。 屋内贮有空气、水和食物 ， 在与外界完全隔绝的情况下 ， 7个人可在里面生活1个星期 。 住在这种房屋里 ， 即使遇到强烈地震 ， 也会安然无恙 。
麦秆与电视塔
「柚子在野区」大自然就是人类最好的“老师”——人类模仿大自然设计的建筑物
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中空的麦秆能承受比它重得多的麦穗而不倒伏 ， 这是因为 ， 在横断面积相同的情况下 ， 实心秆和空心秆的承压能力虽然一样 ， 但长长的茎受压后 ， 往往不会因断面压力过高而发生突然断裂的情形 ， 而是在受压后茎秆先弯曲 ， 最后因弯力过大而折断 。 而断面积相同的空心秆外径要比实心秆大 ， 因此空心秆承压后抵抗弯曲变形的能力要比实心秆大得多 。 麦秆的功能给建筑师以设计灵感 ， 他们利用麦秆原理 ， 把一些高大的柱子和秆件都设计成空心的 。 这样可以大大提高它们的承压能力 ， 起到“事半功倍”的作用 。
另外 ， 所有秆茎支承植物几乎都是下粗上细的 ， 既减轻了自重 ， 又加强了稳定性 。 因此 ， 不管任何方向吹来的风 ， 很容易沿着秆茎圆面的切线方向掠过 ， 从而减小对植物的影响 。 反之 ， 如果秆茎是平面的 ， 毫无疑问 ， 平面比圆面上的一点受风力都大大增加 。 这样 ， 植物就有可能被风刮歪 ， 甚至倒毙 。
加拿大多伦多电视塔高533米 ， 用400号混凝土浇筑成下粗上细的形状 ， 底翼宽约30.5米 ， 可谓庞然大物 。 但它的平均细长比(平均直径和高度之比)约1／10 ， 而秆茎植物(麦秆、甘蔗、竹等)的细长比可达l／100～1／200 。 两相比较 ， 人类的建筑远未达到大自然的神功 。


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