基于结构仿生应用合理性的探讨.pdf

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1、钱欢欢等：基于结构仿生应用合理性的探讨17基于结构仿生应用合理性的探讨钱欢欢，吴晓涵(同济大学结构工程与防灾研究所．上海200092)【摘要】首先阐述了结构仿生的概念，指出结构仿生中自然模型选择与应用上的不合理性，通过对悉尼歌剧院、日本仙台媒体中心、国家游泳中心和BCE商业街个例的深入分析，最后提出若干点建议并对仿生学在建筑结构领域的发展前景进行了展望。【关键词】结构仿生；建筑结构；自然模型【中图分类号】Tu一02【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2011)07—0017—02DISCUSSIoNBAS

2、EDoN嘲RATIoNALITYoFTHEAPPLICATIoNINⅧCHANICBIoNICSQIANHuan-huan．wUXiao—han(ResearchInstituteofStructuralEngi．andDisasterReduction，TongiiUniv．，Shanghai2OOO92，China)Abstract：Thepaperfirstlyclarifiestheconceptofmechanicbionics，andpointsoutthatthereisir-rationalityin

3、thechoiceandapplianceofthenaturalmode1．Thenseveralengineeringexamplesarestud—iedforfurtheranalysis，whichincludeSydneyOperaHouse，SendaiMediaeentreinJapan，theNationalStadiumandtheBCEBusinessstreet．Eventually，thepaperbringsforwardsomesuggestionsandapros-pectisgive

4、ntothedevelopmentofmechanicbionics．Keywords：mechanicalbionic；architectureandstructure；naturalmodel1结构仿生——大自然的馈赠2结构仿生应用合理性的质疑结构仿生的灵感源于自然。它是从自然界的物象的力“优胜劣汰”的自然选择规律，使自然界中的物种经历学特性、结构关系、材料性能等汲取灵感，获得适用于建筑物竞天择，形成了各自特有的内部结构与外部形式，能够很结构领域的相似规律，从而实现传统结构无法实现的功能好地适应周围的环境，和谐共

5、生。这个演化过程使自然界要求。存在着“现代构造美学”——用最有限的材料，得到最大的生活中，工程师比建筑师更善于观察和发现自然界曼功效J。各种自然模型有如竹子、蛋壳、海螺、蜂巢等等都妙的形态与内在规律：他们透过一滴水珠看到了自由抛物有着各自在结构上的优越性，人类继而从中汲取灵感，创造线形曲面的表面张力，触摸一枚贝壳时发现了薄壳轻巧而出各种各样的结构模型：简体结构、壳体结构、螺旋结构、空耐压的特性，凝望树梢枝权时寻觅到了树状支撑结构的真间网架结构⋯⋯谛⋯⋯然而，在建筑结构的整体设计过程中，建筑师与结构工乌龟壳的厚度只有2

6、mm，却能承受50kg人体的压力；蛛程师的专业理解和首要立场上出现了差异：建筑师往往更丝那不过几微米的直径，却可以悬空12m。这种薄壁高强或追求建筑外形的美感；对于结构工程师而言，结构的安全稳是超强抗压的性能具有无与伦比的科学和经济意义，由此，定性则是首要立场。因此导致了自然模型选择与应用的不人们发明了高强度钢丝，设计出了悬索、薄壳等大跨度合理，因为并不是所有生物都适用于建筑结构领域。结构结构。在功能上对安全稳定性和舒适度的要求是近乎苛刻的，一五彩的肥皂泡、多种多样的动植物细胞，无论是充满气些生物或有着完美的形态，或

7、拥有深邃的含义，很可能在美体或是液体，他们对封闭的薄壁膜都有很好的力的传递，使学艺术的领域大有作为，却不能应用到建筑结构上来。得结构表面张力处处相同。从而，工程师们从中获得了充自然模型选择与应用上的不合理主要表现在以下几个气膜结构的灵感。相似的，美国工程师RBFuller从结晶体方面：①自然模型结构上不稳定；②未把握或参悟透自然模与蜂窝的棱形结构中获得灵感，创造出迄今为止被认为是型的力学概念；③材料科学的发展滞后。最小消耗获得最大空间的结构体系——球体网架(Geodesic3成功与失败的应用实例Dome)结构模式J。

8、自从1983年德国人勒伯多(J．S．Lebedew)阐述了仿生l8低温建筑技术2011年第7期(总第157期)学之于建筑领域的意义和应用方法，人们对仿生的追求没结构工程师佐佐木建议把管状柱的自然模型由海草改有停止过。工程师们彳手结构仿生的道路i=一路走来，做了为竹子。我们知道，拥有诸多竹节的空心竹能在狂风骤雨各种各样的尝试收获大量成功或失败的作