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　　1．建筑結(jié)構(gòu)仿生概述
　　1960年在DAYTON市（美國俄亥俄州）的研討會上提出：生物的原型是打開新技術(shù)奧秘的鑰匙，從而首次確立了仿生學(xué)的法律地位。[1]建筑仿生學(xué)則是仿生學(xué)的一個重要分支。它試圖通過大自然獲取布置結(jié)構(gòu)形式的靈感，使得傳力更加合理。
　　正如達(dá)?芬奇所說,“人類的靈性將會創(chuàng)造出多樣的發(fā)明來，但是他們并不能使這些發(fā)明更美妙、更簡潔、更明朗；因為自然的產(chǎn)物都是恰到好處的。”事實上，各種生物的結(jié)構(gòu)不乏可供人們效仿的典范，它們由內(nèi)至外無處不體現(xiàn)著對空間、能源利用的高適應(yīng)性、高科技性、以及經(jīng)濟(jì)合理性。因此無論是一個小小的蛋殼，還是挺拔的竹子，抑或是隨處可見的蘆葦都成為了我們建筑結(jié)構(gòu)的雛形，由它們所引發(fā)的建筑結(jié)構(gòu)的變革也不斷推動著建筑結(jié)構(gòu)的完善。　
　　2．薄殼結(jié)構(gòu)仿生
　　2.1概述
　　薄殼結(jié)構(gòu)是一種曲面的薄壁結(jié)構(gòu)，按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼等。殼體能充分利用材料強(qiáng)度，同時又能將承重與圍護(hù)兩種功能融合為一。生物界中，各種蛋殼、貝殼、烏龜殼以及人的頭蓋骨等都是一種曲率均勻、質(zhì)地輕巧的“薄殼結(jié)構(gòu)”。這種“薄殼結(jié)構(gòu)”的表面雖然很薄，但非常耐壓。
　　2.2圓頂薄殼——大空間建筑與抗壓
　　談到圓頂薄殼，我們會很自然地想到平常最熟悉不過的蛋殼。從幾何形態(tài)上看，蛋殼的厚跨比可達(dá)1：120，以極少的材料創(chuàng)造了廣大的空間。從受力方面來看，實驗證明，當(dāng)雞蛋均勻受力時，它可以承受34.1kN——相當(dāng)于本身重量六百多倍的壓力而不被破壞。蛋殼具有如此大的承受力，是與它特有的蛋形曲線和科學(xué)的結(jié)構(gòu)分不開的。蛋殼結(jié)構(gòu)可分為三層：外層為表皮層，中層為海綿層，內(nèi)層為乳頭層。這三層具有不同彈性模量的顯微結(jié)構(gòu)構(gòu)成了一個天然的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系，從而形成了一個科學(xué)的傳力路徑，很好地將力分散至外部，有效地避免了應(yīng)力集中。
　　讓我們進(jìn)一步分析弧形圓頂?shù)氖軌簝?yōu)勢。在如圖1所示的實驗中[3]，將兩個蛋殼懸空放置，一個圓弧朝上（A），另一個朝下(B)，在高處拿一支筆，讓其自由落體并擊中蛋殼，鉛筆與蛋殼的間距達(dá)到某個高度時，蛋殼B首先破碎。其中的原因可從兩方面分析。一方面，如圖2所示，當(dāng)力F垂直作用于蛋殼時，它在兩蛋殼表面各自產(chǎn)生分力T1和T2。對于蛋殼來說，從微觀角度看，不受外力作用時，它的分子間距在左右。對蛋殼A，F(xiàn)作用瞬間，分子間距減小，從圖3可知，<,分子力表現(xiàn)為斥力；相應(yīng)的，蛋殼B處，分子力表現(xiàn)為引力。從圖3可知，在產(chǎn)生相同的變形時（如各自到達(dá)圖中c、d點(diǎn)），，因此，從宏觀上看，蛋殼A自然可承受更大的力。另一方面，由于實際中，F(xiàn)并不會完全垂直降落，這就使得A所承受的力僅為F的一個明顯減小的分力。而對內(nèi)凹的B殼，F(xiàn)的傾斜并不會帶來明顯的減力效果。綜上分析，我們了解了蛋殼弧形外殼的有利作用。