PDF《建筑科学》

1957 年作者在吉林省桦皮厂火车站附近大树上发现的

4 个喜鹊巢,其外壁几乎全是用粗铁丝编成的. 鸟巢选址巧妙.猫头鹰和野鸽在岩石缝内筑巢;

翠鸟以吃小鱼为生,在 岸边土崖啄穴为巢:啄木鸟以树洞为巢;

老鹰、白鹳以大树顶为巢;

苇莺在 苇茎之间用长的草叶在高出水面 1~1.5 米处做巢;

骨顶鸡在芦苇与蒲草丛中 筑巢,将草茎弯折搭编而成饼状巢,巢随水浮沉. 鸟巢一般筑在地面或草丛中,往往极为隐蔽.柳莺的巢选择地表有枯枝 落叶的地方,或选在山间小溪旁,以苔藓、树皮伪装.据国外资料,鹪鹩的 雄鸟建造很多的巢,而与雌鸟成婚后一个也没有用上,用的是雌鸟的巢,这 也可能是为了安全的疑兵之计吧! 乌巢的选址,巢口是有讲究的.郑光美先生对吉林省

21 个喜鹊巢做了观 察,发现绝大多数朝向西南,与当地背风向一致.日本某地喜鹊巢的巢口, 多数朝北或东南,很少朝西,这不但有风向问题,还有日照问题. 鸟是天才的建筑师.织布乌会编织树皮成巢,缝叶莺会缝叶成巢,燕子 会用泥丸垒成巢,营冢鸟能造出恒温的巢,骨顶鸟会造浮巢……鸟为人们展 现了无与伦比的建筑艺术品.在科学发展一日千里的今天,建筑的造型、设计、计算、用材、施工、选址等都有待于创新与发展,鸟巢不正是我们模仿、 借鉴、学习的好榜样吗? 中国古代书载 有巢氏 ,说明人类最早也曾像鸟那样巢居树上,后来 由树上下来定居,在地面上造起了房子.而建筑的发展,跨度越来越大,高 度越来越高,说不定人类又会像鸟儿一样,重新居住在人工造成的 大树 上呢! 鸟巢真是一个大自然的谜,而这个谜正有待于科学家去揭开.大自然存 在着多少个谜呀!它正如希腊神话中的大神使者赫尔墨斯,变化无穷.美国 学者瓦尔特・麦勒斯说: 自然正如生命一样创造了各种形式.她美妙地把 样式和协调赋予她亲手创造的各种元素,赋予她使之生气盎然的各种力量 中.因此世世代代的人类总是喜欢把她看做是神性的艺术创造,是一位不可 捉摸的、变化多端的赫尔墨斯. 建筑,正面临着困境,时代的要求是大跨度、大高度,安全、经济、美 观而适用,欧美等各地的学者正转向对大自然结构形态的研究.德国斯图加 特大学著名工程师、学者 F・奥托出版了《自然―知识―建筑》、《自然建 筑》、《建筑师的自我修养》三本专著.德国学者收集贝壳、海螺、蛛网、 龟背、骨骼、头颅、叶脉、树枝以及昆虫标本等,并考察山川地形、原始建 筑、山洞蚁穴、细胞构造后,提出的专题报告有最小网格、生物学与房屋、 自然界和技术领域中的网格、自然和技术领域中的薄膜与薄壳、形态与力的 性质的基础、藻类植物结构等. 一门仿生建筑学正在兴起.近几年来,德国学者 K・鲍契进行了大量皂 膜系统试验,为薄膜结构提供了合理外形的根据.美国女建筑师 A・卡苏巴 仿造野居山穴,采用 PVC 塑料薄膜,它的造形形态万千而又新颖、离奇、别 开生面.美国学者 W・斯法特里研究自然的优化并应用于分析建筑的连续力 学之中.美国学者 M・哥尔斯密斯综合分析了

166 个已经建成的大跨度钢结 构(其中最大跨度为

230 米),从自然的优化中得出,不同的跨度应采用不 同的空间结构,为合理采用建筑结构的形式闯出了一条新路. 青竹受力的启示 文人墨客喜欢竹子的虚心,科学家喜欢竹子的 腹中空 .竹子的节节 上升而成材,成功的秘诀正是竹子的 腹中空 . 力学的奠基人――意大利科学家伽利略曾经对中空的固体做过研究,他在《关于两门新科学的对话与数学证明对话集》说道: 我想再谈几句关于空中或中空的固体的抗力方面的意见,人类的技艺 (技术)和大自然都在尽情地利用这种空心的固体.这种物质可以不增加重 量而大大增加它的强度,这一点不难在鸟的骨头上和芦苇上看到,它们的重 量很小,但是有极大的抗弯力和抗断力,麦秆所支持的麦穗重量,要超过整 株麦茎的重量,假如与麦秆同样重量的物质却生成实心的而不是空心的,它 的抗弯和抗断力就要大大减低. 实际上也曾经发现并且用实验证实了,空心的棒以及木头和金属的管 子,要比同样长短同样重量的实心物体更加牢固,当然,实心的要比空心的 细一些.人类的技艺就把这个观察到的结果应用到制造各种东西上,把某些 东西制成空心的,使它们又坚固又轻巧. 一般竹子的横向截面,直径为