仿生建筑的力学结构分析.docVIP

仿生建筑的力学结构分析 仿生建筑的力学结构分析 提要 ：贝壳是大自然创造出的最精美的有机造型之一，常备设计师们作为形态仿生的对象。这次我选择贝类的外壳作为研究对象，分析它的承载力以及它独特的魅力，并选取一些与贝壳相类似的建筑进行对比分析。 关键词：贝类 仿生建筑 代代木国立综合体育馆 世博会以色列国家馆 力学结构 好的建筑不仅在于它的美观，更在于它的结构与力。各种动、植物的骨架各有特点，它们都能根据各自的身体特点、体重选择最优的骨架。土木工程中各种承重骨架与大自然中动植物骨架也有奇妙的相似之处。建筑仿生向大自然学习，能够创造出丰富多彩、合理可靠的建筑。 关于仿生建筑的力学结构 仿生建筑以生物界某些生物体功能组织和形象构成规律为研究对象，探寻自然界中科学合理的建造规律，并通过这些研究成果的运用来丰富和完善建筑的处理手法，促进建筑形体结构以及建筑功能布局等的高效设计和合理形成。从某个意义上说，仿生建筑也是绿色建筑，仿生技术手段也应属于绿色技术的范畴。建筑仿生学的表现与应用方法，归纳起来大致有四个方面：城市环境仿生，使用功能仿生，建筑形式仿生，组织结构仿生。建筑仿生可以是多方面的，也可以是综合性的，如能成功应用仿生原理就能创造出新奇和适应环境生态的建筑形式。同时仿生建筑学也给人们暗示着必须遵循和注重许多自然界的规律，它告诉我们建筑仿生应该注重环境生态、经济效益与形式新奇的有机结合，仿生创新更需要学习和发挥新科技的特点，要做到这一点，建筑师必须善于应用类推的方法，从自然界中观察吸收一切有用的因素作为创作灵感，同时学习生物科学的肌理并结合现代建筑技术来为建筑创新服务。建筑仿生学是新时代的一种潮流，今后也仍然会成为建筑创新的源泉和保证环境生态平衡的重要手段。 贝壳的主要成分为95%的和少量的。最外层为黑褐色的角质层（壳皮），薄而透明，有防止碳酸侵蚀的作用，由外套膜边缘分泌的壳质素构成；中层为棱柱层（壳层），较厚，由外套膜边缘分泌的棱柱状的方解石构成，外层和中层可扩大贝壳的面积，但不增加厚度；内层为珍珠（底层），由外套膜整个表面分泌的叶片状霰石叠成，具有美丽光泽，可随身体增长而加厚。1964年东京奥运会主会场——代代木国立综合体育馆，是丹下健三结构表现主义时期的顶峰之作，具有原始的想像力，达到了材料、功能、结构、比例，乃至历史观的高度统一，被称为20世纪世界最美的建筑之一。日本现代建筑甚至以此作品为界，划分为之前与之后两个历史时期。而他本人也赢得日本当代建筑界第一人的赞誉。薄壳(qiao)结构.生物界的各种蛋壳、贝壳、乌龟壳、海螺壳以及人的头盖骨等都是一种曲度均匀、质地轻巧的“薄壳结构”。这种“薄壳结构”的表面虽然很薄，但非常耐压。模仿它们壳体在外力作用下，内力都沿着整个表面扩散和分布的力学特征，在建筑工程中早已得到广泛应用。日本东京的代代木体育馆则活像一只巨大的海螺，其外观曲线流畅、轻快、形态动人，被认为是当代最成功的体育建筑之一。　 代代木国立综合体育馆位于东京代代木公园内.占地约公顷，包括一幢游泳馆和一幢球类馆.由于创造性地把新结构形式和建筑功能有机地统一起来，并且体现了日本风格，因而受到国际建筑界的广泛重视.游泳馆用于游泳、滑冰、拳击等比赛座.平面为两个对错的新月形，长边米，短边米.屋顶采用悬索结构.长轴方向有两根钢筋混凝土桅杆柱，高米，跨度米，用以支承两根主索.每根主索各由根外经厘米的钢缆组成，次索沿短轴方向布置，跨过主索与外围的钢筋混凝土承力环连结.索网覆盖以焊接起来的毫米厚的钢板；内表面用石棉板保护.主索两端所形成的三角形入口，自然地把观众导入馆内.利用两根主索之间的缝隙设置顶光，勾划出屋脊的轮廊，在视觉上有助于形成一个流线型的宏伟别致的内部空间.球类馆座，平面为蜗牛形，直径米.屋顶采用单根主索螺旋形布置.两馆相映成趣，协调而有变化. 在工程的结构设计中，应考虑结构的安全性、实用性和耐久性。在考虑结构的稳定性和强度，使结构在规定的条件下和规定的使用期限内，能实现一定的功能的同时，还要考虑经济因素，如做到用材省、成本低等，换句话说，就是力求以最低的成本使所建造的结构达到预定的要求。优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上，也表现在形式上，特别是功能与形式的统一上。