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向植物学建筑

  早在远古的时候,河上并没有桥,偶然一棵树倒下去搭在河上,动物从树杆上爬过去,这就是世界上第一座桥。人类在无意的状态下,开始模仿这棵树木,于是就出现了独木桥,最后发展到石板桥、拱桥、索桥,以至现在的各种桥。

  人向植物学建筑来源于人们对植物的认识。大家熟悉的,那纤细而中空的小麦茎秆,竟支撑起比它重几十倍的沉甸甸的麦穗。按照力学的原理,中空茎秆和同样粗的实心茎秆相比,它们的支撑力基本上相差不大,可用材和自身重量相差就很大了。仿照这一原理,建筑师们从植物茎秆耗材少而支撑力又大又坚固的结构特点,设计建造了像烟囱、水塔等构筑物,还有上水用的管道、天然气输送管道、搭设脚手架用的钢管等,既省材料又抗弯曲。随着广播电视事业的发展,各地高耸入云的广播电视塔,其结构也是从植物茎秆中空负重这一原理中学来的。1992年巴塞罗那奥运会设计建造的最有标志性的电视塔,就是吸取了植物茎秆自由平衡的形态而获得新颖构思的。

  车前草生长的叶片分布得很均匀,其夹角正好是数学中黄金角的数值13.75°,按照这一角度排列的叶片,能很好地镶嵌而又互不重叠。这是植物采光面积最大的排列方式,每片叶子都可以最大限度地获得阳光,从而有效地提高植物光合作用的效率。建筑师们参照车前草叶片排列的数学模型,设计出了新颖的螺旋式高楼,最佳的采光效果使得高楼的每个房间都很明亮。

  牵牛花是蔓生植物,为了争取充分的阳光,它要缠绕着其他直立的植物向上生长。牵牛花是怎么朝上绕的呢?人们发现,它和菜豆一样,其缠绕的方向是固定的,都是从右向左旋转,这种旋转法在数学上称为右螺旋线。而蛇麻草则是从左向右旋转生长,称为左螺旋线。

  植物中的这种螺旋线在建筑中的应用也很广泛。如最常见的螺丝和螺纹钢筋。螺丝可联结扣件,而螺纹钢筋可与混凝土中的水泥、沙石更好地黏合在一起,增加其黏结力和强度。

  更为有趣的是,还有将整栋建筑都设计成近似螺旋线的。如美国纽约古根哈姆美术馆,参观的人流由中央电梯直送至顶层,然后让观众由螺旋形的楼梯到各层参观,路线没有往返和逆行,可以沿着螺旋线尽情地欣赏琳琅满目的艺术珍品。这座建筑是由世界建筑大师赖特设计的。

  提起荷花的叶子,它具有防水和自洁的功能。难怪人们常说,荷花出淤泥而不染。原来在荷叶的外表层布满了无数个微米级的蜡质乳突结构。用电子显微镜观察,可以看到在每个微米级乳突的表面又附着许许多多与其结构相似的纳米级颗粒,科学家将其称为荷叶的微米纳米双重结构。正是具有这些微小的双重结构,使荷叶表面与水珠及尘埃的接触面非常有限,因此就形成了水珠和灰尘在叶面上不能留存的现象。

  根据这一原理,科技人员已研制出了一种新型建筑材料——纳米荷叶玻璃,这种玻璃的安全性、自洁性、憎水性极强。它表面涂有纳米膜,这层膜为含氟表面活性剂,涂在玻璃表面后,形成一层4纳米~8纳米厚的分子膜,这样就使玻璃具有了防雾和防尘的功能。玻璃一旦损坏,迅速爆为碎粒,不至于伤人。 说来也让你难以相信,现代建筑钢筋混凝土的发明也是从植物的根部得到启发的。有一位工程师喜爱养花,空闲时经常将花盆里的土翻来倒去,给花换盆。一次他在换盆时,发现这一盆花咋这么难倒。无奈将花盆打碎,原来,花的根部和泥土错综复杂地交织在一起,变得极为结实,由此便获得了灵感:如果在建筑施工中,将钢筋和混凝土编织浇筑在一起,不是很坚固吗?经他一试,果然如此,于是钢筋混凝土便产生了。

  人向植物学建筑,除模仿植物形体结构外,有的干脆用植物做墙壁。在瑞士有许多机关、高校的围墙不是用砖或水泥砌筑的,而是采用树做围墙,它们用冬青或其他树木经过精心修剪而成“树墙”。而一些露天的餐馆,则用花做墙。一些居民区的住户则用“树墙”和“花墙”作为彼此的分界。

  在美国芝加哥,有一座雄伟壮观的大楼,楼内没有砖墙,没有板壁,而是在原来设置墙壁的位置种上植物,用植物墙把房间隔开,人们称之为“绿色墙”或“植物建筑”。这种建筑无需成材木料,也无需庞大而笨重的建筑机械设备,而是采用经过规整的活树木来做“顶梁”和“替代墙体”。人们生活在这种植物建筑里,仿佛置身于美丽的大自然之中。

  法国建筑师罗特·明凯长期从事用绿色植物做屋顶和墙面装饰的研究。他利用天然植物,通过编植、嫁接、修剪等园林技艺,巧妙地搭成住宅、凉亭、电话间等,堪称“奇趣天成”。这些风格各异,洋溢着生命活力和充满大自然情趣的建筑,不仅可使屋面材料延长寿命3~5倍,而且在夏季可使室内温度下降3~5度,给人以古朴典雅、安详舒适的感觉,身临其中,真是一种绝妙的享受。

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