自然是人类最好的“老师”——人类模仿自然设计的建筑。

世界上所有的东西都有不同的形状和大小。经过长期艰苦的竞争和进化，它们已经传到了世界上，产生了结构、形式和功能上的最佳设计。因此，大自然精致的建筑的确是人类建筑师和设计师的最佳老师。我们可以发现，无论人类的创造多么微妙，我们几乎都能在自然的创造中找到相应的影子。结果，人们开始有意识地模仿自然，从自然中汲取营养，并邀请自然去探索思想。仿生学作为一门新的综合性学科应运而生。

仿生设计不仅仅是模仿和复制，它是一种吸收动植物生长机制和自然生态规律，并结合自身特点适应新环境的创造。

蛋壳和体育馆

为了生存和发展，最起码的条件是:重力必须平衡，所有外力必须防御，自然环境必须适应，在长期的进化过程中自然形成最合理、最稳定、最经济的结构形式茅草和禾本科植物的长叶子经常卷曲成圆柱形或贝壳形，蒲草的叶子形成螺旋形，帽状蘑菇的辐射密集的肋骨，弯曲的壳和壳表面的波浪，空心的芦苇杆和杆之间的连接都激励着人类去探索空间结构的奥秘。

人们发现传统建筑的梁板支撑体系实际上是一种不经济的结构形式，不能满足现代社会对大跨度空间的需求。仿生空间结构帮助建筑师和工程师解决难题虽然

蛋的壳很薄，但它能承受相当大的外力。这是因为这种结构有一个曲面。在外力的作用下，壳体的内力沿整个表面扩散分布，因此壳体的单位面积的力要小得多。

据统计，各国为举办奥运会而修建的体育馆中，有60%以上采用薄壁空间结构。法国的夏蒙尼早期滑雪山北运动中心由9个三角形薄壳组成，占地6000平方米建于1980年的太空博物馆是一个典型的蛋壳形状，直径23米的半球形太空博物馆，类似鸡蛋的核心部分蛋黄。蛋壳厚度约为0.5毫米，普通鸡蛋的纵向直径按7厘米计算，两者的比例约为1: 140，体现了人类仿生工程的重大意义。更有意思的是，国外有人设计了一种特殊的仿鸡蛋抗震房屋，“蛋壳”是钢做的，“蛋白”是由耐高温玻璃、石棉等制成的。，而人们生活在相当于“蛋黄”的部分这种房子能抵抗强烈的地震，即使它被掀翻了，它也能像鸡蛋一样翻滚和复原。这所房子是用空气、水和食物建造的。在与外界完全隔绝的情况下，七个人可以在里面住一个星期。即使发生强烈地震，住在这种房子里也是安全的。

麦秸和电视塔

空心麦秸可以承受更重的麦穗而不倒伏。这是因为，在相同横截面积的情况下，实心秸秆和空心秸秆具有相同的承载能力，但是当挤压长秸秆时，它们不会由于过高的横截面压力而突然断裂，而是秸秆会首先弯曲，然后由于过大的弯曲力而断裂。然而，相同横截面积的空心秆的外径大于实心秆的外径，因此空心秆承受压力后抵抗弯曲变形的能力远大于实心秆稻草的功能给建筑师设计灵感。他们利用稻草的原理将一些高柱子和稻草块设计成中空的。这样可以大大提高它们的承载能力，达到“事半功倍”的效果。

此外，几乎所有的茎支持植物都是底部厚，顶部薄，这不仅减少了自重，还提高了稳定性。因此，不管风吹向哪个方向，都很容易沿着茎的圆形表面的切线方向通过，从而减少对植物的影响。另一方面，如果杆是平的，毫无疑问，飞机比圆形表面上的点更受风力的影响。这样，植物可能会被风吹到一边，甚至倒下。加拿大多伦多电视塔高533米。它由400 #混凝土制成，底部厚，顶部薄。它的底翼大约30.5米宽。它可以被称为怪物。但其平均长细比(平均直径与高度之比)约为1/10，而秸秆类植物(小麦秸秆、甘蔗、竹子等)的长细比。)可以达到l/100 ~ 1/200相比之下，人类建筑远未达到大自然的神奇力量。

荷叶和展厅

薄荷叶可承重70公斤这是因为荷叶背面有许多粗大的纹理。它的肋骨是镰刀形的，形成一个网状骨架。它纵横交错，厚实结实，能承受很大的负荷。

于是，一个园丁模仿王莲的纹理结构，用钢铁和玻璃成功地建造了一座漂浮在水面上的美丽“水晶宫”。

后来，意大利设计师建造了一座跨度为95米的都灵展览馆。大厅屋顶采用王莲的网状脉状结构，拱的纵向肋与波浪形横隔板相连，既保证了大跨度屋顶足够的强度和刚度，又美观、轻巧、牢固。

《竹笋构造法》

应该指出，人类在结构仿生学方面仍处于静止阶段。仔细观察生物的生长过程对人类工程可能有更大的参考意义。例如，十丈长的松树挺拔挺拔。金朱，身轻而直立，都是离地一寸长，自己“造”出来的。

那么，人类建筑能像雨后的松树和竹笋一样生长，并一个接一个地“生长”吗？

有人曾经提出一种“竹笋建造法”，不需要脚手架或大型起重机，而是从建筑物本身的屋顶开始，一个接一个地从地面“生长”。一栋四层的住宅楼可以在一周内建成。

这种方法从高度上把每层墙板分成三或四个预制部分，然后用液压顶起，以1米的冲程反复顶起墙，这样可以很快“生长”成一个设计好的建筑。

车前子和襄阳府

车前子本来是一种微不足道的杂草，但近年来，它受到建筑师的青睐，成为他们的瑰宝

的建筑师仔细观察了车前子叶的结构，发现它们呈螺旋状排列，每两片叶之间的豹纹角为137° 30′，这不仅结构合理，而且每片叶都能获得充足的阳光。建筑师

模仿亚洲车前的独特结构，建造螺旋排列的建筑。这种新型住宅改变了传统的“朝南、朝后、朝北”的建筑定位。一年到头，每栋房子都阳光明媚，清新舒适。海狸

和拦河坝

海狸是一种两栖动物，它的“家”建在湖边或缓慢流动的河边。这些圆形的带屋顶的“小房子”非常坚固，墙壁超过2英尺厚，用粘泥装饰。每个“小房间”分为两到三层。上层相对干燥，用作“卧室”。下层在水下，是食物、树皮和木柴的仓库。“小房子”有两个出口，一个通过陆地，另一个通过水。令人惊讶的是，海狸还在河边建造了坚固的水坝，以控制所需的水位。在建坝时，他们总是选择河流狭窄的地方，当地的材料(木头和石头)可以作为坝址

细菌膜和防水材料

建筑防水是一个“长期存在”的问题然而，另一方面，在自然界中，动物和人的皮肤具有很好的防水性能，外面的水不能渗透进去，但是里面的汗水可以渗出来，保温性能也很好，可以为建筑防水提供借鉴。

科学家正在探索一种真菌(如茶菌)，这种真菌可以形成细菌膜，并将其制成像人类皮肤一样的膜状防水材料。人们想象用这种材料覆盖建筑后，它会慢慢生长，并在受损时自我修复。外面的雨水不能渗入，但是里面的水分可以扩散出去。

这对提高建筑的防水、保温、隔热性能，节约能源具有重要意义。

蚁巢和恒温办公大楼

西澳大利亚有一个白蚁巢。尽管巢外的温度全年变化很大(温度为3 ~ 42℃)，但巢内的温度在白天或夜晚、夏天或冬天总是保持在30 ~ 32℃。这种白蚁巢穴具有调节温度的能力，可与现代空调系统相媲美。

为了找出为什么白蚁有如此高的技能，科学家们仔细研究了白蚁巢穴的结构。他们发现这个白蚁巢穴分为两部分:地面和地下地下部分是白蚁的生活区，而鸟巢的地上部分有一个大约3米高的泥塔，一些空气通道通向白蚁的地下生活区。泥塔的部分是楔形的，总是像指南针一样指向北方。因此，科学家称这种白蚁为“指南针白蚁”

泥塔侧壁皱巴巴，表面积大，在上午和下午阳光斜射时，能最大限度地吸收阳光热量。泥塔的顶部是锥形的，表面积很小。这样，在正午烈日下，泥塔吸收的热量减少了。

“指南针白蚁”建造了这个特殊的泥塔，为巢穴创造恒温条件。泥塔在阳光下受热后，塔内空气通道的空气温度也会升高，空气体积会膨胀并向上上升，产生烟囱状的吸力，通过白蚁进出通道将新鲜空气吸入塔顶，形成风吹过白蚁巢穴的生活区。

白蚁工蚁“监测”(感受)蚁巢各个部位的温度，并根据温度变化堵塞或扩大蚁巢中的通道来调节气流。这就像人类通过打开和关闭窗户来调节室内温度。

因此，无论外界温度如何变化，白蚁巢地下生活区的温度都保持在30 ~ 32℃。

的建筑师从白蚁巢穴的结构中获得了巨大的灵感，他们相信人类也可以模仿白蚁，建造带有自然通风系统的办公楼。尽管装有空调系统的建筑物能保持恒温，但长期呆在室内的人容易因门窗紧闭和空气流通不足而患空调综合症。

4年，英国建筑师在诺丁汉建造了七座模仿白蚁巢穴的办公楼，呈弧形向北排列。在每栋建筑的拐角处是一座17米高的圆柱形玻璃塔。它的功能相当于白蚁巢穴上的泥塔。当阳光照射时，玻璃塔内的空气温度上升、膨胀、上升，起到吸烟囱的作用，形成自然通风系统。玻璃塔的顶部也可以液压提升，以调节上升气流。由于塔内的空气通道与办公楼的每个房间相通，上升的气流可以带走多余的热量并吸入新鲜空气。大楼里有一个计算机能源管理系统。它的功能相当于白蚁巢穴中的工蚁。负责管理室内温度调节系统，控制玻璃塔顶的升降，调节空气流量。它还可以在寒冷的冬天启动热吹风机，在夏天的晚上启动风扇，将新鲜空气引入房间。

蘑菇伞房

所有植物均为哑铃形，是一种良好的建筑结构。它能使植物获得适度的地上部分和大面积的阳光，最小的占地面积，同时向下生长的根能牢牢地抓住土壤有了这种结构，植物也可以在三维空间享受阳光:在森林群落中，乔木层下有灌木层，灌木层下有草本层模拟植物的仿生建筑可以更好地利用太阳能。

以蘑菇为例蘑菇由三部分组成:盖、茎和菌丝。菌盖离地面一定高度，菌丝径向向地面扩散，菌柄连接两者这也是一个哑铃结构根据蘑菇的形状，人类可以设计和建造仿生建筑。“菌丝”部分(仿生建筑的基础)可以采取植物根的形式。将几根适当长度和直径的钢管径向打入地下，并与岩石紧密接合，以产生摩擦力来支撑地面部分这样，可以大大减少基础部分的工程量仿生建筑的“柄”部分(柱)采用钢筋混凝土结构，底部膨胀以便与基础相结合。仿生建筑的“菌盖”部分(住宅体)采用钢架结构，从柱子向四周辐射出若干根钢梁，屋顶做成拱形钢网架，与钢梁连接在一起形成笼状整体结构由于

采用哑铃型结构，仿生建筑仅占传统建筑地面的10%，屋顶可粘贴大面积太阳能电池。从远处看，整个建筑看起来像一把大伞，所以它被称为“伞房”

小牛骨和埃菲尔铁塔

人类骨骼的精致、合理和奇妙的形状和结构常常令建筑师们惊叹不已。这个7英尺高的身体完全由骨头支撑，几乎和由钢架支撑的高耸摩天大楼一样。当

人体的大腿骨必须支撑整个身体的重量并前后左右摆动。因此，它“选择”最合理的结构形式——既轻又强。一般来说，成年人的大腿骨能承受260 ~ 400公斤的压力，小腿骨要求更高，比同截面的花岗岩强10倍以上。它的硬度可以和熟铁相比，但它的比重只有熟铁的1/5。巴黎的埃菲尔铁塔高327.7米，像巨人一样高耸入云。一些建筑师在研究后得出结论，这座铁塔的结构并不新颖，它只是一座重复人类小腿骨的建筑。甚至两者的表面角度也是一致的建筑仿生学

是一门新颖有趣的科学，是科学与美学的有机结合。生物学是人类工程设计的最佳老师。正如著名仿生设计师l·科兰尼所说:“仿生设计是一个揭示自然生命的设计领域。它也可以被称为“自然的翻译”“

可以预言，在不久的将来，人类将从表面的静态仿生学转向内部和动态仿生学，从而极大地丰富了人类的创造