早在古希臘時期，希臘人建造的神廟的立柱，在高度的一半處有一個隆起——卷殺也是利用這種原理增大了立柱對風荷的抵抗能力。事實上，竹子的這種結節在莖桿中也是普遍存在的。G•沙肯亞姆(G-Sarkn]am)曾對莖桿對于風荷載的抗撓曲能力的周邊分布和撓曲力矩在結節范圍內的減弱原則作了深入的分析，并作了如下比喻：一個自由立著的石柱在極高的水平荷載作用下可能分裂成4個不同高度的段落，每一段落的大小與該段落的力矩面的高度約各自相等。因此在自然界中的莖桿在一定的間距時就生長出帶葉鞘的結節，堅硬的葉鞘在一定程度上可以說是一個“鉸式減震器”。它可以減小彎矩、包住繼續向上生長的延伸部分，并使莖桿的彎矩圖變得均勻，受力更加合理。
　　仔細觀察，我們發現這種間距并不是隨意為之，而是符合科學規律的（如圖9[8]）。結節的位置恰好位于被等分的彎矩圖的各自面積的重心處。因為只有這樣才能使得力矩分配更加均勻。這種精確度著實令人驚訝，但這不是巧合，而是一種必然，是草莖適應環境，不斷進化的結果。如果因為某種外在原因，打破了生物的這種規律，（如上文提到的由于雨水過多造成禾苗節間距過大）根據自然的法則，它終將被其它生物所淘汰。
　　
　　a） 具有阻尼結節葉鞘的草莖b）無葉鞘草莖在風荷載下的彎矩圖
　　c）草莖結節位置的分布與彎矩圖等面積的各部分的重心位置吻合
　　d）有葉鞘草莖在風荷載作用下的彎矩圖
　　圖9草莖的結節分布分析
　　受以上的啟發，在建筑工程中，我們在筒殼結構中往往會添加膈板等加勁構件，用以抵抗風荷載引起的結構失穩現象。這一啟示尤其成功地應用到了高聳建筑中。例如以自然界草本植物莖桿的結節為原型，蘇聯建筑師A•L•L設計出一個構架，用于多功能用途的超高塔式建筑。通過模仿禾科植物莖桿，他在這個構架上按照一定間距安設阻滯振盈的結構，減少了撓曲力矩。[5]還有世界最高建筑之一的日本東京千年塔也是對竹子中空結構和竹節分布的一種借鑒。而美國芝加哥希爾斯大廈，更是以筒殼結構為原型，將9個22.9×22.9米的方筒組合在一起，形成了110層442m高的摩天大樓（見圖10）。
　　希爾斯大廈在1974年落成時曾一度是世界上最高的大樓，超越當時紐約的世貿中心。目前它仍然是世界最高的建筑之一。這么高的建筑是怎么建成的呢？大廈的結構工程師F.卡恩，為解決像希爾斯這樣的高層建筑的抗風結構問題絞盡腦汁，最終他首次提出了束筒結構體系的概念并將其付諸實踐。這種概念的創新之處在于，它不但提出了應用筒殼結構，而且還設想將筒殼集結成束，這無疑是令人信服的。因為正如前述，像竹子一樣的筒殼結構整體性好且受力均勻，本身就具有“寧折不彎”特點。當我們把九個這樣的筒殼集結成束時，它所能承受的風荷載更是成倍的提高。
　　值得一提的是，由于各個筒殼的相互作用，這種提高并不是簡單的相加。我想這和我們平時用手去折一根筷子很容易，但是將九根筷子捆成束卻很難將它們折彎的道理是一樣的。該束筒結構體系由九個高低不一的方形空心筒體集束在一起，而且不同方向的立面，形態各不相同，使得建筑高層富有動態變化的美感。從一個懸臂梁在風荷載作用下的彎矩圖中，我們可以清楚的認識到：撓度最大的點產生在懸臂梁的自由端，而彎矩最大處卻是梁的固定端。因此，建筑師運用了“錐形法則”，巧妙地將整個建筑分段呈錐形收縮：在51層以上切去兩個對角正方形，67層以上切去另外兩個對角正方形，91層以上又切去三個正方形，只剩下兩個正方形到頂。
　　事實上，這種錐形原理在自然界也隨處可見。細查各種向上生長的植物枝干，幾乎無不遵循著錐形原理。大廈的這種處理方法，不僅突破了頂部天際線的平頭規則，而且減少了風力的影響。大廈頂部的設計允許位移僅為900mm，打個比方，一陣足以造成帝國大廈頂層搖擺10cm的颶風，對于高出帝國大廈100多米的希爾斯大廈而言，僅會使其頂部搖動至多2-3cm，這種抗風能力，正是得益于對筒殼結構的合理運用。整幢大廈被當做一個懸挑的束筒空間結構，離地面越遠剪力越小，大廈頂部由風壓引起的震動也明顯減輕。
　　
　　圖10希爾斯大廈的實景照片與外觀模型
　　我想，筒殼結構在建筑中的應用是具有劃時代意義的。它突破了高層建筑的許多技術，尤其是抗風的難題。但是我們對自然界的學習是無止境的。建筑與植物的莖桿從微觀和亞微觀的角度上來說具有本質的不同：前者大多是不同無機材料的組合體，而后者則是具有生命特征的有機體。
　　僅就彈性這一特性而言，植物的莖桿就顯得精明許多。仔細觀察植物的莖桿，我們發現它的彈性是各種不同的細胞成長所產生的結果。髓細胞與外部細胞要長得快，由此而產生的內部壓力就是在外部范圍內造成延性和彈性。此外，樹干還有大量的木質細胞，這些細胞在樹干底部又可在樹干受撓曲時承受壓應力，同時緩解應力集中。上部靠頂端的細胞富有彈性。使樹干頂端在強風作用下可發生較大的撓度，增大了樹干抗撓曲能力，能夠阻止或減弱風對樹干的沖擊作用。因此就可以降低樹干斷裂的風險。正是這種彈性的存在．植物根系才得以把較強大的風荷載傳遞到土壤深處。因此，植物從外部表現出的彈性實際上是內部結構的反映，那么如何將這種彈性應用到我們的建筑中呢？我想，雖然我們不能像有機體那樣將建筑分析的如此細致，但是我們仍然可以從莖桿的彈性分布中獲得啟發。像如我們一直廣泛使用的鋼筋混凝土結構就是改善建筑彈性的一種方法，從這個角度看，不同位置使用不同的配筋量不僅是滿足了結構抗彎的要求，更是調整結構彈性的一種手段。
　　
　　3.小結
　　不得不承認，大自然教給我們的東西實在是太多太多。它似乎總是能以最少的材料、最合理的結構取得最佳的效果。從蛋殼的結構我們學會了如何承受壓力，避免應力集中，并把這種理念應用到了我們的大空間建筑中；從竹子的中空構造和莖桿節間間距的分配，我們學會了如何在高聳建筑中抗風，避免結構失穩。而這些，我相信僅僅是自然智慧的冰山一角。
　　因此，從生物的外部形態到細胞的微觀結構，從生物對環境的適應到生物與環境的和諧共生，我們要不斷地向自然界這位老師學習和借鑒，從而讓我們的建筑更好的服務于人類，也更好地順應自然，真正讓自然、人、建筑相互融合，相得益彰！

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