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蜘蛛织网与建筑工程
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蜘蛛织网,一般利用三点,如墙角、挑出的树梢、石头尖处等,先由三点连成三角形组成网的边,并由一根特殊的丝通过未来的网中心,然后由边向网中心拉辐线,到网中心后在相邻的地点向边拉辐线,这样来回拉了几条辐线后,却跑到相对的那一边去拉辐线,很明显,它正利用静力学以维持网的平衡。

拉好了所有的辐线,蜘蛛由网中心以螺旋线向外盘旋拉丝线.蜘蛛到了最外圈后,沿着原路返回,返回时不时地抓起原有的网线聚成小球,固结在与辐线相交的点上形成很多的小点,在沿着原路返回过程中拉的丝线才是真正的蜘蛛网线.由外向里盘旋的螺旋线越来越密,形成数学上的对数螺旋线,这样,曲线由外向里虽然密度增加,但在理论上永远到不了中心点。

建造一所房子,一般有四个步骤: 打基础,安置骨架,搭脚手架,拆脚手架.这与蜘蛛结网真是有异曲同工之妙.蜘蛛以三个固定的点形成三边的三角形,这与造房子打基础对应.蜘蛛在三角形的三边拉辐线如造房子的安置骨架.蜘蛛由里向外拉螺旋丝线只是为结真正的蜘蛛网做准备,正如造房子搭脚手架,只是为了施工时临时之用.蜘蛛由外向里拉螺旋丝线,并随时把原有丝线去掉固结在网点形成小点,正如造房子时,房子建成后拆去脚手架那样.蜘蛛真是一个聪明的动物,蜘蛛结网与人类建筑施工是何等的相似啊!

所有的柔性材料如藤、绳、索都具有极强的抗拉特性,由柔性材料组成的建筑结构称为悬索结构,它具有跨越大跨度的能力,而且特别节省材料.蜘蛛网就是自然界中的悬索结构.蜘蛛网能承受很大的力,有的蜘蛛网上放上一个啤酒瓶也不会掉下地,古代还有人用它捕鱼、捉鸟呢!

我国是最早应用悬索结构的国家,我国利用竹索造的桥在《前汉书》中已有记载.北宋时期,四川灌县安澜竹索桥横跨岷江之上,长达344 米,共分8 跨,最大一跨为65.6 米,用10 根16.5 厘米直径的竹索组成.我国云南景东附近兰津桥,建于公元58~75年,用铁链造成,横跨澜沧江,跨度达到 82 米,而西方最早出现的悬索桥是公元1515年,比我国落后1000 多年哩!

悬索结构广泛应用于体育建筑.美国的阿拉美达体育馆,就是一张像蜘蛛网那样的圆形的钢索网,直径为128 米,外环设置了32 根钢筋混凝土支柱,内环直径为13.8 米,内、外环设置了96 根钢绞线的辐线,体育馆可容纳15000 多人观看体育表演.北京工人体育馆的双层辐射式悬索结构,外形似平放的自行车的车轮,有上、下两张网,两张网之间有杆件相联,人类创造的"网" 到底比蜘蛛网要高明,由蜘蛛的一张网变成两张网,承载能力也比一张网要大得多。

悬索结构,目前有单层的、双层的,有圆形平面的、椭圆形平面的、长方形的、六边形的,有马鞍形的、双曲面形的、抛物线形的,真是五花八门,千姿百态。

人们在建筑时,总是自觉地追求美,按照美的规律来建造,随着社会生产力的发展和人类智能水平的提高,对美的追求和创造更丰富、更凝炼、更富有哲理、更强调美的综合效果,在认识自然、改善自然中,科学、技术和艺术的综合的趋势已经形成,正如加拿大学者米克教授指出: "现在,有了一种新的创造精神,开始重建一个包括艺术、科学和技术都在内的完整而统一的世界."在这一方面,美籍华人林同炎成功地设计了一座曲线斜拉桥,它如众多的"蜘蛛丝"拉着一片细长的树叶一样,构思之独特、工程之巧妙、造型之优美受到全世界工程技术人员的好评,获得了全国第26 届优秀建筑比赛一等奖,被誉为"结构工程与美的理想相结合"的典范。

林同炎设计的曲线斜拉桥位于美国加利福尼亚州的一条狭谷河流上,两岸山高陡峭,谷深流急,若是采用一般直线形桥,则两岸引桥要挖去大量山崖,假如采用抬高桥面的方案,虽然避免开挖山崖,但引桥很长,两者都会使工程造价昂贵.而林同炎先生设计的曲线形桥,很自然地与两岸线路联接,达到桥与路的有机结合,正如长虹卧波,复道行空,天堑变通途.这桥另一个特点是采用很多斜拉的索,直接固结于两岸山崖上,一根根斜拉索交叉网胜似蜘蛛网,奏出一曲美妙的"蜘蛛网"畅想曲。

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