“進(jìn)擊”的水立方

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啦啦啦，啦啦啦，我是播報(bào)的小行家，一邊走一邊報(bào)。今天的熱點(diǎn)真正好，快來(lái)組隊(duì)看報(bào)道。

說(shuō)到度假，無(wú)論是游覽自然風(fēng)景，還是欣賞歷史古跡，都別有一番樂(lè)趣。你見過(guò)北京的水立方嗎？即便只是看它的圖片，大家也會(huì)驚嘆于如此科幻的設(shè)計(jì)吧！

從整體來(lái)看，水立方由四面垂直的外墻和一面頂棚圍成。為了讓水立方更具現(xiàn)代感，建筑師用新型輕質(zhì)材料制成了“氣泡”。你是否注意過(guò)這些“氣泡”的表面形狀呢？建筑師是如何用“氣泡”將建筑表面填滿的呢？來(lái)，讓我們?cè)囍鴮ふ覇?wèn)題的答案，過(guò)一把當(dāng)建筑師的癮。

“氣泡”的表面形狀

為了讓“氣泡”完全將建筑表面覆蓋，我們需要保證“氣泡”之間無(wú)縫對(duì)接且不重疊。我們假設(shè)建筑表面的結(jié)構(gòu)是單一的，“氣泡”的表面形狀是一種正多邊形。因此，能滿足條件的正多邊形有正三角形、正方形、正六邊形。這些形狀的拼接情況如下：

我們假設(shè)“氣泡”的表面形狀是任意三角形，在使用同種形狀的情況下，能夠拼成一個(gè)平面。使用任意四邊形的表面形狀也能得到同樣的結(jié)果。這兩種形狀的拼接示意圖如下：

我們假設(shè)建筑表面的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，“氣泡”的表面形狀可以是多種不同的正多邊形。在拼接成一個(gè)平面時(shí)，不同“氣泡”的表面形狀的組合有很多，可以是正三角形和正方形的組合，也可以是正三角形和正六邊形的組合。其中兩種形狀的組合結(jié)構(gòu)圖如下：

綜上所述，我們可以總結(jié)出一條規(guī)律：當(dāng)多個(gè)多邊形在同一個(gè)頂點(diǎn)能拼成360°的角時(shí)，就可以密鋪成一個(gè)平面。因此，水立方的表面可以簡(jiǎn)單認(rèn)為是由多個(gè)多邊形組合而成的。

不規(guī)則的立體結(jié)構(gòu)

不過(guò)，水立方的實(shí)際結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多。在自然界中，肥皂泡趨向于形成最小的表面積，以使它們的表面能量最小。單個(gè)肥皂泡最佳的表面就是一個(gè)球面。而很多肥皂泡堆積在一起時(shí)，就會(huì)形成不規(guī)則的立體結(jié)構(gòu)。而水立方的建筑設(shè)計(jì)正是巧妙地借鑒了肥皂泡的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，最大限度地減少了建筑成本，做到了藝術(shù)與技術(shù)的完美統(tǒng)一。