结构:古老的骗局游戏
我们这个时代最大的机遇之一就是用更少的钱做更多的事，从而为更多的人提供更好的生活。在建筑结构领域尤其如此，因为我们在关键信息参数方面的能力已经大大扩展。因此，对物质和能量的投入可以减少，从而节省每个人的时间、金钱和精力。换句话说，移动电子进行精确的结构计算比制造过度建造的混凝土梁要便宜得多。
信息参数的能力建设除了增加计算外，还来自其他来源。它还来自于通过科学领域对支配我们物理和生物世界的原理的不断理解。这就是生物灵感设计的前景。这种信息优势在薄壳结构的建造中得到了最完美的体现。
虽然这种建筑过程已经不再受到建筑师的青睐，但它的一些关键方面可以与模块化或充气成型系统重新组合，以及新的混凝土混合物，消除了对传统钢筋的需求，为我们的一些建筑提供了新的方法。最重要的是知情的方法。建造这些结构的建筑师和工程师确实从鸡蛋中吸取了教训:
1.形状本身就是力量的关键
2.就像D'Archy Thompson说的那样，“…作用于它的力的图表”
3.这种形式通常采用能量和物质最少的路径
下次你洗碗的时候，看看浮在水槽里的肥皂泡。你将看到上述所有概念的一个纯形式的例子:由恒定压力维持的薄膜表面，并形成恒定曲率和最小表面。毫无疑问，你会看到连续的三重结合点在120度角的气泡。这都是因为肥皂和水的颗粒更容易被自身吸引，而不是被外界空气吸引，而且肥皂使普通水的正常表面张力(所有水滴的“皮肤”)变得更弱、更有弹性。(关于泡沫、泡沫以及自然模式的精彩解释，请看《自制的挂毯:自然界的图案形成》由菲利普球)
聪明的工程师和建筑师从这些现象中学习，以解决跨越空间的问题，他们将这些经验应用于两种方式中的一种:膜和壳。许多人，比如建筑师弗雷·奥托(Frei Otto)，对肥皂膜进行了细致的研究，以便设计出慕尼黑奥运会游泳场馆这样的最小表面结构。
当建造者伊甸园项目(见上图)，在英国的康沃尔，他们不得不把两个圆顶连接在一起，他们知道相交的气泡的几何形状总是产生一个共享的垂直平面，他们可以在这个平面内设计一个坚固的拱门来支撑开口。巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller，上图)设计的网格状穹顶是另一个著名的探索，它用最小的材料来包围空间，无意间预言了后来在自然界中发现的形状，噬菌体中的二十面体和C60分子的球体，恰当地命名为巴克敏斯特富勒烯。
这些都是膜结构，由电缆或框架支撑的表皮，但我现在想讨论的是外壳。这些结构具有薄的曲面，仅通过拉伸、压缩和剪切将负载转换为支撑:这些建筑最像鸡蛋。在这片土地上，所有的道路最初都通向罗马(万神殿的圆顶，公元125年，是世界上已知的最古老的混凝土外壳)，但更确切地说，也通往苏黎世和瑞士技术大学。
1866年，正是在那里，卡尔·卡尔曼(Karl Culmann)教授发明了具有开创性的图表法(Graphische Statik)。在图中，物体的轮廓与保持其平衡的力在视觉上相关。他曾经将股骨的横截面与减轻他所设计的起重机所承受的拉力和压应力所需的结构联系起来。他也被认为影响了埃菲尔铁塔的设计。
Robert Maillart, Heinz Isler, Othmar Amman, Christian Menn, Edward Torroja, Felix Candela, Pier Luigi Nervi, Oscar Niemeyer和Santiago Calatrava的作品都来自瑞士的传统。(见结构设计艺术:瑞士的遗产大卫比灵顿)
如果你正在寻找“少即是多”的构建方法，那么这个列表还不错。在我们的例子中(暂且不考虑美学)，这意味着更少的物质和能量，更多的信息。顺便说一下，许多这种形式是在物理力作用于它们之前设计的。
以托罗哈的Zarzuela竞技场为例，它始建于1935年，双曲线伞形悬臂式悬架在体育场座位上方42英尺，至今仍为17000名观众提供保护和清晰的视野。它所谓的抗碎裂形式使用只有2-5英寸厚的钢筋混凝土的双曲线来抵消相反的力，就像波纹铁屋顶或扇贝壳从形状而不是材料表现出强度。
瑞士工程师Heinz Isler也许是寻找一种基于自然力的纯薄壳形式的最好代表。从1954年起，他就一直在追求效率和美感的圣杯。当时，他看着自己的枕头，意识到如果他根据纯粹由作用于枕头上的力决定的模型来设计建筑形状，他就可以解决(几乎)所有问题。通过使用成型的泥土、膨胀的橡胶膜和悬挂的织物，他强调了形状和稳定性，并能够将这些形状扩大到建筑的大小。(见“亨氏岛”由约翰·奇尔顿)
他最著名的方法是利用悬挂的织物通过自然张力确定形状，然后用树脂或冷冻来固化这个形状。然后，Isler将翻转这个形式，从而创建一个模型，在这个模型中，所有先前的张力线都被转化为纯压缩。现在，该模型可以完美地预测混凝土在大多数荷载作用下的形状。这些模型在设计图纸中按比例放大，并精心建造……在他的职业生涯中，超过1500个模型。其中包括勃朗峰(Mont Blanc)旗下的霞慕尼贝壳酒店(Chamonix Shells)、诺里奇体育村酒店(Norwich Sports Village Hotel)、威斯花园中心(Wyss Garden Center)和杜本多夫(Dubendorf)的飞行肌博物馆(Flieger-Flab Museum)。
虽然伊斯勒在伯尔尼-苏黎世高速公路迪汀根服务站设计的三足浅穹顶(1968年)是迄今为止建造的最优雅的有机建筑形式之一，但它们的起源不是对生物形式的研究，而是对形成这些形式的力量的研究。他们的动力是稳定和效率，而不是资源的节约，但我们仍然可以从他们的榜样和所有这些建筑传统中获益。
Tom McKeag在加州艺术学院和加州大学伯克利分校教授生物灵感设计。他是BioDreamMachine的创始人和总裁，这是一个非盈利教育机构，为K12学校带来生物灵感设计和科学教育。
