張云峰

啦啦啦，啦啦啦，我是播報的小行家，一邊走一邊報。今天的熱點真正好，快來組隊看報道。

說到度假，無論是游覽自然風景，還是欣賞歷史古跡，都別有一番樂趣。你見過北京的水立方嗎？即便只是看它的圖片，大家也會驚嘆于如此科幻的設計吧！

從整體來看，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，建筑師用新型輕質材料制成了“氣泡”。你是否注意過這些“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，讓我們試著尋找問題的答案，過一把當建筑師的癮。

“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”之間無縫對接且不重疊。我們假設建筑表面的結構是單一的，“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“氣泡”的表面形狀是任意三角形，在使用同種形狀的情況下，能夠拼成一個平面。使用任意四邊形的表面形狀也能得到同樣的結果。這兩種形狀的拼接示意圖如下：

我們假設建筑表面的結構是復雜的，“氣泡”的表面形狀可以是多種不同的正多邊形。在拼接成一個平面時，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構圖如下：

綜上所述，我們可以總結出一條規(guī)律：當多個多邊形在同一個頂點能拼成360°的角時，就可以密鋪成一個平面。因此，水立方的表面可以簡單認為是由多個多邊形組合而成的。

不規(guī)則的立體結構

不過，水立方的實際結構要復雜得多。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。單個肥皂泡最佳的表面就是一個球面。而很多肥皂泡堆積在一起時，就會形成不規(guī)則的立體結構。而水立方的建筑設計正是巧妙地借鑒了肥皂泡的結構特點，最大限度地減少了建筑成本，做到了藝術與技術的完美統(tǒng)一。