建筑中的數(shù)學(xué)美一

1、建筑中的數(shù)學(xué)美一幾千年來，數(shù)學(xué)一直是用于設(shè)計(jì)和建造的一個(gè)很寶貴的工具。它一直是建筑設(shè)計(jì)思想的一種來源，也是建筑師用來得以排除建筑上的試錯(cuò)技術(shù)的手段。 長期以來，三角形、正方形和矩形曾經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)中起過重大的作用。因?yàn)槿切魏椭苯鞘钱?dāng)時(shí)所知道的最穩(wěn)定的形狀，這些形狀就被用在像埃及和尤卡坦的金字塔這樣的結(jié)構(gòu)中。后來，建筑設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)建模結(jié)合起來的數(shù)學(xué)知識已大為豐富，對作用在一個(gè)結(jié)構(gòu)上的各種物理力的全面理解，也已大為增進(jìn)。然而建筑的形狀和形式仍舊是三維數(shù)學(xué)對象。許多對象來自歐幾里得幾何，例如矩形的或正方形的立體、角錐、圓錐、球、圓柱。另外一些則用曲面立體、帳篷結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格球頂?shù)雀娈惖男问健Ｋ羞@些對

2、象被建筑師既用來充填空間又用來創(chuàng)造居住空間。一、拱曲線數(shù)學(xué)二、建筑與雙曲拋物面建筑設(shè)計(jì)中的數(shù)學(xué)美 力學(xué)是數(shù)學(xué)科學(xué)的樂園，因?yàn)槲覀冊谶@里獲得數(shù)學(xué)的果實(shí)。 列昂納多達(dá)芬奇 一、拱曲線數(shù)學(xué) 拱是建筑上跨越空間的方法。拱的性質(zhì)使應(yīng)力可以比較均勻地通體分布，從而避免集中在中央。楔形拱石構(gòu)成拱的曲線。中央是拱頂石。所有的石頭構(gòu)成一個(gè)由重力觸發(fā)的鎖定機(jī)構(gòu)。重力的拉力使拱側(cè)向外展開（推力）。反抗推力的是墻或扶壁的力。拱形增加莊重肅穆的感覺 玫瑰窗哥特式建筑的特點(diǎn)是尖塔高聳、尖形拱門、大窗戶及繪有圣經(jīng)故事的花窗玻璃。在設(shè)計(jì)中利用尖肋拱頂、飛扶壁、修長的束柱，營造出輕盈修長的飛天感。法國斯特拉斯堡大教堂凱旋門(T

3、riumphal Arch)是歐洲紀(jì)念戰(zhàn)爭勝利的一種建筑。始建于古羅馬時(shí)期，當(dāng)時(shí)統(tǒng)治者以此炫耀自己的功績。后為歐洲其他國家所效仿。 RheaLOGO舊金山格雷斯教堂舊金山格雷斯教堂二、建筑與雙曲拋物面雙曲拋物面是拋物面（拋物線環(huán)繞對稱軸旋轉(zhuǎn)而成）和三維雙曲線的結(jié)合。（一）雙拋物面創(chuàng)造美感加利福尼亞州圣瑪利亞教堂 （二）曲面結(jié)構(gòu)代表：薄殼結(jié)構(gòu)殼，是一種曲面構(gòu)件，主要承受各種作用產(chǎn)生的中面內(nèi)的力。薄殼結(jié)構(gòu)就是曲面的薄壁結(jié)構(gòu)，按曲面生成的形式分為筒殼、圓頂薄殼、雙曲扁殼和雙曲拋物面殼等，材料大都采用鋼筋和混凝土。殼體能充分利用材料強(qiáng)度，同時(shí)又能將承重與圍護(hù)兩種功能融合為一。 薄殼結(jié)構(gòu)的出現(xiàn) ,為建筑

4、藝術(shù)的完美發(fā)揮提供了廣闊的前景。殼體結(jié)構(gòu)是表面呈曲面 ,厚度與其他尺寸相比甚小的一種薄壁空間結(jié)構(gòu)。它和桿件結(jié)構(gòu)中的拱與梁相類似。殼體由于存在原始曲度 ,它和主要承受彎曲的薄板相比 ,是兩種受力性能完全不同的結(jié)構(gòu)類型。殼體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度主要是利用了合理的幾何體形狀 ,使其處于最佳受力狀態(tài)。 星海音樂廳廣東省星海音樂廳雄踞廣州珠江之畔風(fēng)光旖旎的二沙島，她檐角高翹，造型奇特，充滿現(xiàn)代感的雙曲拋物面幾何體結(jié)構(gòu)雄偉壯觀，是一座令人贊賞的藝術(shù)殿宇。自北向南斜望，有如一只江邊欲飛的天鵝，又如撐起蓋面的巨大鋼琴，與藍(lán)天碧水渾然一體，形成一道瑰麗的風(fēng)景線。 北京國家大劇院巧奪天工的悉尼歌劇院歌劇院閃閃發(fā)光的殼體，根據(jù)不同的視角方向而改變著性格，其表情將從垂直方向朝水平方向變化，設(shè)計(jì)師從具有幾何學(xué)定義的形體中來截取屋面的形狀，最后終于從球面中取得了它的外形。 悉尼歌劇院是典型的薄殼結(jié)構(gòu)蛋殼與薄殼建筑 蛋殼呈拱形，跨度大，包括許多力學(xué)原理。雖然它只有2 mm的厚度，但使用鐵錘敲砸也很難破壞它。建筑學(xué)家模仿它進(jìn)行了薄殼建筑設(shè)計(jì)。這類建筑有許