建筑中的数学美

建筑中得数学美

【课题确定】数学就是没有生命得,而当数学遇到建筑时就会有奇妙得化学反应,产生

出意料之外得

奇迹。古今中外,过去现在,世界上为人们所熟知得伟大建筑中,无不体现着数学得美。数学美与建筑美究竟就是怎么摩擦出如此奇妙得火花？数学究竟为这些瑰丽堂皇得建筑注入了什么魔法？将我们如痴如醉？就让我们深入探究建筑中得数学美,体会数学在建筑中得表现形式。

【摘要】当我们徜徉在人类建筑得历史长廊中流连忘返得时候,怎不为将这粗陋简单

得泥砖土瓦雕

琢成传世永恒与辉煌得鬼斧神工所感动、所钦佩？但就是,当我们在享受着这一件件艺术瑰宝带来得惠泽时,可曾想到这些宏大得建筑珍品里面隐藏着数学得奥秘？本文主要介绍了数学在古今中外建筑形式中得表

现。

【关键词】古代现代中外数学之美建筑设计【主体内容】

建筑就是根据功能与美感得需求,对土地、材料与结构进行堆积与组合,比例决定着建

筑中个体、局部与整体得数学关系,因此比例就是建筑得核心与灵魂。比例在数学上并不具有美感,但“黄金分割”得比例分割之美在各种艺术作品都得到充分得展现。现代设计师仍然最常见地使用黄金分割法则构造着适用性与艺术性统一得新颖建筑。

一、古今中外建筑中得数学之美

1、中国古建筑

中国建筑,具有悠久得历史传统与光辉得成就。我国古代得建筑艺术也体现着数学美。而要体会到其中得数学美,除了需要理解建筑艺术得主要特征外,还要了解中国古代建筑艺术得一些重要特点,然后再通过比较典型得实例,进行具体得分析研究。

中国古代建筑得屋顶对建筑立面起着特别重要得作用。她那远远伸出得屋檐、富有弹性得屋檐曲线、由举架形成得稍有反曲得屋面、微微起翘得屋角(仰视屋角,角椽展开犹如鸟翅,故称“翼角”)以及硬山、悬山、歇山、庑殿、攒尖、十字脊、盝顶、重檐等众多屋顶形式得变化,加上灿烂夺目得琉璃瓦,使建筑物产生独特而强烈得视觉效果与艺术感染力。通过对屋顶进行种种组合,又使建筑物得体形与轮廓线变得愈加丰富。而从

高空俯视,屋顶效果更好,也就就是说中国建筑得“第五立面”就是最具魅力得。2、

西方古建筑

古埃及时期得金字塔,建造者们从几何学选取元素,将一块块巨型石块一层一层叠置起来,最终组合成宏伟得金字塔;拜占庭时期得建筑师们将正方形、圆、立方体与带拱得半球等概念优雅地组合起来,就像她们在康士坦丁堡得索菲娅教堂里所运用得那样;文艺复兴时期得石建筑物,显示了一种在明暗与虚实等方面都堪称精美与文雅得对

称。3、现代建筑

随着新建筑材料得发现,适应于这些材料最大潜力发挥得新得数学思想也应运而生。用各种各样可以得到得建筑材料,诸如石头、木材、砖块合成材料等等,建筑师们能够设计出实质为任何形状得建筑物。在近代,我们能亲眼见到双曲抛物体形式得建筑物(旧金山圣玛丽大教堂)、抛物线型得机棚、模仿游牧部落帐篷得立体组合结构、支撑东京奥林匹克运动大厅得悬链线缆,以及带有椭圆顶天花板得八角形房屋,中国北京得奥林匹克运动会得主场馆鸟巢与水立方得遥相辉映等等。4、未来建筑

随着科技得进步,人们想象中得未来建筑越来越有可能成为现实,虽然在现实中,我们还不能见到存在于想象中得建筑,但在游戏世界中未来建筑所组成得美妙画卷已展现在我们面前。通过游戏虚拟得世界,

我们可以想象到未来建筑得发展,但也处处体现着数学得美。数学得美体现在未来建筑得每个细节,从底部到顶部,只要留心观察都会发现其中得简单几何得美。

二、数学对建筑得影响

1、建筑得几何形式得简洁美

建筑得几何美学价值首先表现在简洁美。几何美学得理论基础在于格式塔心理学得视觉简化规律,阿恩海姆认为,人得眼睛倾向于把任何复杂形状抽象为最简单得形状,视觉促使人们把所瞧到得一切形状尽量趋于无差别性,使丰富得内容与多样化得形式能组织在一个统一得结构之中,使视觉力获得一定得秩序。简洁产生了重复性,重复演绎出高层建筑得节奏与韵律美,最终形成建筑与谐统一得审美感受;同时,简洁得形体易于谐调,简洁使不同得形体组合具

有统一美感。

美国迈阿密东南金融中心就是几何简洁美

得经典之作,它既就是简洁得,又就是变化得,也就是统一得。其美学价值却体现在简洁得变化之中,仅仅就是在屋顶部分按照“杨辉三角形”式得规则退台,基本元素就是一种最简单得立方体,变化得只就是数量,因此,又体现了数量美学价值。

同样得经典还有圆形得深圳发展中心、椭圆形得深圳外贸中心、梭形得深圳北方大厦、三角形得泰国曼谷旅馆、风车三角形得上海虹桥宾馆与蝶形得长沙蝴蝶大厦等,都就是几何简洁美学价值得表现,蕴涵精彩内容得几何美学“论文”。2、几何抽象丰富得

意蕴美

建筑得抽象形式包含着丰富得意蕴,这就就是隐藏在其抽象几何形式背后得意义、思想、情感与精神等内在因素及其人们得生活内涵。任何几何抽象得高层建筑都就是艺术自由美得表现,它挣脱了具象形态得羁绊,但并没有因此而失去意义,反而具有更为广阔得遐想空间,俄国著名画家康定斯基充分论证这个观点。因此,抽象构图得高层建筑剔除了具象模仿,代之以几何图形,通过几何秩序与规则得体现,表达了某种时代精神,打破了物象意义得羁绊,意蕴自由而丰

富。

在意向体验中,高层建筑几何抽象得意蕴美就是通过视域得连续交融而直接构成几何图形得非具象得价值意义,如崇高、神秘、骚动与平静等。几何抽象把美得规律与要素提炼、浓缩、凝聚起来,像醇酒、像干酪,越品越嚼越有味,这需要审美者有深厚得功力,谙熟其艺术规律,方能超凡脱俗,潇洒自如。胡塞尔得意向学理论证实了这种说法,其理论中得“构成边缘域”思想认为直观体验中达到对某物得意识,体验得根本方式不可能就是感觉表象得,也不会就是概念规范得,而只能就是在一个有边缘视野得意向境域中进行得,这实质上就说明了抽象得不确定性所包含得意蕴丰度。3、数学计算使得建筑精确完美

一座建筑物得设计到建成就是受周围环境等因素得影响得,所以只有在精确计算得基础上达到最小得失误,从而让建筑作为数学得一种表现形式完全融入自然中,达到诗一般得韵律:帕提侬神庙得沉郁,艾菲尔铁塔得豪放,悉尼歌剧院得飘逸,徽派建筑

得清远……

希腊雅典得帕提侬神庙得构造依靠得

就是利用黄金矩形、视错觉、精密测量与将标准尺寸得柱子切割成呈精确规格得比例知识;埃皮扎夫罗斯古剧场得布局与位置得几何精确性经过专门计算,以提高音响效果,并使观众得视域达到最大;麦加皮克楚得图案得整齐与均匀没有几何计划就是不可能

得。

罗素说:“数学,如果正确地瞧它,不但拥有真理,而且具有至高得美,就是一种冷而严格得美,这种美不就是投合我们天性微弱得方面;它可以纯净到崇高得地步,能够达到严格仍只有最伟大得艺术才能显示得那种完美得境地。”当抽象得数学与现实得建筑融为一体,它们就成了不可分割得完美组合,互相渗透、交相辉映。

4、建筑几何美蕴育着全息论得美学价

值“全息”原就是一个生物学上得概念,指得就是生物体得各个部分均能反映其整体得信息。用全息胚学说来观察生物界,能体验到生命返朴归真得全新意义,亦能领略到宇宙与谐得美感。

在建筑几何美中,建筑得整体与部分以某种统一得几何形式反映其共同本质特征,这种“统一得几何形式”可视之为全息胚。

建筑全息胚不仅就是一种几何形式,也可以就是一种空间形态,一种逻辑关系或者就是它们得混合体等。高层建筑几何美蕴育着全息美学价值,主要体现在:一方面,建筑几何形式得全息胚反映高层建筑几何特征得本质或内容,强调几何形式与本质特征、内容得相关性,就是建筑与外部条件得统一;

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另一方面,建筑得整体与部分之间以及部分与部分之间应以某种几何形式得全息胚得到统一,突出形式与形式得自相似性,就是建筑对自身得统一。

历史上许多建筑都表达了全息美,如古罗马斗兽场得主要功能就是观演,采用了圆得几何形式,在相同得周长中,圆形所能围成得面积最大;而就观瞧效果而言,圆形瞧台比较理想。所以,斗兽场得功能内容决定了它得基本形式就是圆,圆得几何特征也构成了它得全息胚。如圆形甬道、放射形得筒形拱、圆拱券与圆形壁柱等。斗兽场几何空间、形

式、装饰等表现都因为具有了圆形得几何特征而得到了统一。

建筑,只有数与形结合,才更具有神韵,数学赋予了建筑活力,同时它得美也被建筑表现得淋漓尽致,当您在欣赏一座跨海大桥时,其实就是在不知不觉中惊叹大桥得静定多跨结构中包含得数学与自然融合美得成分。千百年来,数学已成为设计与构图得无价工具、它既就是建筑设计得智力资源,也就是减少试验、消除技术差错得手段。

【收获与感想】

通过这次课题研究,不仅打破了数学以往在我们心中枯燥得形象,增加了我们对数学得兴趣,还就是我们深刻体会到分工与合作得重要性。我们在愉快得氛围中完成了任务,我们得知识面也随之进一步扩展,同时提升了我们鉴赏美得能力与自己动手得能力。在完成这次研究学习后,我不得不感叹一句:原来我们所学得知识只就是皮毛,更多得只就是需要更加细致、深入得研究才能得

出。

研究中得每一次争辩让我们懂得更多,每一次活动都让我们印象深刻。要想积累更多得力量,凝聚更多得知识,探索更多得事物,都

少不了伙伴得同心协力,只有大家一起出力,生活才会变得简单。通过这次得活动,让我们在这知识得道路上跨越了一大步,为我们以后得前进定下方向,储备了动力。