浅析数学思维在建筑设计领域中的应用

浅析数学思维在建筑设计领域中的应用

数学思维在建筑设计领域中占据了很重要的地位，本文主要论述数学思维在建筑设计中的应用。建筑设计除了受政治、经济等因素的影响外，越来越多的研究表明，建筑设计更受到数学思维的影响。建筑设计的发展在数学学科的基础上发展，将会是建筑空间设计上的一种重大突破与创新。

标签：建筑设计；数学；应用

1建筑设计与数学的联系

纵观建筑的起源与发展，可以发现建筑的发展与社会、政治、经济、文化等息息相关，更新换代的速度也相当快。当社会经历变革时，建筑也会随之改变，建筑反映着一个时代的思想、文化、审美等。随着科技的进步，意识形态的改变，建筑的发展也越来越多样化，一个时期的建筑映射着与那个时期相对应的体系，各个事物、学科、领域之间是紧密相连的。

通过对比研究众多建筑，得以发现数学思维在建筑空间中占据了重要的地位，建筑学科遵循数学学科的发展变革，数学在建筑空间设计中的应用同时也作为建筑师设计手法的一种方式。例如，很多建筑物局部与整体之间的比例关系，整体与局部之间的对应协调关系，几何学、微积分、透视、构图、比例、尺度等知识在建筑空间中的应用都借鉴与数学思维。可见，建筑学与数学之间的联系相当密切，数学思维对建筑设计领域的影响更为紧密。设计师将数学思维用在建筑领域，设计效率定会提高数倍，设计效果也会得到很大的突破与创新。

2数学思维在建筑设计领域中的应用

2.1微积分在建筑设计领域中的应用。随着建筑空间设计领域的不断发展和数学理论的日趋成熟，数学各方面的发展对建筑空间设计领域的影响日益频繁。其中，微积分在建筑设计中的应用更为普遍。

微积分是高等数学中研究函数的微分、积分以及有关概念和应用的数学分支，是数学学科中的一个基础学科。主要包括微分学、积分学及应用、极限三部分内容。微积分在十七世纪，就已经产生，是数学上的一个伟大成就。在建筑设计中，对微积分中的极限概念应用最为成功。微积分几乎贯穿每个建筑设计项目中，例如：在设计高速公路、铁路、大桥时，这些设计由于自身地形地势的原因，无疑会涉及到弧度、弯道、山区隧道等，先修好再去测量显然是不可能的，这时候就需要借助微积分相关知识去测量、计算道路的长度、弧度、开挖土方量等，再去投标实施。可见，微积分是建筑设计的有力工具。

2.2立体构成在建筑设计领域中的应用。立体构成是数学学科的基石，是构建数学定理的逻辑基础。同时，也是艺术设计的基础。立体构成以视觉为基础，以力学为依据，将造型要素，按照一定的构成原则，组合成美好的形体的一种构

成方法，是现代艺术设计的基础构成之一，同样也广泛运用于建筑设计中。立体构成是风格派和构成主义的来源，例如：蒙德里安的构成在建筑设计中有很广泛的应用；柯布西耶的萨伏伊别墅，也是立体构成的体现，他将内部与外部空间打通，互相贯穿，设计手法新颖；以及包豪斯校舍的设计，运用了立体构成中的点、线、面作为建筑的基本语言，用构成主义的手法将建筑表皮处理的很有秩序，将各种元素通过一定的构成规律进行变化，组合成别具一格的方盒子造型，为建筑设计的形态美注入了浓厚的情感魅力。

2.3几何学在建筑设计领域中的应用。几何学是研究空间关系的数学分支，因人类生活与生存的需要，在原始社会，人类就积累了很多有关物体形状、大小和相互之间位置关系的知识。相传四千年前，埃及的尼罗河每年洪水泛滥，总是把两岸的土地淹没，水的退后，使土地的界限不分明。当时，埃及的劳动人民为了重新测出被洪水淹没的土地的地界，因因此产生了几何学的初步知识。在我国黑陶文化时期，人类就会运用菱形、正方形等几何图案刻画在上面，这同样运用在建筑设计中。最典型的例子就是古埃及金字塔的建设，正是运用了几何学相关知识，才创造出如此精美、经典的金字塔。

3数学思维对建筑设计领域产生影响的原因分析

由于数学学科源于现实世界，又应用在生活中，发生在人与自然之间，为了人类的生活需要，先人经过归纳对比，进而得出概念。另外，数学如同建筑一样，既有极强的理性与逻辑，也有艺术中的浪漫，因此建筑设计中所蕴含的数学理性与数学逻辑是建筑设计的重要依据。数学中的逻辑思维、抽象思维、理性思维都被建筑师运用在建筑设计中，无论建筑师怎样要求建筑物的浪漫，无论建筑设计怎样随社会潮流变革，建筑与数学之间的结合将是永远存在的，建筑设计始终是建立在数学计算基础之上的。数学学科虽然追求理性与严谨，但是严谨中带着和諧，理性中夹杂着技术魅力，逻辑中彰显着趣味性。建筑师只有具备数学中的理性思维，才能创造出合理和谐的建筑作品。

结语

建筑是技术与艺术的结合，既有技术学科的理性，也有艺术学科中的浪漫。总体而言，数学具有很强的理性与逻辑性，也就是说，数学思维将是建筑设计领域发展的推动力。当今的建筑界，风格流派风起云涌，有的建筑师为了追求浪漫而失去了理性思维。建筑设计领域应根据数学理性的精神，遵循数学发展的规律，在追求艺术浪漫的同时，更重要的是要运用理性、合理的设计手法进行设计，抓住建筑设计的本质，去创造理性美的建筑。