数学思维与数学文化

建筑中的数与形论建筑中的数学关系

学生：陈文琦

学号： 20135401

指导教师：舒永录

专业：建筑学

重庆大学建筑城规学院

2015年4月

Math in Architecture

Undergraduate: Chen Wenqi

Supervisor: Shu Yong lu

Major: Architecture

College of Architecture and Urban Planning

Chongqing University

April 2015

摘要：金字塔雄踞一方，长城虎踞龙盘，鸟巢、水立方以其惊艳的造型和空间体验使人流连，他们绝不是建筑设计师拍拍脑袋设计的方案，无论建筑如何异形，不管体量如何巨大，他们背后都有一股巨大的力量支撑起精美绝伦的建筑----数学。在近代建筑的发扎过程中，柯布西耶对数学的炉火纯青的使用，使其建筑达到了一个无可比肩的地步，在现代建筑的发展加速的时期，更需要了数学在形式、结构等方面的支持，数学在数、形方面支持着建筑的发展，本文通过探讨建筑中的数学应用，明确数学在建筑中的地位，为建筑的进一步发展提供新能源。

关键词：建筑设计，数学之美，形式，影响，新方向。

Abstract：Pyramid, a bird's nest, the water cube, a forbidding strategic point of the Great Wall, with its beautiful shape and space to hang around people, they are not designers design scheme of building a pat on the head, no matter how shaped building, regardless of how much volume, they are behind a huge support from the exquisite beyond compare building - the math. In the process of modern architecture in the hair, Corbusier on mathematical perfection in one's studies. use, make the building reached a comparable stage in the development of modern architecture, the acceleration period, need more support for Mathematics in the form, structure, mathematical aspects of the number, to support the development of architecture in this paper, through the discussion of mathematics application in architecture, clear the status of mathematics in the construction, provide new energy for the further development of building

Keyword：The design of architecture, the beauty of mathematics, form, influence, a new direction.

引言:数学的骨骼支撑起建筑的灵魂。

正文

柯布西耶说：“工程师做出了建筑，因为他们采用了数学计算，那是从自然法则中推导出来的”. “数学的精确性与大胆的幻想结合起来，说确切些，就是美。数学美是一种客观存在，是自然美在数学中的反映，由此在数学的指导下进行的建筑设计必定是符合自然美的。在拜占庭时期，建筑师们将正方形、圆、立方体和带拱的半球优雅结合起来，令人陶醉。

建筑只有数与形结合，才会更有神韵，数学赋予了建筑活力。同时它的美也被建筑表现的淋漓尽致，正如在一座看似简单的跨海大桥，其中蕴含了无穷多的静定多跨结构中包含的数学和自然的成分，数学不仅仅是一个量化的工具，同时也是对比例、相关的均衡、尺度、布局的序列的运用，布局的序列都是构成建筑美的要素，和谐的比例和尺度是建筑结构呈现的自然美的基本条件，比例的匀称与平衡，圆形的对称与和谐，柔面的柔软和变换，总能不断启发建筑师创造出更具和谐美和雅致美的建筑。

传统建筑设计所依据的原则为几何与数理的关系。随着毕达哥斯“万物皆数”思想、柏拉图立体以及欧氏几何的影响，比例系统被引入建筑之中。

建筑师通过比例的造型作用来达到体现宇宙万物的和谐。从此，比例系统便成为建筑美学理论中十分重要的组成部分流传后世，在之后的两千多年间，它一直都是建筑美学的主流。

“黄金比例”就是和谐比例关系的其中之一。由几何学归纳法的创始人欧几里德提出的,并把这个比例称为“极限中间比”。用他的话来说就是：一条直线按所谓的极限中间比分割后，这时，整条直线和较大部分的比值等于较大部分和较小部分的比值。被开普勒称为欧氏几何学两颗明珠之一的黄金分割起源于数学，如今在自然科学的各个领域都可以看到它的身影，人们也在有意识的应用黄金比例，甚至建立了一种以黄金比例作为标准的审美习惯。总体说来，在传统建筑美学阶段，建筑师从根本上是在根据数学规律法则、运用数学知识来实现对建筑空间的创造，根据数学数字与数学比例所体现出来的和谐之美，建筑师在描绘着属于那个时代的建筑蓝图。可以说，数学美即为传统建筑美学精髓的全部。

在现代建筑趋向顶边界和竖向边界模糊化的时代，数学更是发挥了不可代替的作用。我们非常熟悉某些用于建筑的数学形式，诸如正方形、矩形、锥形和球形等等．但有一些建筑结构却以人们知之甚少的形状设计．一个引人注目的例子便是旧金山圣母玛利亚大教堂所用的双曲抛物面设计．该设计