sweetbox建筑中的数学文化

2020年11月28日发(作者：强巴)

建筑设计中的数学


——读书论文

王晓丽
化工12-3班，2012309885

摘要 当我们欣赏一座建筑时，如果我们真正的去了解它，会发现原来这些宏大的建筑珍品
里隐 藏着一门学科的奥秘—数学。本文主要介绍了建筑学中普遍包含的一些数学知识，数学
在建筑设计中的表 现，已达到更深入了解建筑设计美的目的，展现出建筑与数学这两门学科
独特而又不可分割的联系。
关键词 建筑设计 数学 艺术美 对称美
1. 数学对建筑设计的影响
路有曲直宽窄，房有大小高低，建筑必须与形和数打交道，于是建筑就与数学结下不解
之缘。建筑里面 讲数学，数学里面讲建筑，你中有我，我中有你。数学和建筑有着紧密的关
系，数学可以说是建筑设计上 的基础；而建筑可以说是实在的数学概念。除了数学，建筑还
包含了美术和物理的元素，而美术和物理也 是基于数学公式或数学理论为基础。可想而知，
数学在建筑学上占着一个重要的地位。
数学美是一种客观存在，是自然美在数学中的反映。建筑在数学思维的启发下不断发展
为世界创造和谐美 。早在古代建筑里就有许多建筑师就将数学中的几何体和建筑完美的组
合，像古代一些圆形及其他形式的 神庙，比如蒂沃里的圆形神庙，尼姆的卡列神庙；这些建
筑不是简单的以几何学就能够组合的，还要通过 数学的精密计算使其符合建筑设计的。随着
社会的不段进步，建筑根据功能和美感的需求，对土地、材料 和结构进行堆积与组合，比例
决定着建筑中个体、局部与整体的数学关系，因此比例是建筑的核心和灵魂 。比例在数学上
并不具有美感，但“黄金分割”的比例分割之美在各种艺术作品都得到充分的展现。现代 设计
师仍然最常见地使用黄金分割法则构造适用性和艺术性统一的新颖建筑。
2. 建筑设计中所包含的数学知识
2.1建筑设计中的几何学
几何学（Geometr y）这个词就来自古埃及的“测地术”，它是为在尼罗河水泛滥后丈量地
界而产生的。自然界中常见的简 单几何形状是圆、球、圆柱，如太阳、 月亮、植物茎干、
果实等等，而几乎找不到矩形和立方体。矩形 和立方体是人类的创造，而这正是和建筑活动
有关的，因为方形可以不留间隙地四方连续地延展或划分， 立方体可以平稳地堆垒和架设。

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金字塔在如此巨大的尺度下做到精确 的正四棱锥，充分显示了古埃及人的几何能力。希腊人
在发展欧几里德几何的同时，写下了建筑史上最辉 煌的一页。到了文艺复兴时期，人们普遍
确信建筑学是一门科学，建筑的每一部分，无论是内部还是外部 ，都能够被整合到数学比例
中。“比例”成为建筑几何学在文艺复兴时期的代名词，而心形、圆形、穹顶 则是文艺复兴时
期建筑的基本形式，只要人们用几何化的形式来诠释宇宙和谐概念的话，就无法避免这些 形
式。在这一时期，建筑师追求绝对的、永恒的、秩序化的逻辑，形式的完美取代了功能的意
义 。
17世纪科学革命所揭示的宇宙是一部数学化的机器。这一时期法国最重要的建筑理论家都是科学家，在笛卡尔理性主义精神的引导下，一切问题讨论的基础都以理性为原则，数
学被认为 是保证“准确性”和“客观性”的唯一方法。笛卡尔由解析几何沟通了代数与几何，把
平面上的投影联系 起来，在《画法几何》中第一次系统地阐述了平面图式空间形体方法，将
画法几何提高到科学的水平。与 传统的模拟视觉感受方式不同，画法几何切断了视觉与知识
之间的直接联系，赋予建筑以不受个人主观认 识影响的客观真实性，时至今日仍然是建筑学
交流最重要的媒介。
建筑的几何学价值 首先表现在简洁美。几何学的理论基础在于格式塔心理学的视觉简化
规律，简洁产生了重复性，重复演绎 出高层建筑的节奏和韵律美，最终形成建筑和谐统一的
审美感受；同时，简洁的形体易于谐调，使不同的 形体组合具有统一美感。
新古典主义的乃是对巴洛克、洛可可风格的夸张豪华、过度装饰的风 格产生反感，受到
意大利庞贝城出土的影响，开始企图恢复希腊与罗马的建筑特质，特别重视几何学的构 成关
系将几何形式带入建筑设计中，文艺复兴时期，人们普遍确信建筑学是一门科学，建筑的每
一部分，无论是内部还是外部，都能够被整合到数学比例中。“比例”成为建筑几何学在文艺
复兴时期的 代名词，而象心形、圆形、穹顶则是文艺复兴时期建筑的基本形式，只要人们用
几何化的形式来诠释宇宙 和谐概念的话，就无法避免这些形式。在这一时期，建筑师追求绝
对的、永恒的、秩序化的逻辑，形式的 完美取代了功能的意义。例如上海的东方明珠电视塔，
就是几何学中的圆柱与球的结合。三根竖直的圆柱 形通天巨柱，是一个球体完美的结合。东
方明珠电视塔利用球和圆柱的巧妙结合，将数学的严谨与艺术的 浪漫融为一体，创造了纯洁
的、充满诗情画意的建筑形象。
2.2建筑设计中的黄金分割 < br>黄金分割又称黄金律，是指事物各部分间一定的数学比例关系，即将整体一分为二，较
大部分与较 小部分之比等于整体与较大部分之比，其比值为1∶0.618或1.618∶1，即长段
为全段的0. 618。0.618被公认为最具有审美意义的比例数字。上述比例是最能引起人的美感
的比例，因此被 称为黄金分割。

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