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当建筑遇上数学会怎样?来看看那些建筑中的数学

2020
08/20
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jihong

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建筑界
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【摘要】数学,在生活中应用广泛,因而显得平常,建筑则更是普遍存在于视野里,但是如果建筑和数学结合起来,那成果肯定会让你叹为观止。接下来我们来盘点一下,那些具有“数学美”的建筑吧!

当建筑遇上数学会怎样?来看看那些建筑中的数学.jpg

  赵州桥——圆弧

  河北省赵县的赵州桥只用单孔石拱跨越洨河,由于没有桥墩,既增加了排水功能,又方便舟船往来,石拱的跨度为37.7米,连南北桥堍(桥两头靠近平地处),总共长50.82米。采取这样巨型跨度,在当时是一个空前的创举。石拱跨度很大,但拱矢(石拱两脚连线至拱顶的高度)只有7.23米。拱矢和跨度的比例大约是1比5。可见桥高比拱弧的半径要小得多,整个桥身只是圆弧的一段。这样的拱,叫做“坦拱”。

  湖南长沙龙王港中国结大桥——莫比乌斯带和“中国结“

  Next建筑事务所为湖南长沙龙王港设计的人行桥梁同样以莫比乌斯带为原型,与凤凰国际传媒中心不同的是,大桥还融入了中国结元素。其独特的莫比乌斯带(中国结)造型为坚固的桥梁注入柔美气质,如缎带般优美柔和的人行桥,仿佛舞者的水袖掠过梅西河。设计采用多种工艺,行人可在不同高度选取路线过桥。其实此桥设计不只是杂糅中国结和莫比乌斯带,行人在行走路线的选择中,也在向著名的七桥问题致敬。

  北京凤凰国际传媒中心——莫比乌斯环

  凤凰国际传媒中心采用的是钢结构体系,设计和施工难度都比较大。它运用的是现代先进的参数化非线性设计,打破了传统的思维,不是通过画图,而是借助设计师的经验和数字技术协同工作,运用编程来完成大楼的设计和施工的。凤凰国际传媒中心钢结构工程是一个技术创新型工程,在“莫比乌斯环”内,每一个钢结构构件弯曲的方向、弧度以及长度都是不一样的,而这所有的不一样,成就了这座雄伟的、独一无二的建筑。

  申发大厦——菱形几何元素

  福建省申发大厦楼体31°切角,主要面向闽江面,使浩瀚江景与建筑空间实现无缝融合。简洁现代的立面,采用隐框、明框玻璃幕墙设计,使建筑与波光粼粼的闽江水相映成辉,将闽江文化演绎得淋漓尽致。

  强调光与影的简约笔触,力求表达风靡全球的时尚理念,申发大厦首创独特的菱形建筑形态,外立面采用切面设计和玻璃幕墙,整个建筑大气磅礴。申发大厦璀璨耀世,“菱”动海西,标注CBD最具前瞻的建筑。

  广州电视塔——单页双曲面

  广州电视塔(小蛮腰)的外型是典型的单页双曲面,即直纹面。单页双曲面的每条母线都是直线,通俗来说,虽然看上去广州塔外边是光滑的曲线,中间细两头宽,但是事实上每一根柱子自下而上都是直的,所以广州塔是一堆笔直的柱子斜着搭起来的!

  古希腊的巴特农神庙——黄金分割比

  古希腊巴特农神庙是举世闻名的完美建筑,它的高和宽的比是0.618。建筑师们发现,按这样的比例来设计殿堂,殿堂将更加雄伟、美丽;去设计别墅,别墅将更加舒适、漂亮。连一扇门窗若设计为黄金矩形都会显得更加协调,令人赏心悦目。这至今还是世界最美丽的建筑之一。神庙建筑于古希腊数学繁荣的年代,并且它的美丽就是建立在严格的数学法则上的。如果我们在巴特农神庙周围描一个矩形,那么发现,它的长是宽的大约1.6倍,这种矩形称为黄金矩形。它的边组成黄金分割,数学家给出了黄金分割的精确定义。

  伊东丰雄的蛇形画廊——旋转的立方体算法

  这是建筑设计师伊东丰雄和数学家贝尔蒙德合作展示在英国的作品,它从外表上看似乎是一个非常复杂的随机模式,但其实是一种旋转的立方体算法。相交线形成了不同的三角形,梯形,透明和半透明感的无限次重复运动。尽管这个建筑只存在了3个月,却让到访的人无不惊讶一个盒子空间可以创造出的轻松动感。这些复杂、但有据可循、可以延伸的算法、模型和矩阵,让伊东和贝尔蒙德在相互启发和影响的过程中对空间重新认识,最终成就了他们寻找的、越来越人性化的建筑空间。

  慕尼黑奥运会场馆——极小曲面

  在数学中,极小曲面是指平均曲率为零的曲面。举例来说,满足某些约束条件的面积最小的曲面。 物理学中,由最小化面积而得到的极小曲面的实例可以是沾了肥皂液后吹出的肥皂泡。肥皂泡的极薄的表面薄膜称为皂液膜,这是满足周边空气条件和肥皂泡吹制器形状的表面积最小的表面。

  胡夫金字塔——圆周率、勾股定理

  埃及大金字塔高146.6M,它的10亿倍正好等于地球到太阳的距离.塔底周长920M,如果把塔底周长除以2倍的塔高那就接近于圆周率. 胡夫大金字塔的塔心正好是地球上各大陆的引力中心,通过塔底的中心的子午线,正好把地球上海洋和陆地分成相等的两半.把正方形的塔底的两条对角线延长,正好可以把尼罗河三角洲夹在里面。

  在胡夫大金字塔中,最神秘的还是塔中的墓室,它的长,宽,高之比恰好是3:4:5,体现了勾股定理的数值。

  泰姬陵——对称

  印度的泰姬陵建筑是完美的对称。从远处看泰姬陵园区的大门,你会发现,河道、水渠、建筑物,木板小道,树木的种植的位置、品种、高度,乃至那小道上砖块构成的纹路都沿着中轴线完全对称。园区之外的集市中商铺的位置,以及亚穆纳河对岸的月影花园都遵循着这个规律完全对称。进入建筑物中,一切仍然对称。

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