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2024-06-28 09:44| 来源: 网络整理| 查看: 265

数学大师

建筑中的美,除了美的造型和布局外,长、宽、高间的最佳比例也能带给人无限的美感。

建筑是供人居住和活动的场所,承载着实用与美观的双重功能。实用的建筑首先要坚固,所以建筑也被称为“用石头写成的史书”。

你知道吗?建筑的这种双重性,与数学密不可分。

建筑中的黄金分割

中世纪的德国数学家、天文学家开普勒曾经指出:“在几何学中有两件瑰宝,一是毕达哥拉斯定理,另一个是黄金分割率。”

我们知道,黄金分割是将实物的整体一分为二,其中较大部分为全段的0.618。这种比例被公认为是最美的比例。

帕提农神庙

世界上许多有名的建筑,都蕴含着“黄金分割”,如古希腊建筑帕提农神庙的正立面轮廓是一个矩形,它的长约是宽的1.6倍,这种矩形被称为黄金矩形(黄金矩形的短边与长边的比为0.618,换算一下,长边则约为短边的1.618倍),帕提农神庙因而成为现存古代建筑中最具美感的建筑物之一;

再如法国的埃菲尔铁塔塔身高300米,塔身与平台的比例匀称,在距离地面57米、115米和276米处,各有一个平台。在115米的平台处,比值为(300-115):300≈0.617,这个比例与黄金比0.618相差甚微。

所以,埃菲尔铁塔第二层平台的位置,非常接近于全塔高度的黄金分割点,这也正是塔身张开的四条腿开始收拢的转折点。埃菲尔铁塔因而有“钢铁维纳斯”之美称,法国人甚至给它起了一个“铁娘子”的爱称。

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充满美感的“钢铁维纳斯”

三角形结构与“鸟巢”

“鸟巢”立面由许多三角形结构组成

中国国家体育场又称“鸟巢”,是2008年北京奥运会的主场馆,因其外观酷似鸟巢而得名。这是世界上第一座钢结构的大型体育馆。

整个建筑通过巨型网状结构联系,看台是一个完整的无遮挡碗状造型,如同一个巨大的容器,但空旷的内部没一根立柱,这样的“鸟巢”能坚固耐用吗?

如果你仔细看就会发现,“鸟巢”错综复杂的钢结构中包含许多三角形。学过数学的人都知道,三角形具有稳定性,而“鸟巢”的结构就是利用这个数学原理。

许多超高建筑的立面、空间跨度大的建筑,如火车站、飞机场航站楼等,都会使用三角型钢架结构。

另外,某些需要巨大跨度空间的建筑,还会使用空间网架结构,即空间三角形结构。

拱形结构与赵州桥

世界著名古厂桥——赵州桥

“以卵击石”通常比喻为自不量力,自取灭亡。可见,蛋壳没有石头硬。但鸡蛋是椭圆的,拥有天然的拱形结构。

拱形结构是常见的曲面,可以缓冲、分散承受的压力,具有坚固、抗弯曲的特性,常被用于建筑物的外形中。

采用拱形结构的建筑很多,如我国河北省赵县的赵州桥就是世界上第一座石拱桥,距今已有1400多年的历史。

在漫长的岁月中,它经受过无数次洪水的冲击、冰霜的侵蚀,甚至还经历了8次地震的考验,一直安然无恙,这都是因它是拱形桥。

来源:网络

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