富勒、網(wǎng)格球頂和巴基球

21世紀的建筑──充填空間的立體

拱──曲線數(shù)學

建筑與雙曲拋物面

箱子的破壞

力學是數(shù)學科學的樂園，因為我們在這里獲得數(shù)學的果實。

                                                      ──倫納多·達·芬奇

幾千年來，數(shù)學一直是用于設(shè)計和建造的一個很寶貴的工具。它一直是建筑設(shè)計思想的一種來源，也是建筑師用來得以排除建筑上的試錯技術(shù)的手段。下表可能看來內(nèi)容豐富，其實不過是多少世紀以來曾經(jīng)用在建筑上的數(shù)學概念的一部分：

·角錐　　·棱柱　　·黃金矩形　　·視錯覺　　·立方體　　·多面體　　·網(wǎng)格球頂　　·三角形·畢達哥拉斯定理　　·正方形，矩形　　·平行四邊形　　·圓，半圓　　·球，半球　　·多邊形·角　　·對稱　　·拋物線　　·懸鏈線　　·雙曲拋物面　　·比例　　·弧　　·重心　　·螺線  ·螺旋線　　·橢圓　　·鑲嵌圖案　　·透視

影響一個結(jié)構(gòu)的設(shè)計的有它的周圍環(huán)境、材料的可得性和類型，以及建筑師所能依靠的想像力和智謀。

一些歷史上的例子是──

·為建造埃及、墨西哥和尤卡坦的金字塔而計算石塊的大小、形狀、數(shù)量和排列的工作，依靠的是有關(guān)直角三角形、正方形、畢達哥拉斯定理、體積和估計的知識。

·秘魯古跡馬丘比丘的設(shè)計的規(guī)則性，沒有幾何計劃是不可能的。

·希臘雅典的巴臺農(nóng)神廟的構(gòu)造依靠的是利用黃金矩形、視錯覺、精密測量和將標準尺寸的柱子切割成呈精確規(guī)格（永遠使直徑成為高度的 1／3）的比例知識。

·埃皮扎夫羅斯古劇場的布局和位置的幾何精確性經(jīng)過專門計算，以提高音響效果，并使觀眾的視域達到最大。

·圓、半圓、半球和拱頂?shù)膭?chuàng)新用法成了羅馬建筑師引進并加以完善的主要數(shù)學思想。

·拜占庭時期的建筑師將正方形、圓、立方體和半球的概念與拱頂漂亮地結(jié)合在一起，就像君士坦丁堡的圣索菲亞教堂中所用的那樣。

·哥特式教堂的建筑師用數(shù)學確定重心，以構(gòu)成一個可調(diào)整的幾何設(shè)計，使拱頂匯于一點，將石結(jié)構(gòu)的巨大重量引回地面，而不是橫向引出。

·文藝復(fù)興時期的石結(jié)構(gòu)顯示出對稱方面的精心設(shè)計，它是依靠明和暗、實和虛來實現(xiàn)的。

隨著新建筑材料的發(fā)現(xiàn)，人們便用一些新的數(shù)學思想來使這些材料的潛力達到最大。利用品種繁多的現(xiàn)成建筑材料──石、木、磚、混凝土、鐵、鋼、玻璃、合成材料（如塑料）、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土，建筑師們實際上已經(jīng)能設(shè)計任何形狀。我們現(xiàn)在已經(jīng)目睹了各種構(gòu)造：雙曲拋物面（舊金山的圣瑪麗教堂）、巴克明斯特?富勒的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、保羅?索萊里的模數(shù)制設(shè)計、拋物線飛機吊架、模仿游牧民帳篷的立體合成結(jié)構(gòu)、支撐東京奧林匹克體育館的懸鏈線纜索，甚至還有帶著橢圓形圓頂天花板的八邊形住宅。

建筑是一個進展中的領(lǐng)域。建筑師們研究、改進、提高、再利用過去的思想，同時創(chuàng)造新思想。歸根到底，建筑師有想像任何設(shè)計的自由，只要存在著支持所設(shè)計結(jié)構(gòu)的數(shù)學和材料。

本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaozhong/150235.html

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