建筑中的“數(shù)”與“形”

遠(yuǎn)方

“數(shù)是數(shù)字、數(shù)碼，還是數(shù)據(jù)？”“形是形狀、圖形，還是形體？”它們又與建筑有什么關(guān)系？別急，咱們這就來揭開建筑背后的“數(shù)”與“形”。

建筑中的數(shù)字

天壇

北京天壇作為明清兩代帝王祭祀皇天的著名建筑，里面的學(xué)問可大啦！其主建筑之一圜（yuán）丘壇的整個(gè)結(jié)構(gòu)都是對(duì)數(shù)學(xué)的巧妙運(yùn)用。

圜丘壇由三層漢白玉同心圓壇面疊在一起，圓壇上部直徑是9丈，中部是15丈，下部是21丈，都為奇數(shù)（陽數(shù)），以符“天為陽”之說。三層直徑的總和是45丈，不但是9的倍數(shù)，還暗含“九五之尊”的意思。圓壇每層四面均有9級(jí)臺(tái)階，祭壇所用石料數(shù)目，也都與9有關(guān)。因此，每個(gè)方向都構(gòu)成了數(shù)字“999”，象征著古人心目中的天。

帕特農(nóng)神廟

帕特農(nóng)神廟是為了歌頌雅典戰(zhàn)勝波斯侵略者而建的，被稱為數(shù)字建筑的典范。這座供奉著藝術(shù)女神雅典娜的神廟，在建造中幾乎嚴(yán)格地遵守了數(shù)學(xué)中對(duì)美的定義。

神廟的東西兩面各有8根柱子，寬31米，其頂部距離地面19米，這讓神廟立面的高寬比例為19：31，接近希臘人喜愛的“黃金分割比”——0.618，難怪它讓人覺得優(yōu)美無比呢！

胡夫金字塔

作為法老陵墓的埃及金字塔總是籠罩著濃濃的神秘感，今天我們就來看看世界上最大最高的金字塔——胡夫金字塔中暗含的數(shù)字“玄機(jī)”。

①“胡夫金字塔的高”ד10億”=地球與太陽之間的平均距離14659萬千米;

②“胡夫金字塔的底部面積”÷“其高度的兩倍”=3. 14159。咦？這不就是“π”嗎;

③胡夫金字塔內(nèi)部的直角三角形廳室，各邊之比為3：4：5，剛好對(duì)應(yīng)勾股定理中“勾三股四弦五”的數(shù)值;

④胡夫金字塔的總重量約為6000萬噸，如果乘以10的15次方，正好是地球的重量。

建筑中的幾何圖形

三角形

從金字塔到盧浮宮，奇特的三角形建筑總能給人帶來特殊的震撼感。而三角形建筑到了中國，則化為斗拱這一漢族特有的傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)，從另一個(gè)方向詮釋了三角形建筑的特點(diǎn)：穩(wěn)定。

在立柱和橫梁的交接處，向柱頂疊加的一層層探出的弓形承重結(jié)構(gòu)叫拱，拱與拱之間墊的方形木塊叫斗，合稱“斗拱”。這種結(jié)構(gòu)不僅為建筑平添了一種神秘莫測的氣質(zhì)，還可以在遇到地震時(shí)，確保建筑松而不散。斗拱結(jié)構(gòu)可如太極般以柔克剛，化解沖擊，這也是一些古建筑千年不倒的原因之一。

三角形建筑：庫庫爾坎金字塔的東面有一座宏偉的四層三角形結(jié)構(gòu)的金字塔，被稱為“勇士廟”。

斗拱結(jié)構(gòu) ：中華藝術(shù)宮由中國2010年上海世博會(huì)中國國家館改建而成，是集公益性、學(xué)術(shù)性于一身的近現(xiàn)代藝術(shù)博物館。

半球形、拱形

把屋頂建成半球形？這沒什么稀奇的！如果你穿越回中世紀(jì)的歐洲，大街上遍地都是這樣的建筑。即使是現(xiàn)在，歐式俄式建筑中也有很多都是半球形屋頂。

半球形屋頂因?yàn)椴牧蠌?qiáng)度能得到充分利用，受力往往比較合理，特別適用于大空間、大跨度建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)。而與半球形有著同樣優(yōu)點(diǎn)的好兄弟拱形建筑，則在中國的橋梁、園林中大放異彩。

半球形屋頂：哈爾濱圣索菲亞大教堂也是拜占庭式建筑哦。

拱形結(jié)構(gòu)：十七孔橋坐落于頤和園中，是一座聯(lián)拱石橋。它長150米，堪稱中國園林中最大的橋梁。

圓柱形

468米的東方明珠、600米的廣州塔、828米的哈利法塔……這些直聳入云的高層建筑與普通建筑相比，要承受更強(qiáng)的風(fēng)力和地震作用力。而這些力的方向是變幻莫測的，將其建成圓柱形就可以具備各個(gè)方向上都相同的抗彎剛度，避免結(jié)構(gòu)在不同方向上抗力不同造成的麻煩。

圓柱形結(jié)構(gòu)：

比薩斜塔建造于1173年8月，是意大利比薩城大教堂的獨(dú)立式鐘樓。作為一個(gè)圓柱形建筑，即使傾角已經(jīng)達(dá)到了3.99度，它依然斜而不斷。