远方
“数是数字、数码,还是数据?”“形是形状、图形,还是形体?”它们又与建筑有什么关系?别急,咱们这就来揭开建筑背后的“数”与“形”。
建筑中的数字
天坛
北京天坛作为明清两代帝王祭祀皇天的著名建筑,里面的学问可大啦!其主建筑之一圜(yuán)丘坛的整个结构都是对数学的巧妙运用。
圜丘坛由三层汉白玉同心圆坛面叠在一起,圆坛上部直径是9丈,中部是15丈,下部是21丈,都为奇数(阳数),以符“天为阳”之说。三层直径的总和是45丈,不但是9的倍数,还暗含“九五之尊”的意思。圆坛每层四面均有9级台阶,祭坛所用石料数目,也都与9有关。因此,每个方向都构成了数字“999”,象征着古人心目中的天。
帕特农神庙
帕特农神庙是为了歌颂雅典战胜波斯侵略者而建的,被称为数字建筑的典范。这座供奉着艺术女神雅典娜的神庙,在建造中几乎严格地遵守了数学中对美的定义。
神庙的东西两面各有8根柱子,宽31米,其顶部距离地面19米,这让神庙立面的高宽比例为19:31,接近希腊人喜爱的“黄金分割比”——0.618,难怪它让人觉得优美无比呢!
胡夫金字塔
作为法老陵墓的埃及金字塔总是笼罩着浓浓的神秘感,今天我们就来看看世界上最大最高的金字塔——胡夫金字塔中暗含的數字“玄机”。
①“胡夫金字塔的高”ד10亿”=地球与太阳之间的平均距离14659万千米;
②“胡夫金字塔的底部面积”÷“其高度的两倍”=3. 14159。咦?这不就是“π”吗;
③胡夫金字塔内部的直角三角形厅室,各边之比为3:4:5,刚好对应勾股定理中“勾三股四弦五”的数值;
④胡夫金字塔的总重量约为6000万吨,如果乘以10的15次方,正好是地球的重量。
建筑中的几何图形
三角形
从金字塔到卢浮宫,奇特的三角形建筑总能给人带来特殊的震撼感。而三角形建筑到了中国,则化为斗拱这一汉族特有的传统建筑结构,从另一个方向诠释了三角形建筑的特点:稳定。
在立柱和横梁的交接处,向柱顶叠加的一层层探出的弓形承重结构叫拱,拱与拱之间垫的方形木块叫斗,合称“斗拱”。这种结构不仅为建筑平添了一种神秘莫测的气质,还可以在遇到地震时,确保建筑松而不散。斗拱结构可如太极般以柔克刚,化解冲击,这也是一些古建筑千年不倒的原因之一。
三角形建筑:库库尔坎金字塔的东面有一座宏伟的四层三角形结构的金字塔,被称为“勇士庙”。
斗拱结构 :中华艺术宫由中国2010年上海世博会中国国家馆改建而成,是集公益性、学术性于一身的近现代艺术博物馆。
半球形、拱形
把屋顶建成半球形?这没什么稀奇的!如果你穿越回中世纪的欧洲,大街上遍地都是这样的建筑。即使是现在,欧式俄式建筑中也有很多都是半球形屋顶。
半球形屋顶因为材料强度能得到充分利用,受力往往比较合理,特别适用于大空间、大跨度建筑的屋盖结构。而与半球形有着同样优点的好兄弟拱形建筑,则在中国的桥梁、园林中大放异彩。
半球形屋顶:哈尔滨圣索菲亚大教堂也是拜占庭式建筑哦。
拱形结构:十七孔桥坐落于颐和园中,是一座联拱石桥。它长150米,堪称中国园林中最大的桥梁。
圆柱形
468米的东方明珠、600米的广州塔、828米的哈利法塔……这些直耸入云的高层建筑与普通建筑相比,要承受更强的风力和地震作用力。而这些力的方向是变幻莫测的,将其建成圆柱形就可以具备各个方向上都相同的抗弯刚度,避免结构在不同方向上抗力不同造成的麻烦。
圆柱形结构:
比萨斜塔建造于1173年8月,是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼。作为一个圆柱形建筑,即使倾角已经达到了3.99度,它依然斜而不断。