数学与建筑_精品文档PPT格式课件下载.ppt

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由少到多，由浅入深。

在这些基础上建立了我们大学所学习的高等数学的宏伟大厦。

而这些都与建筑不可分割。

对于我们建筑来说，数学物理与建筑的交情早就根深蒂固了。

什么是数学？

数学是以数和形性质变化变换和他们的关系作为研究对象的，主要探索有关的规律，剖析具体的解法。

它是对客观物质世界的数量关系和空间形式的一种抽象。

什么是建筑？

建筑是指建筑物和构筑物的统称。

建筑物是利用所掌握的物质技术手段在科学规律的支配下来限定空间。

构筑物是指人们不直接在内生产生活的建筑。

建筑的所有形态都是依据点，线，面，体四个基本要素构成的，体现一个“形”字。

比如说建筑工程侧重于工程计算，就是为了把握一个“形体”的量度。

建筑与数学的联系：

数字与形态，一个是抽象，一个是变现。

在房屋的设计中，既要进行各种技术经济指标的计算，又要进行各种建筑资源，自然资源的数量分析与计算。

当然也要进行建筑资源空间布置的分析与绘制。

在建筑工业现代化的过程中，我们会遇到更多的“数”与“形”的问题。

具体联系方面：

建筑抗震系数的关系：

建筑抗震一般与地基有关。

例如：

赖特曾经在日本做了东京帝国饭店（1922）的建筑，而其最出名的地方就是抗震设计，伟大的设计使得他成为1923年东京大地震中的“安全岛”与避难所。

建筑与三角的关系：

为了稳定结构，超高层建筑的立面上会用到三角型钢架结构。

另外大跨空间，比如火车站、飞机场航站楼、以及某些需要巨大跨度空间的时候，会考虑用空间网架结构，就是空间三角。

香港汇丰银行（福斯特作品）、香港中国银行（贝聿铭作品）、还有其他的摩天大楼，都用到了三角结构。

因为超高层摩天大楼中，承受重力是次要的而能够承受横向风荷载是最主要的。

具体联系实例：

在建筑学中，有一个常数叫0.618，这个数字仅仅（5-1）1/2/2的比值，但是按此比例设计的造型却十分协调，因此成为黄金分割比。

大多数门窗的宽长比与之有关。

再例如把圆周分成1：

0.618，成为的夹角为13728，这种夹角对采光和通风的效果最佳。

从古到今很多建筑师对这个数字特别钟爱，无论是古埃及的金字塔还是巴黎圣母院，或者近代的埃菲尔铁塔都与之有关。

古希腊的帕提农神庙是举世闻名的完美建筑，它的高宽比是0.618。

希腊雅典的帕提农神庙利用黄金矩形，视错觉，精密测量使直径永远成为高度的1/3.按照这个比例设计殿堂，使殿堂更加令人赏心悦目。

拜占庭时期的建筑师将正方形，圆形和球体的概念与拱顶漂亮的结合在一起。

如君士坦丁堡的圣索菲亚大教堂。

文艺复兴时期的石建筑物，显示了一种明暗和虚实的新对称美。

在近代，建筑师们能设计出各种实质为任何形状的建筑物，这与他们的扎实数学基础有密不可分的关系。

例如，我们亲眼见到的双曲抛物线建筑物:

旧金山,圣，玛丽大教堂。

北京的故宫一带,天坛地坛,苏州庭院等，其设计是严格对称的。

不仅整体对称,而且其内部也严格对称。

对称使建筑看起来庄严稳重,反映出当时中国皇庭的气度。

国家体育馆，外型结构共有24根桁架柱。

建筑顶面呈鞍形，长轴332.3米，短轴296.4米。

最高点高度68.5米，最低点高度为42.8米。

外壳采用可作填充物的气垫膜，使屋顶达到防水的要求。

奥运会期间的20000个临时座位，分布在体育场的最上端，且保证每个人都可以看清楚整个赛场。

观众席上无论哪个位置，与赛场中心的视线距离都在140米左右。

采用各种吸声材料和扩音系统使语音清晰度能够恒定保持在0.6。

数学对建筑的作用与影响：

此外，数学建模正在逐渐影响着各大高校的教育。

数学建模的的特点。

一是计算机的运用，计算技术和软件的使用改变了人们对数学传统的认识。

二是数学正在向社会和自然界的各个领域渗透，增强了数学解决问题的手段。

而且数学建模可以广泛的用于建筑学。

它可以用精细的语言刻画建筑设计的实际问题，用一定的技术手段画图，推断和求解。

几年前，法国工程师杜拜尔在其形状波一书中强调：

各种形状，正方体，球体，圆锥体都能通过宇宙的射线和阳光改变内部的宇宙波。

人的一生在各种“形状”中度过。

他主张研究建筑形状与人体身心健康有重要的关系。

依据物理学与数学研究证明，圆柱形结构的好处最多，而相反正方形与矩形则不能产生很多积极地能源，阻隔了人类的自然立场。

他们呼吁建筑师认真考虑，在设计住房，病房等建筑时，改变因循守旧的长方体形式，使人类在更符合身体健康的建筑中生活。

随着建筑材料的发展，适用于这些材料最大潜能发挥的数学思想也应运而生，如：

木材，砖块，钢，玻璃都有着固定的模数。

建筑是一门正在发展的中的科学，建筑师的研究，提炼，提高，对过去和新生的想法加以梳理，终于能够进行设计，只要数学能够支持这样的建筑。