數學(xué)與建筑學(xué)的關(guān)系探討論文
1 數學(xué)文化與建筑學(xué)文化
所謂文化，是一個(gè)極為復雜和極具包容性的整體，其中包含著(zhù)社會(huì )文明的發(fā)展、歷史進(jìn)程的變化，涉及面十分博大。而數學(xué)文化是貫穿著(zhù)整個(gè)人類(lèi)文化發(fā)展進(jìn)程的，抽象的數學(xué)概念最開(kāi)始由西方學(xué)者提出，后在世界范圍內得到推廣。而數與量的關(guān)系，在人類(lèi)文明出現之時(shí)就已經(jīng)存在，最開(kāi)始的草繩記事等原始社會(huì )人們計數的方式就是數學(xué)的雛形。早期的數的抽象概念是邏輯思維的第一步，數學(xué)是在邏輯思維演繹和推理的過(guò)程中逐漸形成理論的，從具體的社會(huì )生活到抽象的意識概念。
數學(xué)是理性的、科學(xué)的客觀(guān)的思維形式。這是廣義的數學(xué)定義。而現在我們所說(shuō)的數學(xué)多是狹義的數學(xué)學(xué)科，數學(xué)學(xué)科是教育學(xué)習中的重要學(xué)科，在我國的教育模式中，小學(xué)一年級開(kāi)始就接觸數學(xué)，甚至在幼兒園時(shí)期就已經(jīng)接觸簡(jiǎn)單的數字加減和法則運算�？梢哉f(shuō)數學(xué)是與人民生產(chǎn)生活密切相關(guān)的學(xué)科，也是應用性的學(xué)科。
廣義的建筑學(xué)包含著(zhù)對建筑的設計、實(shí)踐和理論的探索。狹義的建筑學(xué)則針對教授建筑學(xué)相關(guān)知識的學(xué)科。無(wú)論是哪種理解，我們都應該知道，建筑的本質(zhì)是利用建筑材料進(jìn)行空間是上的設計建造。建筑所形成的空間上的擴展和變化是建筑行業(yè)所追求的根本，建筑是一個(gè)長(cháng)期性的過(guò)程，在建筑準備階段要進(jìn)行圖紙的構畫(huà)和計算，只有通過(guò)大量的數量計算才能夠找到最合理的建造方案，這一階段中，數學(xué)知識起到重要作用。而在建筑的實(shí)際操作過(guò)程中，對于材料的選擇和材料的分配也同時(shí)需要數學(xué)計算地支撐。甚至于現代建筑業(yè)，對于建筑工程的管理還會(huì )應用到數學(xué)模型來(lái)進(jìn)行工程的管理。這些都使得數學(xué)文化與建筑學(xué)文化有著(zhù)割舍不斷的聯(lián)系。
2 數學(xué)對建筑美學(xué)的影響
所謂建筑美，是指利用建筑技術(shù)手段對特殊物質(zhì)材料進(jìn)行構建，在設計基礎上達到形態(tài)構造的造型美感。建筑美不僅表現在建筑物的外形上，也表現在建筑物的實(shí)際功能上。而在建筑設計中應用數學(xué)可以使建筑的審美要求得到實(shí)現。建筑中有很多幾何問(wèn)題，這都是數學(xué)研究的范圍。最早的幾何在建筑當中的應用要數古埃及建設的金子塔，作為世界奇跡，金字塔的建筑美學(xué)使用了數學(xué)中的`一個(gè)黃金比例數值。這也在當代的建筑設計中被廣泛應用。學(xué)者研究者發(fā)現胡夫金字塔的底座和側面的夾角的余切剛剛好是黃金數值。而單座金字塔的每一個(gè)側面又剛好是三角形，三角形是最穩定的結構框架。在現代的建筑設計中，三角結構的使用也是隨處可見(jiàn)的，比如房屋的房頂，都要有三角支架作為支撐。而一座建筑物是否穩定，也要通過(guò)數學(xué)運算對建筑物的地基進(jìn)行計算。建筑物外形是否具有美感，也要通過(guò)建筑師們在構畫(huà)設計圖紙時(shí)按照數學(xué)比例進(jìn)行科學(xué)的運算最終實(shí)現在建筑實(shí)際施工過(guò)程中按照圖紙嚴格操作，達到建筑美的要求。
3 建筑設計中的數學(xué)知識
3.1 建筑設計中的幾何學(xué)
上文中我們說(shuō)過(guò)，幾何是建筑學(xué)中常涉及到的一個(gè)數學(xué)概念，而追根溯源它也是源自于建筑實(shí)踐，從建筑中汲取了實(shí)際支撐。幾何學(xué)這個(gè)詞出現于古埃及的“測地術(shù)”，是人們在治理尼羅河水泛濫時(shí)發(fā)現的抽象的概念。自然界中存在的幾何體多是圓、橢圓、圓柱、多邊形等，而少有矩形、正方形。矩形和正方形就是人們在原始建筑時(shí)創(chuàng )造的特殊圖形。直到文藝復興時(shí)期，人們才普遍認同建筑學(xué)是一門(mén)學(xué)科，數學(xué)的比例計算在建筑學(xué)中得到了應用。建筑學(xué)的幾何關(guān)系使得建筑物具有簡(jiǎn)潔的美感，拋去浮華之風(fēng)，達到建筑物基礎的美。建筑師們使用圓頂和弧線(xiàn)來(lái)表達對宇宙和自然的敬畏和崇拜。幾何體的巧妙結合可以從視覺(jué)上帶給人們以美的沖擊。
3.2 建筑設計采用黃金分割
黃金比例數字，經(jīng)常被我們提及。而在建筑學(xué)中大家普遍認為0.618是一個(gè)極具美感的數字，是一切美好比例的象征。黃金分割有被稱(chēng)作為黃金率，數學(xué)中認為事物各部分之間要按照一定的比例關(guān)系，一分為二，而大部分和小部分之間的比例為1：0.618.具有這個(gè)比例的事物都會(huì )達到理性的美感。作為一個(gè)數學(xué)上的比例關(guān)系，黃金分割具有藝術(shù)性、比例性、和諧性。在黃金比例定理中蘊含著(zhù)豐富的美學(xué)意義。無(wú)論是在古代還是現代，西方還是東方，建筑物為了達到和諧的建筑美，，都會(huì )采用黃金分割。有些是應用在建筑群中，有的是應用在門(mén)窗的安裝等細節上，總之，黃金分割在建筑設計中有著(zhù)至關(guān)重要的位置。
3.3 等差數列的應用
所謂等差數列指的是按照一定規律排列的數字組合，每一項與前一項的差值都相等。在建筑設計中也會(huì )涉及到等差數列的使用。比如在中國的建筑群中就會(huì )應用到等差數列：寧夏有中國排列最整齊的大型塔群——一百零八塔。這一百零八座塔整齊排列成十二行，從上向下，各行的塔數依次為：1，3，3，5，5，7，9，11，13，15，17，19。這就蘊含著(zhù)數學(xué)規律在其中，根據等差數列的規律我們可以知道。從1開(kāi)始連續n個(gè)奇數的和，當n=10時(shí)，得到1+3+5+7+9+11+13+15+17+19=100，而要建108座塔，剩余八座則有：3+5=8，恰好每一行都是奇數個(gè)。
4 結語(yǔ)
綜上所述，數學(xué)是應用廣泛的一門(mén)理性科學(xué)，對數學(xué)知識的利用，數學(xué)模型的構建以及數學(xué)思維的使用是學(xué)者和研究者以及社會(huì )各界所長(cháng)期關(guān)注的。推及到建筑學(xué)當中，就要求我們用發(fā)展的眼光去看待建筑學(xué)中數學(xué)知識的使用和創(chuàng )新，利用新技術(shù)新材料，創(chuàng )造建筑領(lǐng)域更加具有審美形態(tài)的建筑設計。并盡力從建筑學(xué)的發(fā)展中發(fā)現新的數學(xué)關(guān)系和科學(xué)理論，以求達到對數學(xué)和建筑學(xué)的完美融合和相互促進(jìn)的目的。
【參考文獻】
[1]文一峰，路秉杰.建筑美學(xué)理論整體性框架研究[J].同濟大學(xué)學(xué)報（社會(huì )科學(xué)版），2005（1）.
[2]馬躍峰，張慶順.構成輔助設計啟蒙——重慶大學(xué)建筑學(xué)專(zhuān)業(yè)構成系列課程教學(xué)改革研究[J].建筑學(xué)報，2010（10）.
【數學(xué)與建筑學(xué)的關(guān)系探討論文】相關(guān)文章：
居住環(huán)境與科學(xué)關(guān)系的探討論文01-29
內心聽(tīng)覺(jué)與鋼琴教學(xué)關(guān)系探討論文07-04
對會(huì )計監督職能中若干關(guān)系的探討的論文06-09
小學(xué)數學(xué)改革探討論文10-08
數學(xué)教學(xué)反饋探討論文03-14
探討心理韌性與職業(yè)心理素質(zhì)的關(guān)系論文08-20