建筑中的“數”與“形”

遠方

“數是數字、數碼，還是數據？”“形是形狀、圖形，還是形體？”它們又與建筑有什么關系？別急，咱們這就來揭開建筑背后的“數”與“形”。

建筑中的數字

天壇

北京天壇作為明清兩代帝王祭祀皇天的著名建筑，里面的學問可大啦！其主建筑之一圜（yuán）丘壇的整個結構都是對數學的巧妙運用。

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（陽數），以符“天為陽”之說。三層直徑的總和是45丈，不但是9的倍數，還暗含“九五之尊”的意思。圓壇每層四面均有9級臺階，祭壇所用石料數目，也都與9有關。因此，每個方向都構成了數字“999”，象征著古人心目中的天。

帕特農神廟

帕特農神廟是為了歌頌雅典戰勝波斯侵略者而建的，被稱為數字建筑的典范。這座供奉著藝術女神雅典娜的神廟，在建造中幾乎嚴格地遵守了數學中對美的定義。

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字“玄機”。

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胡夫金字塔內部的直角三角形廳室，各邊之比為3：4：5，剛好對應勾股定理中“勾三股四弦五”的數值;

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建筑結構，從另一個方向詮釋了三角形建筑的特點：穩定。

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構叫拱，拱與拱之間墊的方形木塊叫斗，合稱“斗拱”。這種結構不僅為建筑平添了一種神秘莫測的氣質，還可以在遇到地震時，確保建筑松而不散。斗拱結構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構的金字塔，被稱為“勇士廟”。

斗拱結構 ：中華藝術宮由中國2010年上海世博會中國國家館改建而成，是集公益性、學術性于一身的近現代藝術博物館。

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的歐洲，大街上遍地都是這樣的建筑。即使是現在，歐式俄式建筑中也有很多都是半球形屋頂。

半球形屋頂因為材料強度能得到充分利用，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構。而與半球形有著同樣優點的好兄弟拱形建筑，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。

拱形結構：十七孔橋坐落于頤和園中，是一座聯拱石橋。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，要承受更強的風力和地震作用力。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方向上都相同的抗彎剛度，避免結構在不同方向上抗力不同造成的麻煩。

圓柱形結構：

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