数学在传统建筑美学中的应用

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闫政

长春吉大附中实验学校，吉林省长春市 130012

摘要

数学作为一门理论性、抽象性、应用性较强的学科，常常被应用于社会的多个领域，例如，传统建筑美学。以数学为基础的前提下，既可使人们对建筑美学的理解清晰化和简单化。因此，本文重点阐述数学如何应用于对传统建筑美学的理解。

关键词

数学，建筑美学

正文

Application of Mathematics in Traditional Architectural Aesthetics

Yan Zheng¹

1.Affiliated Middle School to Jilin University, Changchun 130012, Jilin Province, China

Abstract: Mathematics, as a theoretical, abstract, and applied subject, is often applied in many fields of society, such as traditional architectural aesthetics. On the premise of mathematics, it can make people's understanding of architectural aesthetics clear and simple. Therefore, this paper focuses on how mathematics is applied to the understanding of traditional architectural aesthetics.

Keywords: Mathematics, Architectural aesthetics

1. 前言

众所周知，随着学科的逐步交叉，数学已被广泛应用于多个社会领域中。由于数学本身存在着客观性，能够很理性地评价多个学科的内部发展规律，同时，也能够于多个学科完美地相结合。在数学的帮助下，人们对建筑美学的理解越来越深刻。例如，1990年，Robert mark 出版一本书中详细介绍了数学在建筑中的发展历程^[1]；1999年，James Neal 出版的一本书中阐述了数学对于建筑美学的影响与评价^[2]；2001年，Rowland Mainstone 在他的专著中论述了数学在建筑中的应用^[3]。数学中的几何学每每都能在建筑中体现出来，例如，1986年，Rowland Mark 和 Paul Hutchinson 共同发表的期刊阐述了古罗马万神殿中如何合理地利用几何学完美地解决建筑外形及结构力学中的问题^[4]。2000年，Mark Wilson Jones 出版了几何学在罗马建筑工程中的应用与理解，详细阐明了在罗马建筑中能看到的基本几何图形，在建筑构造几何学家将其发展成规尺作图的研究^[5]。随着数学的不断传播及在各种建筑中的无形转化，学者利用数学中的解析几何研究建筑中的直线、圆、平面和球体，为解析几何在建筑中的应用推进了一大步。建筑美学在很大意义上其发展在于数学给人们带了的惊喜。无论是古建筑还是现在建筑，均蕴藏着数学之美，接下来本文将详细论述数学如何应用于对建筑美学的理解。

2. 数学在传统建筑美学中的应用

传统建筑美学经历了两个阶段，分别是实用阶段和艺术阶段。传统建筑美学依据的主要原则为数理和几何之间的关系。文艺复兴时期，比例数学受到建筑师的青睐，建筑师按照固定的数学比例来体现建筑与美的和谐关系，因此，比例数学在建筑美学中起到十分重要的作用，也成为建筑美学中主要的组成部分。著名思想家柏拉图曾说：“当然，好的食物总是美的，然而，美好的事物总是不会缺乏比例”，应用在建筑中的黄金分割比例已经深入到世界万物中。目前，在建筑中常用的黄金分割比例为矩形，长边与短边之比为1：1.618，如图1所示。在矩形黄金分割比例中放置一个正方形，其余的空间便会形成新的矩形黄金分割比例。众所周知，建筑通常以整体及局部外形来体现建筑的美感，以巴黎圣母院为例，其整体结构的正立面和局部里面均符合黄金分割比例，如图2所示。此外，埃及的吉萨大金字塔建筑外形也严格符合黄金分割比例，并且，该金字塔的结构几何尺寸处处为黄金分割比例，其中，金字塔的侧面积之和除以底面积为1.618，如图3所示。上述古代传统建筑均严格按照黄金分割比例进行建造，总体来讲，传统建筑美学在外形尺寸主要遵循着数学中的比例关系来创造出其精美、和谐、优雅之美，因此，数学为建筑美学提供了理论及应用基础，是其精髓所在。


图1 矩形黄金比例图	图2 巴黎圣母院正立面比例	图3 埃及吉萨大金字塔立面比例

3 结论

本文重点讨论了数学在建筑美学和建筑工程经济造价估算的应用问题，得到如下结论。

1. 比例数学（黄金分割比例）在传统建筑美学中起到十分重要的作用，也成为建筑美学中主要的组成部分。数学为人们理解建筑美学提供了理论及应用基础，让人们更能清晰地体现建筑的精美、和谐、优雅之美。

2. 数学在现代建筑中起到非常关键的作用，利用数学模型可以解决三维建筑模型问题，为复杂建筑的建造提供了可行性，现代建筑美学的主流从各个方面来说都表现出数学所带来的美。

参考文献

[1] Robert Mark, Light, Wind, and structure: The Mystery of the Master Building, MIT Press, Cambridge,1990.

[2] James Neal, Architecture:A Visual History, PRC Publications, London, 1999.

[3] Rowland Mainstone, Developments in Structures Form, 2th ed., Architecture Press, Oxford, 2001.

[4] Rowland Mark, Paul Hutchinson, on the Structure of the Roman Pantheon, Art Bulletin, vol.68, no.4 (1986).

[5] Mark Wilson Jones, Principles of Roman Architecture, Yale University Press, New Haven, 2000.

[作者简介]：姓名：闫政（2004-），性别：男

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