建筑中的“数”与“形”

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。