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中国古建筑中的数学元素

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作者:科学原理一点通来源:科普中国

独具特色的中国古建筑凝聚了历代工匠们的智慧,与其他艺术门类(如书法、水墨画等)不同的是,在中国古建筑体系中,突出运用了严谨的“数学方法”。工匠们总是能够使用逻辑严谨的数学语言来记录建筑的空间形式和施工方案,精妙的数学计算被运用得淋淋尽致。


中国古建筑中关于屋顶曲线形式的设计有“举折之制”的说法。仔细研读“举折之制”,我们可以发现屋顶曲线的每一折都是在其“前一折”的基础上做有规律的量值变化。

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我国少数民族的传统建筑也包含着许多数学应用。苗族建筑以干栏式吊脚楼为主,构架每两檩之间的构造形式称为“一步架”。苗居以“步架”的构造模数和“八”的数字模式相结合,可在平面空间上任何一个方向调节伸缩,以适应各种需要。此外,苗族特色风雨桥内部有许多互相垂直的结构,如柱子与坊条就互为垂直,且桥的结构对称,因而,在设计中处处可见设计者对比例的计算。


古人在没有3D打印、参数化软件的条件下,能够创造出丰富的曲线形态,其中一个非常重要的数学基础就是数列。这种思想在我国建筑历史上叫做叠涩。叠涩是一种古代砖石结构建筑的砌法,这种方法通过一层层堆叠向外挑出或收进,向外挑出时要承担上层的重量。叠涩法主要用于早期的叠涩拱、砖塔出檐、须弥座的束腰、墀头墙的拔檐等,往往见于砖塔、石塔、砖墓室等建筑物。


文章分类: 数学视野