在世界的历史长河中,就古建筑而言,最具有视觉美感的,毫无疑问是源远流长、绵延不绝的中国古建筑。建筑的美学可以体现在方方面面,比如造型、规模、材料、色彩、构造、细部雕琢等,在这些美学的原动力中,完全来源于人类智力活动的,唯有蕴含其中的数学密码:形状、比例、尺寸等。古希腊数学家毕达哥拉斯说过:万物皆数,数支配着宇宙;而大诗人李白的诗句:“危楼高百尺,手可摘星辰”,表述了他对建筑、数学以及宇宙星辰的认知。
从一幅古画说起
这是宋代著名画家和书法家、宋徽宗赵佶的作品《瑞鹤图》,描绘了汴梁宣德门外仙鹤群舞的祥和气氛。除了仙鹤之外,画家采用工笔写实的画法、鸟瞰的视角,对建筑进行了细致的描摹,渲染层次分明、配景丰富多彩。从建筑设计者角度来看,这可视为一幅加盖红章的宋代建筑屋盖立面图。这幅画也被电视剧《大宋宫词》选作片头,展现了大宋建筑的风格特点。
我们以拟合屋面的数学方程的方式,表达对古代营造者的敬意。最速降线的参数方程:x=R(θ-sinθ), y=R(1-cosθ)。平抛抛物线方程:x²=-2py(p>0, x≥0)我们得到了第三个数学密码:最速降线和平抛抛物线。
作者简介:虞林军,1994年毕业于清华大学土木工程系,国家一级注册结构工程师,高级工程师。主持过数十项重大工程的建筑结构设计。在国家级刊物上发表过“预应力管桩作为抗拔桩的设计”、“软土地基基坑围护设计”等专业论著。
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