建筑工程施工中的数学应用.doc
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1、建筑工程施工中的数学应用 本文以建筑工程与数学关系的介绍开始,然后对数学在建筑工程施工中的作用做了进一步的分析,最后通过实际情况对建筑工程施工中的数学应用进行了探讨。 一、前言 随着施工技术的不断发展,对建筑工程施工的要求也越来越高,这就要求在施工中必须加强对各种科学应用的研讨,并努力提高施工水平,在建筑工程施工中加强数学的应用,为施工质量提供有力的保障。 二、建筑工程与数学的关系 数学的发展与自然科学的进步有着密不可分的关系,建筑美学作为自然科学的一个分支,其发展变化同样依赖于数学科学的不断发展。最为突出的表现是和谐是建筑美学与数学美共同的追求。生态建筑美学强调建筑美来自于和谐。但是,这种和
2、谐指的是一种系统的和谐观,与其他建筑美学相比,它强调的是综合的和谐观,要求建筑体现系统和谐原则,而不像其他建筑美学所强调的只是和谐的一个方面。而数学美的最高追求也为和谐,并且,在数学领域,和谐的涵义本来就是宏观与微观的结合达到整个数学领域以及内部的各个分支之间的和谐发展,小到分支内部定理与定理之间的丝丝入扣都体现了数学系统的和谐。建筑学的未来在很大意义上决定于数学的发展,同样,建筑美学的的发展变化也来源于数学带给我们的一个个惊喜。无论从传统建筑学,还是现代建筑学,都蕴含着数学美。 三、数学在建筑工程施工中的作用 1、数学思维为建筑设计拓展了思路,创造了灵感 数学美是一种客观存在,是自然美在数学
3、中的反映。建筑在数学思维的启发下不断发展为世界创造和谐美。拜占庭时期的建筑师们将正方形、圆、立方体和带拱的半球等概念优雅地组合起来,就像他们在康士坦丁堡的索菲娅教堂里所运用的那样;埃皮扎夫罗斯古剧场的布局和位置的几何精确性经过专门计算,以提高音响效果,并使观众的视域达到最大;圆、半圆、半球和拱顶的创新用法成了罗马建筑师引进并加以完善的主要数学思想;文艺复兴时期的石建筑物,显示了一种在明暗和虚实等方面都堪称精美和文雅的对称?随着新建筑材料的发现,适应于这些材料最大潜力发挥的新的数学思想也应运而生。用各种各样可以得到的建筑材料,诸如石头、木材、砖块合成材料等等,建筑师们能够设计出实质为任何形状的建
4、筑物。在近代,我们能亲眼见到双曲抛物体形式的建筑物如旧金山圣玛丽大教堂、抛物线型的机棚、模仿游牧部落帐篷的立体组合结构、支撑东京奥林匹克运动大厅的悬链线缆,以及带有椭圆顶天花板的八角形房屋,中国北京的奥林匹克运动会的主场馆鸟巢与水立方的遥相辉映等等。我们常说“简约而不简单”,建筑就是一种能够最终归结为数学的简约的艺术。 2、建筑中包含的数学知识 (一)、建筑中的几何学 建筑的几何学价值首先表现在简洁美。几何学的理论基础在于格式塔心理学的视觉简化规律,简洁产生了重复性,重复演绎出高层建筑的节奏和韵律美,最终形成建筑和谐统一的审美感受;同时,简洁的形体易于谐调,使不同的形体组合具有统一美感。 (二
5、)、建筑中的黄金分割 黄金分割是指事物各部分间一定的数学比例关系,即将整体一分为二,较大部分与较小部分之比等于整体与较大部分之比,其比值为10.618或1.6181,即长段为全段的0.618。0.618被公认为最具有审美意义的比例数字。 (三)、建筑中的拓扑学 拓扑学是几何学的一个分支,拓扑几何学主要是考虑一维、二维、三维或者四维的低维拓扑学,但是又和通常的平面几何、立体几何等欧式几何不同。我们熟知的欧式几何是研究图形(作为刚体)在运动中的不变性质点、线、面、体之间的位置关系、度量性质。在欧氏几何中,运动只能是刚性运动(平移、旋转、反射)。在这种运动中图形上任意两点间的距离保持不变。因此,欧氏
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- 建筑 工程施工 中的 数学 应用
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