分形学在建筑设计的应用

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1、分形学在建筑设计的应用　　【摘要】分形原理被应用于建筑设计中使建筑造型更加丰富，富有艺术的味道。同时，分形的应用还能够将建筑与自然环境充分结合，使建筑具有自然的气息。本文将对分形学在建筑设计中的应用进行阐述。【关键词】分形学；建筑设计；应用中图分类号：TU2文献标识码：A一、前言分形学的产生并不偶然，这是现代建筑发展的必然结果。分形学是一门高深的建筑几何理论，加强对分形学的应用十分迫切。二、分形理论概述寒冬腊月，人们由衷地赞赏玻璃上结晶的冰花形态万千，却很少有人想过它为何具有那样的形状；面对蜿蜒曲折的海岸线，人们只是感叹自然造物的伟大，却不曾想过，它究竟有多长。万事万物复

2、杂的形状和结构是难以用传统的欧氏几何衡量的。正是由于欧氏几何在解释这些现象时的困难导致了分形理论的诞生。7分形理论是1975年由美国数学家曼德尔布诺特（B.B.Mandelbrol）提出的，“分形”一词来源于拉丁语中的“Frangere”。关于分形，曼德尔布诺特在其著作《分形：形式、偶然性、维数》中是这样描述的：自然界的许多事物的组成部分可能在一定的条件下或过程中，在某些方面（形态、结构、信息、功能等）表现出与整体的相似性，即具有自相似性（确定性的或统计意义上的），并能够用连续取值的分数维数来描述。分形的这些性质是自然实在的形态的共同的内在属性。所以说，分形几何是一种更加

3、贴近自然本来面目，更能揭示自然内在结构的一种“真实”的几何学。三、埃舍尔的分形图与计算机分形艺术20世纪活跃于欧洲艺术界的荷兰画家埃舍尔(M.C.Escher)在他早期的作品中体现出对于形象化数学原则和思想独特的理解和浓厚的兴趣。20世纪30年代初期，埃舍尔曾认真深入地考察过西班牙古代摩尔人建筑遗址与嵌瓷图形，那些从阿拉伯文化中衍化出来的装饰纹样多是“虚实相生”的图形。他作了大量的临攀和研究，中国的“太极图形‘’7与古希腊的一些图形也都是运用了“阴阳互补”的形式，这些古代文化艺术都给予埃舍尔不同程度的影响和启发。正是受到这些传统图形的影响，埃舍尔早期的作品中体现出大量分形

4、的元素。随着科技的发展，分形艺术由于其独有的特点与计算机技术实现了结合。分形绘画脱胎于分形几何学的应用分支。属于计算机绘画的一种。它通过对数学原理和公式的运用，以数学计算为方法，求得所有像素的数值，最后将大量的像素进行组合，形成各种奇特的图形。分形绘画这种独特的绘画艺术所表现出是奇妙的数学逻辑，展现出数学逻辑世界中的瑰丽景象。四、分形圈形和互承结构的结合可行性作分形的概念与艺术结合应用只有不到30年的历史，而在我国时间则更短。分形图形在平面艺术设计如服装印染等领域有粉相对成熟的运用，而在建筑设计领域则属于少数派，有学者意识到将分形几何与建筑设计相结合，但在实际操作过程中，

5、更多地出现在分析论证层面。1、分形图形与互承结构结合基础通过对分形图形和互承结构的特点研究，得出二者结合的理论和方法基础。7首先，为一种特殊的图形形式，分形图形具有极强的逻辑性，同时又富于变化。这是其与建筑设计结合，尤其是与本身具有极强逻辑性和韵律感的互承结构结合应用并创造出独特的空间形象的基础。其次，参数化设计在建筑设计尤其是非线性建筑设计中的应用日臻成熟，但主要应用集中在形体与表皮，同时利用分形图形设计软件如UltraFractal和Apophysis等可以轻松地创作出绚丽的分形图形，将二者结合应用必定能创造出更为独特的建筑艺术形式。再次，在一些特定的建筑类型如宗教建

6、筑中，其本身的艺术原型即为分形图形或与分形图形存在一定联系，如佛教的受陀罗(Mandala)图形等，从这一点出发，创造出的分形图案和相应的结构形态更为自然也贴近其建筑形式本身的需要。综上，分形图形和互承结构在建筑设计中结合是具有充足的理由和基础的。五、分形理论在建筑设计中的应用随着我们对大自然的认识越来越多，我们在建筑上对几何的理解也产生变化并向前发展。我们再也不去渴求某个理想化的对称的几何图形，而是试图去了解大自然中有序与无序之间特定的组合，去感受用有序与无序交织而成的和谐的排列所带给我们美的启示。随着分形在建筑造型设计中的应用，使得现代建筑的水平得到了大幅度提升，从而

7、为建筑行业的稳定发展奠定了坚实的基础。在当前的城市建筑建设过程中，随着对分形的应用，使城市建筑更加符合现代化的要求。1、雅吉里卡雅神庙建筑师卡尔.巴维尔在《建筑设计中的分形几何》一书中指出：在建筑学和设计中分形几何主要可以从两个方面得以应用，一方面它可以作为一个有力的建筑批评工具，有助于解释为什么许多现代主义建筑不能够被大众接受的原因――它们过于“单调乏味”。另一方面.在建筑设计中可以利用分形几何生成复杂的韵律，使建筑与周围环境取得协调。而且，对于批评和设计两方面来说分形几何都提供了一种混合确定性和非确定性的量化工具。72、特