Математика в архитектуре

Связь между архитектурой и математикой

Математика и архитектура неразрывно связаны, ни одно современное здание не может быть рассчитано без математических формул и законов.

Архитектуру чаще всего определяют как искусство, но это понятие не дает полного представления о ее двойственной натуре. Хороший архитектор должен сочетать в себе творческое начало и инженерный ум, видеть гармонию композиции и оценивать устойчивость соединения ее элементов. И в архитектуре гораздо больше математики, чем это может показаться на первый взгляд.

Если обратиться к примерам проектирования в древние времена, то все расчеты основывались на применении пропорций и простейших математических вычислениях. Опыт показывал на практике, какие из выводов были верны, а какие нет. Здания и решения, которые доказали свою устойчивость изучались более тщательно и становились образцами для подражания, их решения многократно повторялись и совершенствовались, а успешность проекта описывалась через пропорции, математическую формулу соотношения частей и целого.

Красота архитектурных сооружений складывалась из гармонии, найденной в математических уравнениях, и являлась внешним выражением равновесия и соразмерности частей и целого.

И сегодня математика в архитектуре играет важную роль. Компьютеры, заменившие кульманы и калькуляторы на рабочих местах, автоматизировали многие расчетные операции, но не исключили их полностью. За счет мощности процессоров можно сегодня рассчитывать сложнейшие уравнения и выполнять операции, которые требовали нескольких недель труда целого коллектива.

Рисунок 1. Параметрическая архитектура. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Параметрическая архитектура

Современной архитектуре свойственна одновременно и простота форм, и сложность их расчетов. За каждой линией стоит долгий процесс поиска идеальных параметров, отвечающих не только требованиям красоты, функциональности надежности, но и целям устойчивого развития, уменьшению энергопотребления.

Следствием качественного скачка в технологиях проектирования стало появление параметрической архитектуры или параметризма, когда авторами проекта наравне с людьми выступают компьютеры и программы.

Основой этой концепции являются:

• использование алгоритмических, вычислительных комплексов;
• поиск зависимостей опирается на набор первичных условий;
• за счет варьирования миллионов возможных комбинацией параметров с определенным конечным результатом получаются уникальные параметрические конструкции.

Эта технология, использующая алгоритмы подбора параметров, позволяет не только функционально решить поставленную задачу, но и создать уникальные и идеальные для данной задачи структуры.

Примеры параметрической архитектуры мы можем встретить в работах Захи Хадид и ее бюро, помимо того, в этом направлении работают:

• бюро Crisa Santos Arquitectos;
• Powerhouse Company;
• Softroom и другие.

Рисунок 2. Центр Гейдара Алиева, Баку, архитектор Заха Хадид. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Парамтерическая архитектура задала новый формат эстетики и раздвинула границы возможного. Здания перестали быть статичными и монолитными, параметрическая архитектура позволила шире взглянуть на возможности и создать устойчивые и надежные конструкции для неординарных и смелых решений. Использование математических моделей и алгоритмов, описанных задолго до развития параметризма заложило основу, на которой сегодня строится все проектирование.

Новые подходы безусловно требуют новых компетенций от архитекторов, которые должны расширить свой профессиональный кругозор и использовать более мощные и современные инструменты в работе, чтобы существенно улучшить качество и облик своих проектов. Пока мы говорим о зарождении и начале развития параметрической архитектуры, но у нее уже очень много союзников и количество реализованных проектов растет с каждым годом. За счет ее выразительности ее часто применять в авторской архитектуре, она позволяет решить проектные задачи нетривиальным путем и создать уникальный объект в соавторстве с компьютером.