物理原理在建筑中的應(yīng)用分析

唐煒

摘要：本文較為詳細(xì)的闡述了光學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)等物理原理知識在建筑中的實(shí)際應(yīng)用。通過分析一些物理現(xiàn)象，例如，利用光在建筑材料上反射后的特性，使室內(nèi)外的光學(xué)環(huán)境達(dá)到滿足人類舒適度的要求；建筑上的聲學(xué)則要求房間的設(shè)計(jì)形狀要合理并且要選用合適的材料，這樣才能較好的保證絕佳的隔音效果，使建筑的性能達(dá)到最佳；而對建筑物內(nèi)的溫度來說，墻面，地面或者桌椅板凳等人類經(jīng)常接觸到的地方，則應(yīng)該挑選符合皮膚或者四季溫度變化的建筑材料，才不致于在外界環(huán)境變冷變熱時(shí)讓人感到不適；另外，在建筑物遭受雷擊的威脅時(shí)我們可以利用靜電場的物理原理俗稱避雷針來防止建筑物遭受雷擊。

關(guān)鍵詞：物理原理；建筑

物理學(xué)是一門基礎(chǔ)的自然學(xué)科，即物理學(xué)是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物體間的相互作用和運(yùn)動一般規(guī)律的自然科學(xué)。尤其是在日常生活中，物理學(xué)原理也是隨處可見，如若無法正確地理解這些物理學(xué)知識，就無法巧妙的運(yùn)用這些物理學(xué)知識，也不可能自如的運(yùn)用于建筑上來。其實(shí)，在建筑設(shè)計(jì)中，許多看似復(fù)雜的問題都能夠運(yùn)用物理原理來解釋。建筑學(xué)是一門結(jié)合土木建設(shè)和人文的學(xué)科。本文主要針對物理原理在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為以后建筑設(shè)計(jì)工作提供一定的參考。建筑物理，顧名思義是建筑學(xué)的組成部分。其任務(wù)在于提高建筑的質(zhì)量，為我們創(chuàng)造適宜的生活和工作學(xué)習(xí)的環(huán)境。該學(xué)科形成于20世紀(jì)30年代，其分支學(xué)科包括（1）建筑聲學(xué)，主要研究建筑聲學(xué)的基本知識、噪聲、吸聲材料與建筑隔聲、室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)等內(nèi)容；（2）建筑光學(xué)、主要研究建筑光學(xué)的基本知識、天然采光、建筑照面等問題；（3）建筑熱工學(xué)，研究氣候與熱環(huán)境、日照、建筑防熱、建筑保溫等知識。

一、物理光學(xué)在建筑中的應(yīng)用

據(jù)調(diào)查顯示，隨著社會對創(chuàng)新型人才的大力需求，我國也緊隨世界潮流將培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新精神的科研能力來作為教育改革方案的重點(diǎn)。而物理學(xué)原理的應(yīng)用正需要這種創(chuàng)新精神才能夠更好的運(yùn)用于建筑學(xué)中。這也提醒了我們的當(dāng)代教育培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必要性。其實(shí)在生活中利用太陽能進(jìn)行采暖就屬于物理學(xué)原理在建筑中比較成功的設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)也有效促進(jìn)資源節(jié)約型社會的建設(shè)，符合社會發(fā)展的理念。太陽能資源是一種可持續(xù)利用的清潔能源，被廣泛使用，因其使用成本很低只需要有陽光照射即可，安全性能高，環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)廣泛被采用。在現(xiàn)代建筑的能源消耗中占有很大的比例，基本上已經(jīng)覆蓋了大部分地區(qū)。這是物理原理在建筑中經(jīng)典的案例，很值得我們來借鑒經(jīng)驗(yàn)。

二、物理聲學(xué)在建筑中的應(yīng)用

現(xiàn)代生活中我們無時(shí)不刻的都要面對建筑，各種商場，辦公樓，茶餐廳等等，這些建筑的構(gòu)思與完善很多都運(yùn)用了物理學(xué)原理，當(dāng)然還有其他的技術(shù)支持。越高規(guī)格的建筑對相關(guān)物理現(xiàn)象的要求越苛刻，越精細(xì)。比如各個國家著名的體育館或者歌劇院等。這些地方對建筑聲學(xué)的要求極為嚴(yán)格，因?yàn)檫@直接影響觀眾的視覺體驗(yàn)與聽覺感受。這些建筑內(nèi)所采用的建筑裝飾材料都對整體的聲學(xué)效果有很大影響。再比如我們最常見的隔音裝置，如果一棟建筑內(nèi)的隔音效果特別差，相信也不會得到別人的青睞吧。比如，生活中高樓上隨處可見的避雷針，是用來保護(hù)建筑物、高大樹木等避免雷擊的裝置。在被保護(hù)物頂端安裝一根接閃器，用符合規(guī)格導(dǎo)線與埋在地下的泄流地網(wǎng)連接起來。當(dāng)出現(xiàn)雷電天氣是避雷針就會利用自己的特性把來自云層的電流引到大地上，從而使被保護(hù)物體免遭雷擊。不得不說避雷針的發(fā)明幫助人類減少了許多災(zāi)害的發(fā)生。假使沒有物理學(xué)原理作鋪墊，建筑物及時(shí)設(shè)計(jì)工作做的再好也只是徒勞的，兩者結(jié)合起來才會相得益彰，共同為人類進(jìn)步發(fā)展做貢獻(xiàn)。這應(yīng)該是物理原理在建筑中應(yīng)用的成功的案例啦。也是今后人類應(yīng)該奮斗的動力或者榜樣。

三、物理熱學(xué)在建筑中的應(yīng)用

實(shí)踐證明了自然光和人工光在建筑中如果得到合理的利用，可以滿足人們工作、生活、審美和保護(hù)視力等要求。此外熱工學(xué)在建筑方面的應(yīng)用，這主要考慮的是建筑物在氣候變化和內(nèi)部環(huán)境因素的影響下的溫度變化。建筑熱學(xué)的合理利用能夠通過建筑規(guī)劃和設(shè)計(jì)上的相應(yīng)措施，有效地防護(hù)或利用室內(nèi)外環(huán)境的熱濕作用，合理解決建筑和城市設(shè)計(jì)中的防熱、防潮、保溫、節(jié)能、生態(tài)等問題，以創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的人居環(huán)境。像一個諾貝爾獎的得主所說的：“與其說是因?yàn)槲野l(fā)表的工作里包含了一個自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，倒不如說是因?yàn)槟抢锇艘粋€關(guān)于自然現(xiàn)象的科學(xué)思想方法基礎(chǔ)?！蔽锢韺W(xué)被人們公認(rèn)為一門重要的科學(xué)，在前人及當(dāng)代學(xué)者不斷的研究中快速的發(fā)展、壯大，并且形成了一套有思想的體系。正因?yàn)槿绱耍沟梦锢韺W(xué)當(dāng)之無愧地成了人類智能的象征，創(chuàng)新的基礎(chǔ)。許多事實(shí)也表明，物理思想與原理不僅對物理學(xué)自身意義重大，而且對整個自然科學(xué)，乃至社會科學(xué)的發(fā)展都有著無可估量的貢獻(xiàn)。建筑學(xué)就是個很好的應(yīng)用。有學(xué)者統(tǒng)計(jì)過，自20世紀(jì)中葉以來，在諾貝爾獎得獎?wù)咧?，有一半以上的學(xué)者有物理學(xué)基礎(chǔ)或者學(xué)習(xí)背景；這也間接說明了物理學(xué)對于我們的不管是生活還是研究都有很大的幫助。這可能就是物理學(xué)原理的潛在的力量。而建筑學(xué)如果離開了物理學(xué)那么也將在世界上不會有那么多的優(yōu)秀作品出現(xiàn)了。我國著名的建筑學(xué)家梁思成可以建造出那么多不朽的建筑和他自身的物理學(xué)基礎(chǔ)密不可分。

四、結(jié)語

綜上所述，建筑中的物理學(xué)原理主要體現(xiàn)在聲學(xué)、光學(xué)以及熱工學(xué)等方面。合理的熱工學(xué)設(shè)計(jì)能使建筑內(nèi)部更具有舒適感，使建筑本身的價(jià)值最大化。至于在光學(xué)方面，足夠的自然光照射是必須的條件，也就是俗稱的采光問題，同時(shí)建筑內(nèi)各種燈光的合理設(shè)置也是必須的。兩者互補(bǔ)才能在各種情況下都能保證建筑內(nèi)充足的光源。還有就是聲學(xué)方面，這是一個十分重要的因素。許多公共場所對光學(xué)和聲學(xué)的要求很高，所以建筑物理學(xué)的應(yīng)用還是很普遍的，生活中隨處可見。建筑物理學(xué)也特別重視從建筑觀點(diǎn)研究物理特性和建筑藝術(shù)感的統(tǒng)一。物理原理在建筑中的應(yīng)用也是人類發(fā)展史上的具有重要意義的發(fā)現(xiàn)，以后的發(fā)展一定會更好的。

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