物理原理在建筑中的应用分析

唐炜

摘要：本文较为详细的阐述了光学、声学、热学等物理原理知识在建筑中的实际应用。通过分析一些物理现象，例如，利用光在建筑材料上反射后的特性，使室内外的光学环境达到满足人类舒适度的要求；建筑上的声学则要求房间的设计形状要合理并且要选用合适的材料，这样才能较好的保证绝佳的隔音效果，使建筑的性能达到最佳；而对建筑物内的温度来说，墙面，地面或者桌椅板凳等人类经常接触到的地方，则应该挑选符合皮肤或者四季温度变化的建筑材料，才不致于在外界环境变冷变热时让人感到不适；另外，在建筑物遭受雷击的威胁时我们可以利用静电场的物理原理俗称避雷针来防止建筑物遭受雷击。

关键词：物理原理；建筑

物理学是一门基础的自然学科，即物理学是研究自然界的物质结构、物体间的相互作用和运动一般规律的自然科学。尤其是在日常生活中，物理学原理也是随处可见，如若无法正确地理解这些物理学知识，就无法巧妙的运用这些物理学知识，也不可能自如的运用于建筑上来。其实，在建筑设计中，许多看似复杂的问题都能够运用物理原理来解释。建筑学是一门结合土木建设和人文的学科。本文主要针对物理原理在建筑设计中的应用进行分析，为以后建筑设计工作提供一定的参考。建筑物理，顾名思义是建筑学的组成部分。其任务在于提高建筑的质量，为我们创造适宜的生活和工作学习的环境。该学科形成于20世纪30年代，其分支学科包括（1）建筑声学，主要研究建筑声学的基本知识、噪聲、吸声材料与建筑隔声、室内音质设计等内容；（2）建筑光学、主要研究建筑光学的基本知识、天然采光、建筑照面等问题；（3）建筑热工学，研究气候与热环境、日照、建筑防热、建筑保温等知识。

一、物理光学在建筑中的应用

据调查显示，随着社会对创新型人才的大力需求，我国也紧随世界潮流将培养学生具有创新精神的科研能力来作为教育改革方案的重点。而物理学原理的应用正需要这种创新精神才能够更好的运用于建筑学中。这也提醒了我们的当代教育培养创新人才的必要性。其实在生活中利用太阳能进行采暖就属于物理学原理在建筑中比较成功的设计。这种设计也有效促进资源节约型社会的建设，符合社会发展的理念。太阳能资源是一种可持续利用的清洁能源，被广泛使用，因其使用成本很低只需要有阳光照射即可，安全性能高，环保等优点广泛被采用。在现代建筑的能源消耗中占有很大的比例，基本上已经覆盖了大部分地区。这是物理原理在建筑中经典的案例，很值得我们来借鉴经验。

二、物理声学在建筑中的应用

现代生活中我们无时不刻的都要面对建筑，各种商场，办公楼，茶餐厅等等，这些建筑的構思与完善很多都运用了物理学原理，当然还有其他的技术支持。越高规格的建筑对相关物理现象的要求越苛刻，越精细。比如各个国家著名的体育馆或者歌剧院等。这些地方对建筑声学的要求极为严格，因为这直接影响观众的视觉体验与听觉感受。这些建筑内所采用的建筑装饰材料都对整体的声学效果有很大影响。再比如我们最常见的隔音装置，如果一栋建筑内的隔音效果特别差，相信也不会得到别人的青睐吧。比如，生活中高楼上随处可见的避雷针，是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。在被保护物顶端安装一根接闪器，用符合规格导线与埋在地下的泄流地网连接起来。当出现雷电天气是避雷针就会利用自己的特性把来自云层的电流引到大地上，从而使被保护物体免遭雷击。不得不说避雷针的发明帮助人类减少了许多灾害的发生。假使没有物理学原理作铺垫，建筑物及时设计工作做的再好也只是徒劳的，两者结合起来才会相得益彰，共同为人类进步发展做贡献。这应该是物理原理在建筑中应用的成功的案例啦。也是今后人类应该奋斗的动力或者榜样。

三、物理热学在建筑中的应用

实践证明了自然光和人工光在建筑中如果得到合理的利用，可以满足人们工作、生活、审美和保护视力等要求。此外热工学在建筑方面的应用，这主要考虑的是建筑物在气候变化和内部环境因素的影响下的温度变化。建筑热学的合理利用能够通过建筑规划和设计上的相应措施，有效地防护或利用室内外环境的热湿作用，合理解决建筑和城市设计中的防热、防潮、保温、节能、生态等问题，以创造可持续发展的人居环境。像一个诺贝尔奖的得主所说的：“与其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学被人们公认为一门重要的科学，在前人及当代学者不断的研究中快速的发展、壮大，并且形成了一套有思想的体系。正因为如此，使得物理学当之无愧地成了人类智能的象征，创新的基础。许多事实也表明，物理思想与原理不仅对物理学自身意义重大，而且对整个自然科学，乃至社会科学的发展都有着无可估量的贡献。建筑学就是个很好的应用。有学者统计过，自20世纪中叶以来，在诺贝尔奖得奖者中，有一半以上的学者有物理学基础或者学习背景；这也间接说明了物理学对于我们的不管是生活还是研究都有很大的帮助。这可能就是物理学原理的潜在的力量。而建筑学如果离开了物理学那么也将在世界上不会有那么多的优秀作品出现了。我国著名的建筑学家梁思成可以建造出那么多不朽的建筑和他自身的物理学基础密不可分。

四、结语

综上所述，建筑中的物理学原理主要体现在声学、光学以及热工学等方面。合理的热工学设计能使建筑内部更具有舒适感，使建筑本身的价值最大化。至于在光学方面，足够的自然光照射是必须的条件，也就是俗称的采光问题，同时建筑内各种灯光的合理设置也是必须的。两者互补才能在各种情况下都能保证建筑内充足的光源。还有就是声学方面，这是一个十分重要的因素。许多公共场所对光学和声学的要求很高，所以建筑物理学的应用还是很普遍的，生活中随处可见。建筑物理学也特别重视从建筑观点研究物理特性和建筑艺术感的统一。物理原理在建筑中的应用也是人类发展史上的具有重要意义的发现，以后的发展一定会更好的。

参考文献：

[1]郝洛西，林怡.建筑物理光环境实验性教学模式的创新与实践[J].建筑学报，2007（01）.

[2]康丽芳，张慧英.高舒适度——健康住宅建筑物理技术优化设计方案[J].中国住宅设施，2008（09）.