物理原理在建筑中的應用分析

唐煒

摘要：本文較為詳細的闡述了光學、聲學、熱學等物理原理知識在建筑中的實際應用。通過分析一些物理現象，例如，利用光在建筑材料上反射后的特性，使室內外的光學環境達到滿足人類舒適度的要求；建筑上的聲學則要求房間的設計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，使建筑的性能達到最佳；而對建筑物內的溫度來說，墻面，地面或者桌椅板凳等人類經常接觸到的地方，則應該挑選符合皮膚或者四季溫度變化的建筑材料，才不致于在外界環境變冷變熱時讓人感到不適；另外，在建筑物遭受雷擊的威脅時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。

關鍵詞：物理原理；建筑

物理學是一門基礎的自然學科，即物理學是研究自然界的物質結構、物體間的相互作用和運動一般規律的自然科學。尤其是在日常生活中，物理學原理也是隨處可見，如若無法正確地理解這些物理學知識，就無法巧妙的運用這些物理學知識，也不可能自如的運用于建筑上來。其實，在建筑設計中，許多看似復雜的問題都能夠運用物理原理來解釋。建筑學是一門結合土木建設和人文的學科。本文主要針對物理原理在建筑設計中的應用進行分析，為以后建筑設計工作提供一定的參考。建筑物理，顧名思義是建筑學的組成部分。其任務在于提高建筑的質量，為我們創造適宜的生活和工作學習的環境。該學科形成于20世紀30年代，其分支學科包括（1）建筑聲學，主要研究建筑聲學的基本知識、噪聲、吸聲材料與建筑隔聲、室內音質設計等內容；（2）建筑光學、主要研究建筑光學的基本知識、天然采光、建筑照面等問題；（3）建筑熱工學，研究氣候與熱環境、日照、建筑防熱、建筑保溫等知識。

一、物理光學在建筑中的應用

據調查顯示，隨著社會對創新型人才的大力需求，我國也緊隨世界潮流將培養學生具有創新精神的科研能力來作為教育改革方案的重點。而物理學原理的應用正需要這種創新精神才能夠更好的運用于建筑學中。這也提醒了我們的當代教育培養創新人才的必要性。其實在生活中利用太陽能進行采暖就屬于物理學原理在建筑中比較成功的設計。這種設計也有效促進資源節約型社會的建設，符合社會發展的理念。太陽能資源是一種可持續利用的清潔能源，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，環保等優點廣泛被采用。在現代建筑的能源消耗中占有很大的比例，基本上已經覆蓋了大部分地區。這是物理原理在建筑中經典的案例，很值得我們來借鑒經驗。

二、物理聲學在建筑中的應用

現代生活中我們無時不刻的都要面對建筑，各種商場，辦公樓，茶餐廳等等，這些建筑的構思與完善很多都運用了物理學原理，當然還有其他的技術支持。越高規格的建筑對相關物理現象的要求越苛刻，越精細。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的要求極為嚴格，因為這直接影響觀眾的視覺體驗與聽覺感受。這些建筑內所采用的建筑裝飾材料都對整體的聲學效果有很大影響。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，是用來保護建筑物、高大樹木等避免雷擊的裝置。在被保護物頂端安裝一根接閃器，用符合規格導線與埋在地下的泄流地網連接起來。當出現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，從而使被保護物體免遭雷擊。不得不說避雷針的發明幫助人類減少了許多災害的發生。假使沒有物理學原理作鋪墊，建筑物及時設計工作做的再好也只是徒勞的，兩者結合起來才會相得益彰，共同為人類進步發展做貢獻。這應該是物理原理在建筑中應用的成功的案例啦。也是今后人類應該奮斗的動力或者榜樣。

三、物理熱學在建筑中的應用

實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、審美和保護視力等要求。此外熱工學在建筑方面的應用，這主要考慮的是建筑物在氣候變化和內部環境因素的影響下的溫度變化。建筑熱學的合理利用能夠通過建筑規劃和設計上的相應措施，有效地防護或利用室內外環境的熱濕作用，合理解決建筑和城市設計中的防熱、防潮、保溫、節能、生態等問題，以創造可持續發展的人居環境。像一個諾貝爾獎的得主所說的：“與其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現，倒不如說是因為那里包含了一個關于自然現象的科學思想方法基礎。”物理學被人們公認為一門重要的科學，在前人及當代學者不斷的研究中快速的發展、壯大，并且形成了一套有思想的體系。正因為如此，使得物理學當之無愧地成了人類智能的象征，創新的基礎。許多事實也表明，物理思想與原理不僅對物理學自身意義重大，而且對整個自然科學，乃至社會科學的發展都有著無可估量的貢獻。建筑學就是個很好的應用。有學者統計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾獎得獎者中，有一半以上的學者有物理學基礎或者學習背景；這也間接說明了物理學對于我們的不管是生活還是研究都有很大的幫助。這可能就是物理學原理的潛在的力量。而建筑學如果離開了物理學那么也將在世界上不會有那么多的優秀作品出現了。我國著名的建筑學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基礎密不可分。

四、結語

綜上所述，建筑中的物理學原理主要體現在聲學、光學以及熱工學等方面。合理的熱工學設計能使建筑內部更具有舒適感，使建筑本身的價值最大化。至于在光學方面，足夠的自然光照射是必須的條件，也就是俗稱的采光問題，同時建筑內各種燈光的合理設置也是必須的。兩者互補才能在各種情況下都能保證建筑內充足的光源。還有就是聲學方面，這是一個十分重要的因素。許多公共場所對光學和聲學的要求很高，所以建筑物理學的應用還是很普遍的，生活中隨處可見。建筑物理學也特別重視從建筑觀點研究物理特性和建筑藝術感的統一。物理原理在建筑中的應用也是人類發展史上的具有重要意義的發現，以后的發展一定會更好的。

參考文獻：

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