建筑物理在土木設計中的應用分析

劉濤

摘 要： 21世紀，隨著人類生活的進步與發展，對生活環境的要求也顯著增高，人們將建筑物理與土木設計融合發展。從聲、光、熱的方面增強建筑的功能，調整建筑設計，以建筑物理為設計理論的基本規則為土木設計工程細部以及外界環境而建設，人與物理因素相和諧，建筑環境和城市建設相和諧，達到人文統一。

關鍵詞： 土木設計；建筑物理；建筑

一、建筑物理的含義

建筑物理學是建筑學的組成部分，是通過對聲、光、熱等物理因素的研究對建筑設計進行調整，使建筑的功能與藝術相統一，以最適宜的環境給人們在感官上絕對的體驗與享受，以人舒適度為主要前提，以提高建筑功能為主要任務，以綠色節能，獨特的物理藝術為研究內容，促進建筑行業的進步發展，使人們在行業的認知和觀念上突飛猛進，也使建筑的安全性得到了保證，并能取得一定的經濟利益。

二、應用分析

1.聲

在日常生活中我們與聲音的交道無處不在，建筑聲學主要研究室內音質和建筑噪聲的控制。最大的目的在于有效的減少建筑和城市類嘈雜的聲音，給予人類適宜的生活條件，解決噪聲污染必須依次從聲源、傳播途徑和接受者三方面采取經濟和技術上的合理措施，在建筑吸聲方面主要從材料及結構入手，建筑吸聲材料分為多孔吸聲材料、薄板薄膜吸聲材料、空腔共振吸聲材料、空間吸聲體、可變吸聲體。聲源控制大多采取隔聲屏障、綠化林帶、交通干道則設計為地下或半地下的措施。不同場所對聲環境的要求也不同，建筑物理聲學在生活中的應用更是比比皆是，比如KTV隔聲處理工程在土木工程中聲學設計是產生高質量音響效果的必然條件，KTV室內天花安裝雙層隔聲吊頂，每層隔聲吊頂采用不同設置，實現寬頻隔聲，同時增加阻尼隔聲材料，墻體需著重考慮低頻隔聲量及音響沖擊波的影響，土建的磚墻結構更有利于墻壁的隔聲，另外門窗等薄弱環節可設置為高等級的隔聲門窗，也可設置雙層隔聲。在設計舞臺時，我們采用紡織品作為簾幕，盡管沒有封閉，但對中高頻甚至低頻仍具有一定吸聲的作用，起到了舞臺上下聲音相隔，而在錄音室之內的空間里，我們就可以設計采用強吸聲的結構，使之成為消聲室的效果。但在各種空間環境里，人們對需要聽的聲音要求都是聽的清楚、聽得好。對不需要的聲音盡可能降低，減少干擾，使室內具有與使用目的相適應的混響聲。

2、光

光的本質包含三層含義；一是可見的輻射波，二是視覺器官的視覺特點，三是兩者作用所引起的感覺效果。而建筑光學是研究天然光和人工光在建筑中的合理利用，創造良好的光環境可以滿足人們對審美，工作生活等的要求。白天自然光的使用率越來越高，利用自然光可以創造富有生活氣息以及富有意境的環境，窗戶是自然采光的一個重要條件，合理利用各種窗戶還可達到良好的裝飾效果。將建筑光學與土木設計相結合，可減少光污染，例如玻璃幕墻的大面積使用，還可以實現綠色理念，以太陽能為能源實現建筑節能。在研究光的基礎上，制定建筑物的采光標準，確定采光方式，進行采光計算，包括：眩光的特性和限制眩光的方法，采光系數標準和采光均勻度等。柯布西耶：建筑是光線下形狀正確，絕妙、神奇的游戲。德國科隆柯論巴藝術博物館是建筑光學在房屋工程中杰出應用的代表。灰磚立面，從磚的縫隙里滲透出來的光線像一幕鏤空的紗帳，制成神圣的氣氛，每一種精心選擇的材質所散發出的美深深打動每個人，光和暗為博物館各個房間提供場景，隨著季節變換，營造出一種千變萬化的環境，它將地板、墻壁和人工照明，自然照明完美的結合，處處表現光獨有的靈性。

3熱

為了建筑良好的熱環境，在外維護結構是很重要的方面，其設計應考慮因地制宜，不同地方地理氣候條件不同，所要優先考慮屋頂防熱和防凍的設計不同。建筑保溫是減少由高溫流向低溫的熱流，通常是指由室內流向室外。建筑的保溫設計包括建筑保溫綜合處理以及外維護結構保溫構造設計。外保溫是我國建筑節能的發展方向，隨著社會的發展進步，土木工程方面也與綠色節能緊緊聯系，在我國，建筑材料行業中有著一個特別的說法，即房屋建造材料所用的大部分是墻體材料，墻體材料所用的大部分是實心粘土磚，而行業中節能大部分來源墻體材料的改革，因此，外保溫技術的提高和材料的選擇顯得尤為重要。建筑隔熱還體現在維護結構隔熱和自然通風、窗口遮陽這三大方面。

三、案例分析

我國著名學府清華大學超低能耗樓，匯集多種國內外最新的科研成果，通過各種技術方案措施，將整個建筑照明、采暖、的總能消耗控制在常規建筑的1/3以下。超低能耗樓采用鋼結構和高性能的玻璃幕墻，在外立面設計上使用可調節外斜陽百葉、雙層皮幕墻等多種不同針對性的技術，屋頂主要部分是植被。既可以隔熱保溫，又可儲水，還實現了綠色美化理念。超低能耗樓的圍護結構采用了相變蓄熱地板的方案設計，減少室內溫差變化。這一建筑是建筑物理在土木設計中杰出應用的體現。

四、提高建筑物理在土木工程設計中運用的意見和建議

首先，土木工程建筑設計工作人員一定要充分了解和把握建筑物理的相關概念，以及土木工程設計人員一定要清楚地知道建筑物理科學在現實生活中具有哪些功用，可以運用于現實生活中的哪些領域。土木工程相關工作人員一定要知曉建筑物理學包括哪些內容，準確把握建筑物理學的相關概念。土木工程建筑人員一定要知曉建筑物理學中：光、聲、熱的相關內涵及其作用，還要知曉光、聲、熱這幾方面在土木工程建設過程中進行運用的可能性和必要性，明白光、聲、熱這三方面在土木工程建筑設計過程中運用的可行性，以及如何充分利用建筑物理學來提高土木工程建筑建設的科學性和合理性，進而，提高土木工程建筑建設的質量。其次，相關工作人員一定要處理好建筑物理學與土木工程這兩者之間的關系，清楚地知道建筑物理學的運用可以極大的提高土木工程建設的質量，從而，要明白在土木工程建筑設計的過程中，設計者一定要充分發揮建筑物理學的作用，將建筑物理學的相關科學理論積極運用于土木工程設計當中去。土木工程設計者一定要先弄清楚建筑物理學主要包括哪些內容，以及這些內容如何與土工工程設計相聯系，明白建筑物理學中聲、光、熱這三面知識的運用，對于提高土木工程設計質量的重要性。在開展土木工程設計的過程中，一定要結合土木工程設計的要求，以及建筑物理學的相關原則，很好地將這兩者系統有機的結合起來，只有這樣才可以充分發揮建筑物理學的作用，將其積極作用運用到土木工程設計的過程中去，從而，提高土木工程設計的科學性與合理性。

結語：

人類總是在不斷進步，因此，帶動土木工程行業的蓬勃發展，這必然使原有的土木工程技術不再適應現在的施工狀況，在工程施工中，許多復雜問題的背后忽視了簡單的原理問題，如果一旦錯誤就會導致重大事故，只有將各種因素都考慮在內，再結合實踐，合理利用建筑物理的知識，既可節能省材，還給予人們美的享受與體驗，創造出更加舒適的的生活環境。

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