建筑物理范文

建筑物理范文（精选10篇）

建筑物理 第1篇

关键词：建筑物理,教学,效果

《建筑物理》是建筑学专业的学科基础课,更是支撑建筑技术学科发展的基础,从而是设计出健康、舒适、安全、节能环境的建筑的必备课程,更是提高建筑的内在品质及其功能要求的必修的基础课程,《建筑物理》由建筑热工学、建筑光学、建筑声学三部分组成,学好并应用好建筑物理知识,才能创造出良好的建筑环境。

随着经济的快速发展及人们生活水平的提高,对生活环境的要求越来越高,再加之中国城市化进程的加快和城市规模的不断扩大,城市、乡镇建筑密度都随之增加,建筑的功能更加复杂。建筑节能、舒适、安全等问题更加突出。随着科技的不断发展与进步,新技术、新材料、新的设计方法也不断涌现,必须结合建筑物理知识和建筑技术以实现上述目标。为此,必须使学生在本科阶段学习一定的建筑物理知识,掌握好必要的建筑技术科学知识。要实现上述目标,需完善《建筑物理》课程内容和改进教学方法[1]。

和工科开设的其他课程一样《建筑物理》教学由教师讲解、学生学习和实验三个环节完成,但现有的《建筑物理》课程体系已不能满足新形势的发展需要[2],在相关内容、相关环节上有必要进行补充和完善,以提高教学效果。

1 教学体系的优化

根据课程特点以及建筑学专业学生认知方面的特性,采用模块式教学,教学内容分为基础模块、应用模块和综合模块三部分。通过模块式的教学可以使教师讲授、学生自学和实验统一协调起来,将零散的知识化零为整,使学生学习有明显的层次性和渐进性,提高了知识的可操作性,可以使学生树立起牢固的建筑物理知识运用意识[3]。

2 教学内容的更新

“第七届全国建筑物理学术会议”中,要求建筑物理的研究范畴要进一步扩大、研究的空间也需要扩大。用新的设计标准、规范取代老的规范标准,同时使国际国内最新动态及成果应在建筑物理中有一定反应。在课本的基本知识讲解、应用的基础之上把新材料新技术的应用体现出来。比如电磁辐射已经成为物理环境污染,严重危害人们的健康,应合理的归入《建筑物理》课程中,使建筑学学生了解在建筑中的防治和避免的途径。

3 实践教学完善

通过建筑物理实验可以把理论和实践结合起来,才能使学生更加深刻和透彻的掌握建筑物理知识,通过实验又可以分析现有建筑环境的不足,根据所学知识提出改进方法与措施,进而提高学生的分析问题和解决问题的能力。目前实验教学的模式或存在重视程度不够,或安排设置不当的问题,要提高建筑物理教学效果,必须提升建筑物理实验的地位及其开设[4]。

4 应用

以刘加平主编的《建筑物理》(第三版)为教材,其中第十三章(室内音质设计)作为教学章节[4],按照上述的教学模式进行,收到了理想的教学效果。本章节采用多媒体加板书综合方式授课,包含直观的图片以及丰富的实例素材,使学生在学习理论知识同时结合具体应用,掌握知识更加牢固。根据建筑学本科学生认知特点,首先复习了室内声音传播的特点,以便在本节利用相关概念时学生快速理解。本节教学分为三个模块进行,基础模块中,系统复习了前面所学基本概念,以及本章所涉及的室内音质设计原则,音质设计主要包括三个步骤,厅堂容积的确定、体型的设计和室内的混响设计。每个步骤的讲解过程中分别先讲述原则,然后介绍方法,分别采用图片以及现有建筑的特点说明设计的目的及优缺点。在应用模块首先以洛阳大剧院为例综合说明音质设计的步骤及注意事项,然后让学生结合上课教室的音质进行具体分析,对音质设计的体型、平面、剖面等决定音质效果的方面进行讨论,分析其优缺点。通过理论知识的学习,再结合实际工程,加上现有厅堂的实例,学生掌握了应该掌握的关于厅堂音质设计的基本知识。在实践模块中,让学生用声级计对学校的报告厅或者图书馆进行混响时间测量,总结设计的特点,分析不足,结合本节所学知识,提出改进方案。

结合我校学生的特点,对教材知识进行处理了,采用多媒体授课,分模块进行,使学生摆脱枯燥的感觉,在实例中掌握了音质设计的基本知识,收到了好的教学效果。

5 结语

《建筑物理》作为建筑技术科学的专业基础课,学生必须掌握相关的知识,需要教师从教学方式及过程中去实施,以保证一定的教学效果。尝试从采用多媒体与传统板书相结合的授课方式,合理的处理教材内容,教学过程分基础模块、应用模块和实践模块三个模块进行,并在教学过程中进行了应用,收到了很好的教学效果。

参考文献

[1]欧阳国元.建筑物理教学改革探讨[J].湘潭师范学院学报(社会科学版),2004(4).

[2]彭小云.建筑专业“建筑物理”课程体系改革[J].理工高教研究,2005(2).

[3]杨春宇,陈仲林等.建筑物理教学课程研究[J].高等建筑教育,2009(2).

建筑物理论文 第2篇

建筑物理是研究建筑中声、光、热的物理现象和运动规律的一门科学，是建筑学的组成部分，其任务在于增强建筑功能，创造适宜的生活和工作环境。

在建筑热工学中，建筑热工学是研究建筑物室内外热湿作用对建筑围护结构和室内热环境的影响，是建筑物理的组成部分。

在建筑光学是研究天然光和人工光在建筑中的合理利用，创造良好的光环境，满足人们工作、生活、审美和保护视力等要求的应用学科，例如：如何充分利用天然光照明，以节省电能；如何收集灯光的光，使其完全为人所用等等，是建筑物理学的组成部分。

在学习建筑热工学的过程中，我知道，人体是一个恒温体，是不停与周围环境进行热交换的。如何让人体与环境换热的余量尽量接近为0，是热工学研究的主要目的。因为当换热的余量大于0，人体体温将升高，小于0，体温将降低。如果这种体温的变化不大，时间也不长，人体可以自身调节来适应变化；但是如果变化较大，人体将出现不舒适感。如果是生活在一个这样的建筑中，长期以往，对健康是很不利的。

在学习建筑光学的过程中，我了解到可见光辐射的波长范围是380~780nm，眼睛对不同波长的可见光产生不同的颜色感觉。一般光源如天然光和白炽灯等是由不用波长的光组成的。这种光源称为多色光源或称复合光源；有的光源如钠灯，只发射波长为583nm的黄色光，这种光源称为单色光源。在建筑光学中用光通量、发光照度、照度和亮度等参数来表示光源和受照面的光特性，用光影深浅、立体感强弱来表示建筑表面和被观察物体的亮度差别，用光的吸收、反射、散射、折射、偏振来表示光线从一种介质进入另一种介质时的变化规律，建筑采光和照明就是根据建筑物的功能和艺术要求，利用上述光、影、色的基本特性，创造良好的光环境。

我记得在学习外建史的过程中了解到人类很早就开始在建筑中利用光的特性了。早在金字塔下祭祀厅的建造中，建造者就利用的光的阴影和不用空间光线的强弱来表现神的威严与肃穆。

应用举例：

我想说的是我们很常见的热桥效应。

建筑围护结构中的一些部位，由于导热系数不同，在室内外温差的作用下，导热系数大的材料形成热流相对密集、内表面温度较低的区域。这些部位成为传热较多的桥梁，故称为“热桥”。

在每个建筑物中都会有这种情况，热桥往往是由于该部位的传热系数比相邻部位大得多、保温性能差得多所致，在围护结构中这是一种十分常见的现象。窗框与墙面之间；玻璃与窗框之间；阳台出挑的板与主体结构的连接部位，都会形成热桥效应。在建筑设计中如何尽量避免这种热桥效应是属于建筑热工学的应用。

最常用的就是采用外墙外保温来阻断热桥的产生了，外保温涂料处于建筑物围护结构的最外层，能够形成一个封闭的保温涂层体系，采用高效保温材料后，能够有效地切断纵墙、柱、楼板和梁等部位产生的结构性热桥。如果将窗、门口侧面及外部连接件做好相应的保温处理，整幢建筑物的围护结构就形成全封闭的保温体系，达到全面降低建筑物能耗的目的。而采用外墙内保温不能避免热桥的产生，且外墙内保温的墙面上难以吊挂物件，影响二次装修。

还有一种方法就是在导热系数大的材料与系数小的材料之间用隔热的材料隔断，从而隔断热桥效应。最常见的就是在门窗处，我们常说的隔热的铝合金门窗就是在铝合金中间夹入

建筑物理 第3篇

西安地处我国西北地区东部、黄土高原主体南部边缘，夏季多有暴雨、大风、雷电天气。近年来，随着高层建筑数量及建筑高度不断增加，业主及客户对建筑外窗质量问题的投诉也越来越多。窗体主要受力杆件由于结构设计和选材的不合理性，在暴雨大风雷电频发的季节，雨水渗入室内造成内部装修层损坏。为确保建设工程质量，根据《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）和《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50201-2001），西安市长安区秦盛建筑工程质量检测中心于2003年5月6日开始对外窗质量进行强制性的检测业务，要求对进入施工现场的外窗的物理三项性能即空气渗透性、雨水渗漏性和抗风压性进行抽样检测，抽检比率：同一工程项目外窗面积不大于5000 m2的单位工程，抽检一组试件（三樘）；5000m2以上的单位工程，除必须抽测一组外，每增大5000 m2建筑面积，增抽一组试件（不足5000 m2，按5000 m2计）；小区建设的住宅工程按小区住宅总建筑面积每增大10000 m2，增加抽测一组试件。

2有关标准和规范对外窗物理三性的要求

我国于1986年颁布了建筑外窗物理三性检测的标准，并分别于2002年和2008年对此标准进行了更新，现行国家标准为《 建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法》（GB/T7106-2008），本标准于2008年7月30日发布，2009年3月1日实施。

值得注意的是：新颁布的检测标准对检测设备本身提出了具体的指标，如仪表的精度、测量的误差、加压的速度等；对检测设备的能力也提出了更高的要求，如要求检测附加空气渗透量、对特定地区的建筑外窗作雨水的波动性能检验，风压强度试验要求能够作压力的波动试验等。

随着空调进入家庭，提高了对建筑隔热的要求，使用空气渗透量小的外窗可较大程度地节省制冷能耗。国标或行标中规定塑料窗和铝合金推拉窗空气渗透量小于3.0m2/m﹒h，铝合金平开窗空气渗透量须小于2.5m2/m﹒h。

外墙窗户雨水的渗漏给人们的工作和生活造成不便，因此雨水渗漏性能对于西安地区的住户来讲也显得非常重要。已经实行的国家标准中以雨水飞溅或连续溢入室内的严重量渗漏现象所对应的风压值的前一级作为外窗等级的判定依据。塑料窗及铝合金推拉窗均要求100Pa为合格，铝合金平开窗要求250Pa为合格。

在外窗物理三性中，抗风压性能是最重要的，其关系居民的生命财产安全。由于目前大量劣质的窗用型材充斥市场，因此急需强化外窗风压的检测手段来规范产品制作的选材用料。国标或行标中规定塑料窗安全检测手段来规范产品制作的选材用料。国标或行标中规定塑料安全检测风压应≥1000Pa，铝合金推拉窗应≥1500Pa，铝合金平开窗应≥2000Pa。

3新旧标准比较与分析

⑴ 建筑外窗气密性

原标准GB/T7107—2002将建筑外窗气密性能分为5级，采用压力差为10 Pa时的单位缝长空气渗透量q1和单位面积空气渗透量q2作为分级指标值，级别越高，建筑外窗气密性能指标值越低，即气密性能越好。

新标准将建筑外窗气密性能分为8级，单位缝长分级指标值最高限由6.0改为4.0，进一步提高了门窗的气密性能，见表1。

表1 2008新标准建筑外窗气密性能分级

⑵建筑外窗水密性能

① 级别变化

原标准GB/T7108—2002将建筑外窗水密性能分为6级，以严重渗漏时所受压力差值的前一级检测压力差值Δp作为分级指标，级别越高，建筑外窗雨水渗漏压力差值越高，即水密性能越好。

新标准GB/T7106—2008统一了建筑外门窗水密性能分级，采用严重渗漏压力差值的前一级检测压力差值作为分级指标，级别越高，建筑外门窗水密性能越高，即水密性能越好, 见表2。

表22008标准建筑外窗水密性能分级

注：第6级应在分级后同时注明具体检测压力差值。

② 水密性检测设备变化

2008新标准在“5 检测装置”分项5.2.4喷淋装置里就淋水系统的喷淋装置专门提出“喷嘴应布置均匀，喷嘴与试件的距离宜相等且不小于500 mm”。在老标准里未对喷嘴与试件距离做出明确规定，检测部门在检测时一般都是200 mm。水密性能是采用严重渗漏压力差值的前一级检测压力差值作为分级指标，距离变化不会对试件的水密性能检测和分级产生影响，但检测部门却要按照新标准要求重新调试设备，笔者认为这个调整意义不大

⑶建筑外窗的抗风压性能

原标准GB/T7106—2002将建筑外窗抗风压性能分为9级，采用定级检测压力差P3值作为抗风压性能的分级指标值，级别越高，建筑外窗抗风压性能越高，即抗风压性能越好，见表3。

新标准GB/T7106—2008统一了建筑外门窗抗风压性能分级，采用定级检测压力值P3为分级指标，级别越高，建筑外门窗抗风压性能越高,即抗风压性能越好,见表4。新标准GB/T7106—2008修改了建筑外门窗抗风压性能最高级别的表示方法，最高级别为第9级。

表32002标准建筑外窗抗风压性能分级

a)表中×.×表示用≥5.0 kPa的具体值，取代分级代号。

表42008标准建筑外窗抗风压性能分级

注：第9级应在分级后同时注明具体检测压力差值。

4物理三性对外窗设计者的具体要求

目前，很多建筑设计单位对外窗的设计仅限于建筑立面的效果，确定外窗的形式和规格，而很少对外窗进行结构计算和对空气渗透、雨水渗漏、抗风压以及保温、隔声、采光等重要性能提出具体要求，更无节点详图。这一方面使施工单位在制作加工和安装时无依据；另一方面也使建设单位和质量监督部门在质量检查验收时，无质量检查依据。而作为检测机构对外窗的检测也只能依据是否达到国标或行标中的最低级予以判定，无法对是否满足实行工程需要作出评价。由此生产企业提供的外窗也难以满足不同区域、不同楼层的质量要求，使外窗在使用过程中存在隐患。因此设计单位必须根据工程使用功能的要求，结合本地区的气候特点，确定外窗的物理三项性能指标。对于西安来讲，一方面要注意选用优质的密封材料和选择合理的制造工艺，保证建筑外窗的空气渗透性能和雨水渗漏性能。另一方面，也就是最重要的一点，要按不同的建筑高度、建筑体型计算出本地的风荷载标准值后，确定建筑外窗的抗风压性能。P3值与工程的风荷载标准值WK值相对比，应大于或等于WK。

目前，各省市在控制建筑外窗的质量方面所采取的措施各不相同，根据西安地区实际情况，按着西安市已出台的地方性法规，我们建议采取如下政策：

(1)建立建筑外窗产品图纸和施工图纸的审查制度，及早发现和解决产品设计中的缺陷。特别是高层建筑使用的建筑外窗，更应严格审查。

(2)行政主管部门应加大对该行业的管理力度。对承包单位的建筑外窗业务实行资质等级管理制度和生产许可证制度。对好的生产企业及型材产品实行扶持政策。

(3)强化建筑市场铝合金和塑料窗用型材的监督、检测。我中心已开展铝材的壁厚、氧化膜厚度、韦氏硬度和封孔質量的检测业务。PVC塑料窗应进行角度的检测。

5结束语

目前西安市门窗制造行业存在着现场拼装小作坊的生产方式。因此必须加强从生产厂原料开始，经安装施工到竣工交付全过程的质量管理。相关检测机构应充分发挥物理三性检测在外窗工程质量中的把关作用，为人们提供一个优美、安全的居住环境。

参考文献：

［1］建筑外门窗气密、水密、抗风压性能分级及检测方法［S］

统一物理架构铸就智能建筑 第4篇

智能的统一实体架构

目前的融合趋势促进了各种设备厂商的协同合作, 需要将多种品牌的产品进行绑定, 然后一起为客户服务, 这就需要一个统一的物理架构去衔接不同的产品, 而泛达公司走在了这一领域的前列。

泛达公司全球战略营销副总裁Vineeth Ram向记者表示, 泛达公司目前与思科、IBM、HP、EMC等全球知名品牌均有密切合作, 并且构筑了“技术伙伴生态系统”, 泛达的统一实体系统方案有效地强化了合作伙伴的愿景和策略。在泛达现场演示的展台上, 记者还看到了由泛达的物理架构、思科的开关、Intel的交换机组成的系统在有条不紊地运行, 体现了其生态系统的理念。

泛达的统一实体架构 (UPI) 解决方案专注于数据中心、连体建筑、工业自动化等方面, 在智能建筑领域具有独特的特点, 其在芝加哥的新总部充分体现了泛达的UPI愿景, 从调准、融合、优化三个层面诠释了其基础架构的核心优势。

绿色节能的智能建筑

现在全球都在推动低碳生活, 绿色节能的理念逐渐渗入到人们的思想中, 这也成为人们在选择产品时的一个重点考虑方向。“绿色节能始终贯穿于泛达整个解决方案之中”, Vineeth如是说。

泛达承诺开发可持续的业务及营运流程, 并秉持绿色思维的核心价值观。泛达在全球各地的工厂部署降低能耗和减少生态足迹的计划已实施多年。目前泛达已获得了美国绿色建筑委员会领先能源与环境设计 (LEED) 计划的金级认证。

其新的全球总部大楼更是用事实表明了他们的绿色理念。该大楼采用UPI的智能数据中心解决方案, 将在数据中心能源成本方面节省20%, 互联建筑解决方案可于每年每平方尺降低资本支出及营运费用达75%。总体而言, 总部大楼预计比传统方式下可每年节省的成本达21万美元。

《建筑物理》教学大纲 第5篇

一．课程基本情况

课程中文名称：建筑物理

课程英文名称：Building Physics 开课学期： 第四学期

授课专业： 艺术设计专业（建筑设计表现方向）开课教研室： 建筑设计表现 学时数： 36学时 学分数： 2学分

课程性质： 限修专业课

考核方式： 考查

先修课程： 公共建筑设计原理 后续课程： 建筑设计 执笔人： 王子佳 审核人：

二、课程教学目标

1．课程的性质及任务

本课程是建筑设计表现方向学生的限选专业基础课，主要培养学生掌握建筑声、光、热等室内设计所涉及的物理性质的专业知识，了解建筑物理是一门对人们生活环境起到重要影响的学科。它具有专业性、实用性、理论性等综合特点，能够让学生在学习过程中理解并掌握建筑物理在建筑空间中所起的作用，为今后能表现出合理的建筑物理环境打下良好的理论基础。2．知识要求

了解一定的建筑物理学的相关知识，如建筑声学、建筑光学和建筑热工学以及它们在建筑空间中的存在形态。3．能力要求

通过本课程的学习，培养学生对建筑物理学的兴趣和为今后在建筑设计表现打下一个坚实的基础。

（1）理解能力：要求学生理解建筑物理学的基本理论，树立“绿色建筑”的意识。（2）表达能力：培养学生具有较高的判断能力和徒手、计算机表达不同建筑空间的物理环境的能力。

三．教学内容的基本要求和学时分配 1．教学内容及要求 绪论 物理环境概论 2学时

教学要求：使学生了解自然环境与建筑环境的关系，建筑环境与人的行为模式的关系，建筑环境对人的交流行为、健康行为的影响，建筑物理学的研究与发展。第一篇 建筑声学

第一章 建筑声学基本知识

2学时

教学要求：使学生了解声音的产生与传播、声音的计量与人的听觉特征。第二章 吸声与隔热

4学时

教学要求：使学生了解吸声材料与吸声结构的作用和分类，多孔吸声材料，空腔共振吸声材料，薄膜、薄板吸声结构，其他吸声结构。

第三章 室内声学与音质设计

4学时

教学要求：使学生了解声波在室内反射与几何声学，室内声音的增长、稳态和衰减，混响和混响时间计算公式；室内音质评价标准，厅堂容积的确定，厅堂的体形设计，室内的混响设计，室内电声设计，各类厅堂的音质设计。第四章 噪声控制

4学时

教学要求：使学生了解噪声的危害，噪声评价方法和指标。第二篇 建筑光学

第五章 建筑光学的基本知识

2学时

教学要求：使学生了解眼睛与视觉、材料的光学性质、视度及其影响因素、颜色。第六章 天然采光

2学时

教学要求：使学生了解光气候和采光标准、采光口、采光设计、采光计算。第七章 建筑照明

4学时

教学要求：使学生了解人工光源、灯具、室内工作照明、环境照明设计、绿色照明工程。

第三篇 建筑热工学

第八章 建筑热工学基础知识

2学时

教学要求：使学生了解建筑中的传热现象、维护结构传热基础知识、湿空气的物理性质、室内外热环境。

第九章 建筑围护结构的传热

2学时

教学要求：使学生了解稳定传热，周期性传热与热惰性指标简谐热作用下平壁、温度波在平壁内的衰减和延迟等特点。

第十章 建筑保温

2学时

教学要求：使学生了解建筑保温设计综合处理的基本原则、外墙和屋顶的保温设计、特殊部位保温设计、被动式利用太阳能设计初步。第十一章 建筑防热

2学时 教学要求：使学生了解热气候特征与防热途径、屋顶与外墙的隔热设计、窗口遮阳、房间的自然通风、自然能源利用与防热降温、空调建筑节能设计。第十二章 建筑日照

2学时

教学要求：使学生了解日照的基本原理、棒影图的原理及其应用。2．时间分配和进度

本课程共计36学时，每周2学时 3．教学内容的重点，难点。

本课程为专业理论课。建筑光学和声学为教学重点，怎样让学生理解及应用为教学难点，为此，要结合多媒体等形象教学手段加强教学效果。4．本课程与其它课程的联系与分工

本课程与前面的《公共建筑设计原理》、《住宅设计原理》以及后续的《建筑设计》等课程在内容上有一定的联系与重叠。本课程注重讲授建筑物理学的基本原理，授课重点在于基本理论讲授，而后续的《建筑设计》侧重单项建筑设计的实例教学。通过该课程的学习，为以后建筑设计表现、景观设计表现及室内设计表现环境设计打下良好的理论基础。

5．建议使用教材和参考书目（1）教材

《建筑物理》

邢双军主编

浙江大学出版社（2）主要参考

《建筑声环境》

秦佑国主编

清华大学出版社 《建筑光环境模拟》

云鹏主编

中国建筑工业出版社 《建筑热环境》

叶歆主编

清华大学出版社 《建筑设计资料集》

《建筑设计资料集》编委会

中国建筑工业出版社 《现行建筑设计规范大全》中国建筑工业出版社编

中国建筑工业出版社 四．大纲说明

（1）本课程在讲授过程中要浓缩重点，概括应掌握的内容，突出一般性原理的知识内容。（2）课堂教学与课下作业结合，可适量留些专题作业以巩固和强化理论知识，同时培养学生设计、分析能力。

（3）在相应的时段内，可结合教学内容，做些演示（幻灯、多媒体等）以活化、丰富教学效果。

浅议地下建筑的物理环境 第6篇

关键词：地下建筑,空气环境,光环境,声环境

建造在岩层或土层的各种建筑物和构筑物, 称为地下建筑。地下建筑的所有六个界面都包围在岩石或土壤之中, 直接与介质接触, 这使得内部空气环境、光环境和声环境等具有一定的特殊性。

1 空气环境

1.1 空气环境的舒适度

(1) 温度与湿度。

地下建筑周围的岩石和土壤都具有较好的热稳定性, 不过地温的恒定并不等于地下建筑室内温度也使恒定, 因为室内温度还要受引入的空气温度的影响。只是将引入的室内空气温度调节到适宜的程度, 要比在地面有窗建筑中容易得多, 这也是地下建筑能够节省能源的主要原因之一。

由于地下建筑室内自然温度在夏季一般都低于室外温度, 冬季高于室外温度, 而且温差较大, 故进入地下建筑往往有冬暖夏凉之感, 但这种冬暖夏凉只是一种相对的感觉, 与舒适标准还有很大距离。因此, 必须对地下建筑的温、湿度实行人工调解, 在冬季一般应采取升温和增湿措施, 夏季与地面建筑不同, 应采取升温和降湿措施。

(2) 界面的热、湿辐射强度。

由于地下建筑的界面直接与岩石或土壤接触, 故建筑围护结构的内表面温度既受室内空气温度的影响, 同时也受到地温的作用。当内表面温度高于室温时, 发生热辐射现象, 反之则出现冷辐射;温差越大, 辐射强度越高。

岩石或土中所含的水分, 由于静水压力的作用, 通过围护结构向地下建筑内部渗透, 即使做了比较有效的隔水层, 结构在施工时留下的水分, 在与室内的水蒸汽分压值有差异时, 也会向室内散发, 称为湿辐射。如果由于结构内表面达到露点温度而开始出现凝结水, 则这些水分又向室内蒸发, 形成更强的湿辐射, 对热湿环境的不良影响就更为严重, 故应尽可能避免出现这种现象。

(3) 室内的气流速度。

室内空气流动的速度, 影响到人体的对流散热和蒸发散热, 虽然并不能使气温升高或降低, 但如果人体散热和皮肤的蒸发通畅, 则主观感觉会优于对单纯湿温环境的反应。因此, 保持适当的气流速度, 是使空气环境舒适的重要措施之一, 也是衡量舒适度的一个重要标准。

1.2 空气环境的清洁度

(1) O2、CO、CO2浓度。

空气中O2、CO、CO2这三种气体的含量, 是衡量空气清洁度的重要标准。

在地下建筑中, 除从外界引入的空气中有少量的CO, 在一般情况下, 不存在很多使CO浓度升高的因素。目前, 常见的地下停车库中的CO浓度会出现迅速升高到人员无法在其中停留的程度, 因此对地下停车库的设计和运用, 必须符合CO含量的允许值的要求。此外, 当地下综合体中的停车库位于下层时, CO含量较高的空气有可能通过了楼梯等开敞部分进入上层空间, 所以这也要列入地下建筑物里环境设计的考虑中。

人对空气中CO2浓度升高的不适应感, 往往是与因含氧量减少的不适应感同时发生, 因此加强通风, 保证人所必需的新鲜空气量, 可以同时解决这两个问题。

(2) 空气中的含尘量。

地下建筑没有窗, 通过空气渗透进入室内的尘量比地面上有窗的建筑容易控制, 这也是有些精密性生产适合于在地下环境中进行的原因之一。除空气中带入的尘粒之外, 还应注意在地下建筑中有没有其他尘源, 例如地铁车站中空气含铁粉的浓度较高, 日本的地铁车站和我国北京地铁车站都有过这样的记录, 在通风系统设计中应考虑到这种情况。

(3) 空气中的细菌含量。

在自然空气中, 总会悬浮着少量细菌, 如链球菌, 霉菌等, 浓度很小时对人无害。室内环境容易造成细菌聚集, 因此应当保持一定的清洁标准, 即每立方米空气中细菌的总数不超过1500个。当地下建筑内空气含菌量较高时, 应采取适当的灭菌措施。

2 光环境

衡量光环境质量的指标有照度、均匀度、色彩的适宜度等。地下建筑在后两个方面存在一些缺陷, 但是通过采取适当措施使这些缺陷得到一定程度的弥补。

地下建筑中的照度标准, 至少应不低于同类型同规模的地面建筑, 在这个前提下, 在某些部位还应有所提高, 例如室外环境的照度在晴天是在5000勒克斯以上, 比室内人工照明条件下的照度高出几倍到几十倍, 人们从室外环境直接进入地下环境时, 强烈的光线反差会使视觉受到较大刺激, 甚至在短时间视力很不适应。因此在出入口部位白天的照度应高于内部照度, 使之尽可能接近天然光照度, 而且应形成一个强弱变化的梯度, 使人逐步适应;夜间则相反, 出入口部分的光线应由强变弱, 以适应地面上比较暗的光环境。

室内环境中的天然光线不但起采光作用, 对人体健康也是有益的。设置下沉广场或庭院, 设置天窗或部分玻璃屋顶, 都可以使地下建筑得到一部分天然光线。

室内色彩是视觉环境的内容之一, 对人的心理状态有一定影响, 和谐淡雅的色彩使人精神爽适, 刺激性过强的色彩使人精神烦躁, 比较好的效果是在总体上色调统一和谐, 在局部上适当鲜艳或对比。在地下建筑中, 宜以偏暖色调为主, 避免多用灰色或蓝色。

3 声环境

地下建筑与外界基本上隔绝, 城市噪声的影响很小, 在室内有声源的情况下, 由于地下建筑没有窗, 界面的反射面积相对增大, 使噪声声压级比同类型地面建筑要高一些。

为了把室内噪声控制在容许值以下一般采取两个主要措施, 及隔离和减弱, 也就是隔声和吸声。通过孔、洞、缝传入室内的噪声比透过界面传入的要强得多, 因此应注意这些部分的隔声问题;如果室内有噪声源, 吸音措施只能减弱反射声的强度只有隔声才可能减弱噪声源对周围环境的影响。

4 结语

通过对地下建筑+的空气环境、光环境、声环境的分析, 对地下建筑的物理环境有了初步的了解, 可以看出地下建筑的优点与缺点往往是对应存在的。因此, 若要是地下建筑富有生命力和发展前途, 就应当从建筑本身的功能特性和使用者的适应程度进行评价, 选择那些在功能上能较好的适应地下建筑的优点, 同时又较少受其局限性影响的建筑类型建在地下空间中。

参考文献

[1]关宝树, 杨其新.地下工程概论 (第1版) [M].成都:西南交通大学出版社, 2001, 6.

[2] (美) 约翰·卡尔莫迪, 雷蒙德·斯特林, 于润涛, 皮声援[译].地下建筑设计 (第1版) [M].北京:地震出版社, 1993, 5.

基于物理学基础的建筑节能探析 第7篇

1 节能的物理学基础:信息代替能源

能源是一个物理学的概念, 能源消耗也是一种物理学现象。物理学中的“能”指的是物体做功的能力, 它包括动能、势能、热能、电能、核能、辐射能和化学能。其中, 动能和势能属于机械能, 是人类最早认识的能的形式, 光能属于辐射能, 能量则是对上述各种能的计量。能源是直接或间接提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。简单地说能源是呈多种形式的, 且可以相互转换的能量的源泉, 是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。我们消耗能源的目的是为了取得某种服务, 如对一个物体进行加热或制冷, 把它从一个地方移到另一个地方, 对它进行切割加工, 将一个房间照亮, 等等。这些能源服务都需要通过技术设备对终端使用能源的转换来得到。现代社会的能源服务主要被划分为三大类, 包括将一件物品或一个人从A处移到B处的移动力、用于加热和制冷的热力和用于启动电子和电器设备的电力。

从物理学的角度看, 能量可从--种形式转换为另一种形式, 但其总量既不能增加也不能减少, 既不会无中生有, 也不会自行消灭。这就是热力学第一定律, 实质上是能量守恒定律。然而, 热力学第一定律只规定了能量转换的数量关系, 并未指明转换的方向性。热力学第二定律给出了转换的方向, 它的克劳修斯表述是:热量不能自动地从低温物体传向高温物体。开尔文表述是:只做功而不消耗高品位能量的永动机是不可能制成的。还有针对熵的说法:孤立系统中的熵只会增加, 不会减少。针对热力学的第二定律的最著名的异议是英国物理学家麦克斯韦1867年提出的。几代物理学家都试着证明麦克斯韦的设想是不能实现的, 但却没有成功, 他们称之为“麦克斯韦妖”。直到1951年, 法国物理学家布里渊将信息论与统计物理联系起来考虑, 通过信息的负熵原理旺实了麦克斯韦的理论。“麦克斯韦妖”的讨论为节能工作开启了一道智慧之门。信息与实物交换本质的区别在于, 实物交换减少给予方的拥有, 而信息不同, 可以使得双方共同拥有。所以可以得出以下结论:信息不属于物质世界, 不遵守热力学定律。因为克劳修斯的熵增定律没有规定熵必须以多大的速度增加, 那么可以利用信息不遵守热力学定律的这一特殊属性在热力学定律允许的范围内做许多事情, 如尽量降低熵的增长速度, 在生产和消费活动中实现信息对能源的替代。能量资源有限, 而信息资源无限, 可以利用无限的信息替代有限的能源。我们面临的问题是, 经济增长需要资源消耗, 资源消耗带来环境污染, 环境污染又反过来影响生活质量和经济增长。如果一直在物质系统里寻找, 很难找出解决问题的答案。节能的物理学基础就是在热力学定律允许的情况下以信息替代能源。

日常生活中不乏利用信息来降低能耗的实例。在驾车出行前参考地图标明线路, 既可以少走弯路, 又减少燃料消耗, 而缺乏清晰的路标会导致燃料消耗增加。在房间里安装温控设备可以降低取暖能耗。信息与技术含量高的机器设备能耗低, 效率高。工业生产流程从手工操作到机械化, 半自动化再到自动化是一个不断增加信息的采集和处理的过程。在这一过程中, 随着信息量的增加, 产品的单位能耗会不断降低。

信息在建筑节能方面尤为重要。例如引起国内外建筑界密切关注的我国超高层建筑的节能问题。由于缺乏相应政策的引导, 国内的研究力量和设计力量联合攻坚的局面尚未形成, 于是就有大量的外国咨询公司介入国内重大项目的节能设计服务, 由于对中国建筑节能信息把握不够, 如不了解地区性的气候资源、地理条件、技术能力、经济水平等, 屡屡导致结构选型上出现了不切实际的不合国情的错误设计。如在我国南方地区超高层建筑设计时片面推介欧、美等高纬度寒冷地区所流行的双层通风玻璃幕墙系统、外墙外保温系统、智能化内遮阳系统等, 不进行建筑节能专项技术论证, 照搬国外技术必然会存在大量建成后的隐患, 那么工程完工之时也就是它们面临节能改造之日。忽视信息的建筑工程必将在国内乃至国际上对国家的节能建设形象造成长期的极坏的影响。

2 有助于建筑节能的物理方法

我国的能源消耗中, 建筑耗能是大户, 我国每年建成的房屋面积高达16~20亿平方米, 超过所有发达国家年建成建筑面积的总和, 遗憾的是, 不仅既有的近400亿平方米建筑中99%为高耗能建筑, 新建建筑中95%以上也仍属于高耗能建筑。单位建筑面积采暖能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。在建造和使用中直接消耗的能源占全社会总耗能近30%, 建材的生产能耗占16.7%, 用水占城市用水的47%, 建筑使用的钢材占全国用钢量的30%, 水泥占25%。随着人们生活水平的提高, 包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器等在内的能耗呈迅猛增长态势, 尤其是采暖、空调能耗约占其中的60%~70%。预计到2020年建筑面积将达到700亿平方米时, 不仅建筑能耗将达到10.89亿吨标准煤, 空调高峰负荷也将相当于10个三峡电站满负荷出力。发达国家在低能耗, 甚至零能耗建筑方面已有大量成功经验, 我国的建筑节能起步晚、水平低, 节能标准明显低于发达或中等发达的国家。随着社会经济的发展, 我国的建筑节能水准也将随之提高, 许多物理方法有助于建筑节能。

2.1 用于建筑材料和结构设计方面的物理节能方法。

将物理学知识应用于建筑材料的选择和建筑结构的设计, 寻求合理有效的建筑节能措施:例如:利用太阳能发电、供暖及制冷的太阳能建筑一体化设计, 光伏电站的群控系统, 用户电源智能化控制系统, 聚苯板粘贴外墙保温体系, 低温水地板辐射供暖, 被动式太阳能采暖房, 太阳能热循环系统采暖、恒温建筑工程, 光伏并网发电, 太阳能空调制冷、采暖和热水综合系统等, 都是在研究了物理学规律的基础上采用的合理有效的建筑节能措施。

2.2 用于改善室内物理环境的物理节能方法。

物理环境, 如通风、采光、隔热、防潮等效果都会影响建筑的能量消耗, 所以室内物理环境存在的所有问题最终都将归结到建筑运行能耗问题上。合理地将物理学规律运用到室内物理环境的设计中, 必将达到既舒适又节能的目标。

2.2.1 利用光的反射、折射定律, 改善采光环境。

太阳光能给建筑提供良好的自然光源, 通常的方法是在室内的墙壁上开窗把光线引入房间, 但是光通过玻璃后在室内的光强衰减较快, 可以采用定向折射玻璃把光折射到房间顶棚或更深处。另外, 在窗上安装“光搁板”把光线反射到房间顶棚, 从而使光线分布更均匀。通过采用自然光, 可以减少人工照明的费用。

2.2.2 考虑热阻和吸热系数, 注重太阳能的储存。

太阳能是无污染、不可耗竭的能源, 充分利用太阳能有利于节能和环境保护, 建筑的方位最好位于易接受阳光的地方, 南面开窗, 何利于更多的阳光射入, 玻璃最好用热阻和吸热系数均较大的材料, 这样可以吸收大量的太阳热量, 室内町设置水或热容量大的贮热墙以及其他贮热材料来吸收、贮存玻璃吸进的热量, 晚上当气温降低日寸, 贮热体释放热能, 可以提高室温, 降低采暖费用。

对于冬冷夏热地区的建筑, 要组织调温。窗外部应有可操纵进光方向的遮阳设施, 可让冬天低角度的阳光进来而阻挡夏天高角度的阳光。也可把遮阳装置安装在双层玻璃里。冬天, 日照时由于双层玻璃的吸热作用, 室内温度升高;晚上, 关闭反射膜或百叶阻挡室内热量的流失, 起到保温。节能的作用。

2.2.3 考虑比热容, 利用大地的贮热、隔热作用。

大地的比热容较大, 具有良好的贮热和保温隔热性能, 因此, 有条件的建筑如果把一部分墙体嵌入土中, 可以起到冬天保温夏天隔热的作用, 降低由于控温而带来的能耗。

基于物理学基础的建筑节能理念是确保实现建筑节能的关键, 也是完善节能工作的必由之路。它尚处于萌芽起步阶段, 相信会有良好的开发前景, 会给建筑节能创造更广阔的空间。

摘要：因能源既是一个经济活动, 更是一个物理现象, 所以从物理规律出发探讨建筑节能问题, 应是解决能源紧缺的有效途径。

建筑物理 第8篇

1 建筑节能环保概述

1.1 建筑节能环保含义

建筑节能环保指的是在对人们日常生活、工作以及学习等需求予以满足的在先情况下, 于建筑工程设计规划、建筑工程材料生产以及建筑工程施工等期间, 应用新技术、选取新材料, 对建筑工程维护结构热工性能展开科学合理的规划, 提升建筑工程的使用效能、运行效率, 包括建筑工程通风、建筑工程照明、建筑工程采暖、建筑工程管道以及建筑工程给排水等, 对能源进行科学合理地运用, 降低能耗, 积极促进建筑工程能源的有效节约、舒适性的有效提升[2]。

1.2 建筑节能环保意义

建筑节能环保有着诸多层面的意义: (1) 促进社会经济发展, 社会进步, 人们生活水平不断改善, 人们对于建筑各项功能属性提出了更高的要求, 同时人们环保意识也逐步提升, 高要求、高品质生活与良好环保意识密不可分, 建筑节能环保促进社会经济发展, 促进人们生活水平改善。 (2) 促进建筑行业发展, 现如今市场经济不断取代过去计划经济, 市场竞争变得越来越激烈, 建筑企业要想在激烈市场竞争中获取有利位置, 就应当增强企业自身建筑节能环保意识, 就好比将物理技术有效应用于节能环保建筑中, 一定程度改善建筑使用性能, 强化企业建筑工程建设水平, 建筑节能环保促进建筑行业发展。 (3) 促进生态环境保护, 能源危机属于现阶段全球范围各个国家共同面临的一个严峻问题, 建筑节能环保能够有效对能源危机予以缓解、有效对生态环境予以改善, 建筑节能环保促进人类社会可持续发展。

2 物理技术在节能环保建筑中的应用

随着社会经济的急速发展, 人们水平日益提升, 人类对于能源的需求量也在不断提升。能源危机是当前世界范围各个国家共同面临的一个严峻形势, 建筑工程属于一个能源消耗的庞大体系, 世界各国就物理技术在节能环保建筑中的应用展开了一系列研究。整个建筑行业在时代发展新形势下, 要与时俱进, 大力进行改革创新, 运用先进的物理技术不断优化节能环保建筑应用。

2.1 纳米技术在节能环保建筑中的应用

自上世纪80 年代以来, 纳米技术作为一种新型技术逐步崛起发展。纳米材料凭借其自身独特单体小尺寸属性, 致使其相较于过去的一些常规材料有着各式各样的独特特征, 就好比体积效应、表面效应以及介电效应等。纳米技术可应用于生产智能混凝土方面, 其能够提升混凝土强度, 阻断碱骨料反应, 提升混凝土使用寿命。在纳米材料相关独特特征的影响下, 使得纳米混凝土可具备净化空气、消除有毒物质等生态净化功效。此外, 纳米技术还可应用于生产各式各样的新型高性能建筑材料, 包括延性水泥、弹性水泥、保温隔热玻璃以及抗菌陶瓷等[3]。此类高性能建筑材料在节能环保建筑中的应用, 可很大程度提升建筑使用性能, 降低建筑能耗, 有效达到保护生态环境的目的。

2.2 太阳能技术在节能环保建筑中的应用

(1) 通过物理方法达到室内太阳光照明目的。适宜的晒太阳能够提升身体免疫力。将太阳光带入进建筑中照明, 人们便能够在足不出户的情况下, 获取阳光的沐浴。要将阳光引进建筑内可通过导光管装置实现, 该装置可经发射装置对光线进行传播, 然而光线每次传播时均会损耗些许能量, 因此长距离光传播不可行。相关物理学家研制了一类有效的塑料控制板, 通过在该塑料板中部署众多的通过激光切割制成的小镜片, 并使小镜片进行有规律的罗列, 从而使自然光经长距离光管后获取极强的亮度, 对建筑各个角度深处进行照亮。 (2) 太阳能技术。某种意义上而言, 太阳能属于一类取之不尽、用之不竭的能源, 现阶段, 其已在建筑行业各个方面得到广泛应用, 包括采暖、热水机照明灯。太阳墙作为一种物理技术, 其乃是被动式太阳能采暖系统, 其有着比常规建筑玻璃更高的集热效率。太阳墙通过将预热新鲜空气经加热后传输至建筑内, 进行采暖的一并, 为建筑内带来大量新空气, 有效改善建筑内空气质量[4]。此外, 太阳能还通过集热器、光伏发电等相关物理技术, 在建筑供热、照明等方面普及。

3 结语

总而言之, 我国作为一个人口众多的过程, 经济急速进步, 在现阶段的建筑技术水平下, 我国的建筑能耗形势十分严峻。近些年来物理技术在节能环保建筑中的应用得到了越来越多发达国家的热点关注。积极致力于开展物理技术在节能环保建筑中的应用研究, 将是我国未来节能环保建筑舞台上的主要趋势, 我们务必把握物理技术在节能环保建筑中应用的发展趋势和发展动态, 贯彻落实科学发展观, 扩大物理技术的应用范围, 提高资源利用率, 为我国的节能减排和建筑节能事业目标的实现做出更大贡献。

参考文献

[1]田宇.浅议节能环保技术在现代建筑工程中的应用[J].时代教育:教育教学, 2012, (12) :162-163.

建筑物理 第9篇

关键词：建筑废混凝土,再生骨料,物理性能

1 概述

目前, 全世界混凝土的年产量约67亿m3, 中国混凝土的年产量占世界总量的45%, 已达30亿m3[1], 混凝土原材料中的粗细骨料约占混凝土总量的75%。据此推算, 全世界每年需要粗细骨料约50亿m3, 其中中国约需22.5亿m3。如此大的用量, 总有一天原生粗细骨料将取之殆尽, 因此从资源合理开发使用及可持续发展的角度, 寻求原生骨料的替代品十分重要。

另一方面, 一般混凝土工程的设计基准期为50年～100年, 解放前至20世纪50年代建成的混凝土建筑物有许多已达到或接近使用年限, 有些已发生损坏, 因此未来几十年内将是我国老旧混凝土结构物拆除的高峰期, 这必将导致越来越多的废混凝土产生。如何利用废弃混凝土开发原生骨料的替代品 (再生骨料) 也就成为近年来比较关注的问题。

2 建筑废混凝土的破碎

世界各国建筑废混凝土的破碎工艺不同, 我国史巍、肖建庄等人也分别提出再生骨料的破碎工艺和生产流程。基本上均要经过废钢筋、木材、塑料等杂物的分拣、破碎和筛分, 最后得到再生骨料。本批试验破碎的再生骨料由河南建筑职业技术学院实训中心废弃的建筑垃圾经分拣破碎加工而成, 该废弃物混凝土的强度等级为C30。破碎后的再生骨料粒径较大的骨料外观较为扁平, 有棱角, 外形介于碎石和卵石之间, 表面较为粗糙, 空隙较多;粒径较小的骨料外形类似于天然砂或机制砂, 表面较为粗糙。

3 再生骨料的物理性能试验

废混凝土经破碎加工后, 所得粒径为5 mm～31.5 mm的骨料称为再生粗骨料 (见图1) ;粒径为0.5 mm～5 mm的骨料称为再生细骨料 (见图2) 。国内外研究表明再生粗、细骨料因建筑废混凝土的来源不同而具有一定的随机性和变异性。其取样方法、取样数量和试验方法均按照GB/T 14685-2001建筑用碎石、卵石和GB/T 14684-2001建筑用砂进行, 主要测试了再生粗、细骨料的级配、堆积密度、表观密度、吸水率和压碎指标等。

3.1 试验内容

试验测得破碎后的废混凝土再生粗、细骨料的级配曲线见图3, 图4。由图3, 图4可见两种骨料的级配可满足要求, 但再生粗骨料较天然骨料粗, 细度模数高;再生细骨料为粗砂。

再生骨料与原生骨料的堆积密度、表观密度、吸水率和压碎指标见表1。由表1可知与天然骨料相比, 再生粗骨料表观密度和堆积密度分别降低4.4%和10.8%, 再生细骨料表观密度和堆积密度分别降低14.2%和13.9%。

再生骨料的吸水率明显高于天然骨料, 废混凝土再生粗、细骨料的吸水率约为天然骨料的8倍～20倍, 这是由于废混凝土再生骨料的表面附着部分水泥砂浆, 其空隙率大, 再生骨料的吸水率高是其相对于天然骨料最重要的特征。

3.2再生骨料应用建议

根据研究表明, 再生粗骨料的应用可分为两类:粒径10mm～26.5mm的粗骨料用于生产商品混凝土;粒径为5mm～10mm的骨料主要用于生产混凝土多孔砖和普通砖。粒径小于5mm再生细骨料用于再生混凝土机制砂和蒸压粉煤灰砖的填充料。相关的力学性能试验将后续进行, 实现建筑固体废弃物的综合利用, 形成建筑固体废弃物处理厂、再生骨料商品混凝土生产厂、再生骨料混凝土砖生产厂、再生骨料机制砂生产厂产业链, 最终实现建筑业生产过程中建筑固体废混凝土的零排放以及全部资源化, 实现建筑资源环境的可持续发展。

4结语

1) 再生粗骨料密度的降低会导致利用其拌制再生混凝土或生产再生混凝土制品的密度及其弹性模量的降低。2) 再生粗、细骨料的吸水率高导致利用其拌制再生混凝土或生产再生混凝土制品 (砂浆) 时要达到相同的工作需要增加拌合水的用量。3) 再生细骨料主要由附着水泥石的天然砂、水泥石碎屑、天然骨料在破碎过程中产生的石屑和泥土杂质组成。因而, 再生细骨料表面粗糙, 含有较多的微裂纹, 导致再生细集料的吸水率很大, 堆积密度和密实密度小, 用于商品混凝土还有待研究。4) 通过建筑固体废弃物的综合利用, 可以实现建筑业生产过程中建筑固体废混凝土的回收利用全部资源化, 最终实现建筑资源环境的可持续发展。

参考文献

[1]华军舰.建筑垃圾再生混凝土的研究[D].北京:北京建筑工程学院硕士学位论文, 2007.

[2]肖建庄.再生混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[3]杜朝华, 郝彤.建筑固体废弃物再生骨料的分类及其物理性能研究[J].生态环境材料, 2009 (2) :39-40.

[4]李惠强, 杜婷.建筑垃圾资源化循环再生混凝土研究[J].华中科技大学学报, 2001 (7) :13-14.

[5]陈家珑, 方源兴.我国混凝土骨料的现状与问题[J].建筑技术, 2005 (5) :57-58.

[6]李坤.再生骨料及再生混凝土基本性能研究[D].大连:大连理工大学硕士学位论文, 2005.

建筑物理 第10篇

《建筑物理》是建筑学专业教育中的基础课程, 同时也是支撑和衔接建筑设计课程的重要课程。建筑学专业基础课程是培养学生利用基础理论分析和解决工程问题能力的课程, 是贯穿基础理论和工程应用的链条, 在整个人才培养过程中起到不可替代的作用[1]。传统的《建筑物理》课程仅专注于知识体系构建, 但随着建筑领域新技术、新材料的不断出现, 尤其是节能建筑对建筑学提出了更高要求[2], 原有的课程体系不能满足持续变化的建筑学范畴;以往的教育模式主要以理论授课为主, 强调建筑物理学中的原理及计算方法, 课程安排往往是固定的, 易于导致学生感觉学习枯燥, 对书本知识难以消化, 上课效率低下;然而, 《建筑物理》作为建筑设计课程的重要技术类支撑课程, 对于学生在理解建筑的隔热、保温、自然通风、采光、建筑声学设计等实际工程问题有着重要的知识辅助作用, 同时也为《建筑构造》、《建筑材料》等课程的奠定理论基础, 因此, 《建筑物理》的学习对于理解建筑构造的节点设计、建筑设计中节能技术应用等知识起着非常重要的理论作用。但根据作者在实际教学工作中发现, 《建筑物理》课程从教学内容、课程设置、教学方法上还存在较多问题。

1.教学内容单一。首先, 根据《建筑物理》教学大纲要求, 课程内容分为3大部分, 即建筑热学、建筑光学和建筑声学。具体包括承担了建筑保温、隔热、防潮、遮阳的原理、计算及设计;同时建筑光学和声学也包含了光学基本原理、建筑自然采光、人工照明及其设计;建筑声学则重点强调声学原理及现象、声学设计;知识点繁多、涉及面广, 而学生由于数学基础薄弱, 对其中的原理及公式很难理解, 进而对课程的内容没有兴趣, 甚至排斥, 只是勉强记住公式原理应付考试, 而对应设计课程却无法进行热工设计、自然采光和声学设计。

其次, 现代建筑技术和辅助软件可以使设计手段更加多样, 例如建筑的自然采光和热环境可以通过Ecotect软件进行模拟, 而建筑风环境模拟可以通过Phoenics进行, 目前在许多建筑设计公司和科研院所已普遍使用, 而学生恰好在这类知识上有所欠缺。

2.课程设置不合理。目前, 《建筑物理》课程安排在三年级, 而该课程涉及的建筑构造知识还未建立起来, 如建筑保温、隔热、防潮构造的原理需要依托建筑构造、建筑材料等课程的支撑, 但这些课程要么刚开始上, 与物理课程同步, 要么还未开设, 导致知识点的断层。因此, 学生在上《建筑物理》课程时对构造、材料、原理表现出的困惑就不难理解了。

3.教学方法落后。随着建筑技术的不断发展, 新的材料、新的构造和计算机辅助手段使得课程中的一些计算方法和构造原理趋于落后, 且学生对复杂的计算公式缺乏兴趣, 容易导致他们对该课程其他内容接受程度低。而目前的教学手段主要依靠PPT演示、知识点的讲解及基础实验的练习, 面对现代建筑需要的热环境、光环境优化、声学构造及设计缺乏相应的案例支撑, 实际工程中主要依靠计算机软件模拟, 但课程中未能与之相适应, 使得学生所学知识与设计行业实际要求脱节[3]。

二、《建筑物理》课程改革方法

针对以上所提出的问题, 本课程在教学方法、教学内容及考核方式上做出了相应的改革和尝试, 并通过问卷的方式调查了学生实际学习的效果和满意度, 从数据上显示, 改革后的《建筑物理》课程的教学效果和质量得到了一定的提高。

1.注重教学模式多元化。在笔者所在高校, 《建筑物理》整个课程分为两部分, 即建筑热学部分和建筑光学、声学部分, 安排2个学期进行。每个部分都仅24学时, 时间紧迫, 内容繁多, 对知识点的讲解无法做到面面俱到, 因此, 抓住基本原理和设计方法是整个课程的关键。在教学过程中, 不能简单地对基本原理照本宣科, 而是讲清楚其中包含的物理含义以及它在现代建筑设计中的用途, 因为尽管新工艺、新材料不断更新, 但其中所包含的原理是基本不变的。

注重课程内容的多元化, 包括与当前建筑设计、建筑构造、建筑材料案例相结合[4], 例如在讲解建筑热学知识时, 重点讲清楚建筑传热的基本原理, 尤其是稳定传热和周期性稳定传热过程所包含的热学现象, 同时为了巩固知识点, 要求学生根据所学知识改造校园内热环境较差的老旧建筑, 以提高该建筑的热稳定性。学生通过实地调研, 分析其热环境差的原因, 搜集相关保温隔热设计构造和方法, 并对其进行改造设计, 以多媒体形式对所做调研和改造设计进行汇报, 通过这样的方式, 激发了学生的学习兴趣, 同时对所学知识进行了补充, 提高了他们自主运用知识的能力, 使得其他同学愿意互相学习, 提高学习效率。

2.注重课程实践的多样性。《建筑物理》作为建筑学专业的基础课程和理论课程, 它与建筑设计之间有着密切的联系, 是指导建筑设计中保温、隔热、自然采光、降噪等物理特性的重要指导课程, 因此, 不能够将《建筑物理》与其他课程独立开来, 而是要使学生理解其在设计中的意义[5]。在课程学习中, 以设计为导向的《建筑物理》学习是笔者所做的另一项改革。在每个重要的学习单元都安排一个小型设计, 如对寒冷地区外墙进行保温设计, 学生通过调研和搜集相关资料, 提出各种不同的方案设想和构造方式, 包括利用当地粘土夯实成墙体来解决农村住宅的保温问题, 既与地域性建筑设计相结合, 也体现了建筑的生态性;也有同学设计的双层墙体, 白天通过玻璃腔体加热中间空气层, 并将热量传递给内层的蓄热墙体, 夜晚将热量慢慢释放到室内, 减少建筑对能源的依赖, 体现了建筑的节能性;这些知识都是书本上所没有包含的, 而是学生通过设计去解决实际问题, 从而提高了他们综合运用知识的能力。其次, 在光学部分学习结束后, 要求学生选择一个自然采光的优秀案例进行采光分析和模拟, 他们通过仔细地研究某一建筑的自然采光设计手法去学习大师们是如何运用自然采光以达到技术与艺术的契合;同时利用现代计算机辅助手段去验证该设计是否达到室内所需要的照度要求。某学生学习了几位博物馆设计大师采光设计手法, 并选择其中一座由路易斯康设计的肯贝尔博物馆进行采光分析, 既学习了博物馆采光的设计知识, 也掌握了目前普遍应用的建筑采光模拟软件Eco-tect, 为学生以后的实际工作打下了良好的基础。

3.注重开放的考核模式。以往的《建筑物理》考试按照选择题、填空题、问答题、计算题的模式进行, 学生为了应付考试, 总是机械、被动地记忆所要考试的内容, 当再次面临需要依靠建筑物理的知识解决问题的时候, 学生表现出来的运用知识能力较差。为了达到真正运用知识而不是记忆知识的目的, 课程的考核改变了传统的考查模式, 而是通过小型的设计模块来考查知识点, 例如300座的小型报告厅设计、6个班级的幼儿园采光设计等等, 采用开卷的方式使学生在规定的时间内完成设计任务, 用以考查学生理解和运用知识的能力。

三、改革后教学情况对比

根据学校教务处对学生评价课程满意度数据来看, 往年常规教学模式下学生的满意度基本处于35%左右, 为了验证课程改革的效果, 笔者选择本校建筑学2012级进行试点教学, 第一学期采用传统教学模式, 即知识点逐一讲解, 同时使用填空、选择、判断、问答和计算的考查模式;第二学期采用改革后的教学方法, 采用开放的设计题进行考核, 并通过不记名的问卷调查模式进行数据统计分析, 总体满意度达到86.11%, 具体结果如图1:

四、总结

由于现代建筑学教育在设计表达中逐渐呈现重艺术轻技术的趋势, 使得以往的《建筑物理》等理论课程地位较低, 学生和教师都重视不足。通过对《建筑物理》课程从教学内容实时性、教学手段多样性和考核方式开放性进行的一系列改革后, 使得学生从以往的疲于应付、流于形式转变为现在的主动探索, 自主学习;同时也鼓励了学生多去关注绿色建筑、绿色材料、可持续发展等建筑领域, 提高了他们在今后的工作中解决实际工程问题的能力。

参考文献

[1]唐丽, 乔晓燕.对建筑学专业基础课程教改的思考——以《建筑构造》课程为例[J].中外建筑, 2012, (02) :76-77.

[2]刘长安, 仝晖, 周琮.以生态建筑学为导向的建筑教育模式研究——山东建筑大学生态建筑学教学实践[J].山东建筑大学学报, 2012, 27 (5) :539-542.

[3]陈喆.建筑学专业“卓越工程师”培养的研究与创新实践[J].中国大学教学, 2012, (1) :36-38.

[4]向雨鸣, 俞晓牮, 盖东民.基于CDIO的多元化建筑学专业教学模式[J].中国教育技术装备, 2015, (16) :106-107.