建築物理學

二十世紀以前，儘管建築上已應用聲學、光學和熱工學創造出許多奇觀，但仍然處於經驗階段。進入 二十世紀后，新的光源、聲源和蒸汽供暖設備的出現，建築材料種類的增多，現代建築和某些精密工業的發展都對建築功能提出更高要求，促進了建築聲學、建築光學和建築熱工學的發展。二十世紀初，美國學者賽賓首先提出吸聲係數概念，並建立了以實驗為基礎的混響理論，為室內聲學奠定了理論基礎。此後，建築聲學逐漸形成。

同期一些學者進行太陽的直射光、天空的擴散光和天空亮度等光氣候的研究，提出簡單的室外照度與室內照度的百分比關係，研究出近似的採光計算方法。有些國家據此制定出天然采游標准，逐漸建立起天然採光的理論。在這個時期，白熾燈逐漸成為一種廣泛使用的照明光源，促進了照明技術的發展。在天然採光和照明技術的研究成果的基礎上，形成了建築光學。蒸汽供暖設備發明於十八世紀初。到了十九世紀末葉，開始研究建築圍護結構和環境相互作用的傳熱機理，以及房屋保暖措施。二十世紀以來，為了解決採暖房屋的熱平衡問題，經過傳熱計算的研究，提出穩定傳熱計算方法、准穩定傳熱計算方法和非穩定傳熱計算方法。為了確切了解材料的導熱性能，研究出了材料導熱性能的測定方法。在上述研究的基礎上，逐漸形成了建築熱工學。

二十世紀30年代，在建築聲學、建築光學和建築熱工學的基礎上，形成建築物理學。建築物理學研究人在建築環境中的聲、光、熱因素作用下，通過聽覺、視覺、觸覺和平衡感覺所產生的反應；採取技術措施、調整建築的物理環境的設計，從而使建築物達到特定的使用效果。建築物理研究的環境領域則主要是建築環境和與城市建設有關的環境；研究各種物理因素對人的作用和對建築環境的影響。

建築物理特別重視從建築觀點研究物理功能和建築藝術的統一，例如室內燈具，它不僅是照明設備，還起裝飾作用。這種作用不僅通過燈具本身的造型和裝飾表現出來，在一些藝術性要求較高的建築里，還要同建築物的整體裝飾效果和構造處理有機地結合起來，利用燈具的不同光分佈和構圖，形成特有的藝術效果。建築節能的研究發展很快，建築熱工學中能量分析和冷熱負荷的動態計算方法研究有很大的進展，如提出了反應係數法、傳遞函數法等，用以計算分析空調建築的冷熱負荷和能量。計算採暖房屋的熱負荷和能量分析方法，使用穩態理論計算方法，動態理論計算方法還有待完善。混響是對室內音質起重要作用的現象，是評價音質的一個重要方面，但經典的混響時間公式仍不完善。

在建築光學中，如何充分利用天然光照明，以節省電能，也是建築物理研究的一項內容。已出現應用反射鏡和透鏡系統或用光導纖維將日光遠距離輸送到建築物的設備中，使建築物深處獲得天然光照明。

化學建築材料的發展，出現了輕質牆板，從而給建築聲學和建築熱工學提出新的課題。隔聲研究仍遵循質量定律，即物質材料的面密度越大，隔聲性能越好。因此，提高輕質牆板隔聲性能的技術問題，需要深入研究。輕質牆板的導熱係數小，保溫性能好，但它的熱惰性指標小，熱穩定性差，用它作房屋的外圍護結構，會引起室內溫度波動，影響人的舒適感。

建築藝術是體現在建築物上的特殊藝術，它是實用性和藝術性的結合。它實用的一面受材料、技術和功能的制約，它藝術的一面體現出時代、民族和設計師個人的風格特點。有人說：建築是凝固的音樂；有人說：建築是一首哲理詩，這都說明了建築的藝術性。建築業是國民經濟的主要產業之一。

在許多時候，“建築物”是和“構築物”相對而言的，儘管有時也混指。同樣是固定人造物，建築物一詞側重於其具備的審美形象或者圍合了可使用的空間，即強調其相對直接地被人觀賞或進入活動。構築物則偏指其它為了滿足某種使用需求、相對間接地為人服務的固定人造物，比如攔水的“堤壩”。在測量技術方面，有些儀器設備本身裝有程序控制的微處理機，減輕了繁重的測量和統計工作，還可以得到過去測量不到的數據，如現在用一種新的太陽輻射強測量儀可以直接測出圍護結構外表面的垂直太陽輻射強度。此外紅外技術和遙感技術的應用，對測量整個城市地面上的溫度分佈情況，為研究城市規劃，群體建築和單體建築之間的熱狀況創造了條件。

建築物理研究人在建築環境中的聲、光、熱作用下通過聽覺、視覺、觸覺和平衡感覺所產生的反應；採取技術措施、調整建築的物理環境設計，從而使建築物理達到特定的使用效果。

建築物理研究環境領域和與城市建設有關的環境，研究各種物理因素對人的作用和對環境的影響。建築物理特別重視從建築觀點研究物理功能和建築藝術的統一。

（1）建築聲學研究內聲波傳輸的物理條件和聲學處理方法，以保證室內具有的良好的聽聞條件；研究控制建築物內部和外部一定空間內的雜訊干擾和危害。因此，現代建築聲學可分為室內聲學和環境雜訊控制兩個研究領域。

（2）建築光學研究與建築有關光的性質、光的視覺性質、建築的天然採光和人工照明技術。

（3）建築熱工研究外熱濕參數及其對室內熱環境的影響，建築材料的熱物理性能，房屋的熱穩定性等。具體研究建築物的保溫、防熱、防潮除濕技術。

已建立系統的聲、光、熱環境設計與計算的理論和方法，完整的實驗技術和配套的國際標準及國家標準，以求保證具有良好的聲、光、熱環境。

在聲學方面達到應用聲學理論設計，並建造出語言可懂度高和音樂效果良好的廳堂音質和有效控制雜訊。目前在開展對工廠雜訊的預測和評價，進行綜合治理。利用自相關、互相關、相干係數原理，對複雜機器設備的聲源定位，研製低雜訊產品及雜訊控制設備配套產品，治理衝擊雜訊，發展雙層隔振和浮動地板，開發聲學和振動測試設備。

在建築光學方面，以改善環境質量和節約能源為中心發展採光和照明技術，開展了系統深入的光氣候和天然光在建築中應用的研究；進一步完善了採光和照明設計方法；不斷提高光源和燈具的光效、壽命和溫色性；發展測試技術；開展光環境評價方法的研究；制訂了採光和照明的國際和國家標準並出版了各種出版物。

在建築熱工方面，一些發達國家包括中國在積累了較完整的熱物理參數並制訂自己國家的建築氣候區劃；開展了建築熱環境的研究，提出了建築環境的評價指標和人體熱舒適感覺標準；開展建築節能的研究，制訂符合本國特點的建築熱工設計規程、規範和指令性的建築能耗的規定；開發新型建築熱工材料和構件，進一步研究自然能源在建築中的應用。

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