建筑物理笔记整理.docx
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建筑物理笔记整理
建
筑
物
理
结
课
作
业
学院：
建筑学院
班级：
城规132
姓名：
李明晓
学号：
201303108
第1.3章建筑保温与节能
1.3.1建筑保温的途径
1.建筑体形设计，尽量减少外围护结构总面积（体型系数0.30.350.4体型系数超过规范值，要提高围护结构的保温性能加以弥补）
一栋建筑物在温差条件一定时，总传热量的多少与建筑围护结构的总面积成正比。
减少外围护结构总面积也就能减少能耗，即可节省开支又节约了能源。
2.围护结构应有足够的保温性能
3.争取良好的朝向和适当的建筑物间距
4.增强建筑物的密闭性，防止冷风渗透的不利影响（在设计中尽可能避开迎风地段，减少门窗洞口，加强门窗的密闭性；在出入频繁的大门处设置门斗）
5.避免潮湿，防止壁内产生冷凝（建筑材料的导热系数随材料的含湿量增大而增大）
1.3.2围护结构保温设计
1.围护结构保温设计计算
1）最小传热阻R0,min的计算
建筑保温的最小传热阻：
R0,min=（ti－te）·n·Ri/[⊿t]
2）围护结构的经济传热阻
所谓的经济传热阻，是指围护结构单位面积的建造费用（初次投资的折旧费）与使用费用（由围护结构单位面积分摊的采暖运行费用和设备折旧费）之和达到最小值时的传热阻。
3）围护机构平均传热系数的计算
Km=kp*Fp+KB1*FB1*KB2*FB2+KB3*FB3/（Fp+FB1+FB2+FB3）
4）建筑物采暖耗热量指标计算
qH=qH*T+qINF-qI*H
2.围护结构保温构造
围护结构的保温构造分为三种：
1）保温、承重合二为一（自保温）构造2）保温层、结构层复合构造3）单一轻质保温构造。
保温构造
优缺点
适用范围
保温、承重合二为一（自保温）构造
构造简单、施工方便、能保证保温构造与建筑同寿命，这类构造的传热阻不会很高，一般不适宜在保温构造性能要求很高的建筑中使用。
多用于低层或多层墙体承重的建筑
保温层、结构层复合构造（内外夹芯）
有效地增加围护结构的传热阻、满足保温要求，也可减轻围护结构的自重，使承重结构更加经济合理。
单一轻质保温构造（加气混凝土砌块和配筋的加气混凝土墙板）
热阻很大，可以满足围护结构保温要求，同时减轻建筑的荷载，但热稳定性较差，对于热稳定性要求较高的建筑，应对热阻进行附加修正
多层和高层建筑
内保温
保温层在承重层内侧
保温材料不受室外气候的影响，无需特殊的防护；且在间歇使用的建筑空间如影剧院观众厅、体育馆等，室内供热时温度上升快；但对间歇采暖的居室等连续使用的建筑空间则热稳定性不足，且极易在围护结构内部产生冷凝水。
外保温
保温层在承重层外侧
热容量大；房间热稳定性较好；对防止和减少保温层内部产生冷凝水和防止围护结构的热桥部位内表面局部凝结都有利；有效的保护了主体结构；施工对室内影响不大，有利于节能改造。
夹芯保温
将保温层布置在两个结构层中间
使保温层两侧都有保护，对保温材料的要求不高，要严格控制非透气性材料的湿度
1.3.3围护结构传热异常部位的保温措施
1.窗的保温
A.提高窗的保温性能：
.a改善玻璃部分的保温性能（增加空气层，镀低辐射涂层（low-e玻璃），挂窗帘（铝箔窗帘））b.提高窗框的保温性能（塑料窗框）c.控制各向墙面的开窗面积
d.提高窗的气密性，减少冷风渗透
e.提高窗户冬季太阳辐射得热
2.热桥保温
3.外墙交角的保温
4.地面的保温
1.3.4围护机构受潮的防止与控制
1.围护机构内部冷凝的检验
围护结构内部是否出现冷凝现象主要取决于内部各处的温度是否低于该处的露点温度。
“P”分布线：
有交点——冷凝；无交点——无冷凝。
（南方泛潮也是冷凝）
2.防止和控制表面冷凝的措施
1）防止和控制表面冷凝（a.正常湿度的采暖房间b.高湿房间c.防止地面泛潮）
2）防止和控制内部冷凝（材料层布置遵循“难进易出”原则：
a.材料蒸汽系数由小变大或材料导热系数由大变小——外保温；b.倒置屋面；c.设置隔气层d.设置通风间层或泄气通道）
第1.4章建筑隔热与通风
1.4.1室内过热的原因及其防热途径
原因：
（1）室外较高气温通过室内、外空气对流将大量的热量传入室内
（2）太阳辐射热透过窗户直接进入室内
（3）外来长波辐射过窗户直接进入室内
（4）通过围护结构传入热量
（5）室内生产、生活及设备产生的余热
防热途径：
（1减弱室外热作用
（2）窗口遮阳
（3）围护结构的隔热与散热
（4）合理组织自然通风
（5）尽量减少室内余热
1.4.2.围护结构隔热设计：
1.隔热设计标准：
θi,max≤te,max
2.室外综合温度
1）定义：
建筑物外围护结构受到室外温度和太阳辐射的两部分的作用，将二者合二为一称为室外综合温度，是假想的、实际不存在的温度。
2）物理意义：
用室外综合温度计算出建筑外围护结构的热性能、建筑冷负荷和热负荷。
3）影响因素：
a.外界空气温度b.外表面所吸收的太阳辐射c.与外界环境的长波辐射交换
3.围护结构隔热设计的计算
应按双向周期性传热理论进行计算
要检验内表面最高温度是否满足规范要求，即是否满足
θi,max≤te,max
4.外围护结构隔热措施
1）屋顶隔热
a.采用浅色外表面，减少太阳辐射当量温度
b.提高屋顶自身的隔热性能
c.通风隔热屋顶
d.种植屋面隔热
e.水隔热屋顶）
2）外墙隔热
1.4.3房间的自然通风
1.自然通风的原理
（1）风压作用下的自然通风
风压的计算公式：
P=0.5K
（2）热压作用下的自然通风
2.自然通风的组织
（1）建筑朝向，间距及建筑群的布局
一般来说，错列式、斜列式布置方式比行列式、周边式为好。
（2）建筑的平面布置与剖面设计
（3）门窗的位置和尺
（4）门窗开启方式
（5）设置导风板
第1.5章建筑日照与遮阳
1.5.1日照的基本原理
太阳光线与地球赤道面所夹的圆心角，叫太阳赤纬角。
赤纬角在+-23度27分之间变化。
P133
太阳高度角指太阳直射光线与地平面间的夹角。
日出日落的太阳高度角为0度，正午12点的太阳高度角最大，太阳方位角为0度或180度。
上下午的太阳高度角对称。
向东为正，向西为负。
太阳方位角指太阳直射光线在地平线上的投影线与地平面正南向所夹得角，通常以正南向为0度。
向西为正，向东为负。
时角指太阳所在的时圈与通过正南点的时圈所构成的夹角，单位为度。
15度15（t-12）
春秋分昼夜等长，所以日出时间为上午6:
00，日落时间为下午6:
00.
1.5.2日照标准与日照间距
日照标准中的日照量包括日照时间和日照质量两个方面。
日照间距系数公式：
L=D/HD为日照间距H为遮挡计算高度
1.5.3日照分析方法
1.棒影日照图
棒影的长度L=H*
棒影的方位角：
’=+180
2.平投影日照图
1.5.4建筑遮阳
固定式外遮阳
遮阳形式
适用范围
水平式遮阳
南向南向北向
竖直式遮阳
北向，东北向、西北向
综合式遮阳
东南向、西南向
挡板式遮阳
东向、西向
可调式外遮阳
遮阳篷、百叶窗、室外卷帘
玻璃式外遮阳
吸热玻璃、反射玻璃、低辐射玻璃
第二篇建筑光学
第2.1章建筑光学基本知识
本篇研究的光是一种能直接引起视感觉的光谱辐射，其波长范围为380—780mm。
波长大于780mm的红外线、无线电波等，以及小于380mm的紫外线、X射线等，人眼都感觉不到。
2.1.1眼睛与视觉
1.眼睛的构造
眼睛的主要组成部分为瞳孔、水晶体、视网膜、感光细胞。
两种感光细胞在视网膜上的分布是不均匀的：
锥状细胞主要集中在视网膜的中央部位，称为“黄斑”的黄色区域。
黄斑区的中心有一小凹，称“中央窝”
两种感光细胞有各自的功能特征，锥体细胞在明亮环境下对色觉和视觉敏锐起决定作用。
而杆体细胞在黑暗环境中对明暗感觉起决定性作用。
2.人眼的视觉特点
1）视看范围（视野）
2）明暗视觉
介于明视觉和暗视觉之间的视觉是中间视觉。
3）光谱光视效率
光谱光视效应：
人眼看同样功率的辐射，在不同波长时感觉到的明亮程度不同。
人眼的这种特性用光谱光视效率曲线来表示。
（表示两种颜色的波长比值）明视觉曲线波长的最大值在波长555nm处，即在黄绿光部位最亮。
（辐射强度相同，黄绿光的发光强度最大）
2.1.2基本光度单位和应用
1.光通量
我们必须采用以标准光度观察者对光的感觉量为基准的单位—光通量来衡量光能量。
单位流明（lm）。
Km———最大光谱光视效能，在明视觉时Km为683lm/W。
2.发光强度
Ⅰ：
某方向单位立体角内的光通量分布；单位cd；1cd＝1lm/sr
3.照度
被照面单位面积上获得的光通量；单位lx，1lx＝1lm/㎡
4.亮度L：
人眼视看物体亮暗，单位cd/㎡，1sb＝104cd/㎡，1asb＝1/πcd/㎡。
5.发光强度与照度的关系
距离平方反比定律：
发光强度Ⅰ、照度E关系，E＝Ⅰ/r2cosα，例2.1-3
6.照度和亮度的关系
立体角投影定律：
E＝LΩcosi，例2.1-4，或E＝Ls〞/r2，s〞是发光面在被照面上的二次投影面积。
（一个距离，两个角度或方向）
2.1.3材料的光学性质
反光类：
定向；扩散又分漫射或均匀扩散；混合反射。
漫射或均匀扩散类L＝ρEasb或1/πρEcd/㎡
透光类：
定向；扩散又分漫射或均匀扩散；混合透射。
漫射或均匀扩散类L＝tEasb或1/πtEcd/㎡
朗伯余弦定律和配光曲线：
Ⅰ＝Ⅰ0cosi
2.1.4可见度及其影响因素
定义：
可见度是指人眼辨识物体存在或形状的难以程度。
1.亮度
亮度最低亮度：
asb；刺眼亮度：
16sb
2.物体的相对尺寸（用视角描述）
3.亮度对比（观看对象和背景之间亮度的差异天然光比人工光的效果好）
4.识别时间
5.炫光
眩光就是在视野中由于亮度的分布或亮度范围不适宜，或存在着极端的对比，以致引起不舒适感觉或降低观察细部或目标能力的视觉现象。
（直接眩光：
发光体引起；反射眩光：
由视野中的反射引起）
（1）直接眩光解决措施：
a.限制光源亮度
b.增加眩光源的背景亮度，减少二者之间的亮度对比
c.减少形成眩光的光源视看面积（减小立体角）
d.尽可能的增大眩光源的仰角
（2）反射眩光解决措施：
a.尽可能使视觉作业的表面为无光泽表面，以减少规则反射形成的反射眩光
b.应使视觉作业避开和远离照明同人眼形成的规则反射区域
c.使发光表面面积大、亮度低的光源
d.使引起反射的光源形成的照度在总照度中所占比例减少
第2.2章天然采光
2.2.1光气候和采光系数
1.光气候：
天然光的组成：
直射光、漫射光；
2.影响因素：
晴天、阴天。
阴天地面照度取决于：
太阳高度角；云状、云量；地面反射能力；大气透明度。
3.亮度分布：
Lθ＝（1＋2sinθ）Lz/3，地面照度E＝7/9πLz，或L42°
4.光气候概况和光气候分区：
五个分区，Ⅰ～Ⅴ；临界照度分别6000lx、5500lx、5000lx、4500lx、4000lx。
5.采光系数C：
描述建筑房间获取天然光的本领或能力。
全阴天漫射光照射下，室内给定平面上某一点由天空漫射光所产生的照度En与同时刻、同地点室外无遮挡水平面上由天空漫射光所产生的照度Ew的比值。
C＝En/Ew×100％
2.2.2窗洞口
天然采光方式：
侧面采光、顶部采光、混合采光
1、侧窗（侧面采光）采光量：
正方形窗>竖长方形>橫长方形；照度均匀性：
竖长方形>正方形>橫长方形（窄而深的房间宜用竖长方形窗，宽而浅的房间宜采用橫长方形窗）
高侧窗（用于美术展览）
侧窗采光缺点：
照度沿房间进深下降很快，分布很不均匀，房间深处照度不足。
解决措施：
提高窗位置或采用乳白玻璃、玻璃砖等扩散透光材料或采用将光线折射至顶棚的折射玻璃。
2、天窗（顶部采光）种类：
（1）矩形天窗（纵向矩形天窗、梯形天窗、横向矩形天窗、井式天窗）
（2）锯齿形天窗（3）平天窗
采光效果最好：
平天窗；通风效果最好：
下沉式天窗
矩形天窗
纵向矩形天窗
梯形天窗（矩形天窗的玻璃倾斜放置）
采光量优于矩形天窗，但易积尘，进而影响采光
横向矩形天窗（下沉式天窗
）
通风效果最好
井式天窗
无论是热压还是风压通风，天窗总是负压区。
主要用于高温车间
锯齿形天窗
窗口朝向北面
用于恒温恒湿的车间如纺织厂的纺纱、织布、印染等车间
平天窗
可用于坡屋顶和坡度较小的屋面，可做成采光罩、采光板、采光带
采光效果最好
2.2.3采光设计
1.采光标准
1）采光标准：
采光等级、采光系数最低值、采光系数平均值。
2）采光质量：
采光均匀度；指最低值与平均值之比，采光等级Ⅰ～Ⅳ时，不宜小于0.7。
窗眩光；光反射比。
2.采光设计步骤：
（1）搜集资料a.了解设计对象对采光的要求（房间的工作特点和精密，工作面位置，工作对象的表面情况，工作中是否容许直射阳光进入房间，工作区域）
b.了解设计对象其他要求（采暖、通风、泄爆）
c.房间及其周围环境概况
（2）选择窗洞口形式
（3）确定窗洞口位置及可能可能开设窗口的面积（侧窗、天窗）
（4）估计窗洞口尺寸
（5）布置窗洞口
2.2.4采光计算
采光计算模式：
模型修正法。
第2.3章建筑照明
2.3.1电光源
电光源的分类：
1.热辐射光源：
白炽灯、卤钨灯、碘钨灯、溴钨灯等。
2.气体放电光源：
荧光灯、紧凑型荧光灯、金属卤化物灯、钠灯、LED灯、节能灯。
电光源的特性：
发光效率、使用寿命、环境条件、光色、显色性、频闪效应、光源色温、冷暖色调
2.3.2灯具
灯罩的作用：
（1）重新分配光通量，提高光通量的利用率
（2）避免眩光
1.灯具的光特性
1）配光曲线：
a.定义：
光强分布就是用曲线或表格表示光源或灯具在空间各方向的发光强度值，通常把某一平面上的光强分布曲线称为配光曲线。
（用极坐标表示）
b.配光曲线上的每一点，表示灯具在该方向上的发光强度
c.配光曲线按光源发出的光通量为1000lm来绘制。
2）遮光角:
a.目的：
降低或消除眩光
b.定义：
指光源最边缘一点和灯具出光口的连线与水平线之间的夹角。
3）灯具效率：
与灯源的发光效率无关。
2.灯具分类
按光通量在上下半球的分布分为：
直接型、半直接型、漫射型、半间接型和间接型。
2.3.3室内工作照明设计
1.照明方式
a.分类：
一般照明、分区一般照明、局部照明、混合照明
一般照明
适合于对光的投射方向没有特殊要求，在工作面上没有需要特殊提高可见度的工作点，以及工作点很密或不固定的场所（办公室）
分区一般照明
开敞式办公室
局部照明（不能单独使用）
混合照明（常用）由一般照明和局部照明组成
工业建筑图书馆教室
2.照明标准
1）照明质量2）照明数量
3）选择合适的照明方式。
视觉作业要求场所不允许单独使用局部照明；局部照明起提示、警示、引导、标识等照明作用；高精密视觉作业宜采用混合照明方式。
2.3.4室内环境照明设计
室内环境照明目的：
以满足艺术装饰、视觉审美为主
室内环境照明方式和处理方法：
以单个灯具的艺术装饰为主；吊灯、壁灯、暗灯和吸顶灯。
以简单灯具的图案组合为主；藻井格、满天星。
建筑化的大面积照明；发光天棚、光梁、光带、光墙。
2.3.5室外照明设计
室外环境照明方式和处理方法，夜景照明：
泛光照明、轮廓照明、内透光照明。
2.3.6绿色照明工程
绿色照明内容：
照明节能、采光节能、管理节能、污染防止、安全舒适照明
照明功率密度值：
符合标准
照明节能设计：
光源、灯具、照明方式
管理节能：
最为关键的是责任感。
第三篇建筑声学
本篇介绍建筑声学中，声音的基本特性，常用计量方法和简单的室内声场理论；厅堂的音质设计和计算方法，主观、客观的音质评价；常用的声学材料、结构的吸声特性，噪声控制的一般计量和方法，相关的标准规范要求，隔声设计概念。
第3.1章声音的物理性质及人对声音的感受
3.1.1声音声源空气中的声波
声音可分为空气声、固体声、撞击声。
声源通常是受到外力作用而产生振动的物体。
3.1.2声音的物理性质与计量
1.频率和频谱
正常人耳可听的频率范围:
20~20kHz
波长=声速/频率λ=c/f
（1）倍频带：
频带指两个频率限值之间的连续频率，频带宽度是指频率上限值与下限值之差。
（2）1/3倍频带:
在某些情况下，为了更仔细地分析与声源频率有关的建筑材料、噪声环境和围壁空间的声学特性，用1/3倍频带做测量分析。
250Hz以下——低频、500~1000Hz——中频、2000Hz以上——高频
2.声音的计量
（1）声功率：
声源在单位时间内向外辐射的声能，
符号：
W，单位：
瓦（W）微瓦（μW）
（2）声强：
在单位时间内，垂直于声波传播方向的单位面积所通过的声能。
符号I，单位：
（W/m2）
（3）声压：
某瞬时，介质中的压强相对于无声波时压强的改变量。
符号：
p,
单位：
N/m2,Pa（帕）μb（微巴）1N/m2=1Pa=10μb
（4）级：
一个声音的声压与基准声压之比的常用对数乘以20。
Ｌp=20lg（p/p0）（dB）（在0~120分贝之间）
各种声源的声功率差别很大，正常人耳对声音响应的范围也很大，刚刚可以听到的声音强度称为闻阀（W/），人耳感觉疼痛的声音强度是10W/（倍）。
人耳对声音变化的反应不是线性的，而是接近于对数关系。
3.声源与反比定律
声源分为点声源（飞机）、线声源（火车）、面声源（大海、成片布置的机器）
平方反比律：
I=W/4
与声源距离为r处的声压级的计算公式：
-11-20lgr
=（n=2，当室外点声源距离增加1倍，声压级降低6dB）-8-10lgr
声源随距离的衰减
（1）点声源随距离的衰减
在自由声场中，声功率为W的点声源，在与声源距离为r处的声压级Lp和距离r的关系式：
Lp=Lw–11–20lgr（dB）
从上式可以看出，观测点与声源的距离增加一倍，声压级降低6dB，
（2）线声源随距离的衰减
线声源，如公路上的车辆，声波以圆柱状向外传播，当线声源单位长度的声功率为W，在与声源距离为r处的声强为
Lp=Lw–8–10lgr（dB）
因此，观测点与声源的距离每增加一倍，声压级降低3dB。
（3）面声源随距离的衰减
如果观测点与声源的距离比较近，声能没有衰减，在距声源较远的观测点有3~6dB的衰减。
3.1.4声波的反射折射衍射扩射吸收和透射
（1）声波的反射：
声波在传播过程中，遇到一块其尺度比波长大得多的障板时，声波将被反射。
对于平面，反射声波呈球状分布，曲率中心就是声源的“像”。
凹面使声波聚集，凸面使声波发散。
（2）声波的折射：
声波在传播过程中，遇到介质密度变化时还会发生折射。
声波在空气中传播时，白天由于近地面的气温较高，声速较大，声速随地面高度的增加而减少导致传播方向向上弯曲；夜晚相反。
（3）声波的衍射：
声音在传播的过程中，如果遇到比波长大的障壁或构件时，声音绕到障板的背后改变原来的传播方向，在它的背后继续传播的现象叫声衍射。
同样尺寸的反射板对低频声的衍射作用较大，反射作用较少。
（4）声波的扩散反射：
声波在传播过程中，如果遇到凸的表面，其突出的部分如果不小于入射声波波长的1/7时，会发生声扩散。
（5）声音的吸收：
声波入射到建筑构件时，声能的一部分被反射，一部分透过构件，还有一部分由于构件的振动或声音在其中传播时介质摩擦、热传导而被损耗
（6）声音的透射：
材料的透声能力以透射系数τ表示，材料的透声能力愈强（τ值大）材料的隔声能力愈差。
工程中用隔声量表示建筑构件的隔声性能。
透射系数（类光）（隔墙有耳）
3.1.5声音在围蔽空间内的传播
（1）驻波：
当两列相同的波在同一直线上相向传播时，叠加后产生的波。
（2）房间共振现象：
房间受到声源激发时，将按照它本身所具有的共振频率而振动的现象
（3）简并现象：
当某些振动方式的共振频率相同时，即出现了共振频率重叠的现象
（4）混响：
混响是在声源停止发声后，声音由于多次反射或散射延续的现象；或者说声源停止发声后，由于多次反射或散射而延续的声音。
（5）混响时间：
当室内声场达到稳态，声源停止发声后，声音衰减60dB所经历的时间。
混响时间与音质的丰满度和清晰度有关。
一般而言，混响时间长则丰满度增加，而清晰度下降。
3.1.6.人对声音的感受
（1）人耳的感觉音调的高低：
由频率决定
音量的大小：
由声压级或声强级决定
音色的好坏：
由频谱决定
（2）响度级：
如果某一声音与已定的1000Hz的纯音听起来一样响，这个1000Hz纯音的声压级就定义为待测声音的响度级，单位是方（Phon）
（3）A声级：
在声级计中参考40方等响曲线，对500赫兹以下的声音有较大的衰减，以模拟人耳对低频不敏感的特性。
（4）时差效应：
人耳的听觉暂留为50ms，如果直达声和反射声的时间差大于50ms，
即声程差大于17m（0.05s×340m/s）,可能听到回声。
（5）听觉掩蔽：
一个声音的听阈因另一个掩蔽声音的存在而提高的现象.
提高的数值称为掩蔽量.
干扰噪声:
是指除了需要听闻的声源外,由室外传入的引起干扰的噪声,或是由建筑围护结构传递的来自建筑物相邻空间和其他部分引起干扰的噪声.
3.1.7噪声对人的影响
噪声定义：
凡是人们不需要的声音都是噪声。
噪声污染：
有噪声且超标。
噪声表现：
杂乱、随机、无规、多发、高强。
噪声危害：
损害听觉器官；引发多种疾病；影响正常生活；降低工作效率；损坏暴露建筑。
第3.2章建筑吸声扩散反射建筑隔声
3.2.1建筑吸声
1.吸声:
声波在媒质传播过程中使声能产生衰减的现象.
1）吸声材料和吸声构造根据材料的不同可分为三类：
多孔吸声材料、共振吸声结构、特殊吸声结构
a.多孔材料吸声：
吸声机理：
多材孔料的构造特点是材料中有许多微小间隙和连续气泡，因而具有一定的透气性。
当声波入射到多孔材料时，引起小孔或间隙中空气的振动。
由于摩擦和空气的粘滞阻力，使空气质点的动能转化为热能而被吸收。
（保温材料——独立气泡原理：
空气的导热系数小聚苯板、聚乙烯不能作为吸声材料）
多孔材料的吸声频响特性：
中高频吸声较大，低频吸声较小。
b.共振结构吸声：
原理：
当入射声波的频率和这个系统固有频率相同时，在穿孔孔径的空气就会因共振而剧烈振动。
在振动过程中主要由于穿孔附近的摩擦损失而吸收声能。
（频率越大，振动越大，摩擦越多，损失声能越多，吸声越多）
金属微穿孔板孔的大小和间距决定最大的吸声系数，板的构造和它与墙面的距离（即背后空气间层的厚度）
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