物理学与建筑

1.建筑与力学建筑的基础是力学。没有机械就没有建筑，没有机械就没有建筑。我国历史上许多技艺高超的工匠能够建造出令人惊叹的著名建筑，原因在于他们对机械原理的合理运用。例如，赵州桥，一座建于1000多年前的举世闻名的石拱桥，是石拱桥在设计和技术上的杰出典范。它的跨度在当时也是一个创举。虽然古代工匠没有研究过建筑力学，但他们通过实践总结出了一套符合力学原理的建筑技术，并代代相传，证明是有效的。建筑力学涉及力学的许多分支，如材料力学(各种材料的弹性、硬度和强度)、结构力学(桁架的应力分布)、工程力学(梁的弯曲)、断裂力学和地震灾害预防等。建筑声学也可以归为建筑力学的范畴。上海大剧院、三阴石和北京天坛的回声墙等高级声学建筑都是建筑声学的例子。即使是普通居民也需要考虑各种声学功能，如隔音、防噪音和家电声音布局。2.建筑和隔热是生产车间、办公室和住宅建筑的基本功能要求。建筑设计中应根据需要定量计算建筑与外部环境的温差和热交换，然后根据投资预算合理选择墙体、门窗的材料和结构。同时，结构的热工设计还应考虑建筑的照明和通风、供暖和空调。在现代建筑设计中，为了节约能源，应该尽可能多地利用太阳能和地热资源。就前者而言，太阳能热水器已被广泛采用，目前正在经历从分散安装到整栋建筑设计的过渡。地热利用不仅限于温泉。许多高层建筑充分开发地下空间，利用地层的恒温条件，可视为简单的节能措施。除了在建筑设计中考虑热物理因素外，在工程建筑中还应充分注意结构的热工性能。3.建筑和电现代建筑离不开电。传统建筑中的电气设计主要是供电设计。起初是照明电路，后来扩展到各种家用电器以及电信和信息设备。这里涉及的一个重要问题是安全用电。传统的安全用电概念主要指防雷、电气防火以及人身和电气安全。这似乎是老调重弹，但为时不晚。因为近年来，由电气设备老化或短路事故引起的火灾造成的人员伤亡的报道随处可见。这表明建筑的电气设计和使用存在问题。安全用电概念的扩展有两个方面:一是防静电；第二是电磁辐射防护。随着具有优异绝缘性能的高分子材料在建筑中的广泛应用，静电在建筑设备和人体上的积累不容忽视。如果静电放电造成的事故轻微，轻微的疏忽可能导致设备故障或损坏，如果严重，可能导致人身伤害或火灾(或爆炸)。20世纪80年代，中国的储油罐因静电火花而爆炸。电磁辐射防护也有两个方面:第一，建筑物应尽可能远离超高压输电线路，不应该建在它们的正下方；第二，注意超高频电气设备(如微波炉、电视、电脑显示屏等)对人体(眼睛和大脑)的伤害。)在室内安装和使用。4.建筑和光学照明是展示建筑风采和保持建筑功能的必要设施。五颜六色的建筑夜景是这座城市美丽的风景线。室内(客厅、公共场所)照明越来越精致。许多人只关注光的亮度、柔和度、颜色及其控制系统，很少考虑照度和照明角度对眼睛视觉的影响。作为教育者，有必要提醒家长密切注意保护青少年的视力。现代城市建筑中大量出现玻璃幕墙，强烈的反射光严重影响城市交通安全。据研究报道，玻璃幕墙属于城市光污染设施。它不仅影响城市街道上的行人和司机，还严重影响其他建筑的正常照明和视觉。它必须引起城市规划者和设计师的密切关注。5.建筑物中放射性建筑的墙壁和装饰材料或多或少具有放射性。例如，近年来出现的由粉煤灰粉末材料和装饰用大理石雕制成的墙砖，在放射性超标时就被发现，这是应该引起注意的。