物理学与建筑_科普之友

1．建筑与力学
　　
　　建筑的基础是力学。没有力学就没有建筑，不懂力学就不能搞建筑。我国历史上的许多能工巧匠之所以能建造出令人叹为观止的有名建筑，究其原因，就在于工匠们合理地利用了力学原理。例如一千多年前建造的世界闻名的石拱桥──赵州桥，其设计与工艺为石拱桥的卓越典范，跨度之大在当时亦属创举。古代的工匠们虽然没有研读过建筑力学，但他们通过实践，总结出一整套符合力学原理的建筑工艺，世代相传，行之有效。
　　
　　建筑力学涉及力学中的多种分科，如材料力学（各种材料的弹性、硬度、强度等）、结构力学（如桁架的应力分布）、工程力学（如梁的弯曲）、断裂力学和防地震灾害，等等。建筑声学也可归类于建筑力学范畴。高档次的声学建筑如上海大剧院、北京天坛的三音石和回音壁等都是建筑声学的典范。即使普通居民，也需要考虑隔音、防噪声和家电音响布置等种种声学功能。
　　
　　2．建筑与热学
　　
　　御寒保暖和防暑降温，是生产车间、办公场所和居民住宅的基本功能要求。针对需要，在建筑设计中要定量计算建筑物与外界环境的温度差和热量交换，进而根据投资预算适当选用墙体、门窗的材料和结构。与此同时，结构的热学设计还要兼顾建筑物的采光和通风、供热与空调。
　　
　　在现代建筑设计中，为了节约能源，应尽可能利用太阳能和地热资源。对于前者，现在已普遍注意采用太阳能热水器，并正从一家一户分散安装向整幢楼宇设计过渡。地热利用并不是只有温泉才可利用，许多高层建筑充分开发地下空间，利用地层的恒温条件也不失为简捷的节能措施。
　　
　　除了房屋建筑的设计要考虑热物理因素外，在工程建筑中也要充分注意到构体的热性能。
　　
　　3．建筑与电学
　　
　　现代建筑离不开电，传统建筑中的电气设计主要是电能供给设计。起先是照明电器线路，后来扩展到种种家用电器以及电讯和信息设备。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是指防雷电、防电气火灾以及人身电气安全。这似乎是老调重弹，但并不过时。因为近年来各地因电气设备老化或短路事故引起火灾，造成人员伤亡的报道屡见不鲜。这说明建筑物电气设计与使用存在问题。
　　
　　安全用电概念的扩展有两个方面：一是防静电；二是电磁辐射防护。随着绝缘性极好的高分子材料在建筑物中的广泛使用，静电在建筑物设备以及人体上的聚积已不容忽视。稍有疏忽，因静电放电而引起的事故轻则引起设备失效或损坏，重则引起人身伤害或火灾（或爆炸）。我国在20世纪80年代就曾因静电火花引起储油罐大爆炸。对于电磁辐射的防护也有两个方面：第一，建筑物尽可能远离超高压输电线路，不要直接建在其下面；第二，注意室内安装使用的超高频电气设备（如微波炉、电视、电脑显示屏等）对人体（眼、脑）的伤害。
　　
　　4．建筑与光学
　　
　　采光与照明，是显现建筑风采、维持建筑功能的必要设施。绚丽多彩的建筑物夜景，是城市亮丽的风景线；而室内（居室、公共场所）照明也越来越讲究。许多人只注意到光线的明亮度、柔和度、色彩及其调控系统，较少考虑到照度、照明角度对眼睛视力的影响。作为教育工作者，有必要提醒广大家长密切注意，以保护青少年的视力。
　　
　　现代城市建筑大量出现玻璃幕墙，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，也严重影响到其他建筑物室内的正常采光和视觉，必须引起城市规划和设计者的密切注意。
　　
　　5．建筑物中的放射性
　　
　　建筑物的墙体和装饰材料或多或少具有放射性，例如，煤灰粉体材料制成的墙砖、近年来兴起的装饰性大理石材，放射性超标时有发现，应该引起重视。
　　
　　来源：自强教育资源网