刘 宇
天津大学建筑设计规划研究总院有限公司 天津300073
摘要：随着人们对自身居住环境要求的逐步提升，建筑物理学在建筑设计中的应用逐渐凸显，将建筑物理学与建筑设计相结合，对推进建筑的可持续发展有重要意义。本文概述了建筑物理与建筑设计的关系，总结分析建筑设计的基本原则，对建筑物理在建筑设计中的应用及其策略进行了探讨分析。
关键词：建筑物理；建筑设计；应用；策略
一、建筑物理与建筑设计的概述
建筑物理学是建筑学的组成部分，是通过对声、光、热等物理因素的研究对建筑设计进行优化，从而达到建筑功能与艺术的统一，建筑物理从使用者的角度进行分析，以使用者的舒适度为设计前提，对使用空间进行分析、优化及设计。在绿色建筑高速发展的今天，建筑物理在建筑行业上的应用及普及，已经从传统的热环境设计，转变为声、光、热等物理因素综合的设计，极大的提升了传统建筑的使用性能，对居住的舒适性与能源的节约有着重大的贡献。
建筑设计是指建筑物在建造之前，设计者按照建筑的使用需求，结合城市关系、建筑周边的环境、当地文化特点以及施工等多方面的因素，对建筑空间进行组织，并用艺术的手段进行表达的过程，建筑设计的最终结果通过方案、图纸、文件进行表达。在此过程中，设计师需对围护结构的选型、空间的采光、通风、隔声等各种建筑物理指标进行通盘的考量，以保证建筑满足具体的使用功能。
二、建筑设计的基本原则
1、功能实用。由于建筑物所处的环境和使用性质不同，除满足空间尺寸要求外，还要满足某些空间的特殊要求，如保温、通风、采光、吸声等。在构造设计时要综合相关专业的技术知识并优化设计，选择经济合理的构造措施，满足建筑使用功能要求。
2、坚固耐久。建筑作为人类居住活动的场所，其安全性尤为重要，除对建筑结构、构件进行必要的计算外，良好的围护结构设计，对于建筑物应对不同的气候条件有着至关重要的作用，在建筑设计时，考虑温度、湿度对于结构构件、建筑构件寿命的影响可以极大的提高建筑的使用年限。
3、造型美观。建筑是技术与艺术的结合，在满足实用、坚固的前提下，研究建筑的光影关系、空间的明暗效果可以有效的提高建筑的艺术效果。
4、经济环保。建筑设计应充分考虑建筑的经济性与节能环保，采用合理的构造方案，就地取材，在保证质量的前提下降低造价，充分利用自然资源以减少建筑物的能源消耗。
三、建筑物理在建筑设计中的应用分析
1、建筑声学在建筑设计中的应用分析。 建筑声学主要研究室内音质和建筑噪声的控制。解決噪声污染可以从声源、传播途径和接受者三方面采取措施。首先对影响建筑的噪声源进行分析，对外部的噪声源如公路噪声可以采取隔声屏障、绿化林带等措施，也可以通过高差处理将噪声源设计为地下或者半地下的空间。其次对传播途径进行控制，主要是提高围护结构的隔声性能，采用表观密度较大的建筑材料、选择密闭性较好的门窗。对一些特殊的空间可以使用吸声材料如多孔吸声材料、薄板薄膜吸声材料、空腔共振吸声材料、空间吸声体、可变吸声体对室内的混响时间进行优化设计。在接受者控制方面，主要通过建筑空间的设计，将接受者的使用空间尽量与噪声源空间相互隔离，在建筑设计中对不同使用空间进行动静分区的处理。在此几种途径的基础上，对具体噪声源的声音频率进行分析，区分低频噪声与高频噪声，有针对的进行隔声降噪。如KTV室内天花安装双层隔声吊顶，每层隔声吊顶采用不同设置，实现宽频隔声。
又如设计舞台时，采用纺织品作为帘幕，尽管没有封闭，但对中高频甚至低频仍具有一定吸声的作用，而在录音室之内的空间里，可以设计采用强吸声的结构，使之成为消声室的效果。
2、建筑光学在建筑设计中的应用分析。建筑光学是研究天然光和人工光在建筑中的合理利用，创造良好的光环境可以提升空间的使用效果，节约能源，对使用者的心理健康也有积极影响。建筑光学的合理利用可以提升建筑的艺术性，通过研究光影之间的关系，可以营造出独特的魅力空间，如德国科隆柯论巴艺术博物馆是建筑光学在房屋工程中杰出应用的代表。灰砖立面，从砖的缝隙里渗透出来的光线像一幕镂空的纱帐，制成神圣的气氛。此外，建筑光学的应用更多体现在对自然采光的应用上，在建筑设计中通过合理设置窗户的位置、增加窗户的面积、使用高反射的材料、使用高透射的玻璃可以有效的提高室内的采光系数，对于进深较大的空间、或者半地下空间可以通过天窗、采光井、光导管等技术措施提高室内的采光效果。另外，考虑对自然光资源的利用，分析建筑表面太阳辐射情况，进行太阳能建筑一体化设计。但是，建筑设计中也不应过分的引入自然光，在利用自然光的同时也应注意眩光的影响，可通过特殊的棱镜玻璃、窗纱等手段降低眩光的影响。对于大面积的玻璃幕墙应采用反射系数较低的产品以避免对城市造成光污染。
3、建筑热工在建筑设计中的应用分析。为了保证建筑良好的热环境，围护结构的合理设计极其重要，在建筑设计中应因地制宜，根据建设地点气候条件不同，选择不同的围护结构形式。如在北方地区，在围护结构的设计中，应重点分析热桥位置并进行热桥处理，同时考虑设计一些中庭、边庭等空间，并辅之以高热惰性材料形成气候缓冲区，以应对冬季寒冷气候对室内的影响。而在潮湿多雨的南方地区，应考虑室内温湿度对人体舒适度的影响，通过合理的开窗通风，挑檐的遮阳对室内热环境进行优化。此外，在我过的中西部地区，一些传统民居对于当地生土的利用，很好的诠释了建筑热工性能与建筑设计的结合，如陕西地区的窑洞，充分利用了生土的热惰性，营造了冬暖夏凉的室内环境。
四、建筑物理在建筑设计中的应用策略分析
1、处理好建筑物理与建筑艺术的关系。建筑学发展至今经历几百年时间，一直以来建筑设计更多作为一种空间艺术的表达呈现在人们眼中，很多建筑师缺乏对建筑物理概念的理解，单纯的追求的空间的艺术效果，忽视了使用功能中人体的物理感受。建筑物理是建筑对于自然环境的利用与改善，可以作为建筑设计应对不同自然环境的独特设计手法，建筑设计师应充分理解建筑物理学中光、声、热等相关内涵及其作用，并将其运用到设计中去，将建筑物理设计内容作为空间生成的一种逻辑，从而更好的提高建筑的使用功能。
2、从使用者的角度出发进行应用。建筑设计应坚持以人为本的设计理念，关注使用者的主观感受，在此基础上，对建筑物本体的声、光、热等环境进行分析。特别是针对不同的使用空间以及不同的使用人群有针对性的进行空间的物理环境设计是建筑物理在建筑设计中应用的关键。
3、充分利用自然环境资源。虽然目前很多的技术手段如人工照明、机械通风等设备可以对室内的建筑物理环境进行改善，但同时会造成巨大的能耗浪费，因此建筑设计中应重点考虑建筑设计本身对于建筑物理环境的改善，充分利用自然环境中的光、热、绿化等资源。
4、合理利用先进的计算机技术。随着科学技术的发展，出现了很多的计算机模拟辅助手段，如风环境模拟、动态采光模拟、热岛环境模拟等等。通过这些先进的模拟手段可以对某个空间的建筑物理属性进行定量的分析，从而对空间环境进行更精准优化与改良。
结束语
综上所述，加强建筑物理在建筑设计中的应用，可以有效的改善建筑的室内环境、降低建筑能耗，符合当前绿色低碳环保的设计理念，对于提升建筑品质、促进建筑的可持续发展有重要意义。
参考文献
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