整理年一级注册建筑师之建筑物理与建筑设备知识汇总.docx

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整理年一级注册建筑师之建筑物理与建筑设备知识汇总

采光窗种类、特性及使用范围

二、采光窗种类、特性及使用范围

（一）侧窗：

侧窗构造简单，布置方便，造价低，光线的方向性好，有利于形成阴影，适于观看立体感强的物体，并可通过窗看到室外景观，扩大视野，在大量的民用建筑和工业建筑中得到广泛的应用。

侧窗的主要缺点是照度分布不均匀，近窗处照度高，往里走，水平照度下降速度很快，到内墙处，照度很低，离内墙lm处照度最低。

侧窗采光房间进深不要超过窗口上沿高度的2倍，否则需要人工照明补充。

侧窗分单侧窗、双侧窗和高侧窗三种，高侧窗主要用于仓库和博览建筑。

（二）天窗：

随着建筑物室内面积的增大，只用侧窗不能达到采光要求，需要设计天窗。

天窗分为以下几种类型：

1.矩形天窗：

这种天窗的突出特点是采光比侧窗均匀，即工作面照度比较均匀，天窗位置较高，不易形成眩光，在大量的工业建筑，如需要通风的热加工车间和机加工车间应用普遍。

为了避免直射阳光射入室内，天窗的玻璃最好朝向南北，这样阳光射人的时间少，也易于遮挡。

天窗宽度一般为跨度的一半左右，天窗下沿至工作面的高度为跨度的0.35-0.7倍。

2.横向天窗（横向矩形天窗）：

这种天窗比避风天窗采光系数高，均匀性好，省去天窗架，造价低，能降低建筑高度。

设计时，车间长轴应为南北向，即天窗玻璃朝向南北。

3.锯齿形天窗：

这种天窗有倾斜的顶棚作反射面，增加了反射光分量，采光效率比矩形天窗高，窗口一般朝北，以防止直射阳光进入室内，而不影响室内温度和湿度的调节，光线均匀，方向性强，在纺织厂大量使用这种天窗，轻工业厂房、超级市场、体育馆也常采用这种天窗。

4.平天窗：

这种天窗的特点是采光效率高，是矩形天窗的2-3倍。

从照度和亮度之间的关系式召E=L.Ω.cosa看出，对计算点处于相同位置的矩形天窗和平天窗，如果面积相等，平天窗对计算点形成的立体角大，所以其照度值就高。

另外乎天窗采光均匀性好，布置灵活，不需要天窗架，能降低建筑高度，在大面积车间和中庭常使用平天窗。

设计时应注意采取防止污染、防直射阳光影响和防止结露措施。

5.井式天窗：

采光系数较小，这种窗主要用于通风兼采光，适用于热处理车间。

设计时，可用以上某一种采光窗，也可同时使用几种窗，即混合采光方式。

天然采光基本知识

二、采光窗种类、特性及使用范围

（一）侧窗：

侧窗构造简单，布置方便，造价低，光线的方向性好，有利于形成阴影，适于观看立体感强的物体，并可通过窗看到室外景观，扩大视野，在大量的民用建筑和工业建筑中得到广泛的应用。

侧窗的主要缺点是照度分布不均匀，近窗处照度高，往里走，水平照度下降速度很快，到内墙处，照度很低，离内墙lm处照度最低。

侧窗采光房间进深不要超过窗口上沿高度的2倍，否则需要人工照明补充。

侧窗分单侧窗、双侧窗和高侧窗三种，高侧窗主要用于仓库和博览建筑。

（二）天窗：

随着建筑物室内面积的增大，只用侧窗不能达到采光要求，需要设计天窗。

天窗分为以下几种类型：

1.矩形天窗：

这种天窗的突出特点是采光比侧窗均匀，即工作面照度比较均匀，天窗位置较高，不易形成眩光，在大量的工业建筑，如需要通风的热加工车间和机加工车间应用普遍。

为了避免直射阳光射入室内，天窗的玻璃最好朝向南北，这样阳光射人的时间少，也易于遮挡。

天窗宽度一般为跨度的一半左右，天窗下沿至工作面的高度为跨度的0.35-0.7倍。

2.横向天窗（横向矩形天窗）：

这种天窗比避风天窗采光系数高，均匀性好，省去天窗架，造价低，能降低建筑高度。

设计时，车间长轴应为南北向，即天窗玻璃朝向南北。

3.锯齿形天窗：

这种天窗有倾斜的顶棚作反射面，增加了反射光分量，采光效率比矩形天窗高，窗口一般朝北，以防止直射阳光进入室内，而不影响室内温度和湿度的调节，光线均匀，方向性强，在纺织厂大量使用这种天窗，轻工业厂房、超级市场、体育馆也常采用这种天窗。

4.平天窗：

这种天窗的特点是采光效率高，是矩形天窗的2-3倍。

从照度和亮度之间的关系式召E=L.Ω.cosa看出，对计算点处于相同位置的矩形天窗和平天窗，如果面积相等，平天窗对计算点形成的立体角大，所以其照度值就高。

另外乎天窗采光均匀性好，布置灵活，不需要天窗架，能降低建筑高度，在大面积车间和中庭常使用平天窗。

设计时应注意采取防止污染、防直射阳光影响和防止结露措施。

5.井式天窗：

采光系数较小，这种窗主要用于通风兼采光，适用于热处理车间。

设计时，可用以上某一种采光窗，也可同时使用几种窗，即混合采光方式。

视觉的基本特性

三、视觉的基本特性

（一）光量效应

人眼感到房间照度变化差值和照度水平之比，它总是个常数，（ΔE/E）：

K（常数）。

例如，照度为10lx的房间，增加1k的照度就觉得照度变了;而在照度为100k的房间，则要增加10k照度才能觉察出照度发生变化，两者比率都是0.1。

（二）视角、视力和视野

被观看物体的大小对眼睛形成的张角叫视角。

观看物体的距离一定时，视角大表示被观看的物体的尺寸大。

a=d/l*3440（分）（15—10）

式中a--视角，分;

d——物体的尺寸;

l——观看距离。

在医学上观看细小物体的视角大小的能力叫视力。

它是所观看最小视角的倒数，即：

视力=1/amin。

在5m远看视力表视标，当视标为1.46mm时，视角正好为1分，医学上把能识别1分视角的视标的视力作为1.0，识别2分视标的视力等于0.5（1/2）。

当头和眼睛不动时，人眼能看到的空间范围叫视野。

水平面为1800，垂直面为1300，其中向上为600，向下为700。

视线周围300的视觉范围，看东西的清晰度比较好。

（三）明适应、暗适应

人们从明亮环境到暗环境时，经过30-40分钟眼睛才能看到周围的物体，这个适应过程叫暗适应。

由暗环境到明亮环境的适应叫明适应，明适应约需1—2分钟。

（四）视度

视度就是观看物体时的清晰程度。

影响视度的主要因素有：

1.被看物体上的照度或亮度。

照度或亮度高，视度大，看得清楚。

视觉的最低亮度阈为10—5asb，亮度>16sb时感到刺眼。

2.被看物体的尺寸大小。

物体大看得清楚，反之不易看清。

物体的大小用视角a表示。

3.被看物体的亮度与它的背景亮度（或颜色）的对比。

对比大，即亮度或颜色差异大时，视度就高，看得比较清楚。

亮度对比系数C=目标与背景的亮度差ΔL/背景亮度Lb。

4.试验表明，观看小尺寸物体，如精密零件，天然光照明比人工光照明的视度高。

5.观看时间的长短。

观看时间长（不大于1/10s），容易看清，也就是视度高。

观看时间短，例如观看传送带上的物体，因观看时间有限，所以要求比观看静态物体的照度高，才能达到相同的视度。

（五）眩光

眩光是指在视野内出现高亮度或过大的亮度对比而导致的视觉的不舒适或降低视度的现象，也就是晃眼的情况。

眩光分为直接眩光和反射眩光。

在采光和照明设计时，要尽量限制眩光的出现，若有眩光，也应把它限制在允许范围内。

直接眩光的控制方法是：

（1）限制光源亮度;

（2）增加眩光源的背景亮度，减少亮度对比;

（3）减小眩光源对观察者眼睛形成的立体角;

（4）尽可能增大眩光源的仰角，眩光光源或灯具的位置偏离视线的角度越大，眩光越小，超过印。

后就无眩光作用。

颜色的基本知识

四、颜色的基本知识

（一）光源色和物体色

1.光源色

（1）光源色温：

当光源的颜色和一完全辐射体（黑体）在某一温度下发出的光色相同时，完全辐射体的温度就叫做光源的色温，符号Tc，单位为K（绝对温度）。

40W白炽灯色温为2700K，40W荧光灯色温为3000-7500K，普通高压钠灯为2000K，HID（高强度气体放电灯，如金卤灯等）为4000-6000K，日光为5300-5800K。

（2）光源显色指数：

物体在待测光源下的颜色和它在参考标准光源下颜色相比的符合程度叫做光源显色指数，符号Ra和Ri，Ra为一般显色指数，Ri为特殊显色指数。

普通照明光源用Ra作为显色性的评价指标。

Ra的最大值为100，100-80为显色优良，79-50为显色一般，小于50为显色较差。

例如：

500W白炽灯Ra为95-99，荧光灯为50-93，400W荧光高压汞灯为30-40，1000W镝灯为85-95，高压钠灯为20-25。

2.物体色

光被物体反射或透射后的颜色叫物体色。

物体色取决于光源的光谱组成和物体对光谱的反射或透射情况。

材料的光学性质

二、材料的光学性质

（一）定向反射和透射

1.定向反射：

光线照射到玻璃镜、磨光的金属等表面会产生定向反射。

这时在反射角的方向能清楚地看到光源的影像，入射角等于反射角，入射光线、反射光线和法线共面。

它主要用于把光线反射到需要的地方，如灯具;扩大空间，如卫生间、小房间;化妆;地下建筑采光等。

2.定向透射：

光线照射玻璃、有机玻璃等表面会产生定向透射，这时它遵循折射定律。

用平板玻璃能透过视线采光;用凹凸不平的压花玻璃能隔断视线采光。

经定向反射和定向透射后光源的亮度和发光强度，比光源原有的亮度和发光强度有所降低：

Lρ=L*ρ或Lτ=L*τ（15-3）

Iρ=I*ρ或Iτ=I*τ（cd）（15-4）

式中Lρ,Lτ-----经过反射或透射后的光源亮度;

Iρ,Iτ——经过反射或透射后的发光强度;

L,I--光源原有亮度或发光强度;

ρ,τ--材料的反射比或透射比。

（二）扩散反射和透射

1.均匀扩散反射：

光线照射到氧化镁、石膏、粉刷、砖墙、绘图纸等表面时，这些材料将光线向四面八方反射或扩散，各个角度亮度相同，看不见光源的影像。

2.均匀扩散透射：

光线照射到乳白玻璃、乳白有机玻璃、半透明塑料等表面时，透过的光线各个角度亮度相同，看不见光源的影像。

经过均匀扩散反射或透射后的亮度为：

L（cd/m2）=E（1x）*ρ/π（15-5）

L（cd/m2）=E（1x）*τ/π（15-6）

如果用另一个亮度单位阿熙提（asb）表示，则：

L（asb）=E（1x）*ρ（15—7）

L（asb）=E（1x）*τ（15-8）

Iasb/π=二1cd/m2

均匀扩散反射或透射后，其最大发光强度在表面法线方向，其他方向的发光强度遵循朗伯余弦定律：

Ii=I0*cosi（cd）（15—9）

式中I0——法线方向的发光强度;

i—法线和所求方向的夹角。

（三）定向扩散反射和透射

定向扩散反射材料如油漆表面、光滑的纸、粗糙金属表面等大部分材料，在反射方向能看到光源的大致影像;定向扩散透射材料如毛玻璃等，透过它，可以看到光源的大致影像。

光的特性和基本量

统计，人类从外界得到的信息大约有80%来自光和视觉。

对建筑师来说，良好的光环境在建筑功能和艺术上均是十分重要的。

从功能上看，人们在进行生产、工作和学习时，建筑物的采光和照明光环境好，可提高工作效率和产品质量，有利于安全和保护人的视力健康。

从艺术上看，光和色彩是表现建筑空间、建筑造型和美化室内外环境的重要手段。

建筑师若能合理而巧妙地运用建筑光学的基本知识，可在建筑创作中设计出意境非凡、艺术效果较好的作品。

因此，在现代建筑创作中，把建筑光环境设计列为一个重要的组成部分。

本辅导材料按考试大纲要求着重介绍光环境设计的一些基本知识和有关设计标准，以求建筑师们对考试大纲要求的内容有个较系统的了解，对一些专门的技术及繁琐的数学公式均不作介绍。

第一节光、颜色与视觉的基本知识

一、光的特性和基本量

（一）光的特性

1.光是以电磁波形式传播的辐射能。

波长为380nm至780nm的辐射是可见光。

m是纳米，也称毫微米，1nm=10-9m。

2.不同波长的光在视觉上形成不同的颜色，单色光是单一波长的光，如700nm的单色光呈红色;复合光是不同波长混合在一起的光。

3.人眼对不同波长的单色光敏感柱度不同，在光亮环境中人眼对555nm的黄绿光最敏感;在较暗的环境中对507（510）m的蓝绿光最敏感。

人眼的这种特性用光谱光视效率曲线表示。

（二）光