建筑物理习题及答案

第一篇建筑热工学

第一章建筑热工学基本知识

习题

1-1、构成室内热环境的四项气候要素是什么？简述各个要素在冬（或夏）季，在居室内，是怎样影响人体热舒适感的。

答：（1）室内空气温度：居住建筑冬季采暖设计温度为18℃，托幼建筑采暖设计温度为20℃，办公建筑夏季空调设计温度为24℃等。这些都是根据人体舒适度而定的要求。

（2）空气湿度：根据卫生工作者的研究，对室内热环境而言，正常的湿度范围是30-60%。冬季，相对湿度较高的房间易出现结露现象。

（3）气流速度：当室内温度相同，气流速度不同时，人们热感觉也不相同。如气流速度为0和3m/s时，3m/s的气流速度使人更感觉舒适。

（4）环境辐射温度：人体与环境都有不断发生辐射换热的现象。

1-2、为什么说，即使人们富裕了，也不应该把房子搞成完全恒温的“人工空间”？

答：我们所生活的室外环境是一个不断变化的环境，它要求人有较强的适应能力。而一个相对稳定而又级其舒适的室内环境，会导致人的生理功能的降低，使人逐渐丧失适应环境的能力，从而危害人的健康。

1-3、传热与导热（热传导）有什么区别？本书所说的对流换热与单纯在流体内部的对流传热有什么不同？

答：导热是指同一物体内部或相接触的两物体之间由于分子热运动，热量由高温向低温处转换的现象。纯粹的导热现象只发生在密实的固体当中。

围护结构的传热要经过三个过程：表面吸热、结构本身传热、表面放热。严格地说，每一传热过程部是三种基本传热方式的综合过程。

本书所说的对流换热即包括由空气流动所引起的对流传热过程，同时也包括空气分子间和接触的空气、空气分子与壁面分子之间的导热过程。对流换热是对流与导热的综合过程。

而对流传热只发生在流体之中，它是因温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺合而传递热能的。

1-4、表面的颜色、光滑程度，对外围护结构的外表面和对结构内空气间层的表面，在辐射传热方面，各有什么影响？

答：对于短波辐射，颜色起主导作用；对于长波辐射，材性起主导作用。如：白色表面对可见光的反射能力最强，对于长波辐射，其反

射能力则与黑色表面相差极小。而抛光的金属表面，不论对于短波辐射或是长波辐射，反射能力都很高，所以围护结构外表面刷白在夏季反射太阳辐射热是非常有效的，而在结构内空气间层的表面刷白是不起作用的。

1-5、选择性辐射体的特性，对开发有利于夏季防热的外表面装修材料，有什么启发？

答：选择性辐射体又称非灰体，其辐射光谱与黑体光谱截然不同，甚至有的只能发射某些波长的辐射线。

由图可知，选择性辐射体的特性，具有间断性，可将此特性利用起来，将外表面装饰材料刷白，或进行浅色处理，对夏季反射太阳辐射热也非常有效。

1-6、书中给出的自然对流时计算αc的三个公式中，系数分别为2.0，2.5，1.3，试说明空气间层传热系数不同的原因。

答：因为热流一般都是由下向上流动的。

水平表面（热流由下而上）有利于对流，∴取2.5

水平表面（热流由上而下）不利于对流，∴取1.3

垂直表面 不影响对流，∴取2.0

1-7、试根据自己的经验，列举几个外墙内表面或地面产生表面结露现象的实例，并说明结露的原因。

答：例1、有些户主由于使用不当，经常使室内出现许多水蒸气，室内空气容纳不了的水蒸气就凝结成水珠析出。

由于山墙的建筑构造做法不到位，使山墙内表面温度低于室内的露点温度，而导致山墙表面出现结露，甚至霉变。

例2、有些室内由于温度降低，而使露点温度降低，产生结露现象。

若在建筑构造无较大区别的情况下，居民生活方式不同，也会使房间产生结露的现象，居民在居住空间内频繁进行产生大量蒸汽的作业，就会使室内水蒸气含量过高，出现结露现象。

1-8、某外墙的构造如图1-16所示，外侧为普通砖砌体，内侧为铝箔纸板，中间用双面涂塑铝箔作遮热板分隔成两个封闭空气层。求当取消遮热板时，砖砌体与铝箔纸板表面之间的辐射传热量，比有遮热板时增加多少？

已知：砖砌体表面的辐射系数C1=5.23；

铝箔纸板表面的辐射系数C2=0.58；

遮热板表面的辐射系数C3=1.16。

第二章 建筑围护结构的传热原理及计算

习 题

2-1、建筑围护结构的传热过程包括哪几个基本过程，几种传热方式？分别简述其要点。

2-2、为什么空气间层的热阻与其厚度不是成正比关系？怎样提高空气间层的热阻？

2-3、根据图2-17所示条件，定性地作为稳定传热条件下墙体内部的温度分布线，应区别出各层温度线的倾斜度，并说明理由。已知

λ3λ1λ2。

2-4、如图2-18所示的屋顶结构，在保证内表面不结露的情况下，室外外气温不得低于多少？并作为结构内部的温度分布线。已知：

t i=22℃，ψi=60%，R i= 0.115m2?k/W，Re=0.043 m2?k/W。

2-5、试确定习题2-4中屋顶结构在室外单向温度谐波热作用下的总衰减度和总延迟时间。

第三章 建筑保温

习题

3-1、采暖居住房间的密闭程度（气密化程度）对卫生保健、经济、能源消费等方面，各有什么影响？

3-2、试从节约能源的角度分析，在相同面积的情况下，正方形平面与长方形平面何者有利？

3-3、为什么我国规定围护结构的总热阻，不得小于最小总热阻

Rо?min？

3-4、说明允许温差[Δt]的意义，并回答[Δt]大或小，哪一种的质量要求高？为什么？

3-5、试说明一般轻质材料保温性能都比较好的道理，并解释为什么并非总是越轻越好？

3-6、试详述外保温构造方法的优缺点。

3-7、倒铺屋面有哪些好处？目前在推广应用方面存在什么困难？

3-8、设在哈尔滨地区有一办公楼，其屋顶为加气混凝土条板平屋顶（图3-26），试校核该屋顶是否满足保温要求？已知：

t i=18℃，

tσⅠ=-26℃，

tσⅡ=-29℃，

tσⅢ=-31℃，

tσⅣ=-33℃。

提示：加气混凝土用在这种构造内时，其λ值和s值均应修正。

第四章 外围护结构的湿状况

习题

4-1、围护结构受潮后为什么会降低其保温性能，试从传热机理上加以阐明。

4-2、采暖房屋与冷库建筑在蒸汽渗透过程和隔汽处理原则上有何差异？

4-3、试检验图4-12中的屋顶结构是否需要设置隔汽层。已

知：t i=18℃，ψi=65%；采暖期室外平均气温tα=-5℃；平均相对湿度ψα=50%；采暖期Ζh= 200天，加气混凝土容重γ0=500kg/m3。

第五章建筑防热

习题

5-1、试计算武汉地区（北纬30°）某厂房卷材屋顶的室外综合温度的平均值与最高值。

已知：

5-2、试计算武汉地区某厂房在自然通风下屋顶的内表面温度状况。其屋顶结构为：（1）钢筋混凝土板：厚度

（2）泡沫混凝土隔热层：厚度

（3）水泥砂浆抹平层：厚度

（4）卷村屋面：厚度（水平面的太阳辐射和室外气温资料参照习题5-1；其他条件可自行假设）。

5-3、设北纬30°地区某住宅朝南窗口需设遮阳板，求遮挡七月中旬9时到15时所需遮阳板挑出长度及合理形式。

已知窗口高1.8米，宽2.4米，窗间墙宽1.6米，厚0.18米。

5-4、试人隔热的观点来分析：（1）多层实体结构；（2）有封闭空气间层结构；（3）带有通风间层的结构；它们的传热原理及隔热的处理原则。

5-5、为提高封闭间层的隔热能力诮采取什么措施？外围护结构中设置封闭空气间层其热阻值在冬季和夏季是否一样？试人外墙及屋顶的不同位置加以分析。

5-6、试从降温与防止地面泛潮的角度来分析南方地区几种室内地面（木地板、水泥地、磨石子地或其他地面）中，在春季和夏季哪一种地面较好？该地面外于底层或楼层时有无区别？

第六章建筑日照

习题

6-1、用计算法计算出北纬40°地区四月下旬下午3点的太阳高度角

和方位角，日出、日没时刻和方位角。

6-2、试求学校所在地区或任选一地区的当地平均太阳时12点，相当于北京标准时间多少？两地时差多少？

6-3、试绘制学校所在地或任选一纬度地区（如北纬30°、35°、45°等）春秋分的棒影日照图。

6-4、有正南此朝向的一群房屋，要求冬至日中午能充分利用阳光，试求天津（北纬39°06′）和上海（北纬31°12′）两地，其房屋最小间距各为多少？

（提示：先求出两地冬至中午有太阳高度角，再按棒与影的关系式求得间距）。

6-5、北纬40°地区有一双坡顶房屋，朝向正南、北，东西长8米，南北宽6米，地面至屋檐高4米，檐口屋屋脊高2米，试用日照棒影图求该房屋于春（秋）分上午10点投于地面上的日照阴影。

6-6、将[例5-2]用计算法求遮阳板挑出长度和合理形式，改用棒影图方法解之，并与第五章用计算法所得的结果加以比较。若朝向改为南偏东10°，则遮阳板如何设计。

第二篇 建筑光学

第七章建筑光学基本知识

习题

7-1波长为540nm的单色光源，其辐射功率为5W，试求（1）这单色光源发出的光通量；（2）如它向四周均匀发射光通量，求其发光强度；（3）离它2米处的照度。

7-2、如何将公式（7-7）改面以灯至工作面的挂高（h）和灯到计算点的垂足距离（b）的计算式。

7-3、一个直径为250mm的乳白玻璃球形灯罩，内装一个光通量为1260lm的白炽灯，设灯罩的透光系数为0.60,求灯罩外表面亮度(不考虑灯罩的内反射)。

7-4、一房间平面尺寸为7╳15m，净空高为5m。在天棚中布置一亮度为500nt的均匀扩散光源，其尺寸为5╳13m，求房间正中和四角处的地面照度（不考虑室内反射光）。

7-5、有一物件尺寸为0.22mm，视距为750mm，设它与背景的亮度对比为0.25。求达到辨别机率为95%时所需的照度。如对比下降为0.2，需要增加照度若干才能达到相同视度？

7-6、有一白纸的反光系数为0.8，最低照度是多少是我们才能看见它？达到刺眼时的照度又是多少？

7-7、试说明光通量与发光强度，照度与亮度间的区别和关系？

7-8、看电视时，房间完全黑暗好，还是有一定亮度好？为什么？

7-9、为什么有的商店大玻璃橱窗能够象镜子似地照出人像，却看不清里面陈列的展品？

7-10、你们教室的黑板上是否存在反射眩光（窗、灯具），怎么形成的？如何消除它？

第8章 天然采光

习题

8-1、设一机械加工车间，平、剖面和周围环境如图8-41，试问（1）该车间在北京或重庆，其采光系数要求多少？（2）该车间长轴走向为南—北或东—西，在采光品选择上有何不同？（3）中间两跨不作天窗行不行？（4）然后根据其中一项条件进行采光设计。

8-2、会议室平面尺寸为5╳7m，净空高3.6m，采光要求Ⅱ级，求出需要的侧窗面积并绘出其平、剖面图。

8-3、一单跨机加车间，跨度为30m，长72m，屋架下弦高10m，室内表面反光情况属中等，室外10m处有高20m的遮挡，求需要的单层钢侧窗面积。

第九章 建筑照明

习题

9-1、设有一大宴会厅尺寸为50╳30╳6m，室内表面反光系数：天棚0.7，墙0.5地面0.2，试求出所需的光源数量和功率，并绘出灯具布置的平、剖面图。

9-2、图书馆的阅览室，尺寸为30╳12╳4.2m，室内表面反光系数：天棚0.7，墙0.5地面0.4，一侧墙有侧窗。试确定所需光源数量和功率，并绘出灯具布置的平、剖面图。

第3篇 建筑声学

第十章 建筑声学基本知识

习题

10-1、试举两个谐振动的例子，并指明它们的周期、振幅和波长。

答：例如秒摆，周期为2秒。振幅任意，一般振角为5o，两相邻同相位点之间的距离为波长λ，例如：弹簧振子，振动周期T=2π，振幅为小球离开平衡位置的最大距离，波长λ=C·T。

10-2、把一个盛着水的容器悬挂在一根摆线的下方，任其作自由摆动，若容器的底部有一小孔，在摆动的过程中，水不断从小孔中均匀地流出来，试分析在摆动过程中周期的变化情况。

10-3、两列相干波的波长均为λ，当它们相遇叠加后，合成波的波长等于什么？

答：两列相干波相遇发生波的干扰现象，而波长却不发生变化，因为同一媒介中传播的两波在某区域相交，仍保持个自原有特性。

10-4、图10-8能否适用于纵波？为什么？用波长和波程差表示，相遇点满足什么条件振动就加强？满足什么条件振动就减弱？

答：（1）当两源到达某点A的路程差为零或半波长的偶数倍时，该点出现振动最强振幅最大，即ΔS=2n（λ/2）= nλ（n=0、1、2、……）。

（2）当两波源到达某点B的路程差为半波长的奇数倍时，该点出现振动减弱，即ΔS=（2n+1）（λ/2）（n=0、1、2、……）。

10-5、声音的物理计量中采用“级”有什么实用意义？80dB的声强级和80dB 的声压级是否一回事？为什么？（用数学计算证明）答：声强的上下限相差一万亿倍，声压相差一百万倍，用它们度量不方便，人耳对声音大小感觉并不与声强或声压成正比，而是近似与它们对数值成正比，所以通常用对数的标度来表示。

（2）在不考虑环境遮挡效应，并只有单个声源存在的时候，80分贝声压级=80分贝声强级

10-6、录音机重放时，如果把原来按9.5cm/s录制的声音按

19.05cm/s重放，听起来是否一样？为什么？（用数学关系式表示）

10-7、验证中心频率为250、500、1000、2000Hz的一倍频程和1/3倍频程的上下截止频率。

10-8、证明式（10-20）。

第十一章 室内声学原理

习题

11-1、在应用几何声学方法时应注意哪些条件？

答：（1）厅堂中各方面尺度应比入射波的波长长几倍或几十倍。

（2）声汉所遇到的反射面，障碍物的尺寸要大于波长。

11-2、混响声和回声有何区别？它们和反射声的关系怎样？

答：当声音达到稳态时，若声源突然停止发声，室内接收点上的声音并不会立即消失，而要有一个过程，声源停止发声后，室内声音的衰减过程为混响过程，而回声则是声音长时差的强反射，混响发生时，直达声消失，反射声继续下去世，每反射一次，声能被吸收一部分，室内声能密度逐渐减弱直至消失，直达声达到后的50ms之内到达的反射声，可加强直达声，而50ms之后到达的反射声延时较长的反射声强度比

较突出，就形成了回声。

11-3、混响公式应用的局限性何在？

答：（1）当室内平均吸声系数小于0.2时，赛宾公式T60=K·V/A 才与实际较近。

（2）只考虑室内表面的吸收作用时，在时可得混响时间。

（3）考虑室内表面吸收，空气的吸收等，得到的更接近实际。但实际情况与假设条件不符合，声源的指向性，声场的不均匀，室内吸收分布不均匀和吸声系数的误差都影响着计算公式，实际还需“调整”。

11-4、房间共振对音质有何影响？什么叫共振频率的简并；如何避免？

答：房间的共振频率引起“简并”，将那些与共振频率相当的声音被大大加强，导致室内原的声音产生失真，共振频率的重叠现象，称为共振频率的“简并”，为克服“简并”现象，使共振频率的分布尽可能均匀，需选择合适的房间尺寸，比例和形状，如果将房间的墙面或顶棚做成不规则形状，或将吸声材料不规则地分布在室仙界面上，也可适当克服共振频率分布的不均匀性。

11-5、试计算一个4╳4╳4m的房间内，63Hz以下的固有频率有多少？

第十二章 吸声材料和级声结构

习题

12-1、多孔吸声材料具有怎样的吸声特性？随着材料容重、厚度的增加，其吸声特性有何变化？试以玻璃棉为例予以说明。

答：多孔吸声材料主要吸声特性：本身具有良好的中高频吸收，背后留有空气层时还能吸收低频。

同一材料，其密度、厚度增加，可以提高中低频的吸声系数，但对高频影响不大。

如图，为超细玻璃棉的吸声系数。从由线1、3比较，密度一定时，随着厚度增加，中低频范围的吸声系数显著增大。高频总是有较大的吸声系数。从曲线2、3比较可知，厚度一定时，增大密度也可提高中低频的吸声系数，不过比增大厚度所引起的变化小。

12-2、[例12-1]中用式（12-2）验算了一穿孔板吸声结构的共振频率，试用较精确的计算式（12-3）加以验算；若空气层厚度为20cm，两式计算频率各为多少？若又将穿孔率改为0.02(孔径不变)，结果怎样？

12-3、如何使穿孔板结构在很宽的频率范围内有较大的吸声系数？

第十三章室内音质设计

习题

13-1、室内音质的优劣如何评价？在声学设计中应从哪些方面保证音质的良好要求？

13-2、确定房间容积需考虑哪些因素？

13-3、观众厅由于体型处理不当会产生哪些音质缺陷，如何在设计中避免？

答：产生的音质缺陷有1、回声。可改变反射面角度来缩短声程差（S≤17m）；表面贴吸声材料；作扩散体。

2、颤动回声。避免对应面平行；采用消除回声的措施。

3、声聚焦。作扩散体；调节其曲率半径。

4、声影。昼使观众区都在扩散区内。注意挑出物的遮挡。（如在有挑台情况下，挑台高度ΔH与其至后墙的距离L需满足：音乐厅

L≤2ΔH，语言L≤ΔH）。

5、沿边反射：改变反射角度；作扩散体；贴吸声材料。

13-4、一个综合利用观众厅的混响时间应如何确定？

13-5、设一观众厅容积为9088m2，室内表面咱们为3502m2，室内平均吸声系数α500=0.27，α4000=0.28，试求（1）当室内温度为20℃，相对湿度为60%时，500Hz及4000Hz的混响时间。（2）当演员声功率为300μW，指向性因数Q=1时，距声源15m处的声压级是多少？

第十四章 噪声控制

习题

14-1、在城市噪声控制中存在哪些问题，今后应如何解决？

14-2、试论述解决建筑中噪声的途径？

14-3、试论述阻性消声器的原理与计算方法。

14-4、有一大教室，平面尺寸为15╳6m，高4.5m，室内总吸声量为10m2，墙面可铺吸声材料的面积约为100m2。试问：（1）如顶棚上全铺以吸声系数为0.5的材料，室内总噪声级能降低多少分贝？（2）如墙面100m2也全铺上同样材料，又可降低多少分贝？

14-5、选用同一种吸声材料衬贴的消声管道，管道断面积为

2000cm2，试问选用圆形、正方形和1：5及2：3两种矩形断面，哪一种产生的衰减量最大，哪一种最小，二者相差多少？

第十五章 建筑隔声

习题

15-1、在建筑中声音是通过什么途径传递的？空气声与固体声有何区别？室外的火车声进入室内是属于何种类型的传播？

答：三种途径：1、经由空气直接传播，即通过围护结构的缝隙和孔洞传播；2、通过围护结构传播；3、由于建筑物中机械的撞击或振动的直接作用，使围护结构产生振动而发声。前两种为“空气传声”，第三种为“振动或固体传达室声”。

空气声——声音在空气中传播。

固体声——振动直接撞击构件使构件发声。

室外火车声进入室内属于“空气传声”。

15-2、何谓质量定律与吻合效应？在隔声构件中如何避免吻合效应？

答：质量定律——假定：墙面积无限大，忽略边界，墙为柔顺的板而非具有刚度，忽略墙的弹性与内

——结论：墙体被声波激发后振动大小只与惯性（质量）有关。

——公式：R=20㏑m+20㏑f-48 dB

吻合效应——由于墙体都是有一定刚度的弹性体被声音激发后振动→弯曲波或其它振动方式当空气波与墙内产生的弯曲波相吻合，使总的弯曲波振动达到最大，这时墙板将向另一侧辐射大量声能，即称

为“吻合效应”。

吻合效应只发生在一定频率范围，且临界频率fc与构件的厚度、材料的密度和弹性模量有关。

避免吻合效应：使吻合效应不发生在100-2500Hz

可采用：厚而硬的墙板——降低临界频率fc

软而薄的墙板——提高fc。

15-3、试列举一、二种典型方案，说明如何提高轻型墙的隔声能力。

答：提高措施：1、将多层密实材料用多孔弹性材料（如玻璃棉或泡沫塑料等）分隔，做成夹层结构。

2、加厚空气间层的厚度，一般当将空气间层的厚度增加到7.5cm

以上，在大多数的频带内可以隔声量8-10dB。

3、用松软的吸声材料填充空气间层。

15-4、设计隔声门窗时应注意什么问题？

答：门窗设计时，需解决——门窗结构轻薄和缝隙问题。

1、对于门，经常开启的，重量不宜过大，门缝难密封时，可设“声闸”或“狭缝消声”。

2、窗：要保证其有足够的厚度，避免共振，注意密封，特别要避

免隔声窗的吻合效应。

15-5、试论述提高楼板隔绝撞击声能力的途径。

答：1、弹性面层处理。在楼板表面铺设柔软材料（地毯、橡皮

布、软木板、塑料地面等）；

2、弹性垫层处理，在楼板结构层与面层间做弹性垫层，将其放在

面层或龙骨下面，如“浮筑楼板”；

3、楼板做吊顶处理。

15-6、有一占墙面积1/100的孔，若墙本身的隔声量为50dB，试求

此墙的平均隔声量。

15-7、有一双层玻璃窗，玻璃厚均为6mm，空气层厚10cm，试求此

双层窗的共振频率（玻璃容重为2500kg/m2）。

15-8、有一复合墙的隔声频谱如下：100125160200250315400500630800100012501600200025003150 18192833374044474950525152494545

试绘图求出其隔声指数Iα=？（纵坐标为声压级每2cm为10dB，横坐标

为频率，每1.5cm为一个倍频程）。