建筑物理复习资料(课后习题答案)(17页).doc
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1、-建筑物理复习资料(课后习题答案)-第 16 页第一篇 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
2、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,它要求人有袍强的适应能力。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
3、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
4、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c的三个公式中,系数分别为2.0,2.5,1.3,试说明系数不同的原因。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)
5、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2.01-7、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。若在建筑构造无总是的情况下,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类似于大蒸汽作业,就会使室内水蒸气含量过高,出现结露现象。
6、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
7、层温度线的倾斜度,并说明理由。已知312。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:ti=22,i=60%,Ri= 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R?mi
8、n? 3-4、说明允许温差t的意义,并回答t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:ti=18,t=-26,t=-29,t=-31,t=-33。提示:加气混凝土用在这种构造内时,其值和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
9、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:ti=18,i=65%;采暖期室外平均气温t=-5;平均相对湿度=50%;采暖期h= 200天,加气混凝土容重0=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
10、)。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
11、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3906)和上海(北纬3112)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
12、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
13、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715m,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513m,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、式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
14、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?第八章 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57m,净空高3.6m,采光要求级,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30
15、m,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50306m,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30124.2m,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。第三篇 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
16、5o,两相邻同相位点之间的距离为波长,例如:弹簧振子,振动周期T=2 ,振幅为小球离开平衡位置的最大距离,波长=CT。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,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
17、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S=2n(/2)= n(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S=(2n+1)(/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)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
18、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
19、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=KV/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
20、需“调整”。11-4、房间共振对间质有何影响?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444m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
21、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
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