СТРОИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА
совокупность
науч. дисциплин (разделов прикладной физики), рассматривающих физ.
явления и процессы, связанные со стр-вом и эксплуатацией зданий и сооружений,
и разрабатывающих методы соответствующих инж. расчётов. Осн. и наиболее
развитыми разделами С. ф. являются строительная теплотехника, строительная
акустика, строительная светотехника (см. Светотехника), изучающие
закономерности переноса тепла, передачи звука и света (т. е. явлений, непосредственно
воспринимаемых органами чувств человека и определяющих гигиенич. качества
окружающей его среды) с целью обеспечения в зданиях (сооружениях) необходимых
температурно-влажностных, акустич. и светотехнич. условий. Получают развитие
и др. разделы С. ф. - теория долговечности строит, конструкций и материалов,
строит, климатология, строит, аэродинамика. Вопросы прочности, жёсткости
и устойчивости зданий и сооружений рассматриваются в особом разделе прикладной
физики - строительной механике.
При решении задач С. ф. используются: теоретич.
расчёты на основе устанавливаемых общих закономерностей; методы
моделирования,
с помощью к-рых исследуемые процессы воспроизводятся или в изменённом
масштабе, или на базе известных аналогий; лабораторные испытания элементов
конструкций (напр., в камерах искусств, климата); натурные наблюдения и
измерения в сооружённых объектах. Развитие С. ф. обеспечивается наличием
теоретич. и экспериментальных данных совр. физики и физической химии.
Данные С. ф. служат основой для рационального
проектирования строит, объектов, обеспечивающего соблюдение требуемых эксплуатац.
условий в течение заданного срока их службы. Разрабатываемые в С. ф. методы
расчёта и испытаний позволяют дать оценку качеству стр-ва (как на стадии
проектирования, так и после возведения зданий и сооружений).
Становление С. ф. как науки относится к
нач. 20 в. До этого времени вопросы С. ф. обычно решались инженерами и
архитекторами на основе практического опыта. В СССР первые науч. лаборатории
этого профиля были организованы в кон. 20-х-нач. 30-х гг. при Гос. ин-те
сооружений (ГИС) и Центр, н.-и. ин-те пром. сооружений (ЦНИПС). В последующие
годы важнейшие н.-и. работы по осн. разделам С. ф. были сосредоточены в
Институте строительной техники (ныне - строительной физики инстwnyrri).
Особенно
интенсивное развитие С. ф. получила в связи со значит, увеличением объёмов
стр-ва различных по назначению зданий с применением индустриальных облегчённых
конструкций и новых материалов, требующих предварит, оценки их свойств.
Сов. учёными впервые были разработаны теория теплоустойчивости
ограждающих
конструкций зданий (О. E. Власов), методы расчёта влажностного состояния
конструкций (К. Ф. Фокин) и их воздухопроницаемости, выполнен ряд др. фундаментальных
исследований по важнейшим проблемам С. ф., имеющим большое значение для
совр. стр-ва.
Расширение масштабов полносборного строительства
потребовало проведения комплексных исследований в области
долговечности
строит,
конструкций и материалов. Происходящие в конструкциях процессы неустановившегося,
изменяющегося по направлению теплообмена и, в гораздо большей степени,
явления перемещения и замерзания влаги вызывают постепенное изменение структурно-механич.
свойств материалов, что проявляется в их набухании, усадке, образовании
микротрещин и постепенном необратимом разрушении. Температурные напряжения
при неустановившемся теплообмене, фазовые переходы и особенно объёмно-напряжённое
состояние материалов (при неравномерном распределении влаги) являются осн.
причинами процесса постепенного нарушения прочности строит, конструкций
и в значит, мере определяют их долговечность. Чрезмерное увлажнение материалов
и конструкций содействует их ускоренному разрушению от мороза, коррозии,
биол. процессов (см. Морозостойкость, Влагостойкость}.
Расчётные методы С. ф., а также осн. положения
физико-химической механики, изучающей влияние физико-хим. процессов
на деформации твёрдых тел, являются необходимым фундаментом для создания
материалов с заданными свойствами и развития теории долговечности, особенно
важной при массовом применении новых материалов и облегчённых индустриальных
конструкций, не проверенных опытом многолетней эксплуатации. Структурно-механич.
свойства строит, материалов (бетонов, кирпича и др.) зависят от процессов
переноса тепла и влаги при обжиге, сушке, тепловлажностной обработке. Изменяя
режимы технологич. процессов в соответствии с закономерностями целесообразного
переноса тепла и вещества, можно существенно повысить качество материалов.
T. о., расчётные методы С. ф. служат науч. основой и для совершенствования
технологии произ-ва строит, материалов и изделий.
Разработка методов инж. расчёта долговрем.
сопротивления конструкций зданий разрушающим физико-хим. воздействиям внутр.
и наружной атмосферы связана с необходимостью изучения закономерностей
изменения внутр. микроклимата помещений и внеш. климатич. условий. Внешние
воздействия на здания и их конструкции рассматриваются самостоят, разделом
С. ф. - строительной климатологией, развивающейся на основе достижений
физики атмосферы и общей климатологии. В большинстве случаев воздействие
климата является комплексным (совместное влияние темп-ры и ветра, осадков
и ветра и т. п.). Интенсивному развитию строит, климатологии способствует
увеличение объёмов стр-ва в разнообразных климатич. условиях.
Отд. разделом С. ф., изучающим воздействие
на здания и сооружения ветра и др. потоков воздуха, возникающих при разности
темп-р и давлений, является строительная аэродинамика. Учёт распределения
аэродинамических давлений на внешних поверхностях важен для проектирования
естеств. и искусств, (механич.) вентиляции, предотвращения местных снежных
заносов (напр,, на кровле здания), а также для установления ветровых нагрузок
на здания и сооружения. Особенности внутр. климата помещений зависят от
их размещения в здании и аэродинамич. характеристик последнего, поскольку
распределение темп-р и влажности в помещениях связано с условиями естеств.
воздухообмена. Изучение аэродинамич. характеристик объектов стр-ва с различными
геометрич. очертаниями и объёмами позволяет обеспечить хорошие эксплуатац.
качества производств, и обществ, зданий, а также установить рациональные
типы гор. застройки при различных климатич. условиях.
Перспективы дальнейшего развития С. ф.
связаны с использованием новых средств и методов науч. исследований. Так,
напр., структурно-механич. характеристики материалов и их влажностное состояние
в конструкциях зданий изучаются с помощью ультразвука, лазерного излучения,
гамма-лучей, с применением радиоактивных изотопов и т. д. При создании
эффективных средств отопления и кондиционирования воздуха, а также ограждающих
конструкций, характеризующихся малыми потерями тепла, находит применение
полупроводниковая техника. Распределение темп-р на поверхностях конструкций,
в возд. среде помещений и потоках воздуха исследуется методами моделирования
и термографии на основе закономерностей интерференции света при
различном тепловом состоянии среды.
Лит.: Строительная физика. Состояние
и перспективы развития, M., 1961; Ильинский В. M., Проектирование ограждающих
конструкций зданий (с учетом физико-климатических воздействий), 2 изд.,
M., 1964; Реттер Э. И., Стриженов С. И., Аэродинамика зданий, M., 1968.
См. также лит. при статьях Строительная теплотехника. Строительная акустика,
Светотехника. В. M. Ильинский.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я