計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)輔助綠色建筑設(shè)計(jì)探析

1、<p>　　計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)輔助綠色建筑設(shè)計(jì)探析</p><p>　　摘要：2006年,計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)開始應(yīng)用于我國(guó)綠色建筑設(shè)計(jì),目前已成為綠色建筑設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的強(qiáng)制性內(nèi)容。建筑的復(fù)雜化和綠色建筑的興起就要求建筑師具備更高的技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)未來(lái)建筑的需要，今天的計(jì)算機(jī)己成為一種輔助建筑設(shè)計(jì)的有效手段。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：綠色建筑，建筑設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)模擬 </p>&

2、lt;p>　　中圖分類號(hào)：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　在當(dāng)今高層建筑設(shè)計(jì)中,人們對(duì)建筑功用請(qǐng)求的不斷的變化提高。由于各種新的更復(fù)雜的設(shè)計(jì)請(qǐng)求,形成建筑和構(gòu)造設(shè)計(jì)的復(fù)雜化;在能源干涸、環(huán)境惡化的大背景下，綠色建筑可以提高能源效率和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量 ，同時(shí)塑造安康溫馨的人居環(huán)境，成為一種必然發(fā)展趨向。建筑的復(fù)雜化和綠色建筑的興起就要建筑師具備更高的技術(shù)來(lái)應(yīng)對(duì)將來(lái)建筑的需求，今天的計(jì)算機(jī)己成為一種

3、輔助建筑設(shè)計(jì)的有效的手段。特別是計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)及其理論的開展 ，使得傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)思想產(chǎn)生了變化，計(jì)算機(jī)在綠色建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思方面的輔助是完整能夠完成的 ，且是具有優(yōu)勢(shì)的。 </p><p>　　一、建筑設(shè)計(jì)的復(fù)雜化趨勢(shì) </p><p>　　當(dāng)今，占領(lǐng)世界的建筑舞臺(tái)上最炙手可熱先鋒建筑事務(wù)所共同的特征就是：應(yīng)用參數(shù)化的設(shè)計(jì)工具，發(fā)明復(fù)雜化令人驚異建筑形象。扎哈.哈迪德、藍(lán)天組、big事務(wù)所，

4、一些老牌設(shè)計(jì)公司像：som、kpf也積極地進(jìn)行著這一方面的理論與探究。 </p><p>　　復(fù)雜化是當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)前沿共同的特征，最突出特征莫過建筑表面形象復(fù)雜化。從建筑體形、表皮、結(jié)構(gòu)特征，相關(guān)于現(xiàn)代建筑簡(jiǎn)約，后現(xiàn)代的建筑裝修性，呈現(xiàn)出了回歸復(fù)雜的邏輯，這種復(fù)雜并不是簡(jiǎn)單細(xì)節(jié)堆砌和反復(fù)的復(fù)雜，而是種基于計(jì)算機(jī)復(fù)雜的算法產(chǎn)生的復(fù)雜形式，此種形式是很難以用平常的表現(xiàn)方式來(lái)描繪的，通常呈現(xiàn)為有機(jī)的和自在曲線方式的建筑

5、形象，關(guān)于這些曲線定義無(wú)法經(jīng)過簡(jiǎn)單函數(shù)關(guān)系來(lái)肯定，比如扎哈最近的一些作品。 </p><p>　　建筑方式復(fù)雜化和參數(shù)化設(shè)計(jì)工具運(yùn)用有很大關(guān)系，但是參數(shù)化設(shè)計(jì)并不一定會(huì)帶來(lái)復(fù)雜化設(shè)計(jì)結(jié)果。追求復(fù)雜化不但有設(shè)計(jì)師客觀創(chuàng)新需求，也源自人類生存環(huán)境日益復(fù)雜化。 </p><p>　　提起復(fù)雜形態(tài)建筑，我們腦海中首先就會(huì)想到非線性建筑。隨著復(fù)雜科學(xué)的提出，以及當(dāng)紅建筑師弗蘭克&#8226;

6、蓋里、扎哈&#8226;哈迪德的設(shè)計(jì)理論，使大量非線性建筑形態(tài)涌現(xiàn)。當(dāng)然，除了非線性建筑外，還有一些如OMA的新央視大樓一類的建筑，他們固然沒有采用非線性的外型，但是這些建筑的外型大都與常規(guī)幾何形體建筑不同，通常會(huì)采用一些大膽夸大的外型，對(duì)地心引力和傳統(tǒng)的構(gòu)造方式發(fā)起應(yīng)戰(zhàn)。 </p><p>　　通常有一些建筑在設(shè)計(jì)的時(shí)分固然采用規(guī)整外觀方式，但確配合復(fù)雜的表皮設(shè)計(jì)構(gòu)成建筑體型與建筑外觀的鮮明比照。比方，

7、大家所熟知的奧體中心游泳館即“水立方”，從外觀外型上來(lái)剖析就是一個(gè)規(guī)整的四方體，但是其“泡泡”式的表皮設(shè)計(jì)卻具有相當(dāng)?shù)膹?fù)雜性，所以這一類建筑依然是屬于復(fù)雜形態(tài)建筑的范疇。 </p><p>　　二、綠色建筑的發(fā)展趨勢(shì) </p><p>　　我國(guó) 2006 年公布的《綠色建筑評(píng)價(jià)規(guī)范》(GB/T50378)中對(duì)綠色建筑的明白定義是指“在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水

8、、節(jié)材)，維護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供安康、適用和高效的運(yùn)用空間，與自然調(diào)和共生的建筑。”綠色建筑區(qū)別于傳統(tǒng)建筑的中央在于：采用了不毀壞自然環(huán)境的設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)“人——建筑—— 自然”三者的調(diào)和統(tǒng)一；充沛應(yīng)用土地、水、電、燃料、廢棄物等各類資源，進(jìn)步這些資源的應(yīng)用效率；注重營(yíng)造具有中央文化和社區(qū)歸屬感的建筑環(huán)境；滿足運(yùn)用者對(duì)“安康、適用和高效”的建筑空間需求?？傊?，綠色建筑是從我國(guó)的根本國(guó)情動(dòng)身的。將節(jié)能減排與可持續(xù)開展理念引入建筑范疇的

9、結(jié)果，將成為將來(lái)建筑的主導(dǎo)趨向。 </p><p>　　經(jīng)過對(duì)已取得綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)的兒十個(gè)項(xiàng)日停止測(cè)算，假如每年新增綠色建筑300個(gè)“十二五”期間將節(jié)約25. 5億度電，相當(dāng)于節(jié)約煤87. 6萬(wàn)t,減排CO2229. 8萬(wàn)t,節(jié)約水資源0. 9億t, 節(jié)約可再循環(huán)資料3. 3億t。依照規(guī)劃“十二五”末期，每年將新建一千個(gè)綠色建筑項(xiàng)目，節(jié)能減排潛力將愈加偉人。綠色建筑的增量本錢不高，與常規(guī)節(jié)能建筑相比，一星級(jí)公共

10、建筑均勻只增加31元/m2，三星級(jí)住宅建筑增量本錢均勻缺乏200元/m2，而且增量本錢能夠在2-6年內(nèi)收回。而我國(guó)的建筑設(shè)計(jì)壽命普通都超越70年，建筑在全壽命周期內(nèi)將節(jié)約十分可觀的能源資源。 </p><p>　　三、計(jì)算機(jī)輔助綠色建筑設(shè)計(jì) </p><p>　　1.計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思的特性 </p><p>　　在普通的建筑設(shè)計(jì)中,建筑構(gòu)思的過程通常包括籌劃,

11、計(jì)劃設(shè)計(jì),初步設(shè)計(jì),深化設(shè)計(jì),施工圖設(shè)計(jì)等幾個(gè)階段。 </p><p>　　首先在充沛了解了建筑主題和請(qǐng)求基礎(chǔ)上,提出初步的設(shè)計(jì)設(shè)想,并對(duì)此不時(shí)地豐厚和完善,對(duì)可行性停止重復(fù)琢磨和評(píng)測(cè)。從而不時(shí)改良構(gòu)成最終的設(shè)計(jì)圖。從對(duì)設(shè)計(jì)了解到構(gòu)成一個(gè)可行的設(shè)計(jì)計(jì)劃,這中間不只完成籠統(tǒng)概念到詳細(xì)模型的轉(zhuǎn)化過程,也是一個(gè)整個(gè)思想的修正過程。如何能將籠統(tǒng)化思想化的東西用詳細(xì)的實(shí)物表現(xiàn)出來(lái),讓人們可以對(duì)他停止研討和修正呢？傳統(tǒng)的辦法

12、是建筑模型的構(gòu)建,把設(shè)計(jì)師的設(shè)想,用模型的方式制造展現(xiàn)出來(lái),但從最初的設(shè)計(jì)到最終的完善,要閱歷無(wú)數(shù)次的修正,模型的重復(fù)制造必定是一個(gè)復(fù)雜而繁瑣的過程。計(jì)算機(jī)技術(shù)的開展,為我們很好的處理這個(gè)問題,提供了根底。眾所周知,計(jì)算機(jī)圖形設(shè)計(jì)及建模技術(shù)曾經(jīng)普遍的應(yīng)用于各個(gè)范疇。應(yīng)用計(jì)算機(jī)3D模型的樹立,不但能夠真實(shí)的反響出設(shè)計(jì)者的思緒,也能夠不受角度的限制全方位的停止修正和校正,同時(shí)大大省去了重復(fù)制造模型所占用的時(shí)間,使設(shè)計(jì)者能夠?qū)Ｓ跇?gòu)思,高度的真

13、實(shí)效果,更有助于激起設(shè)計(jì)靈感和完善設(shè)計(jì)結(jié)果。 </p><p>　　2.綠色建筑設(shè)計(jì)過程與建筑性能模仿整合 </p><p>　　2.1 綠色建筑整合設(shè)計(jì)形式普通方式 </p><p>　　綠色建筑設(shè)計(jì)過程和其他傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的過程比,要愈加復(fù)雜。不只是設(shè)計(jì)師自身要對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)劃的創(chuàng)意停止重復(fù)的模仿和修正,思索設(shè)計(jì)自身的環(huán)保性,還要與施工工程師與設(shè)備工程師相互配合,思索建

14、筑整體的節(jié)能性和設(shè)計(jì)的實(shí)踐可行性。經(jīng)過不時(shí)的信息反應(yīng),不時(shí)的修正改良,從中得出最優(yōu)化的設(shè)計(jì)計(jì)劃。 </p><p>　　2.2 綠色建筑設(shè)計(jì)過程與建筑性能模仿 </p><p>　　經(jīng)過空調(diào)系統(tǒng)仿真和建筑能耗模仿兩大類建筑模仿軟件的運(yùn)用,能夠使我們對(duì)建筑的性能有一個(gè)更為直觀的認(rèn)識(shí),從而得出建筑物能耗的預(yù)測(cè)與優(yōu)化。隨著人們對(duì)建筑環(huán)境質(zhì)量注重水平的進(jìn)步和對(duì)建筑節(jié)能的日益注重,建筑模仿逐漸成為建

15、筑設(shè)計(jì)過程中,不可短少的重要工具?；谀７螺o助設(shè)計(jì)的準(zhǔn)繩,清華大學(xué)DeST開發(fā)組將設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員和計(jì)算機(jī)模仿程序的工作停止了辨別,提出了完成模仿輔助設(shè)計(jì)的詳細(xì)流程。 </p><p>　　綠色建筑設(shè)計(jì)的過程是一個(gè)分階的設(shè)計(jì)過程,在每個(gè)設(shè)計(jì)階段的重復(fù)細(xì)化修正和對(duì)信息反應(yīng)的重復(fù)評(píng)價(jià),是優(yōu)化最終計(jì)劃的基本保證。而每一個(gè)設(shè)計(jì)階段獨(dú)立停止本身的修正的同時(shí),必需要樹立在前一階段完善的根底上,因而,具有階段性的遞進(jìn)特性。由

16、于每個(gè)階段的任務(wù)重心和偏重點(diǎn)的不同,其細(xì)化水平也略有不同。這種整體與局部,階段與同步的分離就是綠色建筑設(shè)計(jì)過程的主要特征。 </p><p>　　3.計(jì)算機(jī)輔助綠色建筑設(shè)計(jì)工具 </p><p>　　各種建筑性能的模仿軟件研發(fā)（如CFD，Radiance，Matlab等）,為綠色建筑過程中各項(xiàng)環(huán)保規(guī)范提供了一個(gè)牢靠的數(shù)據(jù)回饋剖析過程,從而使得建筑行業(yè)對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助依賴的水平也越來(lái)越高。綠色

17、建筑設(shè)計(jì)信息反應(yīng)的量相關(guān)于普通的建筑而言,有明顯的增加,經(jīng)過計(jì)算機(jī)數(shù)值與圖像直觀的表現(xiàn),更加能夠得出來(lái)接近真實(shí)的仿真結(jié)果,對(duì)實(shí)踐施工工作有強(qiáng)大指導(dǎo)作用，綠色建筑設(shè)計(jì)的工具就是依賴建筑模仿軟件,對(duì)建筑物環(huán)境性能來(lái)做出科學(xué)的精確的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。 </p><p>　　綠色建筑設(shè)計(jì)要對(duì)項(xiàng)目周邊的氣候,采光,綠化等自然要素,停止全面的思索,在最大限度與自然相分離的根底上,停止選材和設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)之初,就要將節(jié)約能源,節(jié)約資源回

18、歸自然的綠色建筑理念交融進(jìn)來(lái),基于這些基本的思想,對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)劃,比對(duì)建筑模仿給出的仿真結(jié)果,實(shí)時(shí)地停止評(píng)價(jià)和改良。 </p><p><b>　　四、結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　環(huán)境自身的復(fù)雜變化和綠色建筑與自然的諧和理念,決議了綠色建筑的構(gòu)建過程,必需樹立在大量的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上?？茖W(xué)性,合理性的決策是綠色建筑理念得以保證的基本。經(jīng)過計(jì)算機(jī)輔助來(lái)完成的動(dòng)態(tài)信息反應(yīng)

19、是整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)劃修正過程的根據(jù)。建筑性能模擬的仿真結(jié)果不但給了我們最直觀的構(gòu)思展現(xiàn),也是設(shè)計(jì)過程中,各階段的數(shù)據(jù)搜集的集成化表現(xiàn),模仿效果的反應(yīng),為我們?cè)O(shè)計(jì)計(jì)劃的決策提供了真實(shí)的證明。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的采用使建筑設(shè)計(jì)師擺脫繁重的數(shù)據(jù)處置工作,對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果直接的控制,提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]上國(guó)泉

20、.計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)[M]．北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009:12-13. </p><p>　　[2] Q．Z．Yang，Design knowledge modeling and software implementation for building code compliance checking[M]，Building and Environment 39(2004)：689-698 </p&g