数字技术辅助建筑气候适应性设计方法初探 ——以夏热冬冷地区为例

论文摘要

建筑的生态化绿色发展是建筑发展的未来,不管是什么样的提法,都要求在设计中尊重和利用地方特质;而气候作为不可移植的地方特质在建筑设计中一直受到重视,并被不断探索。但建筑物是一个复杂系统,多种物质的、思维的、能量的因素交织影响,时间的四维作用与设计的相对静态目标是存在一定矛盾的。除了经验,建筑师需要更加理性的设计方法,从设计早期阶段开始就更好的让设计结合环境?人类已经进入高度发达的数字信息时代,计算机辅助建筑设计(Computer Aided Architecture Design,简称CAAD)不仅极大的提升了设计领域的生产效率,数字技术的延伸还为建筑的绿色可持续发展提供了先进而科学的工具。数字技术体系提供的建筑能量分析技术带来了建筑结合气候设计的新方法,在设计的早期阶段收集利用建筑的非图像信息,辅助建筑师对设计策略的能量表现进行判断和比较。本文以数字技术辅助气候适应性设计的应用作为探讨和研究的方向,从建筑设计出发,以我国夏热冬冷地区气候地区的气候特点和对建筑的要求为对象,探讨先进的数字技术在设计早期阶段辅助建筑更有益环境的能量设计的方法。首先论文在分析了气候适应性建筑设计的发展及特征,并考虑我国夏热冬冷地区气候特点的基础上,确定数字计算在设计早期阶段辅助建筑能量设计的入手方面。然后在分析计算机辅助建筑设计的发展极其发展趋势的基础上,明确设计早期对辅助工具的要求,提出这个阶段的模拟分析的目标并不是简单的对设计的验证,更重要的应该是对不同设计策略的比较,以此来发挥其辅助建筑师进行可持续设计。再进一步对夏热冬冷地区建筑气候适应性设计的主要建筑因素进行深入的分析,通过案例阐释其方法和过程,并总结出一些可行的设计规律,当然这部分内容的重点并不是对设计策略的总结,更重要是探讨相关数字技术在设计早期阶段发挥作用的应用方法。最后以一个设计案例,通过数字技术领域最前沿的建筑信息模型(Building Information Model,简称BIM)及适用于设计早期阶段的建筑能耗分析软件的运用,对数字技术辅助气候适应性建筑设计的方法和过程进行较为详细的阐释。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 图表目录
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及背景
• 1.1.1 生态和可持续建筑是建筑发展的趋势
• 1.1.2 气候是建筑的地域性特质
• 1.1.3 建筑设计结合气候环境
• 1.2 课题研究现状及内容
• 1.2.1 相关研究现状
• 1.2.2 研究内容
• 1.3 研究目的及意义
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 研究方法和论文框架
• 1.4.1 研究方法
• 1.4.2 论文框架
• 2 数字技术辅助建筑设计的发展
• 2.1 计算机辅助建筑设计的发展概述
• 2.1.1 建筑设计中的数字技术
• 2.1.2 2D时代的计算机辅助建筑设计
• 2.1.3 3D时代的计算机辅助建筑设计
• 2.1.4 从三维模型到建筑信息模型BIM
• 2.2 数字技术对建筑设计思维的影响
• 2.2.1 图示设计思维的转变
• 2.2.2 促进了更开放的设计平台的研发
• 2.3 数字技术对建筑设计方法的影响
• 2.3.1 空间认知的转变
• 2.3.2 设计过程的数字化
• 2.3.3 建筑环境设计
• 2.4 本章小结
• 3 适应气候的建筑设计方法探索
• 3.1 适应气候的建筑设计
• 3.1.1 与建筑有关的气候要素
• 3.1.2 气候适应性建筑设计的技术观
• 3.2 现代技术基础上的气候适应性建筑设计
• 3.2.1 设计理念的转变
• 3.2.2 设计方法的对比
• 3.3 数字技术辅助建筑气候适应性设计的运用
• 3.3.1 数字技术辅助设计应侧重设计方案的比较
• 3.3.2 数字技术辅助设计要与设计早期阶段的高度适应
• 3.3.3 与设计一致的目的与评价
• 3.4 本章小结
• 4 数字技术辅助建筑气候适应性设计的方法
• 4.1 适宜于设计早期阶段的建筑数字技术
• 4.2 数字技术辅助建筑规划气候适应性设计方法
• 4.2.1 辅助确定满足日照条件的建筑间距
• 4.2.2 辅助确定满足自然通风需要的建筑间距
• 4.2.3 建筑规划的综合确定
• 4.3 数字技术辅助建筑单体气候适应性设计方法
• 4.3.1 建筑开口遮阳的辅助设计
• 4.3.2 有利于通风的平面辅助设计
• 4.3.3 有利于通风的剖面辅助设计
• 4.4 小结
• 5 数字技术辅助建筑气候适应性设计方法运用的案例
• 5.1 案例基本情况
• 5.1.1 建筑所在区域环境的基本状况
• 5.1.2 案例建筑基本状况
• 5.2 气候适应性设计的关键问题和目标
• 5.2.1 改造设计拟解决的关键问题
• 5.2.2 气候适应性改造设计的目标
• 5.2.3 建立建筑改造设计比较的基础
• 5.3 数字技术辅助建筑自然采光改造设计
• 5.3.1 建筑自然采光现状
• 5.3.2 建筑自然采光辅助设计
• 5.3.3 自然采光改造设计前后对比
• 5.4 数字技术辅助建筑自然通风改造设计
• 5.4.1 建筑自然通风现状
• 5.4.2 建筑自然通风辅助设计
• 5.5 案例小结
• 5.5.1 改造前后建筑对比
• 5.5.2 建筑绿色节能设计的层次
• 5.5.3 被动式气候适应性策略的综合运用
• 5.5.4 建筑信息模型技术（BIM 技术）的有效运用途径
• 6 研究结论及展望
• 6.1 本文的研究结论
• 6.2 研究存在的不足
• 6.3 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录