城市肌理形态与粗糙度关联性研究

论文摘要

由于城市形态的不断改变,由此而带来的微气候问题层出不穷,其中空气污染正是大众关注的焦点之一。就建筑学而言,研究空气污染扩散问题的关键对象是城市冠层内部空间几何边界的变化规律及其对空气运动的影响。空气运动在建筑物之间的作用力关系,可以通过空气动力学粗糙度来表征。粗糙度值越高表明空气运动在建筑物之间产生的湍流强度越大,意味着城市冠层内污染物的扩散能力越强。在此基础上,本文以南京城市肌理切片为基本单元,使用计算机工具分析研究城市肌理形态对粗糙度的影响,研究结论以优化城市微环境为目标,为相关研究和设计提可供可量化的城市形态控制指标作为参考。本文的研究内容分为六个章节：首先简述研究背景和研究内容,明确研究对象和目的——城市粗糙度与城市肌理形态的关系,并对相关概念进行界定,确定本文的研究方法；第二章从粗糙度的研究意义、粗糙度的计算方法及粗糙度和城市形态的相关研究三个方面阐述研究的现状及进展；第三章介绍基于Rhino-Grasshopper平台的粗糙度形态学计算方法,并与其他实验平台比较计算结果验证其准确性；在尊重原公式适用条件的前提下,第四章从建筑高度和建筑基底面积两方面筛选出建筑体型变化较小的城市肌理,作为“有效切片”用于后文的计算；第五章中明确了以建筑高度、建筑密度和容积率作为形态参数用于表述城市肌理的体量,以迎风面密度、建筑体型系数和建筑分散度作为形态参数用于表述城市肌理的几何结构,在前文“有效切片”的基础上,从研究范围内提取相关数据用图示法分析六个形态参数的分布状况,并讨论数据变化的原因,比对总结城市肌理形态参数与粗糙度的变化规律；最后对本研究进行回顾,提出研究过程中的不足,并对后期研究进行展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究对象及目的
• 1.2.1 城市肌理形态
• 1.2.2 粗糙度
• 1.2.3 研究目的
• 1.3 研究方法和内容
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 研究意义
• 第二章 相关研究综述
• 2.1 粗糙度的研究意义
• 2.1.1 城市空气污染
• 2.1.2 空气污染扩散与粗糙度的关系
• 2.2 粗糙度理论相关研究
• 2.2.1 粗糙度的概念
• 2.2.2 粗糙度与城市形态相关研究
• 2.3 粗糙度的计算方法
• 2.3.1 粗糙度的气象观测估算法
• 2.3.2 粗糙度的形态参数计算法
• 2.3.3 基于计算机平台的粗糙度形态参数计算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 实验平台的建立
• 3.1 实验平台与算法程序介绍
• 3.1.1 Rhino-Grasshopper平台
• 3.1.2 计算方法
• 3.1.3 参数优化
• 3.1.4 算法程序
• 3.2 实验平台检验
• 3.3 本章小结
• 第四章 实验区域的择定
• 4.1 切片范围和尺寸的确定
• 4.2 建筑单体体型变化分析
• 4.2.1 建筑高度
• 4.2.2 建筑基底面积
• 4.3 有效切片的筛选
• 4.3.1 根据建筑高度标准差筛选
• 4.3.2 根据建筑基底面积标准差筛选
• 4.3.3 综合筛选和分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 城市肌理形态与粗糙度的比较分析
• 5.1 城市肌理形态参数的计算与分析
• 5.1.1 平均建筑高度
• 5.1.2 建筑密度
• 5.1.3 容积率
• 5.1.4 迎风面密度
• 5.1.5 建筑体型系数
• 5.1.6 建筑分散度
• 5.2 粗糙度值的计算与分析
• 5.3 城市肌理形态参数与粗糙度关系分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结语
• 6.1 研究要点总结
• 6.2 研究反思
• 致谢
• 主要参考文献
• 插图和附表清单
• 附录