1、计算机模拟技术辅助绿色建筑设计探析摘要：2006 年,计算机模拟技术开始应用于我国绿色建筑设计,目前已成为绿色建筑设计与评价的强制性内容。建筑的复杂化和绿色建筑的兴起就要求建筑师具备更高的技术来应对未来建筑的需要，今天的计算机己成为一种辅助建筑设计的有效手段。 关键词：绿色建筑，建筑设计；计算机模拟 中图分类号：TU2 文献标识码： A 在当今高层建筑设计中,人们对建筑功用请求的不断的变化提高。由于各种新的更复杂的设计请求,形成建筑和构造设计的复杂化;在能源干涸、环境恶化的大背景下，绿色建筑可以提高能源效率和生态环境质量 ，同时塑造安康温馨的人居环境，成为一种必然发展趋向。建筑的复杂化和绿色建
2、筑的兴起就要建筑师具备更高的技术来应对将来建筑的需求，今天的计算机己成为一种辅助建筑设计的有效的手段。特别是计算机模拟技术及其理论的开展 ，使得传统的建筑设计思想产生了变化，计算机在绿色建筑设计构思方面的辅助是完整能够完成的 ，且是具有优势的。 一、建筑设计的复杂化趋势 当今，占领世界的建筑舞台上最炙手可热先锋建筑事务所共同的特征就是：应用参数化的设计工具，发明复杂化令人惊异建筑形象。扎哈.哈迪德、蓝天组、big 事务所，一些老牌设计公司像：som、kpf 也积极地进行着这一方面的理论与探究。 复杂化是当今建筑设计前沿共同的特征，最突出特征莫过建筑表面形象复杂化。从建筑体形、表皮、结构特征，相
3、关于现代建筑简约，后现代的建筑装修性，呈现出了回归复杂的逻辑，这种复杂并不是简单细节堆砌和反复的复杂，而是种基于计算机复杂的算法产生的复杂形式，此种形式是很难以用平常的表现方式来描绘的，通常呈现为有机的和自在曲线方式的建筑形象，关于这些曲线定义无法经过简单函数关系来肯定，比如扎哈最近的一些作品。 建筑方式复杂化和参数化设计工具运用有很大关系，但是参数化设计并不一定会带来复杂化设计结果。追求复杂化不但有设计师客观创新需求，也源自人类生存环境日益复杂化。 提起复杂形态建筑，我们脑海中首先就会想到非线性建筑。随着复杂科学的提出，以及当红建筑师弗兰克盖里、扎哈哈迪德的设计理论，使大量非线性建筑形态涌现
4、。当然，除了非线性建筑外，还有一些如 OMA 的新央视大楼一类的建筑，他们固然没有采用非线性的外型，但是这些建筑的外型大都与常规几何形体建筑不同，通常会采用一些大胆夸大的外型，对地心引力和传统的构造方式发起应战。 通常有一些建筑在设计的时分固然采用规整外观方式，但确配合复杂的表皮设计构成建筑体型与建筑外观的鲜明比照。比方，大家所熟知的奥体中心游泳馆即“水立方” ，从外观外型上来剖析就是一个规整的四方体，但是其“泡泡”式的表皮设计却具有相当的复杂性，所以这一类建筑依然是属于复杂形态建筑的范畴。 二、绿色建筑的发展趋势 我国 2006 年公布的绿色建筑评价规范(GB/T50378)中对绿色建筑的明
5、白定义是指“在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)，维护环境和减少污染，为人们提供安康、适用和高效的运用空间，与自然调和共生的建筑。 ”绿色建筑区别于传统建筑的中央在于：采用了不毁坏自然环境的设计，强调“人建筑 自然”三者的调和统一；充沛应用土地、水、电、燃料、废弃物等各类资源，进步这些资源的应用效率；注重营造具有中央文化和社区归属感的建筑环境；满足运用者对“安康、适用和高效”的建筑空间需求。总之，绿色建筑是从我国的根本国情动身的。将节能减排与可持续开展理念引入建筑范畴的结果，将成为将来建筑的主导趋向。 经过对已取得绿色建筑评价标识的儿十个项日停止测算，假如每年新增
6、绿色建筑 300 个“十二五”期间将节约 25. 5 亿度电，相当于节约煤 87. 6 万 t,减排 CO2229. 8 万 t,节约水资源 0. 9 亿 t, 节约可再循环资料 3. 3 亿 t。依照规划“十二五”末期，每年将新建一千个绿色建筑项目，节能减排潜力将愈加伟人。绿色建筑的增量本钱不高，与常规节能建筑相比，一星级公共建筑均匀只增加 31 元/m2，三星级住宅建筑增量本钱均匀缺乏 200 元/m2，而且增量本钱能够在 2-6 年内收回。而我国的建筑设计寿命普通都超越 70 年，建筑在全寿命周期内将节约十分可观的能源资源。 三、计算机辅助绿色建筑设计 1.计算机辅助建筑设计构思的特性
7、在普通的建筑设计中,建筑构思的过程通常包括筹划,计划设计,初步设计,深化设计,施工图设计等几个阶段。 首先在充沛了解了建筑主题和请求基础上,提出初步的设计设想,并对此不时地丰厚和完善,对可行性停止重复琢磨和评测。从而不时改良构成最终的设计图。从对设计了解到构成一个可行的设计计划,这中间不只完成笼统概念到详细模型的转化过程,也是一个整个思想的修正过程。如何能将笼统化思想化的东西用详细的实物表现出来,让人们可以对他停止研讨和修正呢？传统的办法是建筑模型的构建,把设计师的设想,用模型的方式制造展现出来,但从最初的设计到最终的完善,要阅历无数次的修正,模型的重复制造必定是一个复杂而繁琐的过程。计算机技
8、术的开展,为我们很好的处理这个问题,提供了根底。众所周知,计算机图形设计及建模技术曾经普遍的应用于各个范畴。应用计算机 3D 模型的树立,不但能够真实的反响出设计者的思绪,也能够不受角度的限制全方位的停止修正和校正,同时大大省去了重复制造模型所占用的时间,使设计者能够专于构思,高度的真实效果,更有助于激起设计灵感和完善设计结果。 2.绿色建筑设计过程与建筑性能模仿整合 2.1 绿色建筑整合设计形式普通方式 绿色建筑设计过程和其他传统建筑设计的过程比,要愈加复杂。不只是设计师自身要对设计计划的创意停止重复的模仿和修正,思索设计自身的环保性,还要与施工工程师与设备工程师相互配合,思索建筑整体的节能
9、性和设计的实践可行性。经过不时的信息反应,不时的修正改良,从中得出最优化的设计计划。 2.2 绿色建筑设计过程与建筑性能模仿 经过空调系统仿真和建筑能耗模仿两大类建筑模仿软件的运用,能够使我们对建筑的性能有一个更为直观的认识,从而得出建筑物能耗的预测与优化。随着人们对建筑环境质量注重水平的进步和对建筑节能的日益注重,建筑模仿逐渐成为建筑设计过程中,不可短少的重要工具。基于模仿辅助设计的准绳,清华大学 DeST 开发组将设计过程中设计人员和计算机模仿程序的工作停止了辨别,提出了完成模仿辅助设计的详细流程。 绿色建筑设计的过程是一个分阶的设计过程,在每个设计阶段的重复细化修正和对信息反应的重复评价
10、,是优化最终计划的基本保证。而每一个设计阶段独立停止本身的修正的同时,必需要树立在前一阶段完善的根底上,因而,具有阶段性的递进特性。由于每个阶段的任务重心和偏重点的不同,其细化水平也略有不同。这种整体与局部,阶段与同步的分离就是绿色建筑设计过程的主要特征。 3.计算机辅助绿色建筑设计工具 各种建筑性能的模仿软件研发（如 CFD，Radiance，Matlab 等）,为绿色建筑过程中各项环保规范提供了一个牢靠的数据回馈剖析过程,从而使得建筑行业对于计算机辅助依赖的水平也越来越高。绿色建筑设计信息反应的量相关于普通的建筑而言,有明显的增加,经过计算机数值与图像直观的表现,更加能够得出来接近真实的仿
11、真结果,对实践施工工作有强大指导作用，绿色建筑设计的工具就是依赖建筑模仿软件,对建筑物环境性能来做出科学的精确的动态评价。 绿色建筑设计要对项目周边的气候,采光,绿化等自然要素,停止全面的思索,在最大限度与自然相分离的根底上,停止选材和设计。在设计之初,就要将节约能源,节约资源回归自然的绿色建筑理念交融进来,基于这些基本的思想,对设计计划,比对建筑模仿给出的仿真结果,实时地停止评价和改良。 四、结语 环境自身的复杂变化和绿色建筑与自然的谐和理念,决议了绿色建筑的构建过程,必需树立在大量的数据的基础上。科学性,合理性的决策是绿色建筑理念得以保证的基本。经过计算机辅助来完成的动态信息反应是整个设计
12、计划修正过程的根据。建筑性能模拟的仿真结果不但给了我们最直观的构思展现,也是设计过程中,各阶段的数据搜集的集成化表现,模仿效果的反应,为我们设计计划的决策提供了真实的证明。计算机辅助设计的采用使建筑设计师摆脱繁重的数据处置工作,对数据结果直接的控制,提高了设计效率和设计质量。 参考文献 1上国泉.计算机辅助建筑设计M北京:中国建筑工业出版社,2009:12-13. 2 QZYang，Design knowledge modeling and software implementation for building code compliance checkingM，Building and Environment 39(2004)：689-698 3 H Edward Goldberg.The Building Information model. Cadalyst . 2004 4 Mark Lauden.The Architects Guide to Computer Aided Design. . 2004
