基于人类功效学的重庆汽摩总装厂房天窗优化研究

摘要

重庆地处四川盆地东部、长江上游，城区位于长江与嘉陵江交汇处，是西南地区的工业集中地，我国乃至世界著名的“汽摩之都”。受重庆十二五规划中提出的大力发展汽摩制造等传统优势企业的政策指引，大批汽摩厂房开启了如火如荼的建设。然而，在带来巨大经济效益的同时，工业生产也带来了巨大的能源消耗，此外，因二代工人自我价值的提升和高强度高压力的工作性质所导致的招工困难也是许多企业正面临的尴尬局面。究其原因，主要与厂房设计手法不当，缺乏对生产工艺的了解和对工人生理、心理需求的关怀有关。因此，如何通过优质的设计，在节约能源的同时为工人提供舒适的作业环境、保障工人的身心健康进而提高工作效率是现阶段汽摩制造类工业厂房设计所急需探讨和解决的问题。
　　汽摩制造类厂房因生产需要，建筑体量通常较大，仅靠侧窗无法满足室内采光需求，故常设有天窗。天窗是建筑获取天然光的主要方式之一，合理的天窗设计不仅能为室内提供舒适的光环境、降低照明能耗，还能对内部空间进行二次塑造、创造出具有艺术表现力的建筑造型。经调研发现，重庆地区大部分汽摩厂房的天窗设计都存在缺陷，导致室内光热环境很不理想。因此，如何对天窗进行优化，改善厂房内部的物理环境，同时丰富厂房的立面造型，进而降低建筑能耗、提高生产效率是本文研究的主要目的。论文依托校企合作项目《基于光生物效应的中低层高轻工业厂房室内 LED健康照明产品关键技术研究》（项目号：1042012920120907），为课题研究提供基础数据参考。以人类工效学为基础，分析天窗对室内光热环境、建筑空间、造型等方面的影响，以某大型汽摩总装厂房的天窗优化设计为例，提出针对大空间工业建筑的差异化设计策略，以期为今后重庆地区该类厂房的天窗设计提供一定的参考和建议。
　　全文共分为六个章节。
　　第一章：绪论。对论文的选题背景、意义，论文研究的范围、内容和方法等进行概括性的论述。
　　第二章：人类工效学理论研究及在厂房天窗设计中的应用。分析人类工效学中“人——机——环境”三者之间的关系，厂房光热环境、内部空间、建筑形式对工人生理心理的影响以及天窗在厂房天然采光、空间塑造、丰富立面等方面的运用，从而找出“工人——厂房环境——天窗”三者之间的相互关系和影响。
　　第三章：重庆地区汽摩总装厂房调研及分析。通过对重庆几大工业园区实地调研和与工人进行访谈、问卷调查，掌握汽摩厂房天窗基本信息、室内物理环境现状，了解工人的主观作业感受和对工作环境的要求，总结出亟待解决的问题和造成该类问题的主要原因，为后期优化设计方案的提出提供现实依据。
　　第四章：基于人类工效学的天窗优化策略。对总装厂房进行物理环境模拟并对天窗位置、透光材料、窗地比、排布方式和天窗类型进行逐一分析，研究其对厂房物理环境的影响；从人类工效学的角度出发，总结出适宜于重庆气候特征的现代大型汽摩厂房天窗优化策略——根据生产工艺和工人的生理心理需求，从平面功能出发的差异化、多样化设计策略。
　　第五章：总装厂房天窗优化设计与综合评价。以第四章的天窗优化策略为指导原则对总装厂房的天窗进行了优化设计，根据平面功能、生产流线、视觉作业要求工人作业感受等进行天窗选型和优化。将优化后的厂房进行物理环境模拟并于优化前厂房进行比对，提出只要对天窗进行正确的设计，可以在满足采光的同时协助自然通风、改善热环境，达到采光和集热的平衡，实现建筑节能。
　　第六章：作为结语部分对重庆汽摩厂房的天窗设计方法进行总结和展望。

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图表目录

1 绪 论

1.1 论文选题的背景

1.2 论文选题的意义

1.3 研究的范围与内容

1.4 研究方法和技术路线

2 人类工效学理论研究及在厂房天窗设计中的应用

2.1 人类工效学的起源及定义

2.2 厂房环境对工人生理和心理的影响

2.3 天窗在厂房环境设计中的运用

2.4 本章小结

3 重庆地区汽摩总装厂房调研及分析

3.1 重庆工业园区基本概况

3.2 调研方法及目的

3.3 调研基本信息

3.4 总装厂房物理环境测试

3.5 工人访谈及问卷调查

3.6 调研结果分析与总结

3.7 本章小结

4 基于人类工效学的天窗优化策略

4.1 总装厂房室内物理环境现状模拟与分析

4.2 天窗影响因子分析

4.3 天窗优化策略

4.4 辅助调节措施

4.5 本章小结

5 总装厂房天窗优化设计与综合评价

5.1 设计概况

5.2 方案设计

5.3 模拟计算与分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录