概念设计阶段基于风环境模拟的建筑优化设计研究

摘要

城市化进程的推进，城市高层、超高层建筑等高密度建筑大量崛起，增大的容积率和高度，引发了一系列风环境问题，包括耗能问题、舒适性问题及安全问题等。因此，建筑风环境问题已不可忽视。当地风气候、周边环境、场地布局、建筑体型、外围护结构及辅助措施等都不同程度的影响着风环境。建筑设计的早期阶段介入风环境设计比设计后期介入更有优势，既可站在全局的角度统筹考量，又可以避免后期发现问题导致的时间及人力的浪费。如果在设计过程中对风环境有一个定量或者定性的评判标准以及预测方法，为建筑师在概念设计阶段即对风环境进行考量提供科学方法和设计依据，对建筑设计的健康发展和建筑环境的改善具有重要意义。
　　 本文利用CFD模拟技术，探索了风环境预测的可行方法，为概念设计阶段的风环境优化提供数据支持，简化了评价过程，提高了评价的准确性，实现了数据的可视化表现。本文主要针对概念设计阶段的风环境设计作探讨。首先，分析风环境相关的理论基础，为下文的模拟分析及策略研究提供理论支持;然后，通过Airpak从建筑群体布局和建筑单体两个方面对通风进行模拟比较，总结出一些定量或定性的规律;再然后，针对前面模拟，总结设计过程中的相关设计策略;最后，提炼设计过程，并通过设计案例验证其合理性。
　　 文章主体主要通过模拟分析、结果比较、策略总结三个方面来完成，并以此为基础，提出建筑风环境的设计策略及设计方法。意在为建筑师在概念设计阶段将风环境作为建筑优化考量提供思路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 建筑能耗及环境现状

1．1．2 风环境模拟技术应用发展

1．1．3 传统生态学思想

1．2 研究目的

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 研究方法及论文框架

1．4．1 研究方法

1．4．2 论文框架

第二章 风环境理论基础

2．1 建筑气候区划

2．1．1 建筑热工设计区划

2．1．2 建筑气候区划

2．2 自然通风理论

2．2．1 自然通风基本方式

2．2．2 自然通风影响因素

2．3 风环境评价方法

2．3．1 国内外风环境评价政策标准

2．3．2 常用风环境评估方法

2．4 风环境研究方法

2．4．1 计算机流体力学(CFD)

2．4．2 多区域模型法

2．4．3 区域模型法

2．4．4 实验法

2．5 CFD模拟的基本理论

2．5．1 CFD简介

2．5．2 湍流模型

2．5．3 CFD软件Airpak

第三章 建筑风环境模拟分析

3．1 群体布局对风环境的影响分析

3．1．1 平面布局

3．1．2 垂直布局

3．2 建筑单体对风环境的影响分析

3．2．1 建筑形体对风环境的影响分析

3．2．2 建筑外围护结构对风环境的影响分析

3．2．3 建筑辅助空间对风环境的影响分析

第四章 建筑风环境优化策略研究

4．1 场地及布局

4．1．1 场地

4．1．2 布局

4．2 形体

4．2．1 平面形体

4．2．2 立面形体

4．3 外围护结构

4．3．1 单层结构

4．3．2 双层结构

4．4 竖向通风结构

4．4．1 中庭

4．4．2 风井、太阳能烟囱

第五章 设计过程

5．1 概念设计阶段建筑风环境设计

5．2 案例分析

5．2．1 基本方案设计

5．2．2 风环境优化设计

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢