建筑结构设计方法（共12篇）
建筑结构设计方法 篇1
1 设计预想
自然建筑大师赖特曾说过:“一种能回应环境与生态体系的建筑物,是能与基地的自然特性和谐共存的建筑物。”
高层建筑在一定程度上缓解了城市拥挤的现状,扩大了公共绿地和其他的活动空间。但人们大部分的活动还是在高层建筑内部,若解决每栋建筑的散热和其中大量人员的休闲生活需求,需与之相配的巨大绿色空间。而这种土地绿化手法很难满足我国经济高速发展的需要,所以最直接有效的方法是在建筑上创造绿色空间。高层建筑最明显的特征是它的表面面积比占地面积占有更广泛的区域,所以墙面绿化建设因可有效地提高绿化面积和减少建筑的能源消耗,而符合节能建筑和绿化建筑设计概念,得到普遍的倡导。绿色建筑墙面这一设计技巧被运用在建筑墙面来增加绿化面积,并逐渐得到了越来越多的关注。
但是现在广泛使用的垂直绿化模式(墙面绿化和屋顶绿化),既不符合北京的四季分明的气候变化,又不符合建筑和生态相结合的预期——不单只是在建筑平面上平铺绿化植物,而是利用植物为北京的高层建筑做二次改造,改善城市环境,改善居住人群的生活质量。通过之前对于垂直绿化的研究,可在垂直绿化的基础上发展立体建筑绿化,使绿化从平面转化为立面,不但能扩大绿化面积,而且可以在建筑和绿化之前的立体空间里增加一些功能区域,比如休闲区、花园区、儿童区等,并对绿化形态做更多的装饰处理,这样绿化将不仅仅是一种生态的辅助,而是能转化为一种可改造现有建筑的手段,不仅是种植在墙面的植物,而是可给生活在建筑中的居民带来更多生活乐趣的建筑模式。
2 立体建筑绿化的设计思路
“从古至今,人始终是所有事物的一种尺度。在人身上存在着他对自然的感情,存在着他对自然的和谐与一体,同时存在着他对自然的内在反应和关系。”——波特曼[1]。
3 设计概念来源
因为这次的设计地点选在北京,笔者希望能引入一些中国传统的设计元素,比如传统的中国建筑跟绿化结合的典范——中国园林设计(图1)同时为配合将垂直绿化的平面转换为立体建筑绿化的立体的概念,笔者希望利用将平面的中国传统山水画的概念引用到建筑上,在建筑立面上作出中国传统园林的立面效果。
4 设计过程
中国山水画跟建筑外立面的结合方法如下。
首先选择一幅山水画,既有山水的线条勾勒,也有大面积的留白,符合中国山水画和传统园林设计的特点(图2),在绘图软件中,将山水画做一个线型勾勒(图3,4),接下来将线型简化,并跟建筑作贴合处理(图5,6)。
将线型区域根据原来山水画的形态做简单的立体处理(图7)。
5 区域空间设计
建筑外立面的空间作区域设计,需首先确定要做的区域与位置。
立体建筑绿化要保证交通的通达性,既要便于行人和车辆通行,也要考虑到消防疏散的因素。在做立体墙面绿化时,不仅是表现绿化和建筑上的设计,更多应给生活在建筑里的人提供更多的活动空间和生活享受。
例如,老人活动——老人喜欢热闹,许多资料表明,当老人观看小孩玩耍时,会激发出生活的活力,因此老人活动区宜紧邻儿童活动区。
儿童游戏——“一起做游戏”能鼓励儿童互相交往和学习,需足够的地方满足儿童的群体活动。许多经验认为沙坑是最经济且安全的儿童游戏场所,还可放置消耗体力的儿童游戏器具。儿童活动区旁宜设成人休息处,可有植物或围栏阻隔,应对儿童活动区保持适当监视。
随着生活水平提高,很多人喜欢养宠物,尤其是养狗。遛狗成为人定期外出散步的理由,增加了人室外活动机会。在美国伯克利“把公园的一部分用篱笆围起来并指定为‘试验性的遛狗公园’”,遛狗者在遛完狗后要负责清扫,结果很受欢迎,后来在美国有许多社区已发展出类似空间以满足城市里狗及其主人的需要[2]。而孩子又很喜欢宠物,常跟宠物玩耍可培养孩子的责任心,所以宠物区可放置于儿童区旁边。
空中花园宜设安静的团体活动,所以可放于老年区旁边,并据情况将功能改为露天茶座、烧烤区、赏月区或晚会区。青年区比儿童及老人活动区相对次要些,而且年轻人喜欢运动,可利用建筑立面的形态,将青年区设计成攀岩区,让青年人可以在自己居住的空间就可以享受运动的乐趣。养花种果种菜很多人都有养花的爱好,因此可在每个区域都设计绿化,既有装饰效果,也可让住户可自己动手养花或栽植盆景。栽植一些易管理的果树非常有趣,人可观察长叶、开花、结果和落叶等过程,还可体会收获喜悦,青少年可由此了解自然,热爱自然。调查研究中注意到,对那些得分很高的广场,人们的评价主要涉及各种景观要素的形式、颜色和质地,这些景观要素包括树木、灌木丛、喷泉和雕塑、不同形状的工艺品、空间提示物、隐蔽处、拐角和高程变化。高层住宅的立体建筑绿化作为公共活动空间,也存在这种规律。来访者受到丰富的颜色、形状、质感和疏密变化的视觉刺激,感受自然,可释放生活压力,舒缓高层住宅带来的单调感、冷漠感和紧张感。
季节变化使立体建筑绿化植物呈现很有趣的生长态势。为避免冬季单调的色彩,需要有常绿树和冬季开花树木来调节,如松树、梅花等;树叶颜色变化能带来季节的信息;用彩色叶片的地被类植物和灌木既能使色彩搭配变得很丰富,又可节省频繁更换花卉的成本;不同种类的草皮能组成多彩的图案;土层深度不同,草皮深浅不同。小品类植物配置简易构筑物能有效限定空间和营造空间氛围,如亭、花架、廊、玻璃花房等。它们体量不宜过大过密,不应对后排住宅产生遮挡。花架和廊适合攀缘植物生长,其绿荫又适合人们活动。木质休息长椅在屋顶绿化中很重要,可散布在各种活动区周围。
立体建筑绿化面积有限,如缩微自然一般需通过简单而精致的植物搭配、材料来营造出自然环境的感受。因此,需要严格控制植物的种类和密度,能产生小中见大的效果。上述活动内容宜室内外结合,让不同年龄段和不同需求的人群都能感受到空间变化带来的乐趣(图8,9)。
6 结构和绿化说明
因为在建筑中有大量的留白,这一部分可以直接采用传统垂直绿化的模式,(图10,11)直接在窗户中间的空隙部分种植植物,可以制造很好的光影效果(图12)。
关于立体绿化的部分,采用网格南非设计师霍尔丹马丁的容器悬挂式垂直绿化系统——wallflower系统(图13)。可以在墙壁上种植有机蔬菜和植物,让高密度的城市环境变成有大自然气息的可持续发展的居住地。
这个模块化种植安装方便容易,可以让每一个区域和家庭都可以拥有自己的垂直花园。在设计系统结构时,马丁模仿了蜂窝实际有效的阵列组合,模仿蜂窝的组合模式而非蜂窝的形状。
模块化系统是由3个大小不同的花盆组合成的六角形,每个花盆是由再生纸加工成型,紫外线稳定,再通过可再生不锈钢支架安装在墙上,形成立面绿化效果。3个不同大小的花盆根据各种蔬菜的不同土壤深度要求专门设计的:大花盆可种植根茎类蔬菜,例如胡萝卜,中等花盆可种植如果实,如西红柿,小花盆可种植茎叶类蔬菜,如生菜,还有其他植物如爬山虎或肉质植物都可以种植在wallflower中。
7 效果图展示
宠物区、儿童区效果图如图14所示,老人区咖啡厅效果图如图15所示,空中花园区和青年区效果图如图16所示,结构外框架示意如图17所示,植物生长示意如图18-20所示。
8 结束语
北京是中国的首都,作为最大的发展中国家的首都,城市的发展不可避免的带来了严重的环境问题,过多的工业废气排放和汽车尾气在见证经济增长的同时,也在吞噬着整个城市人民的健康,而城市用地过多,高层建筑密集,城市绿化减少,让号称城市绿“肺”之称的绿色植物过少,也是摆在中国政府和人民面前的现实问题。
在对别国成功案例的研究中发现,在制定法令,节能减排,研发新能源的同时,在城市中利用绿化跟建筑结合的模式——垂直绿化是解决城市绿地过少,改善城市环境的不二选择,在系统的研究了垂直绿化的功能和作用,以及它的历史和发展后,笔者发现了现阶段垂直绿化存在的两面性,虽然它在改善城市生态和对建筑平面有一定的改善作用,但是目前在发展过程中也存在一定的局限性,比如只有平面的装饰效果,没有立体的造型设计,大部分研究都是种植植物和工艺的研究,忽略了对建筑的二次改造功能,另外一些开放和半开放的设计并不适合四季分明的北京,所以结合以上观点,和笔者对垂直绿化的研究以及对北京现状的调查,将传统的垂直绿化转变为更适合北京的立体建筑绿化,这种新的绿化方式不但融入了中国传统的园林设计特点,更创新的将平面的中国山水画的概念跟立体的建筑作结合,在建筑立面上设计出立体的中国特色的立体建筑绿化模式,并在其中摆放了宠物区,儿童区,老年区,咖啡区,空中花园和为青年人设计的攀岩区,不但利用绿化模式完成了对建筑的二次改造,改善了城市环境和居住人群的生活质量,更为开放性小区实施后小区内部的绿地和活动区域私密化提出了一条新的设计思路。
由于受到条件的限制,本次的研究主要通过文献查找和实地走访的方式进行,虽然对垂直绿化进行了分析和研究,并提出针对北京实际情况的立体建筑绿化发展模式,但是对一些理论的认识还不够深入,对立体建筑绿化的设计还停留在图纸阶段,并没有细致的对结构和材质以及实用和耐久性进行详细的研究,只是完成了立体建筑绿化初步的概念设计和结构引用。
因此对立体建筑绿化的最终结论的合理性论证进行的还不够全面,需要在下一步的研究中进行更多更深入的研究。
参考文献
[1]石铁矛,李志明.约翰·波特曼[G].北京:中国建筑工业出版社,2003.
[2]克莱尔·库伯·马库斯,卡罗琳·弗朗西斯.人性场所——城市开放空间设计导则[M].第2版.俞孔坚,孙鹏,王志芳,等.北京:中国建筑工业出版社,2001.
[3]Jean Carroon,胡先福.建筑与环境管理相互关系及发展综述[J].建筑技术,2015,46(1):6-10.
[4]龙文志.植被绿色幕墙——墙体垂直绿化的发展与展望[J].建筑技术,2013,44(10):925-932.
建筑结构设计方法 篇2
关键词：绿色建筑;建筑设计;节能设计;新能源
1前言
建筑规划设计方法初探 篇3
关键词：建筑规划设计 文明 可持续发展
城市规划设计关系到城市的整体布局和功能区域划分，只有真正体现建筑设计的重要性，才能实现城市规划设计和建筑设计的和谐统一，建筑也变得像资本一样越来越不甘于在幕后指挥，它总试图用最个性的发行来吸引目光并发出最响亮的呐喊。最终达到社会、经济等方面的良好效果。作为城市建设中的建筑规划设计师建筑师需要认真思考这些社会问题，通过认真而又负责任的设计并不能从归根本上解决问题，但至少能够减少自身设计对城市对环境造成的不良影响和危害。
一、建筑规划设计原则
建筑规划设计作为城市规划设计的重要组成部分，应充分考虑城市经济的发展状况、城市特色、文化背景、民风习俗，根据整体环境和具体需要来综合设计，充分体现国家人居战略目标最基本的发展需求，符合相关规划设计规范。具体而言，应遵循以下原则
1 整体性原则
完善建筑群空间布局艺术性、避免单一呆板兵营式的组群布局，体现以人为本人，与自然和谐、融洽，可持续发展三大原则。建筑形式和空间规划应具有亲切宜人的尺度和风格，居住社区环境设计应体现对使用者的关怀。要满足不同年龄层次的活动需要，为其提供相应社区服务设施，在满足生理需求的同时注重居民的精神生活，通过对物质形态精心规划设计以及对住户组织活动特性的研究创造更多积极空间，促进住户之间的相互交往，提高其防范性和睦邻性。
2 满足多元化要求
运用新理论、新技术、新材料、适应家庭结构的多元化、小型化、人口老龄化、住宅商品化、住区智能化、及私人汽车进入家庭的转变提供满足各阶层各经济水平住户需求的多类型住房，如别墅、花园住宅、多层跃层、小高层、高层、错层、宾馆式住宅。 最大限度满足住户使用功能，在安全性、私密性、舒适性原则下，应广泛满足诸如单身、两口之家、三口之家、两代居、老年人居等多种户型结构：丰富建筑造型，使立面新颖，色彩搭配协调，细部装饰美观多样统一。
3 突出生态质量，提高文化品位
低容积率，高绿化率；设置大面积绿地（生态性），分散组团绿地（可达性）：应当关心绿地率，并非绿化率。绿地率指小区绿地与组团绿地占小区总用地百分比，不包括宅前或公建绿地（此两项分别属于住宅用地或公建用地）。而绿化率指空地（也可包括平屋面）绿化百分比：增加文化设施、交流场所，尊重历史文脉，建设艺术学校、画廊、图书馆、电影院等，形成一种风格、一种个性、一种特色、一种品位。
二、建筑规划设计意义
随着经济活动的开展，城市的功能骤然繁多了，不同功能的建筑物出现了。建筑规划设计与城市的关系就像水滴之于江海，树木之于森林。
1 提高人们的生活质量。城市规划设计的实质在于合理利用土地和空间资源，协调城市功能布局进行全面安排。城市规划设计结合城市区域内的政治、经济、文化、民族等实际情况来进行。在城市规划设计工作中提出城市整体建设的具体实施计划，把城市整体建设活动进行有序的编排，实现建筑建设活动能够按计划进行。避免了人们直接以城市规划设计去指导微观的项目建筑设计，导致环境品质下降的现象发生。现在城市规划设计其根本目的在于，通过对城市社会的空间环境设计，改善人們的生存的环境质量。
2促进城市整体建设工作的稳步进行。城市规划设计涉及到城市政治、经济、文化、人文、治安等诸多方面，城市规划设计方案中将各项工作具体化，有效保证促进整体建设工作的稳步进行。
.3对城市建设的调控作用。城市规划设计对城市建设的调控作用是多方面的。建筑规划设计控制了科学文化发展的进程，一个有代表性的建筑凝聚了一个时代的科学艺术文化成就。世世代代的影响后人。这时的建筑所代表的意义也已超越了一般建筑师所讨论的范畴。城市规划设计对城市文化建设的调控过程，实现了不同城市不同时期的合理规划。
4 是不同阶段的文化体现。建筑虽然不会成为社会进步、建筑变化的先锋，但是它会随着设计人的思想的变化而变化。最终形成时代所赋予的鲜明特征，精神及文明上的传承和影响却是长久存在的， 但是最后都改变不了被湮灭的结果，所以建筑设计在文化和哲学上的意义是显而易见的。
三、建筑规划设计方法
1.遵循可持续发展原则，在保证现代居住生活设施和质量前提下，应尽可能降低能耗，采用适用技术，提高居住社区自身环境自净能力，从而减少其所在城市周边地区对其污染治理的压力。保证环境质量，在营建过程中，特别在社区管理领域，积极提倡公众参与，采用各种形式，使住户真正成为社区的主人，从而加强居民长久居住的意愿，实现可持续发展。
2. “新城市主义”设计手法的运用
目前我国城市多层住宅区的容积率为1.5以上，而城市中心区采用更高的标准，迫使房地产开发商只有建高层住宅，这些指标远远超过花园城市、新城市主义的建设要求。因此花园城市以及新城市主义的很多具体的设计原则和做法，对中国而言并没有多少实际操作意义。我们需要借鉴的，是其以人为本的思想，更重要的是如何在高居住密度的限制下通过规划设计实现以下目标：紧凑的、功能混合的、适宜步行的邻里：与用地位置和特征相适宜的分区；能将自然环境与社区结合成一个可持续的整体的功能化和艺术化的走廊。
3“实用主义”设计手法
市场经济发展到今天，在现今的规划设计项目中，我们更多地感受到市场的选择和经济的制约对设计中自由发挥“形式与空间”的羁绊。以功能性为主的“实用主义”设计手法，在现有市场经济条件下，这种设计手法具有强大的生命力和合理性。
4活力型”社区的设计
多样化的、混合的设计，避免僵化的、绝对的功能分区，倡导功能多样化和完善，以及混合使用；创造多样化的住宅类型，提供多元选择：利用商店、公园、学校等服务设施在步行可及的范围内增加住区交往的多样性和促进邻里关系的发展。
同时，还要注意保持居住区品质，防止社区环境老化。坚持在专家的指导下，公众参与社区建设，体现综合环境优先的原则，保持居住区生态平衡。应该避免长期以来由于资源利用效率低，城市生态系统结构与功能失调，生态资产萎缩，城市生态服务功能不足，而对城市环境的破坏。
建筑规划设计，是一个复杂的过程，需要规划、策划、工程、管理等多方面的合作来完成。以上是笔者对居住区设计的一些思路，这些思路不可能涵盖目前所有的有创新意识的设计思路，需要规划师们付出艰辛的努力和探索，来不断创新、完善。相信如果规划师们都来关注居住区环境设计的发展，我们的居住区环境一定可以达到一个更理想、更舒适、更优美的境界。
参考文献：
1李方良，杨勇.和谐社会中建筑与自然环境的关系[J].中外建筑，2007，（5）.
2仇如英，郭煜.气象对建筑的影响[J].广西大学梧州分校学报，2001，（4）.
建筑设计方法探析 篇4
1 建筑设计的方法
建筑实用、建筑思想、建筑手法, 这三个因素是建筑师支撑建筑创作的基本内涵, 也是建筑师在建筑创作过程中引导设计的主要依据, 它们之间互为因果、互相依存。我们说建筑设计的前提是设计形成的建筑首先要满足使用功能, 在此前提下, 通过建筑思想的指引, 运用相关的建筑设计方法, 可以完成具有某种倾向的建筑作品;相反, 面对具有某种倾向的建筑作品, 分析其设计方法, 也可以总结出一定的设计思想来。不论正反两方面看建筑设计, 建筑的实用、思想、手法是贯穿建筑设计始终的。我们知道建筑设计的方法很多, 也并不能统一出一种或几种固定的设计手法。正因如此, 我们才有了多种设计流派和多样的建筑设计。但是就某种流派而言, 都会有其相对特有的建筑设计方法和手段。从包豪斯到现在的高技、结构、解构、后现代以及简单主义的发展等等, 虽然设计方法多种多样, 但对这些设计方法而言, 都对建筑多样性的发展起到了重要作用。我们从建筑创作的内涵和过程中可以明确地看到, 建筑设计方法具有其特定不变的中介位置, 它是从建筑思想到建筑实物的操作性环节, 是建筑从“虚”到“实”的物化过程。因此, 研究建筑设计方法也是分析建筑思想和作品的必由之路, 由于它的操作性特点, 对我们从事建筑设计的人员来说是非常有意义的。
建筑设计方法的产生在某种意义上是对人类生活与思想的总结。运用它能使我们科学严谨的对待建筑设计。建筑设计的最基本的过程足一个“由简至繁, 由繁至简”的推敲过程。我们可以拿极少主义的建筑设计例子来看, “极少”并不是不经过设计, 而是在建筑设计过程中对繁琐内容进行科学合理的取舍。
1.1 符号象征法
我们把特定的或约定成俗的符号, 使用在建筑表面或建筑内部的特定装饰部位;或者, 用这些符号来演绎建筑平面以及空间体量。比如国内经常能看到运用传统大屋顶这一特定符号来说明历史文脉的呼应和延续。虽然部分建筑设计生硬的照搬这一特定的符号并不一定能很好的体现建筑文化的传承, 但是纵观国内外的很多建筑作品, 符号象征法在建筑设计中还是不断的采用。该方法大量运用在一些对建筑形象有特殊要求的建筑设计中, 如企业可能试图通过建筑设计与企业符号的结合来展示企业的形象等。
1.2 建筑沿革法
建筑沿革法, 就是要对以往的建筑设计进行系统的分析, 从中提炼自然法则、历史、文化和人们的生活习惯、情趣以及人们的思想, 作为建筑设计的出发点, 从而进行建筑设计, 力求通过建筑设计来改变人们的生活习惯及行为习惯。
1.3 平面功能 (流线) 法
建筑平面设计是解决绝大部分建筑功能的一个重要环节。在对建筑物的功能分析时就会对所构想的建筑设计进行具体的分析。虽然建筑是一个三维向量的产物, 不应该也不可能单一谈论一个局部, 但是对于建筑的今后使用, 平面分析还是有必要单独提出和研究的。平面处理的好坏直接作用于建筑的使用功能。我们所要研究的是怎样通过使用流线的分析, 设计出合理的建筑功能来比如我们对公共建筑进行设计的时候, 常常要从使用人员的使用流线之间的关系、密集人群的安全设计、个体私密性等问题进行平面功能的组合;应该提供一个开放、安全、稳定、有亲和力的公共空间。而这些处理在大多数情况下建筑师在分析平面功能关系时必须全面考虑。平面功能 (流线) 法是目前建筑设计人员大量采用的一种设计方法, 其主要概念是, 先分析用地关系, 通过了解建筑物的使用性质, 从功能出发进行平面功能的合理组合, 同时考虑建筑的空间设计等环节。
1.4 构图法
现代建筑的基本体量、空间或其它要素, 都可以归纳为简单的几何形体, 如矩形、正方形等。建筑设计通过构图要素来分析几何形体之间的关系, 从中分析出形体之间的比例、尺度、对比、主从、韵律、均衡、重点等形式美的规律。使用构图法进行建筑设计的一个前提是:建筑师是怎样对其所设计的建筑进行定位的。关于探讨几何关系与构图也并不是到现在才有的, 早在希腊和罗马时期, 研究几何关系就已经相当深入了。构图法的一个典型实例是巴西国会大厦。
1.5 结构法
结构法亦称为结构主义的建筑设计方法, 其主旨是通过建筑的结构形式来表达建筑设计。结构与建筑空间是密不可分的, 可以通过结构设计的表达来演绎建筑物的性质, 现代建筑大师也曾经把建筑结构要素当作装饰要素来处理。但那些结构要素本身依然起着不可替代的作用。结构外露, 就像要告诉人们建筑内容是如此的丰富, 以至于人们看到此类建筑有时甚至会有点不知所措。
1.6 综合法
我们在建筑设计的过程中并不是只针对一个简单建筑而言。大量的群体建筑的建筑设计中, 将不同的个体建筑分析为不同的几何形体作为总体的设计方向和研究。使之对于每个单体建筑之间有着一种相互依存的关系这种关系是清晰地、明辨的。我们运用这种手法设计出了大型的、综合的建筑和城市来。这种方法是以上几种方法的综合。
2 建筑设计重点考虑的问题
在谈建筑设计方法的同时, 我们还应该意识到建筑师在进行建筑设计时还应该考虑些什么?我们是有着悠久历史和文化的国家, 建筑设计是不能没有文化和历史的。然而我们在继承和发扬我们的文化和历史这一工作上还远远不够。迄今为止我们还没有国际级的建筑大师。“这是为什么?”我们不禁要问!建筑是要靠对人们的热爱和对建筑创作充满激情的建筑师来完成的。我们的邻国印度也是发展中国家, 但是他们拥有世界一流的建筑师。
查尔斯.柯里亚作为一个建筑师, 在近4 0年的建筑实践中, 他注重将建筑和城市规划紧密结合, 并致力于解决第三世界国家发展而带来的人民生活问题, 并设计了著名的干城章嘉公寓。该公寓是为低收入群体做的居住建筑, 在建筑设计中更多的是考虑人性的意义。建筑师不能是仅仅为少数有钱人工作来满足他们的奢望。更重要的是能够为经济条件较差的民众创造舒适的生活环境, 建筑对人应该是平等的, 我们需要这样的民族建筑师。当我们走在上海这一中国目前经济最发达地区的街道上的时候, 我们不能只看到高楼林立, 我们更应该看到广大市民的居住和生活状况, 虽然有了翻天覆地的变化, 生活条件得到了空前改善, 然而看到依然还有一根根简易晾衣杆从破旧民居的窗台伸出来的时候, 作为建筑设计人员, 大家都会有一种内疚的思考。
3 结束语
优秀的、完善的建筑设计是设计人员所追求的, 当然也是为人类的居住提供高品质的居住环境, 分析、了解不同的设计方法是每个设计人员必要的工作。
摘要：建筑是人类居住的场所, 人类生活习惯和环境决定了建筑的意义。而建筑设计反映着人类对自然的了解, 筑设计的好坏影响着人类的生活。在建筑设计中, 不同的设计方法被运用, 而各种设计方法在设计中同样占有不同的地位, 本文就对六种不同的设计方法进行阐述。
关键词：建筑设计,方法
参考文献
[1]江步.绿色建筑设计方法研究[D].中国优秀硕士学位论文全文数据库.
[2]于文波.城市建筑综合体设计-空间、功能、交通组织[D]西安建筑科技大学.
上海高层建筑空调设计新方法 篇5
内容提要：当代空调的发展离不开两个可说是永恒的主题：一个是室内空气品质；另一个则是节能运行。所以，涉及空调的几乎一切新技术、新方法均是围绕着这两个主题，力求创新。本文主要介绍近几年来境外设计单位在承接上海某些高层办公楼设计中所采用的一些新设计方法，并结合国外的最新空调工程设计节能规范和个人的心得体会予以综合评述。本文的目的主要在于罗列并介绍笔者近年来对于上海地区这类高级民用与工业空调领域中的一些有关新技术、新方法的见闻，并结合国外最新的空调工程设计节能规范，浅谈个人的认识和见解。
关于空调平面分区概况
在欧美和日本，对于像诸如商场、餐饮、办公楼等大面积空间的空调设计都遵循一个基本前提——平面分区。所谓平面分区主要有两层含义：①根据负荷状态下的不同进行分区。譬如，在某些场合，考虑到太阳辐射热负荷可能随朝向和时间有很大变化，故按朝向可分成东区、西区、南区、北区，以利分别单独控制；但是应用得更多的是按冬季室内负荷性质不同而进行分区，分成内区和周边区。②在同一区（譬如内区或周边区）内，为了考虑节能运行，又人为地把一大块面积的空间假想地按150-250m2划分成一个个小区。每1个小区内由1台代表该区温度的温度传感器来控制该区的温度。对此，部分国家的空调设计节以有规范中还明确地规定了这种分区的最大面积的限值。
关于这一点，其实也是很容易理解的。如果一个很大的空间仅由1台装在某处的温度传感器来代表整个大空间的温度进行温度控制，那么由于气流组织和各个局部负荷的差异，各处的温度差别可能会很大，在同一时期内可能出现一处过冷，另一处过热的现象。这种过冷、过热，显然便导致了能源的浪费。
对此，这里不打算进行评述，下面拟着重讨论内区和周边区的问题。1幢大楼标准层平面一般至少得有500-1000m2，其进深少则几米，多则十几米。经验表明，紧邻外墙、外穿的区间，冬季由于室外气温低于室内，通过外墙、外窗的传渗透等影响，室内需要供暖，才能保持室内所需的温度。但是，远离外墙、外窗的区间，冬季却没有这炎热损失，所以，它没有供暖要求。非但如此，现有的现代化大厦的使用实践经验表明，随着办公设备的迅速进步，室内使用的自动化办公设备的种类和数量愈来愈多，如计算机、复印机、打印机、文件破碎处理机、传真机等等。这些办公设备的用电自然最终还是以热的形式散发出来。另外，现代化大厦室内照明的照度标准也远远高于一般常规建筑。这样大功率的照明灯具显然也是全年稳定的散热源。所以，就这部分区间而言，冬季不但不需供暖，而且还得供冷，否则室内便会过热。
基于冬季这两个部分区间的两种截然不同的空调要求，现在欧美、日本等国家的规范化做法都是首先在平面上划分为周边区和内区。内区需全年供冷，周边区则是冬季供暖、夏季供冷。
至于周边区和内区的具体划分方法，大致是把距周边外围护结构内表面3-5m的这一区间定为周边区，其余的面积则统称内区。
由于周边区和内区冬季的运行工况不同，所以，在空调水系统的设计上必须作出相应的考虑和安排。譬如，在水系统方面，尽管对个别空调机组而言，一般都是采用双管制；但是，对于整个中央空调的水系统，这时便不是双管制所能满足要求的了。因为在这种情况下，冬季一方面要考虑周边区的供暖，需要供热水；而另一方面又要顾及内区的供冷，必须供冷水。所以，从这一层意义上来主产，采用如此分区的空调工程的中央空调水系统必须是四管制。
空调风系统
在论及空调风系统的变化和新进展时，需要再重申一点，即我们的讨论主要是针对以办公为主要功能的高层办公楼建筑而言，需要把以居住为主要功能的宾馆客房撇开不谈。因为对于宾馆、公寓之类建筑的空调方式，可以说至今还没有出现其他任何一种能比风机盘管这种水—空气方式更为成熟、适用和经济有效的空调方式。
一、变风量空调方式的应用
众所周知，一般办公楼在建筑和使用功能上不同于宾馆、酒楼客房的一大特点就是空间大、面积大、内装修讲究、隔间的分隔要求能灵活多变。对于这类建筑，过去一直难于找到合适的空调方式。如果采用常规的全空气方式，一方面送风管、回风管截面积大，很难适应高层建筑层高低的状。另一方面，那么大的一个多区系统，各区的温度控制要求也实在是众口难调。因此，至今为止，不少办公楼还都不得不采用带独立新风的风机盘管系统这样的空调方式。
然而，风机盘管系统存在不少问题，其中最大的问题就是滴水问题。引起滴水的原因很多，譬如冷冻水供、回水管和滴水管的保温不好，凝结不排水管安装坡度不够，滴水盘排水口积灰堵塞等等。这种种因素都会导致凝结水的滴漏并污染吊顶。另外，办公楼开间大，其隔间随用户的变换，需频繁改变，如果采用风机盘管机组，则其固定的送风口和回风口将很适应隔间的调整。
基于上述种种因素的考虑，现在有些高级办公楼的空调工程已决定摆脱风机盘管系统，取而代之的是如图1所示的变风量空调方式。
按笔者的分析与归纳，这一系统具有一个很明显的特征，即系统的层次清楚。概括起来讲，可以归纳为3个层次：楼、层、区。其具体的含义是：①第1 层起，全楼设一套中央新风处理机组，这是一个定风量式（CAV）系统，专门用于向各层送固定数量的新风。②第2层次，每层设1套或2套空气处理机组和相应的一次送风系统。这是一个变风量式（VAV）系统，其送风量可根据送风干管内的静压传感器进行自动调节。另外，其送风温度可由1只温度传感器进行预先设定的定值控制。③第3层次，每1个分区设1台风机混合箱，或其他类型的终端，后者也像风机盘管一样，暗装在吊顶内。风机混合箱根据所在分区的温度状况，由温度传感器控制一次风的风量，然后通过软管分别送到各个送风口。风机混合箱有两种：一种用于内区，其中只有1台风机和过滤器，不含任何热交换器；另一种适用于周边区，其中除风机和过滤器外，还装有一组加热器。另外，在一次风的接口风管上装有风量调节阀，后者可根据各相应分区的温度控制器的指令动作，调节一次风的风量。对每一个分区或每个风机混合箱而言，尽管其一次风量根据温度控制的要求，随时都在变化，但其总的送风量却不会变化。
这种系统的优点主要表现在如下几个方面：
a.用全空气方式取代了水—空气方式的风机盘管，从而从根本上杜绝了凝结水滴漏的可能性。b.它不同于一般的全空气方式的空调系统，前者利用吊顶空调作回风室，基本上可省去回风管，而且一次风可采用低温送风，温度可以较低，因而一次风量可减少，从而可缩小送风干管的截面尺寸。
c.与一般全空气方式的多区系统不同，可实现各分区的独立的温度控制，从而改善室内温度分布状态，并且可节能。
d.可适应办公室隔间的变化，因为风机混合箱的安装部位及回风口的位置均与其下面的隔墙无关，即使要改变送风口位置，也只需调整送风软接管的走向即可。
当然，这种系统也有其不足之处。首称，在冬季，由于内区需供冷，周边区需供暖，周边区的一次风需要冷却后再进行加热，这显然构成了能源的浪费。其次，在多数情况下，其造价要高于一般的风机盘管系统。
二、双风机的全空气式系统
在上海较早建成的一些高层办公大楼里，现在反映比较普遍的一个主要问题就是新鲜空气量不足，这引起了办公楼内的工作人员的投诉和抱怨，这个问题已被专门的实测结果所证实。造成这种室内空气品质问题的原因可能有多种，主要的还是空调系统设计上的毛病。这主要表现在以下几方面：
a.在设计之初，虽然设计师在设计中也都按规定的标准考虑了必要的新风量；另外，卫生间也按规范要求的换气次数设计了排风。这样的设计看似一切均按规范进行，并无什么不妥。但实际上，这只是纸上谈兵。问题在于，若按仅有的几处卫生间的排风，其总的排风量还是太小，无论如何也平衡不了整个楼层所需的最小新风量。待建筑物建成投入运行后，往往由于无法开窗，新鲜空气不能如设计上计算的那样如数供应，导致大楼办公区内新鲜空气严重不足，住户们成天抱怨头昏头痛。一旦查出原因，人们就不得不纷纷搬离这种恶劣的工作环境。
b.在一些较早建成的豪华办公大楼里，也许是由于机房面积过小，难以安排；也许是由于设计师为了省事，新风管往往不是直接接入空调机组内，而仅仅通入机房内，新风完全靠机房内的负压吸入。这样的做法，省事倒是省事，然而，实际效果却令人遗憾。说起来，设计也是按规范取用新风量，但实际情况却大相径庭。
c.所谓的变风量空调器不顾场合的滥用。对于高层办公大厦，先姑且不谈其塔楼部分，且说那些高层办公大楼几乎必备的裙房部分。裙房一般均用作商店、餐饮、娱乐、集会场所。对于这些公共场所的空调，早期因缺少经验采用风机盘管加新风的方式比较多。后来，大多数有经验的设计单位在设计文件中往往都宣称须要用的是全空气变风量方式。但实际上采用的却是所谓的“变风量空调机组”。其实，这种变风量空调机组在功能上与风机盘管类似，只能视作大型风机盘管机组，无法真正变风量。采用这种简易式的空调机组是不能满足全年节能运行和充足的新风要求的。
那么，舒适性全空气方式空调系统的标准模式应该是怎样的呢？归纳起来，一个规范化的舒适性全空气式空调系统应该是完全自动控制并带有双风机，可实现全年新风量调节，冬、夏季能确保最少新风量，春、秋季能实现节能经济运行的系统。这一系统的基本组成及其简单易行的控制原理见图2.其相应的调节机构的控制作用见图
3、图4和图5.需要说明的是，关于舒适性空调的节能自动控制方法，根据气象分区的不同，可有多种多样的多工况自动逻辑程序控制方式。这些方式在微机的支持下尽管实现起来并不难，但却显得十分繁杂。比较简单易行、实用的当首推如图2中所示的三种工况分程控制。不管是模拟式控制，还是直接数字式控制，其动作的原理都可用图
3、图4和图5比较直观地反映出来。分程控制的特点是靠执行机构上的定位器（电子式或气动式）预设的信号响应范围（电压或气压值范围），来确保各调节机构（如联动的新风和排风阀F1、F2，加热阀V1和冷却阀V2）不同时间、有序地相继动作。在这里一共采用了三个调节器101、102、103.调节器101的作用主要在于确保冬夏季最小新风量的设定。调节器103的作用在于根据室外温度，对室内温度传感器设定值进行自动再调。
新风阀F1和排风阀F2（还有与之联动，但作用相反的回风阀F3）在过渡季根据室内热负荷状况逐步加大开度，以充分利用室外低温空气的自然供冷能力来代替制冷机运行。这种作用在国外统称为“免费供冷”（free cooling）。“免费供冷”这是如今各国空调工程设计节能规范中必有的非常重要的一条。加拿大1995年国家空调工程设计节能规范对非居住建筑空调系统的节能经济运行的相应规范条文是这样记述的：除用于公寓、旅馆、汽车旅馆之外的，风量在1200l/s（4320m3/h）、供冷容量在20kW以上的所有空调系统都应在设计中考虑按照下列途径，利用室外空气，以求减小机械供冷的能耗：
1、直接利用室外空气供冷（新风节能运行系统）
a.直接利用室外空气以降低机械供冷能耗的系统。在采用新风与回风混合的过程中应能使室外空气取用量达到100%的程度，以获得室内空调所需的进风温度。
b.在如上所述的系统中应设有自动控制装置以使当室外空气温度高于回风温度，或者当室外空气值大于回风空气值时，能自动地把新风量控制在满足室内空气品质要求的最小限度。
c.除下述情况（即直接膨胀式系统，为避免因新风取用量过大而导致融霜的情况）外，在如上述各条文中规定的系统设计条件下，应能在即使机械供冷装置已准备妥当随时可用的情况下，也可做到使新风和回风混合后的温度尽可能接近室内空调所需的送风温度。
2、间接利用室外空气供冷（水侧节能运行系统）
关于第2种新风供冷能力的利用方法这里暂不讨论，拟留在后面论及水系统时再予评述。
另外，说来十分有趣，而且也很值得引起注意的是，在美国加州1991年的空调设计节能规范中，除上述类似的条文规定外，对如何确保室内新风量还作了若干十分明确的具体规定。规范要求，系统在投入使用前，必须进行认真的调试，以确保风量的平衡和新风量的导入。否则，每个系统必须在目的地安装带有读数的就地或可遥测的新风量计测仪表，以利随时直接观察和监测。
由此可见，国外对于确保空调新风量的问题也像国内一样，受到普遍的关切，在一些新建的豪华大厦中对这一点怎么强调也不过分。显然，采用带自动控制的双风机全空气式系统是为满足上述规范要求所必须的，因为这一方面可满足关于新风供冷的节能经济运行的要求；另一方面又可随时自动保持系统新风和排风之间的平衡，确保最小新风量的导入。
也许正是因为如此，如今已有越来越多的场合，不仅像那些具有较好客观安装条件的高层建筑裙房部分，以及全年不允许开窗生产的工业厂房舒适性空调中趋向于采用如图2所示的系统，甚至某些新建的高层办公大楼塔楼部分也开始出现采用这种系统的动向。
例如，本市正在建筑中的某一超高层办公楼的设计方案是通过国际设计招标，由德国一家设计公司中标而确定下来的。在该方案中，设计师提出了如图6所示的双风机全空气空调方式结合采用降温吊顶（Cooling Ceiling）方式。
该空调方式有两个特点：一是每13层设1套全空气式空调系统，机房设于中间一层，分别向上面6层和下面6层送风和排风；二是各室设置降温吊顶，以作为夏季最热期间的辅助降温装置。为防止冷水盘管表面结露，其入口水温需自动控制保持高于16℃。所用全空气式系统全年送风温度范围为16～24℃。过渡期可利用100%的全机关报风。冬季和夏季则用乙二醇溶液循环装置对排风的废热进行回收利用。
三、大温差或低温送风
近年来，国外基于节省热媒输送能耗，推行大温差小流量系统。对于空气介质而言，这类系统便是大温差的低温送风系统。具体的做法是有时用5℃的低温水，有时也可用7℃的通常冷水把空气处理到10℃左右，作为一次风送入风机混合箱与回风混合，稍升温后送入室内；也可直接通入变风量末端装置，以诱导室内空气与之混合，迅速减少送风温差。低温送风的好处主要有3点：①可减小送风量，降低风机动力消耗；②可减小送风管截面尺寸，有利于高层建筑层高的有效利用；③有利于降低室内相对温度，改善舒适度。如今在上海采用低温送风的工程有诸如88层的金茂大厦、上海证券大厦、原万国金融大厦等高层和超高层建筑，也有像在建的上海儿童医学中心这类高标准的现代化医院建筑。
四、置换式通风空调系统 置换式通风空调不同于通常的混合式空调方式，主要表现在如下几点：
a.采取下送上回的送风方式，可使清洁的送风气流首先进入室内人员呼吸带和有效活动区，形成有利于改善工作区的空气品质。
b.采用低速送风，导致气流缓慢扩散上升，形成垂直方向上的温度成层和温升梯度，提高了排风和回风温度，可节省夏季运行能耗。
c.由于是下送风，送风温度相对较高，对于全空气式系统的运行，加大了过渡季利用新风自然供冷的潜力，延长了其节能经济运行的周期，从而可更加缩短全年机械供冷的时间，进一步增大了节能效益。
鉴于上述特点，置换式通风空调方式普遍适用于一切以舒适性为目的公共场所，如影响剧院、体育馆等。据悉，在建的上海大剧院建筑设计方案为法国建筑师的作品，其观众厅采用的即是座椅下送风的置换式空调方式。另外，据认为，置换式通风空调方式应用于一般被视作难题的中庭空调，可获得独特的效果。
总之，基于置换式通风空调方式的诸多优点，预计随着其送风分布器的逐步国产化，必将在我国为人们所广泛接受。
五、“地板下空调装置”
这是日本一家设计公司在上海某高层建筑设计方案国际招标活动中标投标书中所提出的一种新型空调方式的特定名称。在此值得一提的是，在这次参加投标的五家国外设计公司中有四家来自北美，一家来自日本。其中有4个方案提出采用以风机混合箱为基础的变风量空调方式。但已记不清中标的日本公司的方案是否在这四者之列。不过，他们与众不同，给人以深刻印象的是，除主要方案外，还提出了不少辅助性空调节能措施。“地板下空调装置”即为其提出的为少数几间高级领导人办公室采用的新式空调装置。据称，这是一种独立式超薄空调机，其厚度仅为240mm，既可发挥空调机的功能，又可兼作空间分隔的隔热。这种设备显然包括制冷机、风机、加热器（电加热）。据称，它既看不到，也不需要在现场进行外部接管，而且其运行可按季节的变化，改变送风方式，即可实现夏季上送下回，冬季下送上回。
空调水系统
水侧节能运行系统——室外空气供冷的间接途径
在上述§2.2中提到的加拿大1995年国家空调工程设计节能规范对非居住建筑空调系统的节能经济运行的条文中，只着重讨论了直接利用室外空气供冷（新风节能运行系统）的节能方式，对于另一种间接利用新风供冷的方法未能涉及，现在此展开讨论。
有关条文的引述
在加拿大的国家空调工程设计节能规范相关条文的后续部分（间接利用室外空气供冷—水侧节能运行系统）是这样规定的：
a.利用室外空气通过直接蒸发、间接蒸发或两者相结合的方式来冷却供冷流体，以减少机械供冷能耗的系统，应能在室外空气湿球温度等于或低于7℃的情况下，为冷却送风空气承担系统预期的全部供冷负荷。
b.利用室外空气通过显热交换途径冷却供冷流体，以减少机械供冷能耗的系统，应能在室外空气干球温度等于或低于10℃的情况下，为冷却送风空气承担预期的全部供冷负荷。
个人的见解
根据笔者的理解，结合近年来从各方面得来的信息，笔者以为，要遵守上述规定，传统的空调水系统必须作出某些适应性的改变才行。这种改变可以举出如下几种：
a.过渡期和冬季，利用大楼新风系统的鹇风冷空气对冷冻水的回水进行预冷却。如图8所示的空调冷冻水系统是如今北美设计公司在国同人承接的某些高层建筑空调工程设计中常见的一种节能方法。图中所示为全楼共用的一套中央集中供新风系统中的新风空气处理机组。由于一直未有机会与北美国家的设计专家们作面对面的交流，所以，只能根据其示意图与功能，按笔者本人的理解对这一方式作出相应的剖析。笔者以为图中的前置换热器1和后置换热器2，主要用于过渡期和冬季的室外空气“免费供冷”用。图中的3只三通调节阀只作工况转换阀，不作调节用。利用这3只电动三通调节阀和联动的切换阀3的共同作用，便可实现冬季、过渡期和夏季3种工况的转换。
例如，在冬季（当室外低于10℃）时，切换阀3置于下方通路。冷冻水先后依次通过各层空调器4和板式换热器之后，进入新风空气前置换热器和后置换热器2，在此与低温的新风空气连续进行二次热交换。一方面利用室外的低温空气使冷冻水回水在进入机械制冷之前，先行“免费”预冷至某一稍低的温度，例如 13.9℃，则15.6-13.9=1.7℃，即为新风供冷的节能效益。与此同时，低温新风经与相对较高温度的冷冻水回水换热后，得以加热，从而节省了这部分新风加热所必须的外部供热量，这显然可为系统的冬季运行提供双重的节能效益。
夏季，利用切换阀3，开通上方通路，使冷冻水先经三通阀
7、后置换热器2和三通阀8后，进入各层空调器
4、板式换热器5，最后再通过前置换热器1与三通阀6，返回冷水机组。在此过程中，高温、高湿的新风空气先后通过二次降温、去湿换热处理，可获得所需的进风参数。
在过渡期，切换阀3开通下方通路，冷冻水则不经后置换热器2，不与新风空气进行热交换，直接到达前换热器1.显然，这时水与室外进风空气之间的温差已大大减小，但仍可在不同程度上获得部分预冷效果。
笔者以为，上述方式确实可为系统运行提供一定的节能效果，如果结合上述节能规范来看，这一节能效应尚远远不能满足规范的要求，因为后者要求新风供冷应能承担预期的全部供冷负荷。
b.采用风冷式冷水机组的一种派生型带预冷却的机组 这种机组的工作原理示于图9.这一利用方式的缺点是，在平时（夏季）不利用室外空气预冷时，会加大风冷冷凝器环路空气侧阻力，以致增大了相应的能耗。但它的好处是，风冷冷凝器可与预冷盘管同时工作，不必相互排斥，必须切换使用。
c.利用制冷系统冷却系统冷却水的密闭式冷却塔进行室外空气供冷
图10所示即为这一方式的工作原理图。在这一系统中是利用机械制冷系统中的冷却水冷却设备——密闭式冷却塔，来实现冬季对自然冷源——室外空气的利用。显然，在这里，机械供冷与自然冷源供冷两者是不能同时工作的，必须切换着使用。笔者以为，这一点也许就是在加拿大国家空调工程设计节能规范中规定，以室外空气干球温度10℃或湿球温度7℃为工况转换标准，并强调“能承担系统预期的全部供冷负荷”的道理所在。为使该装置能在低于0℃的室外气温下正常运行，系统中需充以乙二醇溶液不冻液。
显然，按照这一图式，必须具备一个条件，即机械供冷系统必须采用密闭式冷却塔。密闭式冷却塔价格虽然十分昂贵，但随着制泠系统对冷却水水质要求的提高，在不少场合下其应用是不可少的。随着新型高效、价廉的密闭式冷却塔的面世，并考虑到其冬季运行期间自然供冷节能的效益，其普遍推广应用的前景将更趋光明。
d.利用板式热交换器的节能运行方式
如图11所示的这一方式基本上与上述利用密闭式冷却塔的方式相类似，只不过在这里是把直接蒸发式（开式）冷地塔与板式换热器结合起来使用，以代替密闭式冷却塔的功能而已。但是，在功能上它却远逊于前者，因为后者在室外温度低于0℃时是无法运行的。
变流量系统
在我国，目前空调水系统采用定流量式系统比较普遍，其主要原因是它要求的的控制技术较简单。但是，由于空调水系统的输送动力消耗量大，而且空调负荷的特点又是绝大部分时间里处于低负荷状态，这就为空调水系统的节能运行提供了巨大的潜力。所以，在上述的空调工程设计节能规范中对此均有相应的明确的条文规定。例如，美国ASHRAE/IES90.1-1989的节能标准中明确提出：“水系统应设计成变流量系统。其所用控制阀应能根据系统负荷的变化自动地调节开度或逐级开启和关闭，系统应能将流量降低到设计流量的50%或以下。改变流量的方法不仅仅限于采用变速传动泵一种，可有多种方案选择，如多台泵的台数分段控制或泵的特性控制等。”
上述条文的规定是十分有道理的。一味追求变速传动控制（如变频控制），初次投资很大。特别是在水系统规模比较大、并联水泵台数较多时，比较经济的方法还是多台水泵并联运行中的台数控制。图12所示即为典型的二次泵系统台为九控制原理图。
在该图中，一次泵系统采用负荷控制原理，根据瞬时供、回水量及温差的乘积，计算出实际的负荷量。当负荷量减小到一台冷水机组的容量时，便停开一台机组及相应的水泵。在二次泵系统中，由于系统负荷，也即流量的变化引起的供、回水干管中压差的变化，由压差传感器感测到后，通过压差调节器控制旁通阀的开度，以保持系统的稳定压差。同时，当流量计测得的流量减少到一台二次泵的流量时，便停开一台二次水泵。
关于“三次泵”的应用
这里“三次泵”的名称是笔者为叙述方便而采用的，相对于上述典型的二次泵图式所作的一个非正式命名。实质上，它是指装在某些空调换热器（冷却器、加热器）前用于系统循环的水泵。三次泵的典型连接方式应用原理示于图13.采用三次泵的这一做法目前几乎已成为欧美和日本等国家通行的标准做法。但是，这一技术在我国却不为人们所理解，往往会被经手人员取消。与之对应的传统的三通调节阀接管方式示于图14.比较两者不难看出，其间一个最大的区别在于前者可使子系统内保持恒定的水流量，适用于变流量的水系统。而后者的作用在于使子系统内的流量随负荷而变化，适用于定流量的水系统。
按笔者的分析，采用三次泵决不是可有可无、徒添麻烦的事，其好处主要在于如下几个方面： a.改善子系统的水力工况和循环；
b.减少二次泵的扬程；
c.改善三通调节阀的运行条件。
关于这最后一点：笔者不得不多费此笔墨。在关于三通调节阀的运行方面，笔者曾有两次难忘的亲自经历。一次是约10年前在对（国外某公司）1只 DN80的三通调节阀进行调试时，发觉其阀芯会不停地旋转，过不多久便被磨损不堪。供货单位认为是因为系统压力太大，以致阀前后压差超过了允许的限度所致。其实，水系统中水泵的扬程尚属常规，仅只0.25-0.3Mpa，基本上为克服系统阻力所必须。另外一次则是去年上海博物馆空调工程的调试。所见也是一只较大规格的自动控制阀，结果控制阀难正常运行，以致冬季时常过热，夏季又过冷。外方供货单位也是坚持认为阀前后压差太大，超出了调节阀的允许限度（大口径阀的允许限度小），以致阀门无法关闭。这种种现象表明，我们过去通常习惯的设计手法不是没有问题的。采用三次泵的做法无疑会大大改善三通调节阀所赖以正常运行的水力工况，因为三次泵的特性可完全针对所在子系统（盘管、调节阀）的水力状况进行选定。
在述及三次泵及其与三通阀组成的子系统控制方式时，不能不提及最近出现的另一种更简化的采用变频调速型三次泵代替三通阀与定流量型三次泵的组合型图式（图15）。这种方式较之于图13控制方式的优点是不言自明的。
关于空调水系统的垂直分区
考虑到标准型冷水机组、空调器中的热交换器以及阀门、管配件对水静压的承载能力，迄今国内对于高层和超高层建筑空调水系统的常规做法，基本上都是按60m或100m的高度作垂直分区处理，即每隔60m或100m设置一个独立的水系统，在适当高度的楼层上分别设置板式换热器或者冷水机组，实现水力隔离。采用板式换热器一方面加大了造价，另一方面也增大了冷量和可供利用的温度损失。按高度分区设置冷水机组，结果将是机房分散，管理不便，加之系统各自独立，冷水机组不能互为备用，部分负荷下的运行效率比起统一的系统更低，能耗费用增大。美国某设计单位在上海88层420m高的金茂大厦空调水系统的初步设计中本来是考虑设置一个统一的水系统。全部冷水机组均集中设于地下层内，全楼不作垂直分区。为此，所有冷水机组、空调器、阀门管件均按高静压承载能力作特殊订货。美方专家说明，这种处理手法在境外不少超高层建筑中已经有过多次实践经验，技术上是成熟的、可靠的。后来，在实施中，中方有关专家提出了修改方案，按高度和负荷性质，分别组成3个独立的系统，即高区系统、中区系统和低区系统。各区系统均是一竿子到底，不殖民地作垂直分区。这一作法的一个主要好处是可降低中区和低区系统所有设备和管件的承载能力，但无疑这也使系统失去了不少功能，如3个系统不能统一步调供冷，不能互为备用；在低负荷时，3个系统的冷水机组都要在低负荷下运行；另外，在管理上也增加了不少麻烦，因为各系统中的设备、阀门及管件的额定承压能力不同，不能互换使用。总之，一个方案的优劣并不是绝对的，仁者见仁嘛。
大温差、小流量的冷冻水系统
迄今为止，我国空调工程中空调用冷冻水系统的供、回水温度的标准取值都是7/12℃，温差△t=5℃，这也许可以说是几十年一贯制了。但是，随着境外设计单位，特别是北美国家设计公司在上海建筑市场上的成功进取，随着蓄冷系统、低温送风技术以及冬季水侧经济运行技术的发展，给上海也带来了大温差、小流量的空调冷冻水系统。大温差、小流量水系统看来主要源自于美国和加拿大。日本近年来也在从事这方面的基础性研究，并相继发表了一系列论文报告，对该项技术作出了肯定性的结论。
一般大温差、小流量的冷冻水系统对供、回水水温度和温差大致是取5/15℃，温差△t=10℃。为了获得5℃的低温和10℃的温差，一般有3 种做法：①利用冰蓄冷系统提供低温水与之混合；②采用溴化锂吸收式制冷机与离心式冷水机组串联运行供冷；③是采用大温差、低温出水的离心式冷水机组。
冷冻水系统采用大温差、小流量的好处主要在于：
a.减小系统的循环流量，降低水系统的输送动力消耗。
b.减小管道截面尺寸，降低管道造价。c.可减小管井截面积，减小敷设管道所需空间。
d.减小管道供冷时的沿程传热损失。
e.提高回水温度，为冬季和过渡期实现新风空气供冷扩大了利用的潜力。
另据日本的实验研究，采用大温差、小流量的冷水系统后，即使是把全部10℃的温差完全落实在一级（图8所示为二级冷却）冷却器上，对其空气侧的供冷性能影响也并不大，基本上可不必因此而另订标准，加大换热面积。
大温差、小流量的冷却水系统
国内冷水机组的冷却水系统设计一般都是取进、出水温度为32℃和37℃，冷却水温差为△t=5℃，上海地区也是如此，这几乎也成了几十年不变的常规。但是，近年来北美国家设计公司在上海的某些新建高层建筑中提出了加大冷却水系统供、回水温差的节资、节能、节地的新做法。譬如，他们在主海原万国金融大厦的工程设计中采用的典型冷却水供水和回水温度分别为32℃和34℃，冷却水温差为△t=8℃。
冷却水系统采用大温差、小流量，除具有与冷水系统相同的好处外，还可减小冷却塔的使用数量及其占地面积。这一点对于超高层建筑塔楼屋面面积为有限的情况下是十分有意义的。
当然，冷却水系统加大温差后，其平均温度和出水温度的提高必然会导致冷凝压力的提高及相应能耗的增加。但是，必须指出的是，冷却塔出水水温度 32℃只是全年中仅有的少数最热几天若干小时内才会出现的设计值，而水泵的运行却是全年，甚至尽夜不停的。这种能耗的一失一得，平衡之后的结果应该是不言而喻的。
另外，该日本设计公司还为过渡季的节能，提出在玻璃幕墙的近侧下部开窗作自然进风，上部排风的安排。
六、利用双层中空地板风口进风的自然对流通风的节能方式 这是日本近年来在某些新建筑物设计中采取的一种典型方法。图7所示为工霜建筑物的剖面及自然通风示意图。建筑物中间是一个贯通全楼上下的中庭，各层地板均作成中空的夹层，充作风道。地板上设有带或不带风机的出风口。中间的屋顶上设有可进行自然排风的百叶。采用这种地板风道和地板风口可实现春秋季的自然对流通风的“免费供冷”、夏季夜间预冷及“个人空调”等多项功能。
对于自然对流“免费供冷”，由于比较直观，这里不再说明。至于夏季夜间预冷，则是指当夏季必须进行机械供冷时，可利用夜间相对温度较低的室外空气进行自然或机械通风，以实现对室内家具及建筑物本身的预冷却，从而减少白天空调供冷负荷和能耗。根据日本有关实测资料表明，利用建筑物本身的蓄热热性能进行夜间空气供冷、预冷和蓄冷，具有十分明显的节能效果。
在需要进行机械供冷、空调送风时，利用地板风口或靠地板夹层风道内的送风口，或利用地板风机式风口送风，由上部回风。利用地板夹层风道还可用短管连通侧墙内风道，在需要的部位设置送风口或带风机的风口，形成“个人空调”。
这种地板风道送风方式的好处主要有3方面：
a.可适应隔间分隔的自由、频繁的变化。
b.可适应不同时间、班制工作人员灵活、自由的使用要求。
浅谈建筑结构体系及设计方法 篇6
关键词：高层建筑；结构分析；设计；水平载荷
中图分类号：7U208 文献标识码：A 文章编号：1000-8136(2009)36-0027-02
1建筑结构分析与设计的基本特点
1.1 水平载荷成为决定因素
任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。在较低楼房中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着结构设计，水平荷载产生的内力和位移很小，对结构的影响也就较小；但在较高楼房中尽管竖向荷载仍对结构设计产生着重要影响，水平荷载却起着决定性的作用。
1.2 轴向变形不容忽视
通常在低层建筑结构分析中，只考虑弯矩项，因为轴力项影响很小，而剪切项一般可不考虑。但对于高层建筑结构，情况就不同了。由于层数多，高度大，轴力值很大，再加上沿高度积累的轴向变形显著，轴向变形会使高层建筑结构的内力数值与分布产生显著的改变。
1.3 侧移成为控制指标
与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素，随着楼层的增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度。使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，保证良好的居住和工作条件。
2 高层建筑结构的体系类型
2.1框架——剪力墙体系
当框架体系的强度和刚度不能满足要求时，往往需要在建筑平面的适当位置设置较大的剪力墙来代替部分框架，便形成了框架——剪力墙体系。在承受水平力时，框架和剪力墙通过有足够刚度的楼板和连梁组成协同工作的结构体系。在体系中，框架体系主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载。框架——剪力墙体系的位移曲线呈弯剪型。剪力墙的设置，增大了结构的侧向刚度，使建筑物的水平位移减小，同时框架承受的水平剪力显著降低且内力沿竖向的分布趋于均匀，所以框架——剪力墙体系的能建高度要大于框架体系。
2.2 剪力墙体系
当受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成剪力墙体系。在剪力墙体系中，单片剪力墙承受了全部的垂直荷载和水平力。剪力墙体系属刚性结构，其位移曲线呈弯曲型。剪力墙体系的强度和刚度都比较高，有一定的延性，传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，是一种良好的结构体系，能建高度大于框架或框架——剪力墙体系。
2.3简体体系
凡采用简体为抗侧力构件的结构体系统称为简体体系，包括单筒体、简体——框架、筒中筒、多束筒等多种型式。简体是一种空间受力构件，分实腹筒和空腹筒两种类型。实腹筒是由平面或曲面墙围成的三维竖向结构单体，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或开孔钢筋混凝土外墙构成的空间受力构件。筒体体系具有很大的刚度和强度，各构件受力比较合理，抗风、抗震能力很强，往往应用于大跨度、大空间或超高层建筑。
3 结构分析中常用的基本假定
高层建筑结构是由竖向抗侧力构件(框架、剪力墙、简体等)通过水平楼板连接构成的大型空间结构体系。要完全精确地按照三维空间结构进行分析是十分困难的。各种实用的分析方法都需要对计算模型引入不同程度的简化。下面是常见的一些基本假定。
3.1 弹性假定
目前工程上实用的高层建筑结构分析方法均采用弹性的计算方法。在垂直荷载或一般风力作用下，结构通常处于弹性工作阶段，这一假定基本符合结构的实际工作状况。但是在遭受罕遇害地震或强台风作用时，高层建筑结构往往会产生较大的位移，出现裂缝，结构进入到弹塑性工作阶段。此时仍按弹性方法计算内力和位移时不能反映结构的真实的工作状态，应按弹塑性动力分析方法进行设计。
3.2 小变形假定
小变形假定也是各种方法普遍采用的基本假定。但有不少学者与研究人员对几何非线性问题(JP——△效应)进行了一些研究。一般认为，当顶点水平位移△与建筑物高度H的比值△／H>1／500时，P——△效应的影响就不能忽视了。
3.3 刚性楼板假定
许多高层建筑结构的分析方法均假定楼板在自身平面内的刚度无限大，而平面外的刚度则忽略不计。这一假定大大减少了结构的自由度，简化了计算方法。并为采用空间薄壁杆件理论计算简体结构提供了条件。一般来说。对框架体系和剪力墙体系采用这一假定是完全可以的。但是，对于竖向刚度有突变的结构，楼板刚度较小，主要抗侧力构件间距过大或是层数较少等情况，楼板变形的影响较大。
3.4 计算图形的假定
高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形有三种：①一维协同分析；②二维协同分析；③三维空间分析。
4各类结构体系采用的分析方法
4.1 框架——剪力墙体系
框架——剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架——剪力墙的计算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。
4.2剪力墙体系
剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法。此法较为精确，而且对各类剪力墙都能适用。伹因其自由度较多，计算资源耗费较大，目前一般只用于特殊开洞墙、框支剪力墙的转换层等应力分布复杂的情况。
4.3 简体结构
简体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分类为：等效连续化方法、等效离散化方法。
等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化，以便用连续函数描述其内力；另一种是作几何和物理上的连续处理，将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板，以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。
等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析。这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架予结构法等。具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。
5 结束语
建筑设计方法探讨 篇7
对于建筑的设计指的是在对一项工程进行施工之前, 对于整个工程进行全盘的考虑, 将建筑的施工过程, 建筑所需要的资金预算, 建筑的风格和施工过程中所需要注意的一系列问题都统统的考虑进来, 在结合当地的地理环境和周边配套设施等等, 用设计师的思路进行整理, 然后形成一整套的设计方案。这个设计过程是需要设计师有着很高的水准, 要对建筑的地理环境进行充分的考察, 然后结合当地的风土人情, 利用自己超高的设计理念进行设计。一项建筑的好坏, 设计方法是非常重要的, 因为后续的施工都是根据设计方案来执行的, 所以设计方案一项建筑的灵魂, 一定要打好这个基础。
1 建筑设计的构成要素
1.1 建筑的功能主要指的就是建造房屋的目的是什么, 建造后用来干什么, 在使用上有么有什么特殊的要求等等。
1.2 建筑的技术主要指的就是在建筑的过程当中所应用到的建筑手法和建筑技巧。
他包括了在建筑的过程当中, 对于建筑材料的选择, 对于建筑构造的合理施工, 对于建筑设备的安装调试和保养, 还有就是在施工的过程当中一些技巧的应用等等。
1.3 一项建筑不光要注重建筑的实际使用功能, 还要注意到建筑
的外在形象, 建筑的外在形象能够充分的将建筑的内涵展现出来, 通过艺术手法的加工将建筑的形象勾勒出来。可以通过建筑的使用材料和外部构造上进行艺术化的处理, 结合周围的环境因素来创造出建筑的风格。
1.4 经济合理。
建筑构造设计处处都应考虑经济合理, 在选用材料上应就地取材, 注意节约钢材、水泥、木材三大材料, 并在保证质量前提下降低造价。
2 建筑设计的方法
2.1 平面功能法
平面功能法是解决绝大部分建筑功能的重要方法, 在对建筑物的功能分析时就会对建筑平面进行具体分析, 平面处理的好坏将直接作用于建筑的使用功能。所以我们所要研究的是怎样通过使用科学的设计方法, 设计出合理的建筑使用功能。平面功能法主要使用方法是:先分析用地之间的关系, 通过了解建筑物使用的性质, 从建筑的使用功能出发进行平面的合理组合, 并且考虑建筑的空间设计。
2.2 结构法
结构法是在建筑中比较常用的设计方法, 因为在建筑设计中, 不仅要有平面的结构设计还有空间上的结构设计, 要综合考虑多方面的因素, 将空间上的各个要素的功能充分的发挥出来, 再将他们进行合理的搭配, 通过这种结构设计法来表达出建筑的风格和内涵。
2.3 构图法
搞清楚建筑师是怎样对其所设计的建筑进行定位是使用构图法进行建筑设计的一个重要前提。建筑设计通过构图的几个重要因素来分析几何形体之间的关系, 从中分析出形体之间的主从、比例、对比、均衡、韵律等形式美的具体规律。
2.4 建筑沿革法
建筑沿革法主要是通过我们要系统的对以往的建筑设计进行分析, 从中研究和提炼自然的法则、历史、文化与人类的生活习惯及思想, 以这些来作为建筑设计的出发点, 从而进行相关的建筑设计, 极力想通过设计的建筑去改变人们的生活习惯及行为习惯。这个方法对于建筑师是非常难掌握的。
3 现代建筑设计的新趋势
3.1 回归自然化
随着环境保护意识的增长, 人们向往自然, 和天然饮料, 用自然材料, 渴望住在天然绿色环境中。北欧的斯堪的纳维亚设计的流派由此兴起, 对世界各国影响很大, 在住宅中创造田园的舒适气氛, 强调自然色彩和天然材料的应用, 采用许多民间艺术手法和风格。在此基础上设计师不断在“回归自然”上下功夫, 创造新的肌理效果, 运用具象的抽象的设计手法来使人们联想自然。
3.2 整体艺术化
在人们的物质生活得到了满足之后, 开始在精神生活上有所追求, 比较注重生活质量。那么在居住的环境上就会很大的要求, 要求居住的环境不仅要在生理享受上满足舒适度, 同时还要照顾到人们的感官享受。现在的大多数设计都将艺术化的效果应用到室内设计当中, 不仅在日常的功能上尽量的满足人们的需求, 同时可以让人么有非常愉悦的感官享受。艺术化的情景设计还可以陶冶人们的情操, 净化心灵, 在一个好的环境中休息, 为工作增加动力。
3.3 高度现代化
随着科学技术的发展, 现代化的手法在人们的日常生活中随处可见, 随处都可以应用到现代化的科学技术。在对建筑的设计中, 可以将现代化的、智能化的建筑手法、建筑技巧应用到建筑设计中来, 使人们充分的感受到新时代的气息。
3.4 高度民族化
只强调高度现代化, 人们虽然提高了生活质量, 却又感到失去了传统、失去了过去。因此, 建筑设计的发展趋势就是既讲现代化, 又讲传统。
3.5 个性化
一种设计手法是把自然引进室内, 室内外通透或连成一片。另一种设计手法是打破水泥方盒子, 斜面、斜线、或曲线装饰, 以此来打破水平垂直线求得变化。还可以利用色彩、图画、图案, 利用玻璃镜面的反射来扩展空间等等, 打破千人一面的冷漠感, 通过精心设计, 给每个家庭居室以个性化的特性。
3.6 服务方便化
城市人口集中, 为了高效方便, 国外十分重视发展现代化服务设施。在日本采用高科技成果发展城乡自动服务设施, 自动售货设备越来越多, 交通系统中电脑问询、解答、向导系统的使用, 自动售票检票、自动开启、关闭进出站口通道等设施, 给人们带来高效率和方便, 从而使建筑设计更强调以“人”这个主体, 让消费者满意, 方便为目的。
4 结语
建筑在当今社会中, 已经不仅仅是展现他的工作和生活的居住功能, 还在一定程度上表达着城市的精神文明。因为通过一项建筑, 不仅可以将这个城市的经济发展, 文化艺术展现出来, 还充分的表达了这个城市的精神面貌, 反应了当地的风土人情。所以设计师在对建筑进行设计的时候, 要对建筑所在的城市进行详细的了解, 在这个城市的历史, 人文等方面进行深入的研究了解, 结合先进的设计理念, 将建筑的风格充分的展现出来。
参考文献
[1]L.麦克哈格著.芮经纬译.设计结合自然[M].[1]L.麦克哈格著.芮经纬译.设计结合自然[M].
[2]张钦楠.建筑设计方法学[M].[2]张钦楠.建筑设计方法学[M].
[3]覃力.现代建筑创作中的技术表现[J].建筑学报, 1999, 7.[3]覃力.现代建筑创作中的技术表现[J].建筑学报, 1999, 7.
绿色建筑整合设计方法 篇8
1 绿色建筑与整合设计
1.1 绿色建筑
2006年, 中国建设部出台了国标《绿色建筑评价标准》, 2011年又出台了《民用建筑绿色设计规范》。绿色建筑正式进入全面实施阶段。所谓绿色建筑就是: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) 、保护环境和减少污染, 为人们提供健康、适用和高效的使用空间, 与自然和谐共生的建筑。
1.2 整合设计
绿色建筑项目从提出到拆除全寿命周期内都应贯穿绿色的理念。包括规划、设计、施工、运营管理等各个阶段全过程的配合完成, 只有这样才能称得上是绿色建筑。本文仅探讨设计阶段绿色建筑整合设计方法。
整合设计是一种设计方法和理念, 通过整合设计能够对建筑进行系统性研究, 通过建筑各要素之间的关系能够实现人与自然的和谐统一, 通过整体性、时序性、关联性等特征, 提出相应解决方案。整合设计在设计理念、设计技术、设计创作方面都融入了新的设计理念和设计方式, 拓展了建筑设计的范围。
2 绿色建筑整合设计理论及其应用
2.1 绿色建筑整合设计理论的提出
绿色建筑整合经历了整合的多个层次, 从学科到社会系统整合, 从小到大整合, 本文主要从整个的三个理论方面进行分析, 即整合的专业性、技术性和整合的方法, 并对此进行论述。
(1) 专业整合。1981年, 美国建筑师西姆.范.德.莱恩 (Sim Vaii D-er Ryn) 在其著作《整合设计》一书中对“整合设计”的概念给出了自己的定义。他认为整合设计是指在建筑过程中, 要根据建筑环境, 因地制宜的设计和建设房屋, 要体现建筑同自然的和谐统一, 而且在他一生的研究中, 侧重从生态学角度出发, 将建筑同自然和谐统一作为主要研究方向和研究目标, 在研究过程中, 他注重实地研究地形以及当地气候特征, 能够根据地形及地理气候设计舒适和谐的建筑, 在处理问题中, 他也多从生态自然学方面进行思考, 从中找出解决问题的方法, 例如如何处理生活垃圾, 建筑废弃物等。
(2) 技术整合。美国建筑师伦纳德.R.贝奇曼 (Bach man.L.R) 在其著作《整合设计—建筑学的系统要素》一书中提到, 整合是一种理念, 是一种思维方法, 建筑师都需要具备这种思维方式, 在建设过程中, 要有目的、有方向的进行建筑选择和组合, 强调设计的互补性和技术性, 他认为整合就是技术和设计的有效结合, 在整合中将主观和感官进行和谐统一, 他将整合分为软件整合和硬件整合两个部分。
(3) 整合工作方法。德国著名的建筑师托马斯将整合设计作为一种科学的设计方法来看待, 他将建筑研究视为一种诱因, 通过研究建筑找到设计方法。托马斯认为作为一名优秀的建筑师需要对事物充满好奇心, 建筑师也要具备科学家的思维模式, 对建筑充满想象和创新, 并从深层次对建筑进行剖析和研究, 找到建筑整合的有效方法。
2.2 绿色建筑整合设计理论的应用
阿莫里.B.罗文斯在《东西方观念的融合:可持续发展建筑的整体设计》一文中指出:绿色建筑包含面极其广泛, 不但指物质方面, 还包括文化、经济以及精神层次上的需求。在绿色建筑设计方面, 不仅需要考虑自然采光, 太阳能发电, 污水循环利用等因素, 还需要涉及到整合建筑与周边环境的自然融合, 关系到人与自然等许多方面。结合绿色建筑规范GB/T50378-2006的设计要求, 将绿色建筑整合设计理论的应用总结为以下几点:满足控制项;因地制宜选择一般项;尽可能采用优先项。
(1) 节地设计。建筑本身就是一种商品, 而绿色建筑则是一种优良的商品, 能够为自身创造经济效益的同时提高人们的生活质量, 节约生产生活成本, 提高经济效益。绿色建筑工程设计过程中, 项目的选址应该本着节地的原则, 项目选址应该结合具体的城市和地域规划, 满足居住建筑的人均居住用地指标, 并充分考虑合理开发利用楼顶与地下空间。
(2) 节能、节水、节材设计。绿色建筑倡导进行绿色、节能、环保的建筑设计, 因此应该注重建筑的整体性能与传统建筑相比有提升, 充分的注重建筑的经济效益、社会效益、环保效益相结合。例如, 坐落于上海市的上海建科院莘庄综合楼 (如图3-2) , 这个建筑物包括办公楼、科研楼以及配套用房、地下车库等。一共七层, 主楼用于办公以及商务使用。附楼为四层, 包括声学实验室以及节能实验研究室。这个建筑体, 主要以经济实用绿色环保为主, 在环保节能的基础上, 通过绿色建筑技术提升了项目的内在含量, 打造成了一个具有节能环保的绿色环保办公室, 尤其是在照明、温度设计方面进行了优化设计, 为整个大楼的日常办公节省了大量费用。
(3) 室内环境设计。室内环境质量和运营管理是衡量绿色建筑评价指标体系的重要项目, 室内环境设计与建筑内居住者的舒适程度息息相关, 因此, 在进行绿色建筑设计时, 应该从各个细节考虑设计的合理性, 包括:建筑和照明设计避免产生光污染、场地内噪声应符合国家相关标准规定、场地内风环境应该舒适自然等。实现在具有普通建筑居住水平的条件下, 能够减少日常生活开支, 减少运营维护成本, 为人们生活提供便利, 提供优雅舒适的室内环境。
3 绿色建筑整合设计理论及其应用的问题
3.1 受到传统设计模式的限制
就目前状况来看, 我国的设计公司或者设计院基本上都是采用传统的设计模式, 人员划分较明显, 不同的设计人员负责的区域比较独立, 一般来说, 主要有规划、建筑、结构、设备等专业的人员构成, 每位设计人员各司其职负责自己区域的工作。并且对于工作中存在的问题沟通较少, 以至于涉及周期较长。这种传统模式因为其自身的弊端使其不能较好地适应绿色建筑的发展。
3.2“协同决策”工作模式
通过对目前现有的建筑设计模式进行实质内容分析以及以往经验借鉴, 包括杨柳博士提倡的被动式设计模式、加拿大C-2000中的建筑模式、清华大学工作团所提倡的绿色建筑模式以及美国建筑学会的建筑模型, 同时采用协同设计方案以及并行设计方案对绿色建筑进行了整合设计, 对其进行设计过程的重构, 对绿色建筑的寿命周期和其他方面覆盖范围较广, 所包含的内容也比较广泛。建筑设计师在整个团队中起着承上启下的中心作用。规划、建筑、结构、设备等专业建筑信息沟通必须通畅。分为两种形式, 一种是按专业顺序传递;一种是按逆专业顺序的反馈。在整个绿色建筑的设计过程中对存在的问题传递和反馈更加及时, 有矛盾时及时协调解决。例如, 砖的选择:建筑师按绿色建筑理念, 确定类型规格后交给其他专业设计师。这个砖也必须满足其他专业的各类要求。其他专业设计师如有不同意见及时反馈建筑师。会协商、调整并最终确定能满足各方要求的最优方案。
设计师之间的交流更加频繁, 各个专业的工作不单单是在信息完全传递之后进行的, 即便是在信息传递不完全的状况下也可以通过相关信息展开自己的工作, 这就大大节省了产品的生命周期, 节省了较多的时间, 提高了工作效率。
4 结语
绿色建筑是可持续发展建设理念的必然选择。绿色建筑整合设计方法是设计阶段达到绿色建筑标准最佳保证!
参考文献
[1]易军.2010中国绿色建筑.可持续发展建筑国际研讨会论文集序[C].北京:中国建筑工业出版社, 2010∶1.
[2]江步.绿色建筑设计方法研究[D].武汉:华中科技大学, 2012.
绿色建筑的设计原则及设计方法 篇9
1 绿色建筑设计的基本原则
1.1 绿色建筑设计的高效化原则。以往的建筑设计中对于建筑的使用功能以及建筑的表现形式都是设计的核心所在, 然而在社会不断发展进步的过程中, 建筑也不仅仅有着居住的功能, 同时也是经济产品以及公共文化的重要表现形式, 因此在针对建筑设计方面人们有了更高的要求, 其中高效节约化也是人们所普遍认可的, 其中包括了节约资源、节约经济以及人力物力等。
1.2 同步化设计原则。绿色建筑设计在明确了节能环保的设计原则后也要将节能的设计理念贯穿到整个设计当中, 设计人员需要通过对整体设计思路的分析和优化来做好每一项内容的协调性, 其中包括了施工图纸的完善、施工过程中的调整以及控制完成等设计的所有内容, 并且将绿色建筑的设计理念融入到整个设计当中。从宏观到微观、从全局到局部, 设计人员也要提出更高的策略和有效的措施, 而不是只是仅仅的对施工图纸进行简单的处理。另外设计中也要避免出现设计的误区, 比如建筑结构上的封闭性以及建筑环境与自然环境的隔离, 这样也都不利于室内环境的协调性, 也难以实现节能环保效果的实现。而在绿色建筑设计中, 如果设计思路不够明确, 也无法达到绿色建筑设计的基本要求。真正的绿色建筑设计必须要将建筑的内部环境与外部自然环境有机的结合在一起, 这样也才能够更好的保证绿色建筑的整体性。
1.3 重视整体设计原则。绿色建筑设计在考虑到建筑使用功能的同时, 也需要注意控制建筑的成本, 而建筑的整体性也是必须要考虑的重要因素, 其中自然环境条件以及文化经济等多方面内容都需要综合的考虑在内, 并且在设计时也不能够单单的只是借鉴其他的绿色建筑设计方案, 只有通过综合性全面的考虑到设计每个环节, 才能够更好的做好绿色建筑的设计。
1.4 健康化原则。绿色建筑设计要保证以人为本的设计原则, 在设计中融入更多人文关怀的元素, 这样也可以提高人们对建筑设计的认可程度。而建筑物是人们工作生活的主要场所, 在建设的过程中对于环境也会造成很大的影响, 为了更好的实现绿色健康的目的, 设计时也要通过与当地气候条件以及场地等多方面因素的结合来选择合适的施工材料和建筑方式, 通过合理的设置植被、水系等内容来提高建筑的绿色功能, 这样建筑对于人们生活所带来的危害也能够降到最低, 这也是绿色建筑设计最基本的要求之一。
1.5 循环化原则。物质不断循环是生态学中的一条重要原则, 对新时期的建筑设计要求建筑师应尽量贯彻循环化原则, 尽量节约利用稀有资源, 尽量充分利用废旧材料, 减少抛向大自然的废弃物。比如, 要利用废水:中水系统即是指生活废水经处理后达到规定的水质标准, 并能在一定范围内重复使用的非饮用水。中水可以用于厕所冲水、园林灌溉、道路清洁、汽车洗刷及景观用水, 冷却用水等, 可以大大缓解用水紧张情况. 对于我国大量缺水城市来说更具重要的战略意义。再如, 对人体排泄物常可用于农业和园艺, 达到循环使用的目的。这在农村是经常使用的方法。目前, 循环使用原则已经在建筑设计中得到了初步应用, 相信随着科学技术的进步, 它的运用将更加普遍, 在我国亦将越来越受到人们的关注。
2 绿色设计方法
2.1 加强现场设计。选定建筑的建设地址后, 对建设地段进行现场设计是保证建筑与自然环境和谐的必要条件, 只有与自然环境协调的建筑才能称得上绿色建筑。绿色建筑的现场设计应根据当地的地理环境, 具体问题具体分析。绿色建筑现场设计应该重视以下几点: (1) 现场设计要保护现场的生态完整性和生物的多样性; (2) 尽量减少现场因暴雨造成的水土流失, 尽量减少使用自来水进行浇灌: (3) 尽量减小现场的热岛效应; (4) 绿地面积满足要求; (5) 绿地配置合理, 局部环境内能够保持水土、降低污染和隔绝噪声。
2.2 尊重当地环境进行设计。在保证建筑安全性、便利性、舒适性、经济性基础上, 在建筑规划、设计的各个环节引入环境概念, 是一个涉及多学科的复杂的系统工程。规划、设计时须结合当地生态、地理、人文环境特性, 收集有关气候、水资源、土地使用、交通、基础设施、能源系统、人文环境等资料, 力求做到建筑与周围的生态、人文环境的有机结合, 增加人类的舒适和健康, 最大限度提高能源和材料的使用效率。
2.3 加强自然通风设计策略。建筑物布局合理与否, 直接决定着住宅区气候的好坏。自然通风是调节环境最有效和经济的手段。而影响自然通风效果的因素主要就在于建筑物的平面布局、立体设计及三维空间布局。因此, 在自然通风设计时, 必须全面了解建筑区的空气流动情况, 这是确保建筑区气候良好、通风情况合理的根本前提, 有效提升建筑物内部的空气质量和热舒适度, 使用户无需增加任何投资, 就能实现居室环境的健康舒适。
2.4 被动式采暖设计。为人们创造一个适宜的热舒适环境是绿色建设设计首要任务, 而冬暖夏凉的居住环境正是人们一直追求的热舒适环境。合理利用太阳能是创造热舒适环境的主要途径, 同时对于节约不可再生的矿物能源, 保护环境, 改善人类生存空间, 实现经济社会的可持续性发展具有重要的意义。被动式太阳能建筑是通过建筑朝向和周围环境的合理布置, 内部空间和外部形体的巧妙处理, 以及建筑材料和结构、构造的恰当选择, 使其在冬季能集取、保持、贮存、分布太阳能, 从而解决建筑物的采暖问题;同时在夏季又能遮蔽太阳辐射, 散逸室内热量, 从而使建筑物降温。
总之, 新时期, 绿色建筑的概念已经深入人心, 只要我们不断改进与创新绿色建筑的设计方法, 加之一系列良好的推广策略, 绿色建筑一定会为社会和人民带来更多的益处, 真正做到保护自然生态环境, 最终实现可持续发展。
参考文献
[1]岳伟.绿色建筑设计以及建筑设计中的人文关怀[J].现代装饰 (理论) , 2011 (10) .
[2]程肖琼.绿色建筑设计与绿色节能建筑的关系[J].四川建材, 2009 (8) .
生态建筑设计原理及设计方法 篇10
关键词：生态建筑,设计原理,设计方法
近年来建筑类行业发展速度有所加快, 虽然受去年经济形势影响, 房地产开发产业有所降温, 但是随着国家政策的不断扶持, 人们对建筑设计理念的要求也不断提高。生态建筑设计的理念也被越来越多的人所关注。进行生态建筑设计, 需要了解其设计原理并加以科学的设计方案, 才能完成一系列有意义的生态建筑设计。当前, 国外的生态建筑发展程度比国内要好, 我国目前却处于刚刚开始发展的起步阶段。在现代建筑设计中, 需要真正地融入生态建筑的设计原理, 以此促进我国生态建筑的全面发展, 促进我国可持续发展战略目标的实现。
1 生态建筑的概念及特点
生态建筑即将生态环境与建筑设计相融合后所采用的一种新型建筑形式。通过对建筑本身及其周边的生态环境因素进行系统性分析, 并加以适当的组织设计, 使得生态能源能够在建筑环境中得以高效运用。同样, 这也可节约生态资源、降低环境污染, 从而达到人与建筑及周边环境和谐相处的目的。
在设计过程中, 生态建筑主要以建筑学、结构工程、建筑生态学及相关设计学科为其基础, 通过现代科技手法, 对建筑的内外在因素、周边生态环境进行高效融合。其中建筑是主体, 生态灵魂。生态建筑主要具有以下几个特点: (1) 生态建筑具有较强的系统性及整体性; (2) 生态建筑可以通过对资源的有效利用达到减少环境污染, 提高能源的合理利用性; (3) 生态建筑涉及了人们的生活中所积累的意识形态和价值观, 更体现出了生态建筑的社会性。
2 生态建筑设计原理
2.1 坚持人文属性
我们当前所采用的建筑设计, 其最终目都是服务人民。但是, 生态建筑更要关注人的身体健康和生理健康, 并且创造出对人类交往有利的生活环境, 设计生态建筑的目的就是为了满足人们适应自然环境, 满足生活的更高要求, 这是生态建筑在人文属性方面的重要体现。因此, 生态建筑在设计的过程中应保持其最大化的人文属性, 最大限度的实现人门各类生活需求, 营造出健康舒适的生活空间。生态建筑不仅仅是一个简单的建筑单位, 而是一个社会, 经济, 自然和人文等多个方面的系统工程, 也是可持续发展思想在建筑上的全面体现。
2.1 保持生态平衡
生态建筑将人、自然及建筑的和谐发展作为重要目标, 应用生态学的方法和原理, 对自然进行有节制的改造和利用, 从而找到最适合人类生存和发展的建筑环境。生态建筑所体现的根本理念就是和谐相处, 尽可能利用可再生资源。每一栋建筑在其建造过程中, 都或多或少的对自然环境有很大影响。生态建筑就是要减少对自然界的索取和破坏, 使自然界在其能承受的范围内惊醒循环, 保持生态平衡。通过生态建筑的设计寻求最大限度地利用资源, 从而减少对资源的浪费。
2.3 注重因地制宜
随着现代化城市的不断发展和都市人口的迅速聚集, 土地资源已经是愈发紧张。设计方案应该追求建筑与环境的最佳融合方案, 对其周边环境做好优化分析, 应体现出其对周边自然环境及社会环境的尊重和关系, 关注地域性特点, 注重因地制宜。在适当的地理位置及适当的条件下合理利用生态建筑理念开展设计工作, 充分发挥出环境的生态效益。
3 生态建筑的设计方法
3.1 充分利用光能风能等自然资源
从目前普遍存在的普通建筑设计来看, 大部分建筑都采用的是传统发电照明。随着生态建筑设计的不断进步与发展, 节能理念势在必行。其对生态建筑的设计方法和要求也开始变得越来越高。太阳能是充足的绿色能源之一, 其重要性不言而喻。我们在进行生态建筑设计时, 可以通过对自然阳光的利用减少水煤电的使用, 即可减少环境污染又提升能源重复利用。例如在照明采光环境中, 我们可以利用幕墙来充分利用太阳能的光照资源, 减少对电力照明设备的使用, 从而促进生态建筑的发展。此外, 北方除了将太阳能用于热水器之外, 其冬季供暖系统的设计可以充分利用太阳能这一绿色能源。
建筑物的通风也是生态建筑设计过程中需要重点考虑的一点, 为了保证通风设计符合标准, 在设计的过程中应该将当地的气候条件考虑到设计方案中, 通过合理的生态设计, 实现室内气流和室外气流进行实时交换, 从而保证室内空气质量的。
3.2 选择可循环利用的生态建材
生态建材是指人类所需要的一些新型可重复再循环利用建筑材料, 主要指在前期加工生产、中期使用及后期废弃再回收过程中能最大限度提高回收使用率、降低环境负面影响的新型建材。环境问题已成为当前人类发展过程中必须面对的严峻挑战之一。随着人类社会的不断前行, 自然资源变得越来越少。人类及地球上其他的物种的生存面临了越来越多的挑战。我们只有改变观念, 选择可循环利用的生态建材, 才能更好的与大自然和谐共处。生态建材则既能满足当代社会发展的需求又不会影响未来社会发展的进步, 能够做到自然环境、建筑及人类的融合统一。生态建材产业的健康发展及绿色化进程, 都关系到了生态建筑设计的发展方向, 是生态建筑设计不可或缺的根基。
3.3 增加新材料新技术的应用
为了保护生态环境, 更好的体现生态建筑的环保理念, 生态建筑在设计及施工中应该采用新技术进行施工。比如在建筑外墙施工过程中, 可以采用新型保温材料, 通过新型施工技术手法, 快速安装操作, 减小墙体传热性并增加墙体的保温效果, 降低室内温度的散失。通过此类新技术的应用, 也可减少燃煤发电等旧产业对大气及环境的污染, 这便与生态建筑的设计理念不谋而合。此外, 如上所述, 利用太阳能的手法可以不断创新, 如增加路灯照明设施、光能备用储存系统等。
3.4 结合地域性特征
在进行建筑设计时, 还需充分考虑不同地域的人文及地理特征。生态建筑设计就是需要将建筑周围的环境作为依托, 充分利用环境中的水、风、阳光和植被等自然资源进行设计。将这些因素充分考虑到设计中去, 在保持建筑周边环境健康的基础上, 使得我们对建筑物的设计也能够遵循自然与人文共有的地域特性。此外, 充分使用当地建材和当地乡土植物, 也是进行生态建筑设计的重要方法之一。
4 结论
生态建筑对建筑界及整个社会都有着积极的作用, 它给我们的社会带来了绿色效应, 让更多的人关注绿色技术, 让人们在探索人与自然和谐共存的问题上找到了突破口。在生态建筑设计中做到以人为本, 并结合我国的实际情况, 找到适合我国生态建筑设计发展的道路, 为人们提供舒适健康的生活工作环境, 从而促进我国可持续发展战略目标的实施。也希望在生态建筑设计理念的指导下推动整个建筑行业能够不断创新, 不断前行。
参考文献
[1]史洪.生态建筑入门[M].南京:东南大学出版社, 2010.09.
[2]谢秋凤.生态建筑的设计原理及设计方法研究[J].门窗, 2014 (01) :171.
[3]周宵.生态建筑的设计原理及设计方法研究[J].低碳世界, 2014 (19) :22-23.
[4]张强.生态建筑设计原则及相关对策[J].现代营销, 2012 (1) .
建筑结构设计方法 篇11
摘要：随着社会经济的迅速发展，生活水平的不断提高，人们对于房屋的要求不单单局限于必要的使用价值，而且还需要一定的美观。我们在进行房屋建筑结构设计时，一定要考虑安全、经济、实用、美观等多个因素，合理优化，使得空间资源能够合理运用。本文首先将房屋建筑结构设计优化方法进行相关的介绍，对优化设计方法在房屋结构设计中的实际应用和具体实施步骤进行相关阐述，并提出应该注意的问题。旨在通过本文介绍，使人们能对房屋建筑结构设计优化方法应用有所认识。
关键词：房屋建筑；结构设计；优化方法
当前，我国经济保持快速发展，未来的较长时间内全社会固定资产投资仍将保持稳定增长，我国建筑业正处于较快发展进程之中。随着人们生活水平的提高，房屋建筑的实用性和安全性越来越受到重视，在对房屋建筑进行结构设计的时候，进行必要的优化，不仅可以使得房屋建造更加经济合理，也可以使得施工更为方便。
一、房屋建筑结构设计优化方法的相关理论分析
随着我国经济和建筑业的飞速发展，人们在日常生活中更偏向关注建筑的外观和艺术性，而这些都可以通过结构的优化而加以实现，所以设计人员应该从结构的优化方法上入手，从而增加建筑的实用性。从现实情况来看，设计人员应对施工技术与经济效益在房屋建设中所占的比例有着清晰的认识，综合考虑，合理规划，从而增加建设单位的整体效益。建筑结构的优化设计能否充分开发，是体现建筑材料的强度性能的首要条件。优化设计方法，能够将房屋结构与系统连接的更加紧密，提高房屋的整体质量，人们居住更加安全、舒适。所以对房屋建筑结构进行优化设计，能够保证居民居住的安全性，为建设单位增加收益[1]。
二、优化设计方法在房屋建筑结构设计中的实际应用
随着我国建筑业的不断发展，建设单位越来越倾向用较少的成本，进行结构设计，从而满足人们的基本需求。房屋建筑结构设计在一定程度上反映了设计师的思想，设计人员除了要满足房屋建筑的结构需要，还要满足人们对外观美感的需求。
房屋建筑结构优化设计方法一般应用于以下几个方面：
1、前期设计：房屋建筑的前期设计对于房屋的总体建造起着至关重要的作用。当前，房屋建造普遍存在的问题是没有在前期进行合理的优化设计，没有全面考虑到结构设计的科学性和合理性，这就导致房屋整体结构不尽如人意。因此，在前期进行必要的结构优化设计，策划合理的结构设计方案，可以为整体建造打下良好的基础。
2、房屋地基优化设计：房屋建筑的优化设计，首先要确保最优的地基结构设计，例如，如果地基设计是以地桩为基础的，那就需要根据房屋的实际受力情况，对不同材质的地桩进行考察和选择，选择出最优的设计方案。
3、抗震与节能指标的优化设计：房屋建造除了节省成本，也要具有实用性，例如提高抗震性能等，我们可以选择剪力墙融合的结构模型，如下图1所示。它的成本较低，综合适应能力较强，而且抗震能力效果较为明显[2]。
三、房屋建筑结构优化设计方法具体实施步骤
在房屋建筑结构设计中，设计人员应首先对基础结构方案进行优化设计，确保整体设计符合实际地质情况，可行性高。然后在优化设计中，要保证结构设计方案的合理性，考虑建筑的造价等。最后设计单位应结合实际的施工情况，追求房屋的外观美感，同时要满足人们对安全性和经济性的需求。具体可以分为以下几个步骤：
1、建立结构优化模型：1）合理选择设计变量：在选择设计变量时，全面考虑实际情况，把对建筑结构影响的主要参数作为自变量，做好合理的参数区分，保证设计的合理性，从而减少在结构优化中的计算量；2）确定目标函数：在进行房屋结构优化设计的时候，必须找到一组能够合理解释其相关性以及相应有效的函数，使得工程成本尽可能达到最小，且约束条件能够人为控制在合理范围之内，符合施工要求；3）确定约束条件：对于房屋结构的优化设计来说，必须对相关的约束条件及时确定，包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。每个约束条件都尽可能满足相关要求，才有可能实现最佳的结构优化设计。
2、整个过程中，必须保证计算方案的合理性。常用的优化设计的计算方法有拉氏乘子法、复合形法、Powell 法等。可以根據计算方法的可靠性，来编写一个运算速度快，准确率高、功能齐全的综合应用程序。在模型建立和计算方案确定后，设计人员要充分利用好计算机的功能，就是根据设计方案来编写相应的程序，然后将这些变量录入到计算机中，利用计算机进行操作，一旦涉及稍有变动，就直接在基础结构上进行改写，将新的程序录入到计算机中。计算机在计算时我们所要做的只是输入相关数据，然后输出对应的结果[3]。
3、结果分析：进行计算结果的分析比较，选择出最佳的设计方案。在计算结果出来之前，我们应了解多方面的影响因素，从多个方面进行选择，从而更好地完善结构设计。在进行设计中，设计人员应注意经济合理必，然后处理好技术与经济之间的关系。考虑到这些因素之后，再综合计算出的结果，选择合理的优化设计方案。
四、房屋建筑结构优化设计方法在实践应用中应该注意的问题
房屋建筑结构设计整个过程中，很容易忽视下列问题，所以设计人员在设计过程中，一定要更多地关注。
1、初期方案设计参与阶段：房屋在建造之初，其整体设计方案会影响到建筑的总投资，所以在进行方案优化设计过程中，一定不能忽略房屋建造的适用性和经济性的问题，做到在实践中，真正的将结构潜力发挥出作用，起到安全合理、节约建造成本的目的。但是需要注意的是，在整个过程中，很容易出现成本浪费的情况，这主要体现在整体布局有漏洞、外界环境干扰等方面，任何一丁点的差错都会对房屋建筑整体的结构设计产生影响，所以方案设计人员一定要对初期方案的结构体系给予高度的重视。
2、优化设计阶段：通常情况下，理论设计和现实情况会存在一定的差距，所以在设计方案的时候，一定要考虑到各个细节，要将数值运用到整体设计中，作为参考依据，把握好整体设计，确保细节设计无失误，以实现优化设计的最终目标。除此之外，我们还要确保参与设计人员的理论知识能力和素质水平，设计人员的能力直接决定着房屋建筑结构设计的水平。
五、结束语
房屋建筑结构优化设计在建筑结构设计中扮演极为重要的角色。在这一系列程序步骤的执行中，需要设计人员全面考虑、缜密分析和仔细考量，三者缺一不可。在前期设计、房屋地基优化设计、抗震与节能指标的优化设计中，都可应用结构优化设计的方法，不仅能使建筑物实现艺术性与功能性的统一，同时还能够从整体上节省房屋建筑的建造成本，实现良好的经济和社会效益，更好地迎合了当前科学发展观、可持续发展理念的要求，创建和谐社会。
参考文献：
[1]王也.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].规划与设计.2013（03）
[2]王鹏.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的实际应用分析[J].唐山市规划建筑设计研究院.2014（04）
现代建筑表皮设计方法探究 篇12
“建筑表皮”在现代建筑中有着重要的地位, 凡是具有表皮作用的元素、单元、部分、系统等等, 都可以称之为表皮, 它包括建筑外立面、屋顶、内部立面乃至门窗等建筑构件。建筑表皮围合空间而形成建筑, 兼而具有情感、审美、界面、文化、技术等多层次属性, 现代建筑表皮要求以上多种元素的高度融合, 从而满足人们对建筑的多角度需求。在我国现阶段, “大跃进”似的建设速度逼迫着我们缺乏思考的进行设计, 建筑师们正努力的用最短的时间去模仿某一类建筑特点来迎合甲方的需要, 我们只赋予这层表皮一种肤浅形式而无深刻内涵, 大大削弱了建筑的表现力, 正是这样一层“表皮”让我们美好的城市呈现一片疮痍的景象。
关注表皮, 进而关注表皮的生成, 是关注建筑室内空间和外部环境营造的一个重要部分。在所承接的沈阳奉都大酒店设计方案中, 笔者以一个求知的心态对“建筑表皮”的设计方法进行了系统的梳理, 采用“在设计中学习, 在学习中设计”这样一种相辅相成的设计模式, 旨在设计出真正符合沈阳地域文化的奉都大酒店, 而不是简单的模仿抄袭。同时也期待这些设计方法能对日后建筑师从事“建筑表皮”设计和研究起到一定的启示和借鉴作用。
2 建筑表皮的构成要素
2.1 肌理———材料的情感魅力
表皮肌理的营造主要使用木、砖、石、钢、玻璃等基础建筑材料, 在营造中可将其原始粗犷的质感表现提升到艺术范畴, 在带来视觉享受的同时, 体现情感的表达与诉求。通过材料自身的质地、材料加工的形态、排列或者不同材料之间的搭配表达出冷峻或温暖、粗糙或细腻、朴实或华贵等建筑性格特点, 赋予建筑以情感意义, 可以从感性的角度折射出建筑的艺术魅力, 如珊纳特赛罗市政厅 (见图1) 。
在沈阳奉都大酒店设计过程中, 对材料的选择成为设计的第一要素, 其决定酒店的风格与定位。经过多重对比筛选, 最终选择了粗糙、坚硬、质感清晰的米黄色砂岩作为酒店外墙主材 (见图2) , 砂岩属于亚光石材, 不会产生强烈的反射光, 视觉柔和亲切。这种极具乡土气息的石材外墙可以很好的诠释酒店的建筑风格, 高雅而不奢华, 低调彰显品位。而且这种材料可以就地取材, 成本不高, 甲方很认同我们的想法。酒店外墙同时使用玻璃和金属作为表皮的辅材, 两种光泽度较高的材质与粗糙的石材形成鲜明的虚实对比, 赋予几种材料无穷的魅力, 这正是设计的精彩所在。
2.2 技术———高技的现代表达
表皮构成要素中的技术要素是区别于肌理之外的另一种表皮元素。如果说肌理是传统的应用, 那么技术就是未来的探索。随着工业与电子技术的快速发展, 表皮设计往往与高新技术相协调, 成为一种信息传达的载体。建筑师在表皮设计中传达给世界的不单单是一种艺术形象, 而且是一种科技力量。瑞士建筑师组合赫尔佐格&德梅隆所设计的慕尼黑安联球场, 外墙体由2 874个气垫构成, 其中1 056个可以发光。当体育场中比赛的球队发生变化时, 墙的颜色也可以随之改变, 奇妙之处超越想象。每个膜结构都可以在夜间被照成红蓝白三色, 分别对应于拜仁、慕尼黑1860以及德国国家队的队服颜色。
3 建筑表皮的营造方式
3.1 光影———空间的意境营造
今人所感知的建筑形象, 是经过建筑表皮入射、折射、反射之后进入人眼内的光线, 所以光在塑造建筑性格特点上的作用是不可替代的, 对光的利用是决定建筑成败的重要因素, 而对光利用的方法则是通过表皮设计来完成的, 如表皮的透明度、表皮的形式、表皮与主体建筑之间的关系等。
在沈阳奉都大酒店设计过程中, 充分考虑到光对建筑的影响, 外立面采用双层表皮 (见图3) , 外表皮为栏板与带有中国传统纹饰的百叶, 内表皮为主体建筑的墙体和玻璃, 两层表皮相互游离、互为依托, 每当夕阳余晖从外透过百叶散落进室内, 投射在室内的墙上映出斑驳的投影 (见图4) , 身在其中的人仿佛瞬间可以触摸到时光的痕迹, 感受到建筑给予人的非凡体验。除了室内光影的迷离变化, 肌理的反射也是表达建筑特征的一个重要手段, 在设计中发光的物体就是我们之前所选用的米黄色砂岩, 这种光的空间营造可以丰富肌理的表情, 赋予建筑无穷的生命力。
3.2 扭曲———夸张的出奇制胜
表皮扭曲是指在打破传统建筑表皮固有模式的同时, 人们开始运用抽象美学理论重新审视现代建筑的存在, 探索新的设计模式。在设计中为了产生新的建筑形象, 对简单形体进行变异、加工、重组处理, 或利用不规则曲面、自由曲面以及超曲面形成的造型, 来创造一种夸张的表达方式。形体的变异必然会带来表皮的相应变化, 表现为表皮界面的扭曲、变形, 使建筑物表现出令人惊异的冲击力, 给人以一种多元化的视觉体验。弗兰克·盖里设计的毕尔巴鄂古根海姆博物馆采用颠覆传统的设计手法 (见图5) , 以自由的曲面覆盖了功能空间, 建筑体量异常扭曲复杂, 肆意歪斜的形体充斥着狂野的生命力。整幢建筑更像一个大尺度的雕塑, 其外墙使用金属钛作表皮材料, 这种材料在不同光线的照射下呈现出多样的色彩效果, 如一朵璀璨的金属花倒映在河水中。
3.3 构成———图案的有机更新
笔者认为, 表皮的构成性是未来表皮设计中最主要的一种营造方式。经过后现代主义的洗礼, 当代建筑师渐渐摆脱了现代建筑的影响, 认为表皮设计可以凌驾于使用功能之上, 作为一种独立的构成元素出现, 充分利用其装饰性来表达设计构想。现代建筑的表皮设计不仅仅停留在建筑学范畴, 而与纺织、印刷等行业交叉融合。织理化、图案化表皮或许是未来建筑主要的发展趋势。雅克·赫尔佐格和皮埃尔·德梅隆所设计的德国埃伯斯沃德技术学院图书馆 (见图6) , 外墙采用混凝土和玻璃两种传统材料与传统工艺丝网印刷术相结合, 展现出一种新的艺术表现效果。他们选取了德国艺术家托马斯·鲁夫在报纸中所收集的历史照片作为素材, 通过丝网印刷术连续的、重复的将其印制在建筑的外表面上, 不同材料表面被印上相同的图像, 材料原有的视觉特性发生了巨大的改变。
建筑表皮的构成性分为两种:一种是面的构成性, 指对其图案化表皮进行整体考虑;一种是元素的构成性, 指某一图案化元素对建筑表皮起到点缀与烘托的作用。在沈阳奉都大酒店设计过程中, 为了不使沿河立面近100 m长的大尺度板式形体对城市空间及沿河景观产生压迫式影响, 我们采用将两种建筑表皮构成性相结合的营造方式。首先, 面的构成采用序列化、差异性设计, 即每层与每跨之间采用百叶与玻璃栏板竖向与横向交替出现, 使酒店沿河立面得到了释放, 增加了表皮的趣味性。其次, 在图案化元素设计中, 我们选取百叶作为设计的切入点, 没有采用常见横纹或竖纹, 而是运用传统装饰花格的艺术形式来烘托主体建筑, 通过融入这种传统的、具有中国古典特色的元素, 使酒店与奉天古都的地域文化相得益彰 (见图7) 。
3.4 分形———无序的自然拼贴
表皮分形营造方式来源于数学概念, “分形”这个概念是由美国科学家曼德布罗特为一种新的几何形状定义的名称, 它包含“破碎的”和“不规则的”含义。建筑具有“分形”的特点指的是建筑呈现一种无序的状态, 可以是尺度无序、顺序无序、形式无序、时间无序等。设计者可以以各种组合方式自由的安排建筑表皮, 这是一种极具创造力的表皮营造方式。扎哈·哈迪德所设计的辛辛那提现代艺术中心中很好地体现了这一观点 (见图8) , 她在这个项目中探讨了建筑空间维度的多种可能性, 设计了既不规则又不连续的分形建筑表皮。表皮以一种拼图方式拼贴在一起, 这种拼贴是无序的、也是随意的, 这一系列含蓄的连锁表皮, 将建筑内部的空间真实反映到外部, 呈现出起伏不平的分形状态, 如同一张揉皱的纸。
4 结语
在中国不是没有表皮设计, 而是缺乏优秀的表皮设计, 以至于使人们忘却甚至否认中国建筑有表皮存在的事实。笔者分别从构成要素、营造方式两个方面对建筑表皮的设计方法进行探讨, 并将其运用到沈阳奉都大酒店设计方案中去, 从中得到一些设计感悟。本文的目的是希望可以起到抛砖引玉的作用, 将设计者的目光从功能布局转向建筑表皮的营造, 同时能够引发深刻的思考和广泛的探讨。
参考文献
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