可适应建筑（共10篇）
可适应建筑 篇1
1.背景
随着我国城镇化进程的高速推进,人们的生产生活以及对建筑空间形式以及城市功能需求产生了很多转变,在这种新常态下涌现出的种种城市问题,都给城镇化区域的建筑设计带来了新的挑战。 如何提出对城市建筑进行适应性的设计策略将是一个重要的课题。我国现正处于高速城市化阶段,据不完全统计,每年约有1千万至2千万的非城市人口涌入市区(李若建,2003)。因此,研究已经高度城市化地区的应对性建筑策略,无疑对改善我国城市化带来的问题具实践指导意义。
经过工业革命的洗礼,欧洲成为全球城市化运动的先驱,而老牌资本主义强国——英国则走得更快更前。从1760年到1851年,英国的城市人口占全国总人口的比例就已经达到了50%以上,成为了世界上第一个完成城市化的国家。而当时全球平均城市人口仅占总人口的6.5%左右,这一数据远低于同期英国的水平(童玉芬、武玉,2013)。所以本文即是在英国选取一个典型城市作为案例,探索这一课题。鉴于伦敦为英国首都以及英格兰王国首府,存在其政治特殊性,而曼彻斯特则为英国发展较好的中大型非首都城市而更具一般性意义,故本文将以曼彻斯特的三个当代建筑为例初探应对城市化进程的可持续建筑设计策略,分析总结其过程中的利弊,从而对我国城市化现状带来可取的经验。
2.中国城市化程度以及建筑“新常态”
我国的近现代城市化率从解放以来的10.6%(国家统计局,2014)到2014年已达约56.6%(林春祥,2015),取得了较大的进展。但与欧美发达地区相比仍存在不小的差距,欧洲各国的城市化率基本上达到了83%,北美也几乎达到了75%。
虽然近年来国家整体经济增速放缓,但是城市化进程的高速推进仍是不改的事实。“新常态” 一词最早出现在《人民日报》对我国当前经济发展特征的总结,之后习近平主席又在亚太经合组织会议上总结了中国“新常态”的三大特点,即: 经济增长速度从高速转为中高速;经济结构不断优化升级;增长动力从要素驱动、投资驱动转向创新驱动。可以明显看出这三大要点对城市规划建设带来的影响主要有:新建房屋数量增速放缓;新建房屋类型转变;设计理念和原则的转变(郦泉, 2015)。从以上三点看来,“新常态”对建筑设计策略带来的实际影响就主要在于:新建房屋量减少导致的对建筑方案质量更高的优化要求;新建房屋类型转变带来的建筑设计实践方向的转型;设计理念和原则转变产生的设计创新意识的增强。
3.可持续建筑设计的基本内容
可持续建筑设计是指在符合广义建筑学的基本前提下,同时满足绿色建筑设计要求以及强调建筑物及其附属设施与自然生态、人文生态和谐共生的建筑设计方法(郝林,2003)。其中,绿色建筑的含义早已被业内广泛接受,即是在一个建筑完整的生命周期内,要求消耗最少的能源, 占用最少的资源,产生最少的污染和废弃物。完整的建筑生命周期则是包括从建筑原料生产、建材生产、施工安装、到投入使用以及后期维护的整个过程(栗德祥,2007)。
4.英国的可持续建筑背景
在欧美许多发达国家,可持续发展理念已经相对成熟并在各行各业得以推广。而建筑物作为人类文明的产物,也是能源与资源的大量消耗者。故在设计、建造、使用等领域,推广可持续建筑理念就显得十分重要。北欧、西欧等一批科技发达的国家,都对可持续建筑设计有着较早的探索与发展, 许多建筑设计者早已开始利用新技术以及适应性策略来对建筑项目进行策划和设计。然而在我国,情况却不同。早在2003年我国就提出了科学发展观的重要思想,其中最主要的就是可持续发展的理论, 在学术界讨论得火热的可持续发展理论却在实践过程中向市场妥协,于是就产生了许多新建但仍然不可持续的建筑物。
5.英国可持续建筑设计相关政策概况
英国政府针对建筑的可持续性进行了深入的探索与研究,通过与高等学校和科研机构合作制定出新的设计规范与技术标准,重新修订了之前偏低的建筑标准。同时,当局还增强与环保部门的合作来监督与管控建筑项目在立项、策划、设计、建造与使用过程中对环境的可持续性的影响,并将其确立为衡量国民居住生活质量的重要标准之一(陈冰, 2004)。
6.曼彻斯特可持续建筑实例
6.1高层建筑
由伊恩辛普森事务所设计的比萨姆大厦位于英国曼彻斯特Deansgate大道,建筑高约168米,共有47层,是曼城最高的建筑物,大厦集酒店和公寓为一体,于2006年投入使用(图1)。比萨姆大厦的建成对曼彻斯特城市化进程起到了积极的推进作用,并在应对性可持续设计策略上产生了示范性意义。该项目在设计过程中充分考虑并解决了曼城这一高度城镇化城市的可持续性问题,使用了一系列设计策略及技术手段,成功应对了城市、气候、 环境、社会等诸多挑战。首先,在建材选用层面, 根据当地的气候条件,设计者大量使用钢材这一可回收利用的材料以减少混凝土的用量。我们知道, 建造相同面积的房屋使用的钢材比混凝土的生产耗能要低得多(徐培蓁等,2011)。同时在施工过程中,预制钢构件的安装较混凝土浇筑施工便捷快速,有效减短工期从而减少施工过程中对城市造成的交通压力、噪音以及废弃物粉尘污染。再者, 大厦外围护结构选取隐框式玻璃幕墙(图2),并使用三层中空low-E玻璃,使其在保证充足采光和景观品质(图3)的同时,尽可能降低受太阳辐射影响建筑内部的物理环境及热工性能(图4)。在上世纪70年代,整个欧洲经历能源危机,生产生活过分依赖能源并且无节制地在城市层面增加其负荷。经统计,建筑能耗又占了社会总能耗的50% 以上。在意识到这个问题之后,许多英国建筑师及研究机构通过大量的实践来总结经验,通过优化建筑布局来尽可能使建筑物能够被动通风、防热、保暖以及采光来对抗对能源较高的依赖性。所以在使用层面,大厦的形体被设计为板式,高宽比约为12:1。由于楼体较薄,使其能够最大限度地增大外立面面积对自然采光加以利用以及引导自然风穿堂通过保证充足的室内空气流速。这样做不但使外形简洁美观,同时可降低主动照明使用时长,减少新风系统与空调系统能耗,以达到节能目标。最后, 在城市层面,比萨姆大厦被列入曼彻斯特城市复兴(Manchester Regeneration)的摩天大楼计划中 (BBC新闻,2003)。这说明超高层建筑已作为城市化进程中提升城市形象、增加城市辨识度的一种规划策略。
1 | 从 Deansgate 大道北侧看比萨姆大厦 (图片来源:作者自摄)
2 | 比萨姆大厦的玻璃幕墙局部 (图片来源:网络)
3 | 比萨姆大厦两室公寓阳台及窗景 (图片来源:作者自摄)
4 | 比萨姆大厦两室公寓卧室及窗外城市景观 (图片来源:作者自摄)
5 | Wilmslow 公寓沿街主入口形象 (图片来源:作者自摄)
6 | Wilmslow 公寓底层商铺业态 (图片来源:作者自摄)
7 | Wilmslow 公寓中庭花园 (图片来源:作者自摄)
8 | Wilmslow 公寓外墙保温层立面 (图片来源:作者自摄)
6.2多层建筑
位于曼彻 斯特O x f o r d R d . 大街的O p a l Wilmslow Park Apartment公寓是英国澳珀资产控股有限公司投资于2007年投入使用的多层公寓项目 (图5),项目总高7层,底层部分为商业铺面和停车场,2-6层为公寓及配套设施,共14个单元,共有382间公寓。该项目所使用的建筑布局形式、可再生能源利用以及保温维护结构选用,都使其成为英国当代可持续公寓建筑的优秀案例。
首先,在建筑形式布局上,该项目底层保留沿街商业铺面(图6),其余部分架空作为停车场及生活垃圾清运路线和消防车道,这样做既保证了公寓相应的商业服务配套,又同时保留出开阔的必要通道。底层架空又使得上层建筑底部空气流速得以保证,对夏日的室内防热起到良好的作用。项目总体布局为环形围绕中庭花园式,在中庭形成了较大的开阔面积作为项目的前台接待、安保监控、临时停车、垃圾收纳以及园林景观的所在地(图7)。 环形布局还使分布在周围的公寓主体,形成南北向与东西向通透的空间形式,可以巧妙地使自然风在内庭与外界对流,增加建筑内部空气流速,减小建筑防热压力,以控制建筑能耗。在建材选用层面, 公寓主体外围护结构选取大面积轻质保温蓄热墙 (图8),增加建筑内环境热工惰性,使其不受外环境天气变化导致室内温度快速随动。由于几乎所有公寓都在沿街设有窗户,故配合墙体的是双层内开式隔音玻璃窗,这样做既解决了沿街噪音控制, 又保证了有效保温防热的窗墙面积比例。Opal公寓还在建筑顶部以及中庭的前台办公室顶部设置了光伏电池板,充分利用屋顶的面积,既对顶层屋面形成反射隔热,又使得庭院的夜间照明完全使用太阳能作为电能来源(图9)。最后,在城市层面,该项目属于高速流转型公寓项目,为国际化城市流动人口较多提供了便利的暂居条件。同时该项目紧邻曼彻斯特大学主校区,为这一英国高等学府提供了部分城市配套,同时分担了由于留学生增多带来的宿舍供给不足的问题。
9 | Wilmslow 公寓单元主入口 (图片来源:作者自摄)
11 | Polygon Avenue 排屋中部草坪 (图片来源:作者自摄)
10 | Polygon Avenue 排屋沿 Wilson Street 街道立面 (图片来源:作者自摄)
6.3排屋
Polygon Avenue排屋住宅位于曼彻斯特Wilson Street大街与A6环路交汇处,是上世纪60年代所兴建的排屋住宅(图10)。原本的建筑与一般排屋没有太大区别,但是通过曼城当地的某建筑事务所进行了改造之后,该建筑均以达到英国现正实行的可持续建筑标准。
该项目在建筑设计方案改造方面进行了对自然采光以及被动通风方面都取得了突破性的成就。首先,在阁楼坡屋顶面设计通风窗,既解决了阁楼的通风问题,又补偿了由于阁楼层窗户易被屋盖伸出的檐口遮挡所造成的采光不足。在防热方面,改造之后楼梯周围层高两倍以上的天井利用烟囱效应进行自然通风对流来提高室内空气流速,降低室温, 引入新鲜空气。某些条件允许的人家还选择在屋顶安装了光伏板,以及装备了机械热泵,使得卫生间与厨房产生的热能可以被回收补贴室内采暖。在城市层面,将原本失修的排屋群中部场地改造成有覆土草坪,形成了一片城市绿地(图11)。
7.总结
通过对上述实例的探究可以看出,曼彻斯特的可持续建筑设计的实践较我国领先,且广泛应用于常见的城市建筑。科学化的方案布局,建材选用的优化,节能技术的推广使用以及建筑对周边环境的尊重与亲和都提升了可持续建筑对高度城镇化城市的意义。最终通过分析,我们得出初步的应对性可持续建筑设计策略有:建筑方案及总体布局优化设计;可再生能源高效利用设计; 在可持续建筑标准约束下的综合性设计;被动式防热、保暖与采光设计;除满足自身空间需求的城市角色功能定位设计。
摘要：以新型城市化常态为脉络及线索,通过可持续建筑设计策略为引导对英国曼彻斯特市建于当代的三种不同体量与类型的建筑物进行分析和比较,总结和归纳英国高度城市化现状下的常见民用建筑的设计策略,探究适合我国新常态城市化下的适应性可持续建筑设计策略。
关键词：可持续建筑设计,新型城市化,适应性设计策略,新常态
建筑的适应性 篇2
当代社会发展迅速，各种社会问题、环境问题凸显，一方面，建筑作为满足人们生活需要的设施需要面对并满足更为复杂多变的需求；另一方面，随着社会发展，城市的建筑量迅速增长，投资量巨大，对建筑适应性的要求日益增加。
关键词：建筑适应性；整体优化；动态适应；可持续
社会生活日新月异，人们对建筑的需求日益增多，建筑功能要求趋向于复杂、多义、多变。在这一背景下，建筑师不可能仅仅着眼于当下的功能需求进行简化的设计。因此，我们在建筑设计领域引入适应性的观念，目的在于运用其整体协调和动态发展的观念，将建筑设计建构成一个适宜环境的、可调节反馈的观念体系。
一、建筑的适应性
建筑学科的适应性概念提出较晚，且缺乏系统性和理论性，对于建筑适应性至今没有完整的权威的概括。因此对于适应性在相关学科应用的研究显得尤其必要，而从相关学科的适应性理论中，我们可以找到适用于建筑领域的概念或者特性，有助于把握建筑适应性的概念，从而建立建筑适应性的设计方法。建筑适应性设计不仅仅是关于建筑物质空间形态的研究，而是从人类的需要出发，综合研究建筑与自然、社会、历史、文化、经济等关系的一种设计思想、原理和技术。如今，又提出从全面系统的角度出发与环境协调发展，它是人类面临生态危机情况下作出的一种新的反应与探索。建筑适应性设计，将使迈向21世纪的建筑能更好地适应人类生活、工作的需要和生态环境，并持续地、富有生命力地向前发展。
二、建筑适应性的原则
（一）整体优化
一般系统论的创始人贝塔朗菲这样写到：“亚里士多德的论点‘整体大于它的各个部分的总和是基本的系统问题的一种表述，至今仍然正确。”系统思维要求在处理各要素时应把它们放在整体中考虑，因此在进行建筑创作时，要整体关联考虑自然与社会环境、功能与形式、能源与材料、设计与评估、建造与管理对建筑形态的影响，同时还要考虑实施后这些因素的反作用。即把建筑视为一个动态系统，其内部多种因子互动，与外部要素广泛关联。
（二）动态开放
适应性的建筑在面临运动变化着的自然和人文环境时，表现出一种有机生命系统的开放性特征。开放性是一切有机体在生态圈中得以与环境诸因素联系、交流的基础。同时也是有机体在环境变化时保持生机和活力，得以进化的结构特性。适应性建筑就是这样一种在面临条件变化时具有灵活性、可变的适应性的建筑体系。
时代发展到今天，建筑不仅要适应经济的进步，而且要赶上整个人类文明进步的步伐，为实现可持续发展的目标作出自己的贡献。适应性设计使建筑有条件地、有选择地、有过滤地向环境开放成为可能，它既使建筑主体保持一定程度的自主性，也使其具有应付环境变化的灵活性。例如，在能源的设计和利用上，既包括提高节能水平，如双层墙、壳体玻璃、蓄热水墙、可控遮阳板、地下储水池等；还包括采用新能源技术，如风能、太阳能等。也正是这种对社会环境的开放适应，使建筑体系保持了旺盛的活力，创造热潮不断涌现。
三、内部建构
建筑是由各种要素构成的有机整体，各个作为系统子单元的要素一旦组成系统整体，就具有独立要素所不具有的性质和功能，形成新的系统的质的规定性，从而表现出整体的性质和功能，这不等于各个要素的性质和功能的简单相加之和。下面从分析建筑内部建构的共性原则入手，进一步从空间要素、结构要素等方面对适应性设计的手法进行研究，希望能为今后解决实际问题提供一些启示。
（一）空间要素的多样统一
建筑适应性设计不仅强调建筑平面高效、合理，而且强调空间的灵活性。建筑提供的不只是一个围合物、一个房间、一个大厅或一个空间序列，而是一个被服务的区域。这个区域可以是内向的或外向的，设备的配制和平面的形状要使它的功能可灵活变动。对灵活性的追求是为了适应现代生活的多变性。现代生活的多变性与建筑有效寿命之间的矛盾是工业社会出现的、带有时代的烙印。为解决这一矛盾，现代主义运动中提出了“自由平面”和“灵活空间”的概念。建筑适应性设计沿着这条道路继续探索，争取以具长期效益的建筑适应瞬息万变的现代生活。
（二）结构要素的和谐统一
建筑结构需要安全、经济而具有力学效益的结构型式。获取力学效益的方法基本上有两方面：一是选择具有力学效益的体形，另一方面是选择高效率的结构体系。在进行结构选型时，效能、经济是首要目标，必须充分发挥结构材料的优势，还要尽可能少花钱。建筑的结构型式繁多，以材料来分有钢结构、钢筋混凝土结构和钢--钢筋混凝土组合结构。这里还涉及到“规模效应”的问题，所谓规模效应是指自然界的一切物体，无论人为还是自然的，都有一定的规模和尺度限制，不能任意的扩大和缩小，否则就不相宜。根据“规模效应”及规模与效率的关系可以认为每一种结构形式都有一个有效的规模变化范围，并有相应的结构选型图。
（三）其它要素的协调组织
能源紧缺与环境污染是当今人类面临的巨大挑战，因此如何有效降低建筑能源消耗并尽可能利用风能、太阳能等可再生能源是建筑适应性设计的重要课题。建筑能耗巨大主要是由于建筑主体受外界气候条件的剧烈影响造成。一方面建筑物全封闭的内部气候调节从而耗费了大量的能源；另一方面，建筑物通过外围护结构与外界的热交换也造成了巨大的热量损失。因而建筑的外围护结构的构造处理是使其节能的重要措施。另外，人们在积极寻找替代能源，如太阳能、风能和生物量能源，期望有所突破。
根据以上分析，我们可以看到，建筑适应性设计强调建筑与环境紧密相连，融为一体。针对不同层次，应用不同的设计策略，对具体问题加以分析，将产生更具适应性与活力的设计方案。
四、结语
“物竞天择，适者生存”，让我们以生命进化的历史作借鉴，吸取自然进化中的经验与教训。在不断进步的社会观念和科学技术的合力作用下，建筑将以更快的速度向前发展，加强适应性设计，促使建筑向着智能化、宜人化、保持环境可持续发展等方向演化，就是希望其不要成为迟钝的恐龙，不会在历史的波澜中三阵出局。
【参考文献】
[1] （美）吉伯特.人类与自然[M].北京：中国轻工业出版社，2007
[2] （日）伊藤真次.适应的肌理[M]， 北京：中国环境科学出版社， 1990
可适应建筑 篇3
关键词：自适应算法,仿射组合,组合参数,收敛速度,稳态偏差
在自适应算法的设计中,收敛速度和稳态误差是两个重要的指标,然而在一般的自适应算法设计中,这两个指标往往不能同时达到最佳值,即收敛速度快、稳态误差大,而收敛速度慢、稳态误差小[1]。为了获得收敛速度快、稳态误差小的自适应算法,研究人员提出了自适应滤波算法的凸组合方案[2,3,4,5],它的优点在于组成结构相对简单,并且在稳态和非稳态情况下均有良好的性能[6]。
最近,自适应仿射组合算法被提出[7],它是凸组合算法的推广。在凸组合算法中,采用sigmoid函数作为组合参数λ(n),因此λ(n)的取值范围是[0,1];而对于仿射组合算法,组合参数λ(n)的取值不受区间[0,1]的限制,它的取值在稳态下为负值[8]。组合参数λ(n)是仿射组合算法中重要的控制因子,通过对组合参数的调整,可以实现对每个子滤波器的切换。从理论上说,该仿射组合算法可以获得每个子自适应滤波算法的优点,即同时具有快的收敛速度和小的稳态误差。
本文分析了仿射组合自适应滤波算法的瞬态过程和稳态过程,并提出了一种可实现的更新组合参数的方法。仿真结果表明,该组合参数的性能曲线同时具有快的收敛速度和低的稳态误差,与最佳性能曲线一致。
1仿射组合自适应滤波算法
仿射组合自适应滤波算法原理框图如图1所示。
图1中,每个滤波器均采用LMS算法,滤波器1采用的LMS算法,步长为μ1;滤波器2采用的LMS算法,步长为μ2;假设μ2=δμ1,0<δ<1。
LMS自适应算法滤波器权向量Wi(n)更新公式为:
式中,ei(n)=d(n)-WiT(n)U(n),i=1,2(2)
其中,W1(n)是滤波器1的N阶权向量,W2(n)是滤波器2的N阶权向量。假设eo(n)是均值为0、方差为σo2的噪声信号,并且和其他信号统计独立。U(n)为输入信号,U(n)=[u(n),…,u(n-N+1)]T。
组合后的输出信号为:
式中,yi(n)=WiT(n)U(n),i=1,2,λ(n)为组合参数。系统误差为:
将yi(n)代入式(4)中,可得:
式中,W12(n)=W1(n)-W2(n)
下面求出组合参数λ(n)的最佳表达式λo(n)。
由式(3)、(5)、(6)可得:
式中,Wo2(n)=Wo(n)-W2(n)
令Ru=E[U(n)UT(n)|W2(n),W12(n)]
由式(7),对U(n)取期望,可得:
解方程式(8)可得λ(n)的最佳表达式:
经过适当运算,可得组合参数λ(n)的稳态表达式为:
式(10)表明,当系统处于稳态时,λo(n)<0。
由于两个子滤波器对最佳权向量的估计有一定的相关性,因此在稳态时,λ(n)<0表明采用子滤波器1估计系统最优权向量值应当减去用子滤波器2估计系统最优权向量的值,从而避免噪声信号及两个子滤波器对最佳权向量估计的相关性所带来的误差干扰[9]。
2归一化组合参数λ(n)的更新公式
由于式(9)是在理想情况下得出的,在实际应用中难以实现,因此本文提出一种可实现的归一化组合参数λ(n)的更新公式。
对E[e2(n)|W2(n),W12(n)]求偏导并使它等于0,可得:
由式(7)及式(11),可得用随机梯度搜索算法估计最佳组合参数λo(n)的迭代表达式为:
式中,
为系数。
式(12)是组合参数λ(n)的一阶随机时变递归表达式。若μλ<1时,式(12)较稳定,但是跟踪子滤波器的性能较差;若μλ>1时,系统的跟踪性能较好,但是容易导致式(12)的初始阶段调整的不稳定。因此这里采用类似于NLMS算法形式的功率归一化方案调整参数μλ,使μλ在初始阶段小于1,以保持系统的稳定性;在过渡阶段及稳态阶段使μλ大于1,以保证系统对子滤波器具有较好的跟踪性能。令:
式中,φ为参数,ε是很小的正常数,p(n)是信号y1(n)-y2(n)的低通滤波功率估计值,且:
式中,α和β为遗忘因子,0<α,β<1,通常选取α为接近1的值,以便μλ(n)与组合参数λ(n)有很小的相关性。因此式(12)可写为:
3仿真分析
假设未知系统为7阶FIR滤波器模型,自适应滤波器的阶次与未知模型阶次相同,并且每次仿真均采用100次蒙特卡洛循环,假设Wo(n)=[0.01,0.03,0.12,0.17,0.11,0.08,0.02],δ=0.2,W1(0)=0,W2(0)=0,α=0.99,β=0.01,φ=3×10-3,ε=0.8×10-3。系统输入信号为均值为0,方差为1的高斯白噪声信号。这里采用均方偏差MSD(Mean Square Deviation)表征仿射组合算法的性能。
图2给出了迭代函数μ(n)曲线。图3给出了仿射组合滤波算法组合参数λ(n)曲线。图3中虚线表示由式(9)得出的最佳组合参数λo(n)的曲线,实线表示采用式(15)得到的曲线。图3表明,本文所提出的组合参数λ(n)的曲线和最优组合参数λ(n)的曲线几乎一致,在稳态时,组合参数的值小于零。
图4展示了在理想情况下仿射组合自适应滤波算法的均方偏差性能曲线。图4中收敛较快的曲线是滤波器1的收敛曲线,收敛较慢的曲线是滤波器2的收敛曲线,由于μ1>μ2,滤波器1的收敛速度比滤波器2的收敛速度快。虚线表示根据理论推导所得出的理想组合算法的均方误差曲线。
图5和图6展示了采用式(15)作为组合参数得出的仿射组合滤波算法稳态偏差性能曲线。两个组成滤波器的步长是固定的,图5中的滤波器1的步长μ1=0.1,滤波器2的步长μ2=0.02。图6中的μ1=0.1,μ2=0.03。从图5和图6可以看出,组合后的均方偏差MSDc随着滤波器1和滤波器2的均方偏差变化而变化。在初始阶段,组合滤波器的性能曲线跟随滤波器1的性能曲线;在过渡阶段,组合滤波器的性能曲线逐渐由滤波器1过渡到滤波器2;稳态阶段,组合滤波器的性能曲线跟随滤波器2的性能曲线,改变组成滤波算法的步长值,组合后的算法性能曲线仍然具有良好的跟踪性能。
可适应建筑 篇4
关键词 建筑物理；绿色建筑计算机模拟技术；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2015）18-0131-02
Physics Course Teaching Reform Adapt to Green Building Scheme
Simulation Design //GE Guiwu， MEI Yan， ZENG Chenhao， WU Yi， PI Yuxin
Abstract The author attempts to combine the green building design course and architectural physics course in two classes. The building environmental changes caused by the physical parameters is expressed obviously. It is easy to get flavourless physics knowledge into the architectural design process. According to the feedback information， this teaching method achieves significant effect.
Key words building physical； green building computer simulation technology； teaching reform
1 前言
目前我国已全面推进建筑设计绿色化，国家已出台相应的法规规范，各地方也出台了相应的规范标准，可以说绿色、环保、节能已成为未来建筑发展的必然趋势。传统建筑学教育的关注重点在于培养学生对建筑的功能、空间以及形式的把握上，这已远远不能满足要求，建筑要实现可持续化、绿色化、生态化，建筑物理知识的掌握是必不可少的。在传统的建筑物理教学中，以讲解知识点和做建筑物理实验为主，但这种教学方法使得学生学习的建筑物理知识不能灵活地运用到建筑设计课程中去。绿色建筑计算机模拟技术由于其速度快、成本低、显示直观等特点，能够帮助建筑师在众多建筑方案中优选出最合适的，因此，尝试绿色建筑方案模拟设计与建筑物理联合教学，观察其带来的教学效果。
2 目前教学上存在的问题
建筑物理知识决定模拟设计结果的准确性 绿色建筑设计过程中最重要的一点就是对在建筑设计方案阶段进行绿色化优劣评估，尽管绿色评估方法有很多种，但最为方便的是计算机模拟设计，它对于建筑设计的最直接的影响是帮助建筑师实现梦寐以求的模拟表现能力，在建造前能形象地观察建筑物理环境，并能以直观的形式表现出来[1]。同时，有的模拟软件（如建筑节能软件）已经成为国家的强制标准，但计算机模拟设计结果的准确性依赖于计算者的建筑物理参数输入水平。
建筑物理教学设置还需进一步改进 建筑学专业都开设了建筑物理课程，而实际设计中学生运用物理知识解决设计问题并不十分顺手，因为目前建筑物理课程主要还是讲授相关的概念、公式，让学生感到物理知识与建筑设计没有太大的关系。基于以上，在讲授建筑物理时必须重视教学方式的“建筑化”，建筑设计不需要过于深奥的物理理论知识，学生只需要知道的是这个物理量可以解决哪方面的设计问题。所以在课程设计上尽量把建筑物理知识“嵌入”到建筑设计中，把它理解为建筑设计不可忽视的、有时还是很重要的因素。
从课程设置的角度上考虑，建筑物理课程一般在建筑学专业二年级下学期或三年级上学期开设，绿色建筑设计一般安排在三年级的下学期，因此，学生在学习绿色建筑设计课程的时候往往对上学期学习的建筑物理课程又有所生疏。从建筑物理考试结果来看，大约60%的学生物理成绩在中等及中等以下。
3 适应绿色建筑方案模拟设计的建筑物理课程教学改革
实验方法 将2010级与2011级两届学生建筑物理课程与绿色建筑方案模拟设计课程进行联合教学，即建筑物理课程与绿色建筑模拟课程相互穿插教学，并将成绩与2008级与2009两门课分开上的学生的成绩进行分析比较，他们考试试卷难度系数基本一样，结果为：2008级建筑物理考试优良率45.4%，绿色建筑设计考试优良率42.3%，平均优良率43.85%；2009级建筑物理考试优良率50.1%，绿色建筑设计考试优良率48.7%，平均优良率49.4%；2010级建筑物理考试优良率63.8%，绿色建筑设计考试优良率66.5%，平均优良率65.15%；2011级建筑物理考试优良率61.5%，绿色建筑设计考试优良率62.4%，平均优良率61.95%。扣除学生考试中偶然因素及学生整体水平因素影响，实验结果显示，联合教学成绩优于分开教学成绩约15%，证明联合教学的成绩更为理想。
实验结论
1）改变了教学模式，激发了学生的探索精神。教学效率取得往往取决于教学的可操作性。靠枯燥的公式的推导与计算，使受教者感到枯燥，致使学生失去学习兴趣，甚至认为它对建筑设计能力的提高没有帮助，是一门可有可无的课程[3]。但如果能与模拟软件相结合教学，既让学生掌握将来必须掌握的建筑模拟软件，也使得枯燥的建筑物理知识变得生动活泼，一举两得。如在讲建筑热学的时候，可以结合建筑节能软件，通过调节墙体的构造做法，清晰地显示随着做法的不同，墙体的传热系数的变化，易于学生理解。在未来的工作中，建筑师很少去具体计算，与其让学生学习枯燥无味的计算过程，还不如让学生对相关问题有明确的认识，知道调节这些参数可能给他设计的建筑带来哪些问题，会涉及哪些工程实践中的有关规范和标准，这样学起来也就有积极性了。
2）提高知识的可操作性，加强了与建筑设计等有关课程的融合。对于建筑学教育来说，建筑设计课是贯穿整个建筑教育的核心课程，其他的课程都应该围绕核心课程而服务，尽管在教学中必须分成若干门课程进行学习，但在实际工程中却是要综合地运用这些知识服务于建筑设计。因此应强化与建筑设计等课程的融合，做到学以致用。如建筑物理就是一门综合性很强的课程，它不仅涉及热、声、光三门物理学科的基本原理，还涉及建筑设计、规划设计、建筑构造等学科的内容。涉及许多实际问题的处理，而每个问题的处理又受到多方面因素的综合影响和制约[5]。让学生充分地理解它，以达到建筑艺术与技术的完美结合。
4 结语
联合教学的目的是为了提高建筑物理与绿色建筑设计的教学质量。通过联合教学可以从多方面培养学生的综合能力，有利于学生建筑设计能力的全面发展。■
参考文献
[1]肖利平.计算机在物理教学上的应用[J].贵州大学学报：自然科学版，2004（21）：108-110.
[2]苏燕.计算机辅助设计在建筑设计中的应用[J].电脑学习，2009（8）：128.
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可适应建筑 篇5
关键词：网络服务,免疫原理,自适应,可生存性
0 引 言
现代社会的关键部门, 诸如电力系统、银行系统、通信系统等等, 越来越依赖于开放的、分布式的、异构的网络系统。而保证这些系统所提供的服务具有可生存性则成为人们关注的焦点。目前, 对于可生存性尚无一致公认的定义[1], 其中CMU/SEI将可生存性定义为系统在遭受攻击、故障或意外事故时仍能够及时完成关键任务的能力, 同时他们认为一个可生存的系统应具有可抵抗性、可识别性、可恢复性和演化性[2]。从现有的相关文献来看, 人们在可生存领域中对于系统演化性的研究少有涉及。而传统的方法像加密鉴权、冗余备份、入侵检测等似乎不能完全处理这样的问题, 需要采用新的方法和技术来解决。
复杂性理论能够为构建下一代网络系统提供方法论, 而基于Agent的计算技术则为其实现提供了具体手段。Agent技术是整合所有人工智能领域分支、解决复杂性问题的较具前景的途径[3]。可生存性是大规模网络系统的涌现属性[4], 而免疫系统与其类似, 它是由免疫细胞和分子以及它们的相互作用构成的自适应复杂系统。从信息处理的角度来看, 免疫系统具备识别、学习和记忆的能力以及分布式、自组织和多样性的特性[5]。这些机制为复杂系统提供了一种强大的问题求解范式。
一个具有演化性的系统会展现出相应的自适应能力。文献[7]中描述了网络服务的Agent系统结构, 本文在其工作的基础上提出了一种服务自适应策略, 它借助于免疫克隆机制保证在动态负载和故障情况下的服务的可扩展性和鲁棒性, 反映了该系统的适应能力和生存能力。
1 免疫理论
免疫系统是一个能够抵御被称之为抗原 (Antigen) 的诸如病毒、细菌和其他病原体的入侵, 保持自身机体稳定的生物系统。免疫系统受到抗原刺激后, 生物体中的淋巴细胞会产生能够识别和绑定抗原的抗体 (Antibody) , 从而使抗原失去侵害活性。抗原与抗体之间交互强度称之为亲和力, 这是通过它们之间的力或化学键实现的。 如图1所示。
克隆选择[6]是免疫系统的基本特征之一。当抗原侵入时, 抗原和存于免疫细胞表面的抗体的反应可刺激免疫细胞大量增殖, 其中某些细胞克隆分化为浆细胞生成抗体, 另一些形成免疫记忆细胞记录入侵特征。随着抗原浓度的下降, 刺激作用减小, 抗体生成受到抑制从而保持机体免疫平衡。
2 基于免疫理论的服务自适应策略
2.1 服务自适应特征
免疫系统由分布在机体的各个部分的细胞、组织和器官组成的。那些分散于机体各个部分的免疫细胞构成相互作用的网络, 并通过克隆选择机制实现对特定抗原的识别和清除。受此启发, 我们将免疫机制应用到网络系统中来保证服务及时有效地完成。
本文中仅考虑当用户请求发生变化时系统服务所采取的自适应措施, 此处“系统”的概念限制于无界网络环境的局部范围, 且具有一定的自治能力。另外, 本文采用文献[7]描述的Agent结构 (图2) , 它为用户提供特定的服务。
服务的表示基于OWL-S[8]方案并只考虑服务接口参数的语义描述。一般情况, 服务可以表示为三元组 (C, A, P) , 其中C指服务内容, P描述服务属性, A表示服务提供的操作。A中的任一操作可表示为 (op, I, O) , op为操作名, I= (p1, …, pm) 表示输入参数, O= (q1, …, qn) 表示输出参数。其中pi和qj形式为<name>:<type>。
本文的基本思想是部署于系统中的Agent为用户请求提供服务, Agent群体按免疫方式根据任务进行优化调整。这实际上是一个自适应的过程。
2.2 抗原与抗体
2.2.1 抗原
我们将服务Agent看作免疫系统中的抗体, 它为用户提供服务。系统中服务Agent群体可表示为:
其中, Si表示系统中的第i类服务。系统中服务Agent群体的变化表示为:
其中, VASij (t) 表示t时刻第j个提供Si服务的Agent的刺激值, τu和τl为一个服务Agent进行克隆和消亡的阈值。本文中限定k为常数。
2.2.2 抗体
我们将请求Agent看作免疫系统的抗原, 作用于系统中的服务Agent。系统中请求Agent群体可表示为:
其中, Ri表示系统中的第i类请求。
2.2.3 亲和力
免疫系统中的亲和力在本文中指的是请求与服务之间接口的相似程度, 反映了请求能否匹配于服务。
假定服务S有m个操作, 请求R有n个操作, 两者的匹配程度由SimInterfaces (S, R) 表示:
其中, SimOpertations (OPS, OPR) 表示服务和请求两个特定操作的相似程度。对于该函数的计算, 我们假定操作OPS有m个输入参数和u个输出参数, 操作OPR有n个输入参数和v个输出参数, 则有:
如上所述, 操作参数的形式为<name>:<type>, 因此有:
其中, 名字匹配函数SimLexical () 采用文献[9]中定义的词汇相似性评估方法, 数据类型匹配SimDatatype () 使用映射表方法[10]。
2.2.4 刺激值
免疫网络假说[11]认为免疫系统是不同种类的淋巴细胞之间的相互刺激和抑制作用而构成的大规模的封闭系统。淋巴细胞可与特定抗原结合发挥抗体作用, 又能作用于其他淋巴细胞引发免疫反应。我们利用Farmer[12]给出的免疫网络模型来模拟这种情况。本文中将抗体受到的刺激和抑制作用量化, 称之为刺激值。因此, 第i个抗体 (服务Agent) 的刺激值ai由下式计算:
式中的第一项表示了其他抗体对抗体i的刺激作用;而第二项则表示了其他抗体对抗体i的抑制作用。mij是抗体与抗体或者抗体与抗原之间的亲和力。常量σ表示刺激和抑制作用的不平衡性。式中第三项表示抗原的刺激作用;而最后一项表示抗体消亡的一种趋势, 由β来决定。
2.3 算法描述
对于每一个服务Agent分别执行以下步骤:
步骤1 初始化Agent的刺激值;
步骤2 搜寻通信范围内的任务并计算亲和力, 为相应的请求提供服务;
步骤3 根据公式计算刺激值, 当其大于参数τu时服务Agent执行克隆操作, 小于参数τl时服务Agent执行消亡操作;
步骤4 服务Agent执行迁移操作, 转步骤2。
3 模拟与讨论
我们对本文提出的服务自适应策略进行模拟研究, 下面将描述模拟模型, 给出模拟结果并进行讨论。
3.1 模拟模型
模拟实验在Windows 2000操作系统上进行, 配置为Intel Pentium Ⅳ 1.7G处理器, 512M内存。模拟工具采用Santa fe研究所的Swarm-2.2[13]。模拟网络为30×30的网状拓扑, 共900个网络节点。在模拟过程中, 服务Agent实现迁移、克隆和消亡行为并为用户提供相应的服务。服务Agent包含了刺激值属性, 初始时为0.5。设定刺激值小于τl=0.3时服务Agent将会消亡;当其大于τu=0.9时, 服务Agent进行自身克隆, 每次克隆的数目k取值为1。系统模拟用户以泊松分布产生请求, 当请求不能被满足时将等待直到相应的服务可见。每一个请求为其服务者提供一个0.5的影响系数。
我们将从两个方面对本文提出的自适应服务策略进行评价。一方面是对动态负载情况下系统平均响应时间的测量, 另一方面是当服务出现故障时系统对负载的适应性。我们对采用服务自适应策略的系统和采用服务数目固定策略的系统进行对比, 实验重复多次取均值。
3.2 实验结果
图3中, 纵坐标显示的是系统Agent群体的数量, 横坐标表示模拟时间。图中虚线表示当前系统中的请求Agent的数量, 实线表示服务Agent的数量。相同时间单位内用户产生的请求是动态变化的。从图中可以看到服务Agent的数量是随用户请求变化延迟较小时间而变化的, 趋势基本相同。这说明了本文的方法是能够较好的适应动态网络负载的。另外, 由于在时间[220, 250]间隔内用户没有任何请求, 服务Agent群体则保持在初始水平。
动态负载的情况下系统平均响应时间模拟结果如图4所示。纵坐标表示服务Agent对请求的平均响应时间, 横坐标表示模拟时间。图中虚线表示系统中采用服务固定策略, 实线表示系统中采用服务自适应策略。实验中初始服务群体相同, 当系统负载动态变化时, 采用服务自适应策略的系统对这种变化并不十分敏感, 请求平均响应时间趋于一个稳定值;与之相反, 采用服务固定策略的系统则对这种情况十分敏感, 一个请求得到服务的平均响应时间较长, 且系统对不同请求的响应时间变化较大。
图5反映了服务发生故障时系统中负载的变化。纵坐标表示系统中的负载变化, 横坐标表示模拟时间。图中虚线表示系统中采用服务固定策略, 实线表示系统中采用服务自适应策略。实验中设定30%的服务在时间200处发生故障。从图中可以看到, 当故障发生后, 采用服务固定策略的系统的负载持续增加, 大量请求不能得到满足, 严重影响了系统的性能。而采用服务自适应策略的系统在时间[200, 300]间隔内负载量有所增加, 其原因来自于固有请求的不断产生以及因故障而造成的负载累积。当系统适应这种情况之后, 负载量则保持在固定区间内振动。
4 结 论
网络服务的自适应性和扩展性是网络可生存性研究的一个方面。本文提出了一种服务自适应策略, 它基于免疫网络和克隆选择原理、采用Agent来建立模型, 并通过实验验证了该方法的可行性。我们下一步的工作将要研究网络服务的分布任务优化以及动态拓扑结构上策略的有效性。
可适应建筑 篇6
Zeeuw[1],Forrer[2]和Collea等人[3]使用嵌入网格方法来表达固体壁面，使用多边形剪切算法来确定物面外切割剩余部分的多边形网格单元，这种方法能够保证守恒性，但是使得存储网格的数据结构以及求解过程变得复杂。Kirshman等人[4],Hong等人[5]和Liao等人[6]使用最小二乘拟合方法来获得边界网格单元的界面数值通量，这种方法不能确保守恒性，边界单元的计算量也大大增加。Dadone等人[7,8,9,10]提出的虚拟单元体方法使用反射点来施加壁面边界条件，同样不确保边界网格单元的守恒性，但同前述的方法相比具有最小的计算量。
采用自适应笛卡尔网格技术生成基于四叉树数据结构的网格，根据莫顿空间填充曲线理论[11]将其转换为线性数据结构进而开展流场计算，通过对NACA0012翼型以及双NACA0012翼型绕流工况的数值模拟来评估自适应笛卡尔网格技术在可压缩粘性流动模拟中的表现。
1 自适应笛卡尔网格的生成
具体步骤如下。
1)均匀划分求解域以形成初始的粗网格。
2)切割自适应自适应笛卡尔网格在物面处与固壁相交形成了不规则的切割网格单元。将这些单元及其临近的两层网格单元进行加密以提高物面的分辨率。
3)曲率自适应将大曲率几何点附近的网格单元进行加密以提高几何的分辨率。采用的曲率自适应准则为:max(Δx，Δy)<(1/40)R，其中R是曲率半径，Δx和Δy分别是当地网格单元的横向和纵向尺度。
4)解自适应解自适应的准则取为
此处经验系数r取为2.0,li是当地网格单元的尺度，U是该单元流体速度，n是网格单元总数。若τci>1.5σc或者τdi>1.5σd，则单元i进行加密处理。
2 数值计算方法
2.1 控制方程组
二维非定常无量纲NS(Navier-Stokes)方程可表述为
比能量为
2.2 数值格式
采用MUSCL插值方法和Vanleer限制器以达到空间二阶精度，网格界面处无黏数值通量的计算采用Liou提出的AUSM+-up(advection upstream splitting scheme)格式[12]，黏性数值通量的计算采用Coirier的菱形路径重构格式[2]。
时间项的离散采用三阶Runge-Kutta方法
式(6)中α1=0.18，α2=0.5，α3=1.0。
2.3 边界条件
由于Dadone的虚拟单元体方法仅适用于无黏流动，采用修改后的适用于黏性流动的虚拟单元体方法[13]来引入固体壁面的边界条件，如图1所示，点C为切割单元的中心点，参考点R沿过点C的物面外法向方向选取，使得点R与点C之间的距离为，其中A是切割单元体的面积。
壁面处采用等壁温条件和无滑移条件，即TW=T∞*，其中T∞*是自由来流的总温。切割单元的流场变量由式(7)确定
式(7)中，RC为当地曲率半径。dR,dC分别为点R、点C到固体壁面的距离，两者比值r为r=dC/dR。分别为压强、密度、温度、切向速度、法向速度。点R处的流场变量值依据距其最近的三个单元通过线性插值获得，然后根据式(7)计算切割单元流场变量。当计算用到模板单元位于固壁内部时，同样用点C标记其网格中心，点R标记其关于固体壁面的反射点，则r=-1。
计算域外边界采用基于一维流动特征关系式的局部一维Riemann不变量方法推出的无反射边界条件，其补充方式和结构网格中相同，无需特殊处理，计算区域为翼型四个方向各取128倍弦长，因此无需使用涡修正方法。
3 计算结果分析
3.1 NACA0012翼型
对NACA0012翼型的超音速黏性可压缩绕流工况进行了模拟，流动状况对应的参数为:Re∞=1 000,Ma∞=2.0，α=10°。其中，Re∞、Ma∞、α分别为自由来流的雷诺数、马赫数和攻角。
Liu使用了287×298(85 526)的非等距笛卡尔网格[14],Palma等人使用了500×500(250 000)的非等距笛卡尔网格[15]。该流动状况的计算初始网格如图2所示，流动经过4次解自适应达到最终结果，最终计算网格如图3所示，共包含了22 849个网格单元，图4为自适应笛卡尔网格计算得出的流场等Ma数线分布图。
在该流动中，超音速来流受到翼型前缘的影响而减速，在翼型前方形成了一道弓形激波，从图3和图4可以看到，相应区域的等值线和网格都非常密集。图5为本文计算的翼型表面压力系数与非等距笛卡尔网格结果的对比，由于Palma的网格非常密，以他的计算结果作为标准，可以看到，与Liu的结果相比，自适应笛卡尔网格在较少网格量的基础上获得了更好的计算结果。图6为计算得出的翼型表面摩阻分布，Palma和Liu未给出相应的结果。
3.2 双NACA0012翼型
两个NACA0012翼型在x方向和y方向分别错开0.5倍弦长的距离，自由来流的雷诺数为Re∞=500，马赫数为Ma∞=0.8，攻角为α=10°，流动在右上翼型的上翼面后方出现了一个大回流区，回流区内形成了双涡结构，左下翼型的翼面上未出现分离流动。
Jawahar和Kamath使用非结构网格对该流动进行了模拟[16]，其计算域包含23 232个三角形单元。图7为本文的初始计算网格，经过4次解自适应达到最终计算结果，最终计算网格如图8所示，包含42 951个网格单元。
图9(a)和图9(b)分别为非结构网格和本文的自适应笛卡尔网格计算得出的回流区流线图，可以清楚的看到，由于来流的攻角较大，从右上翼型的上翼面中部开始流动就出现了分离，两种网格都计算出了大尺寸双涡，图10为自适应笛卡尔网格计算得出的流场等Ma数线分布图。图11和图12分别为双NACA0012翼型表面的压力系数分布和摩阻系数分布对比图，自适应笛卡尔网格计算得出的右上翼型的上翼面压力系数稍有差异，两个翼型的前后缘附近阻力系数偏差较大，其余部位的计算结果符合良好。同非结构网格相比，自适应笛卡尔网格所用的网格量更大，其根源在于笛卡尔网格的界面方向是固定的，不能随着曲面边界层的方向来改变，于是当边界层方向与坐标轴不平行或者不垂直时，笛卡尔网格对边界层的分辨能力就大大降低，需要同时在两个坐标轴方向进行加密，本文的自适应技术能够减小一些网格量，但并不能从根本上解决这个问题。
4 结论
基于自适应笛卡尔网格对两种可压缩黏性流动进行了数值模拟，结果表明:
(1)自适应笛卡尔网格能够在几何确定的情况下，自动完成网格生成与加密工作，大大节省了人工工作量;
(2)本文使用的自适应技术准确的加密了流场中变化剧烈的区域，激波、回流区等都得到了充分的求解;
(3)同非等距笛卡尔网格相比，自适应技术大大减少了计算所需的网格量;
可适应建筑 篇7
武汉商学院旅游管理专业开办于1995年,2011年获批为武汉市品牌专业建设项目,武汉商学院旅游管理专业主动适应区域经济可持速发展的需要,在专业建设和服务地方经济方面都取得了显著成绩。旅游管理专业2012年6月通过了院级教改试点专业的终期验收;2012年6月《导游基础知识》通过了院级精品课程的终期验收;2013旅游管理专业教学团队年获批为院级教学团队的建设项目;新建了两个校内生产性的实训基地——会务实训室和金色假日旅行社实训室、一个虚拟实训室——导游模拟实训室两个重点实训室;2012年7月旅游经济研究经评审被列为了我校人文社会科学重点研究基地建设项目。笔者以武汉商学院旅游管理专业为例,就旅游管理专业主动适应区域经济可持速发展谈点浅见。
一、调整专业建设目标与思路,主动适应区域经济可持速发展
为了把旅游管理专业建成武汉市品牌专业,武汉商学院旅游管理专业调整了专业建设目标,武汉商学院旅游管理专业主要面向湖北省尤其是武汉城市圈,服务旅游行业,培养拥护党的基本路线,适应旅游服务与管理第一线需要,具有良好的职业道德和敬业精神,具备较强的独立工作能力、应变能力和创新能力,从事旅行社、景点景区等旅游企事业单位导游、计调、营销等服务和管理工作的,德、智、体等全面发展的高素质技能型专门人才。在此基础上,使我校旅游管理专业达到湖北省重点专业或提升专业服务能力建设等同级教学质量工程建设项目的办学水平,处于省内同类专业的领先水平。
在明确专业建设目标的基础上,武汉商学院确定了专业建设思路:以“一个定位、两个课堂、三个整合、四个强化、五个对接”的思路推进我校旅游管理专业建设。一个定位即坚持专业教学应用型定位,突出职业能力的培养;两个课堂即传统意义的课堂即课程教学课堂和第二课堂即课外活动与实践,要把专业教学从传统课堂教学延伸到课外,前为主、后为辅,一以贯之地引导学生学以致用;三个整合即整合教学资源、整合课程体系、整合教学内容;四个强化即强化技能训练、强化实践性教学、强化学生创新创业能力和强化学生的自我管理能力;五个对接即专业与旅游产业对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程(服务流程)对接、学历证书与职业资格证书(导游资格证等)对接、职业教育与终身教育对接,人才培养适应省市旅游产业需求和符合个体长远发展要求。基于此,专业建设要以提高教育教学质量为根本,以师资队伍建设为关键,以课程建设为核心,以校企深度合作为依托,深化教学改革,加大教学配套设施建设力度,全面推进专业建设。在探索和完善基于工学结合的“循岗导教·2AB”人才培养模式的基础上,重点加强师资培养和教学团队建设、实训条件建设以保障专业教学开展、推动专业课程结构合理化和专业主干课程精品化以提升课程授课效果和专业人才培养质量、深化校企合作、开放办学为专业办学营造良好的外部环境。
二、制定人才培养方案,主动适应区域经济可持速发展
1. 科学把握专业定位
在武汉市品牌专业和教改试点专业建设以前,武汉商学院旅游管理专业的人才培养方案存在专业定位不清晰、不准确的问题,岗位面向太泛,专业建设缺乏规划。比如,在人才培养服务地方经济发展上,武汉商学院旅游管理专业原来的人才培养是面向全国,大而泛,没有与武汉旅游业、与湖北省旅游业良好对接。通过分析研讨,武汉商学院旅游管理专业调整了专业定位,主要面向湖北省,尤其武汉城市圈,服务旅游行业的发展。这一调整,使武汉商学院旅游管理专业教学科研的方向性更为明确,也促进了与武汉市地方经济的联系,这两年该专业毕业生中在武汉就业的比重占到了60%以上。在职业岗位面向上,由原来几乎对旅游业的无所不包,调整为主要面向旅行社、景点景区等旅游企事业单位的导游、计调、营销等服务和管理工作岗位,更契合高职对接行业一线服务岗位的人才培养要求。
2. 实施人才培养方案
在人才培养方案的实施过程中,武汉商学院旅游管理专业注重总结、优化和跟上形势的变化。2011级、2012级、2013级人才培养方案,武汉商学院旅游管理专业都在总结上一级人才培养方案实施和执行的基础上,又结合行业发展变化、旅游人才需求调查分析、专业指导委员会专家的意见和建议来修订和完善,使得旅游管理专业的人才培养方案更加科学、合理、完善。比如,原来旅游管理专业及旅行社管理方向的大二专业顶岗实习,均安排在同一学期——第四学期,容易导致一学年两学期一紧一松的教学资源不均衡问题,每学年的上半年实训室闲置、教师教学工作量太轻、实习单位的实习岗位不能对接,而下半年则是实训室的实训教学排不过来、教师教学工作量太重、实习安排的压力很大,专业教学资源利用不均衡。为合理配置专业教学资源,对专业和专业方向的教学顶岗实习做了错开的调整,将旅行社管理方向的大二专业顶岗实习安排在第三学期,同时对原来第三学期课程以及先修和后续课程对应做调整。同时根据行业发展变化,先后在各年级中增设了相应课程。
与此同时,人才培养方案已经制定批准就严格执行,坚持按计划实施,原则上不对已经制定实施的方案做改动。当然,人才培养方案的超前性设计如果有一些考虑不到的地方,十分重要且必要的调整,经论证按程序办理申请变更。人才培养方案的实施效果,从学生素质及其感受、用人单位的反馈和评价来看,学生的专业自信心大幅提升,毕业生更受企业的欢迎,效果是明显的。
三、改善教学基本条件与设施,主动适应区域经济可持速发展
1. 师资培养和专业教学团队建设
加强了师资培养和建设。结合学校有关政策,于2011、2012年间,先后引进了多名教师充实师资队伍,专职教师人数达到12人。目前,引进博士也已经达成初步意向。对这些新进教师,组织了以交谈、听课等形式对其备课、课堂教学等进行指导,提升教学水平。先后选派多名教师参加教育部师资培训基地及国家旅游局举办的旅游专业师资培训班等学习;先后选送老师到武汉金色假日国际旅行社、武汉极之峰国际旅行社(极之峰户外俱乐部)等企业进行挂职锻炼,提高专业技能;两名专业骨干老师取得了国家高级导游员资格(湖北省总计不到40名);两名专业教师先后晋升为副教授,两名青年教师先后晋升为讲师,80%的教师取得了行业职业资格。
注重专业教学团队建设。在提高教师个人教学水平和专业能力的同时,武汉商学院旅游管理专业加强了专业教师的分工合作、课程教学衔接,实施了课程负责人制度,每位老师承担2门课左右的课程负责人和主讲任务,形成不同教研课改方向。聘请了湖北省扬子江国际旅行社执行总经理林凯、武汉中远国际旅行社总经理袁剑、湖北省中国旅行社的武汉五星级导游朱鸿俊、武汉大学旅行社的武汉五星级导游谷音等12名兼职教师,形成了专兼结合的专业教学团队。目前,该专业校内行政兼课教师中,有教授1人、副教授2人;专任教师中,有副教授3人,讲师3人,高级导游2人;这些教师中,有武汉市有突出贡献的中青年专家1人,武汉市职教名师2人,武汉市劳动模范1人,武汉市五一劳动奖章获得者1人,武汉市师德建设“十佳”教师和师德先进教师等3人,多名教师被评为校“十佳老师”、“师德标兵”和“青年岗位能手”。教师团队职称明显提升,取得了多项荣誉称号,教学水平显著提升。其中,旅游管理专业教学团队2011年获批为院级教学团队建设项目。
2. 实验实训条件及其改进
原来,旅游管理专业的基础实训室与其他专业共享,专业性不够强,专业实训室太少,仅有导游模拟实训室和金色假日旅行社实训基地2个校内专业实训室。近两年,新建了2个校内实训室,专业实训室达到了6个,实训条件大为改观。其中,2011年新建了一个基础实训室——礼仪实训室,可同时容纳50人进行形体与礼仪实训;2012年又增加了一个校内生产性的实训基地——会务实训室,面积150平方米,分会议接待室、会议室两部分,其中会议室为一中型会议室,可容纳60-80人开会,会议接待室可会议前VIP会见、休息等。它即可供《会展旅游》等课程实训之用,为《会展旅游》等课程的会务策划、会议接待等实训提供了良好场所,也可承接我系及我校小型会议并由学生进行会议服务。
四、加强教学改革与教学管理,主动适应区域经济可持速发展
1. 改革课程体系
课程教学改革是专业教学改革的落脚点和关键所在,整个人才培养方案的实施最终通过各门课程来落实,包括顶岗实习等实训实践课程。原来武汉商学院旅游管理专业很多专业课程教学内容偏重理论,授课形式以讲授为主,且未与岗位良好对接。2011年启动品牌专业建设后,结合教改试点建设,根据企业岗位需求,武汉商学院旅游管理专业更明确了专业面向的主要岗位——导游、营销、计调,并以此构建了课程体系中的基础模块、导游模块、营销模块、计调模块四个主要模块课程,按照导游、计调、销售等专业面向岗位设计和开发专业学习领域课程,重点是基于工作过程和岗位任职要求重构了课程体系。
同时,近两年来,除国内旅游、入境旅游继续旺盛以外,呈现出中国公民出通过这些改革,特别是在专业实训实践教学体系方面,包括校内理论课程中的实训环节、校内实训课程、校外观摩和考察等短期实训与实践、校外顶岗实习等长期实践等模块之间更加协调、更好衔接。
2. 改革教学方法与教学手段)
在专业课程的教学改革中,武汉商学院旅游管理专业加大经费支持力度,积极尝试教学模式、教学内容、教学方法与手段、课程考核方式、教材、校企合作开发课程等一系列改革,突出内容选取的针对性和实用性,教学方法和手段更符合行业要求和易于学生接受,课程考核要能引导学生积极主动地学、学以致用,让授课真正使学生收获能力。这些做法获得了认可与肯定,取得了良好的成效。其中,《导游基础知识》2012年通过了院级精品课程的验收。
可持续的医疗建筑 篇8
可持续的观念和方法已在各种情况下被广泛解读, 对医疗建筑来说, 什么是可持续、如何设计建造当有其特殊性, 本期沙龙和若干文章就此作了深度探讨。
可持续的医疗建筑首先体现在医疗设施体系发展的可持续性, 医疗设施的规划与城市增长的良性互动关系是城市健康发展的重要环节之一。反思中国当代的城市生长, 以资本聚集、攫取利益为动力的城市空间的快速扩张导致了城市功能的缺失和形态的畸变, 更多需要织补、替换式的完善和更新, 才能实现健康发展。医疗设施的合理规划与布局是其中的一个重要链条。
同时, 优质医疗资源的连锁、复制也有助于形成医疗资源的平衡体系。西方有些国家提倡“一站式”服务的模式, 即从社区门诊开始, 提供与医疗相关的各项服务, 减少以前由于分别到不同医院诊疗而产生的重复费用。这种变化既来自于城市化到郊区化的空间发展需要, 也基于网络社会提供的技术支撑, 还包括医疗保障制度的推动。这种多层次医疗体系宏观上的均衡生长可以促进城市功能的均衡发展, 值得我们思考和借鉴。
就医疗建筑或建筑群本身来说, 则存在着如何做好医疗模式规划, 进而研究医疗工艺流程、分配好各种空间比例、做好各部分空间规划的策划过程, 这其中医疗模式和工艺流程的塑造在理论上被反复呼吁、倡导, 而在实践中却往往被仓促掠过。正如本次沙龙中多位医疗专家和建筑师所提到的, 医院各部分使用功能的比例因地区、因类型而异, 仅仅以一个简单的标准套用是不科学的, 需要结合未来使用构想进行充分论证。其中, 确定床位数规模是首要问题。目前, 受急剧扩张以获得更多收入回报的观念驱使, 医院建设出现超大规模、超全设备、过度检查、过度医疗的现象, 而超大型医院蕴含着巨大的经营管理风险和医生的执业风险, 患者受到病床周转条件的制约, 往往出院后在家进行康复, 出现问题通过与医生电话咨询, 甚至再通过急诊流程回到医院, 不仅健康恢复过程存在巨大的潜在风险, 而且带来对医院建筑的空间需求和构成的不确定性。
有专家研究认为, 单纯的节能措施所减少的能耗占医院运营总能耗的比例极低, 以保温、隔热等常规节能手段来衡量医疗建筑的可持续性是舍本求末的做法, 医疗建筑的可持续发展更多应强调结合使用功能的可持续发展, 这其中重视全寿命周期的费用的观念变得尤为重要。全寿命周期即从材料与构件生产 (含原材料的开采) 、规划与设计、建造与运输、运行与维护直到拆除与处理 (废弃、再循环和再利用等) 的全循环过程。从全寿命周期衡量医疗建筑的可持续利用, 就不仅仅局限于初始建设费用的分析, 更需注重如何保持建筑的弹性、如何在各部分空间中留有发展的余地、如何满足在使用过程中的持续改造和空间置换, 这些成为衡量医疗建筑可持续性的重要内容。
谈可持续的建筑天然采光设计 篇9
【关键词】可持续；建筑设计；天然采光
从古至今，建筑设计师们对建筑物的天然采光都十分的关注，这不仅是整个建筑的灵魂，还在建筑设计当中扮演着十分重要的角色。而随着社会的不断发展，人们也将许多先进的设计理念应用到了建筑天然采光设计当中，而可持续科学发展理念的应用，不仅满足了人们在日常生活和工作中生理需求，使得人们有着良好的情况，还有效的提高了建筑资源的利用率，使得建筑行业在发展的过程中，也满足当代人们节能环保的相关要求，从而有效的降低了建筑耗能给周围环境带来的压力。可见，可持续发展理念在建筑天然采光设计的应用过程中，有着十分重要的意义。下面我们就对可持续天然采光的内容和实际应用进行简要的介绍。
一、可持续天然采光的内涵
人们在日常生活和工作的过程中，建筑采光设计有着十分重要的作用，它不仅有利于人们的生理健康，还给建筑结构设计带来了很多的便利。但是，在建筑设计的过程中，天然光没有经过相应的处理，那么就十分容易对建筑结构的内部环境造成影响。例如导致室内环境温度升高，使得空调系统的耗能增大。这就和当前我国建筑行业的绿色可持续发展有着一定的冲突。此外，如果被太阳光过多的直射，也会对人们的生态健康有着极为严重的影响。因此，设计师们在对建筑技术的过程中，就要将可持续天然采光的理念应用到其中，对建筑结构的天然采光系统进行适当的改良，从而有效的解决在其中存在着相应问题，以保证室内空间环境的舒适和健康。
由此可见，人们在建筑设计的过程中，利用相关的技术手段将天然管的有利之处进行很多好的用于，使得室内空间环境的舒适性得到有效的改善，大幅度的提高了天然光的利用率。近年来，随着科学技术的不断进步，人们也将许多先进的科学技术和管理理念应用到建筑天然采光设计当中，从而为建筑结构天然光的利用提供了一个良好的发展平台，而且在许多先进的科学技术的支持下，设计师们也可以对其相关的建筑数据信息进行收集分析，通过精确的数字化测量，充分的发挥出可持续采光的应用效果。
二、天然采光的虚拟预测与评价
随着人们开始对计算机的应用逐步深入，以及对居住环境的追求，对计算机模型天然光的计算建模开始逐渐发展起来，相对于实体模型，能够提供更加精确、细致的数据。相关研究学者曾经指出：到现在为止，恰如其分的天然采光设计如此困建难的原因就是缺相应的设计工具[1]。可见，数字化对天然光的采集有很大的便利，这也为建筑师们设计提供了很多的便利，通过预测天然采光效果，从而进行尤为准确的采光设计。这就是说设计师在设计方面必须将“采光”设计考虑到建筑设计当中。当今国外搭建了许多数字化的天然采光分析模型，这里简单介绍其中的几种模型。由微软公司开发，在EXCEL的平台上搭建而成，面对对象是建筑顶部的设计，通过建立天然的采光分析模型，使气候和建筑能够很好的通过这个平台得到计算，使建筑师通过所得数据得到自己想到的采光率。对于分析照明情况，AG132和Lu menOe -51gner通过分析计算达拉斯一年中太阳运行轨道的精确数据，建立了三维遮挡曲线，以此为基础建立了以中国形似贝壳的铝型铸件。这些由特殊材质制作的五十万个贝壳，以开口向北的方式很整齐的排列在屋顶，通过吸收向北朝向的阳光，并且阻止直射阳光带来的紫外线的投入，很好的避免了建筑物的展品吸收那些有害的成分，从而对人体进行损害。
三、天然采光的实时监控和自动调节
我们可以透过室内看到室外的天空。这个博物馆通过吸收天然光的照射，达到稳定光照的效果，从而避免了展品吸收大量紫外线而产生不良的阴影，影响视觉效果。而且我们在对建筑天然采光设计的过程中，发现这是一个吸引人的、别具一格的、完美组合的建筑学上的解决方案，提供了丰富的自然光，光影效果丰富，隔热装饰巧妙，让人感觉愉悦，视线自由、透明、通畅，可以直视天空。太阳在一年中的变化都会使建筑物采光的均匀度降低。太阳直射的热量会使夏天空调的制冷系数降低，增加了空调以及能源的消耗率和负担。
四、天然光照明范围的扩大
为保证室内光环境、热环境的舒适性与稳定性。人们在天然采光系统中采用一系列的技术手段来实时控制天然光及热的摄入量。首先是在采光材料上出现了革新。采光材料能够自己感知光与热的变化从而调节采光量。现已研制出多种类型的调光玻璃，这些调光玻璃和吸热玻璃、热反射玻璃不同，它们能够随着外界光、热条件的变化而变，从而实现对阳光射入量的控制，为建筑提供理想的光、热环境。目前的调光玻璃主要有四种类型：光致变色、电致变色、温致变色和压致变色。
例如：美国新墨西哥州的一家太阳能技术公司在2003年9月发明了一种能够自动控制热量和阳光射入量的预制屋顶和墙板构件。这种构件内含有一层由水溶性碳水聚合物制成的透明薄膜，只要调整聚合物中各种成分的比例，就可以改变薄膜对阳光的射入和反射性能。从而可使室内温度控制在15.5℃一65.6℃中的任何一处[2]。
美国建筑能源公司目前正在开发一种传感器定位和定向工具，简称这是一个计算机控制程序，只要在适当的位，安放传感器。就可以实时监测电光和天然光的光照情况，并可以输出照度变化曲线、电光和天然光在一年中的照明状况、一定时期内产生的光电能等信息。
总之，可持续建筑天然采光设计在实际应用的过程中，有着许多良好的经济效益，而且随着科学技术的不断发展，设计师们也可以将建筑采光设计的内容和自然环境完美的搭配在一起，使得建筑内部环境中光和环境可以完美的结合在一起，这样就有效的扩大了天然光照明范围，大幅度的降低资源的消耗量，使其在提高人们生活水的同时，也极大的降低了能源的消耗，致使建筑设计的成本得到有效的控制，从而为人们带来了较多的经济利益。目前，可持续建筑天然采光设计已经成为建筑设计中的主要内容之一，这样建筑行业的可持续发展打下了扎实的基础。
五、结束语
由此可见，可持续的建筑天然采光设计在应用中，不仅有效的保障了人们的生理健康，为了人们提高了安逸舒适的生活环境，还有着良好的节能环保功能，为社会经济的可持续发展提供了前提条件。但是，由于可持续的建筑天然采光设计理念在我国建筑设计中起步得比较晚，许多方面还存在着一定的问题，因此我们还要在不断的实践活动中，来对其进行改革和完善，从而推动我国建筑行业的发展。
参考文献
[1]杨志达.建筑采光设计的几个误区[J].山西建筑，2007（13）
[2]胡毅.浅谈如何做好建筑节能设计[J].赤峰学院学报（自然科学版），2011（08）
作者简介
刘鹏，男，出生年月：1985年5月，出生地：辽宁省铁岭市银州区。毕业院校：大连理工大学城市学院。研究方向：建筑设计。身份证号：211202198505041298
可适应建筑 篇10
现代居住建筑更多的是依赖现代技术来控制建筑物内的人工环境而忽略了当地的气候环境, 这样舒适的人工环境是建立在耗费大量有限资源之上, 在一定程度上降低了人类的居住环境质量。如何解决人工环境的舒适与居住生态环境的协调性、保护生态环境成为建筑师关心的焦点。早在上世纪中期, 就提出了“可持续发展”的理念, 在建筑界则提出诸如“生态建筑”、“绿色建筑”、“节能建筑”等与自然环境和谐共生的设计理念。在这样的背景下, 我国作为发展中的国家, 不可能效仿发达国家那样投入高额资金和高新技术以实现社会的可持续发展。我们需要学习传统建筑, 学习它们那种简单、高效性、易推广的应对气候的建筑经验。从设计之初就贯彻建筑气候设计的理念, 能在降低建筑能耗上达到事半功倍的效果。
1 传统民居适应气候的建筑经验具有可持续发展性
传统民居在建造过程中紧紧抓住气候这一外界条件, 巧妙地利用外界有利的气候资源以及通过建筑措施抵抗外界不利的气候环境, 为室内营造了宜人的舒适环境。今天, 站在新的角度分析这些传统民居为适应气候而采取的设计方法和经验, 就会发现这些方法、经验是最能体现“绿色”、“生态”、“节能”和“可持续发展”理念的。
当代建筑师们正在努力从传统建筑技术和经验中汲取养分, 再结合现代技术从而提出新的诠释。比如, 印度的柯里亚从传统建筑中发掘出“开放向天” (Open-to-sky space) 为中心, 形成了很多适应气候的设计策略。埃及的哈桑·法塞侧重于对当地传统建筑设计方法和策略再发现和提高。我国清华大学设计中心在设计中创新地设置缓冲层, 提出利用自然能源, 实现无害化、健康化、整体绿色化的策略为我们提过了成功的范例。
2 厦门传统民居适应气候的建筑经验
总体来看, 厦门气候的基本特点:基本无冬、夏少有酷热, 全年几乎全是无霜期, 气温变化不显著, 秋温略高于春温;多热带风暴和台风袭击, 通常有大风暴雨天气;太阳辐射强烈。通过对厦门传统民居的分析, 就会发现其应对气候的特征:
(1) 适应气候的建筑朝向和狭窄的街巷空间:对于厦门传统民居来说, 要有效解决夏季闷热的状况首先应该尽量引入外界的自然风。因此, 厦门传统民居的朝向几乎都是迎向夏季盛行风向, 而且尽可能将迎风面扩宽, 民居天井的形状呈扁长方形就是这个原因。厦门传统民居利用相互之间的外墙来达到遮阳的目的, 这样就形成了狭窄的外部街巷空间。
(2) 开敞通畅的空间:厦门的气候闷热且潮湿使得通风在日常生活中显得非常的重要。基于通风要求, 建筑内部必然出现开敞、通畅的空间, 这样可以尽量增大进风的面积加大进风量, 也便于向室外散发热量。厦门传统民居的开敞、通畅空间具体表现为:临街 (巷) 开敞的下落厅、面向天井开敞的大厅、巷廊、巷道。开敞目的是为了尽量吸纳外界的有利风资源, 通畅是为了保证通风的顺畅, 尽量减少风在风道流动中的阻力。在细部上, 还有同时满足通风和空间限定的“隔扇墙”和格栅窗, 其半封闭、半通透的特征对于湿热气候下的室内环境调节大有裨益。
(3) 以阴影为核心的“灰空间”:灰空间强调遮阴, 灰空间上有屋顶的庇护遮挡住白天强烈的太阳照射, 又没有墙体的阻隔, 遮阴而通风, 非常适合湿热气候下的生活。厦门民居中的灰空间有:凹门、天井四周的檐廊、屋前或屋后的檐廊。
(4) 尺度不同的露天空间:即是民居中的天井空间。厦门民居中通过安排大小不同、高宽比各异的天井成为通风系统中重要的组成部分, 可以兼顾不同情况下的通风, 担负着调节小气候的重要职责。它对民居内部的通风有着非常积极的意义。
(5) 巧用当地生产的建筑材料:闽南地区盛产花岗岩石。花岗岩石具有不透水性、长波辐射率较低等特点。不透水性能解决建筑防水、防潮的问题, 而长波辐射率较低又能较好地满足室内热舒适性的要求。因此, 厦门传统民居中大量运用花岗岩石, 用于砌筑墙基、铺设室外地面、柱础、墙角转角处等, 甚至出现全石头的房屋。而生土最大优点是导热系数小、热惰性好, 对保温隔热非常有利, 适合厦门湿热气候。
(6) 利用自然环境和天井绿化:在厦门传统民居的各种大小不一的天井中常常种植绿色植物, 通过植物的蒸腾和光合作用来达到辅助降温的目的。另一方面, 有些民居利用周围的水体, 达到蒸发降温。
3 厦门传统民居适应气候的建筑经验的启示
通过上述分析, 笔者尝试对厦门传统民居适应气候的空间形态特征要素和建筑经验进行提取并结合现代理论和技术适当转化, 归纳出8个建筑模式。
3.1 风道模式
该模式提炼于传统民居适应气候的建筑朝向、开敞通畅的空间特点, 意在于不论建筑群体布局还是单体建筑平面、竖向设计又或是建筑的细部构造等, 都应该设计成为“风的通道”, 都应该根据空气流动的特征来进行组织布局和设计。因此这种模式要求设计从总体到细部都要有一贯性和层次性, 这样建筑才可以获得良好的通风、散热性。
风道空间模式主要从总体平面布局、建筑单体平面以及建筑细部设计等三方面进行设计。
3.2 烟囱效应模式
烟囱效应模式源于厦门传统民居通过大小不同的天井产生的温度差从而最终促进冷热空气流动的热压通风原理。风道空间模式主要针对如何使建筑尽量地引入和利用外界自然风, 而烟囱效应模式则是侧重于利用热压原理通过建筑自身建构而达到通风的目的。
烟囱效应模式可以运用在平面进深较大的建筑中, 在建筑内部设置庭院, 利用庭院和外界环境的温度差进行通风。此外, 建筑和其阁楼、跃层也可以运用烟囱效应模式, 利用上下层温度差, 将上下层在竖向上贯通并利用阁楼上的屋顶开窗作为风口, 自然就形成了热压通风。
3.3 以灰空间构成的过渡空间模式
该模式提炼于传统民居中的凹门、天井四周的檐廊等空间。灰空间能产生大量的阴影, 比较阴凉, 再加上灰空间四周通风较顺畅, 因此是厦门当地居民比较喜好的场所。另外, 灰空间作为过渡空间能有效地降低外界太阳辐射热对室内空间的影响, 同时也是遮挡雨水进入室内的有利手段之一。因此, 这种模式意在于创建一个室内和室外的缓冲空间, 以抵抗外界炎热气候对室内环境的影响。
走廊和阳台是现代建筑中常见的灰空间形式, 它们都拥有降低外界太阳辐射热对室内环境影响的作用。
3.4 伞模式
该模式提取于厦门传统民居中的“相离式”屋盖形式。“相离式”屋盖与今天遮阳蔽雨使用的伞形状十分相似, 其特点都是上面有遮阳的屏蔽, 下面又能开敞通风。建筑上具体表现为屋顶的遮阳格栅。这样的格栅不仅利于建筑遮阳隔热, 而且使屋面空间的微气候条件大为改善。
伞模式还可以扩展为建筑与外界或街道的过渡空间, 类似于传统建筑的廊空间和厦门传统骑楼的骑楼空间, 这与第三种模式又有相同之处。
伞模式又可以理解为:为建筑需要防晒的立面进行遮阳隔热, 如夏季的西面墙体。
3.5 帽檐模式
该模式提取于传统民居外窗的遮阳板和屋顶的挑檐, 其形式与遮阳帽起遮挡作用的帽檐相似, 故名为帽檐模式。建筑上帽檐模式具体表现为各种形式的窗户的遮阳板。
3.6 材料构成模式
厦门传统民居建造中大量使用了土、岩石、木材等建筑材料, 这些材料的使用都为民居室内良好环境的创造发挥着极大的作用。然而今天这些传统建筑材料的获取受到了许多限制, 不可能大量地运用到现代建筑中, 因此大量使用现代建筑材料是发展的必然趋势。该模式意在于强调现代建材的使用应该向传统建材那样着眼于当地气候的要求, 体现出地方特色。
3.7 能源利用技术模式
厦门传统民居在建造过程中有意识地利用外界自然风能和太阳热能以及风压原理和热压原理, 创造出舒适的室内环境。这种朴素的生态技术思想对于今天过于依赖空调等辅助设备的现代建筑有着积极的意义。现代建筑的设计应该考虑运用针对厦门特色气候资源的生态技术, 如太阳能利用技术和风能利用技术, 还可以利用地热能、潮汐能等多种自然资源, 为建筑提供所需的能源, 减少对不可再生能源的消耗。
3.8 绿化滨水模式
厦门传统民居利用水体和绿色植物获得了良好的微气候环境。该模式也是出于同样的目的, 绿化模式用于住宅内主要表现为:总体规划绿化和建筑单体绿化。主要强调运用绿化和水体来调节建筑周围的微气候。
上述8个模式是在对传统民居适应气候的空间形态特征要素的抽取、提炼以及结合现有的理论、技术转化而来的, 为厦门建筑气候设计提供了具体的尝试和探索, 从类型模式方面充实了建筑气候设计的内容。
4 传统经验的现代尝试
设计理念转化运用到实践中去是一个艰难的过程。在海上五月花6#地块这个项目设计中, 由于条件限制, 虽不能全部实践上述8个模式, 但至少迈出了实践的第一步。
该项目位于厦门集美区, 东安路以东, 英环路以西, 乐天路南侧, 滨海西大道北侧。该项目的节能措施主要是设计上部分采用上述的应对气候的设计模式:
(1) 风道模式:6#地块的规划中采用了适应气候的总体布局方式, 建筑主要朝向迎着夏季盛行风向, 1、2#楼底层架空进一步引入更多的外界环境风进入小区内部;建筑单体平面尽可能多地创造通风对流的空间, 同时注意各个房间的对流状况以及门、窗和墙体的开设位置, 避免出现通风“死角”。在细部方面, 比如阳台玻璃栏板之间留出空隙, 让室外更多的风穿过室内。
(2) 烟囱效应模式:顶部跃层的通过楼梯间和客厅挑空将上下贯通, 再利用跃层上层屋面接受太阳辐射热多、与其下层相比温度高, 形成热压进行通风。
(3) 以灰空间构成的过渡空间模式:南侧阳台形成空气过渡区, 有利于室内的遮阳、通风和散热。
(4) 材料构成模式:外墙采用粉煤灰烧结多孔自保温砖, 屋顶设隔热层等满足夏热冬暖地区夏的节能要求。
(5) 绿化滨水模式:在满足规划设计退线和日照要求的前提下, 尽可能留出大范围的中心绿地以达到调节小区微气候环境的目的。
在上述设计中, 从建筑热环境的整体设计到细部设计都尽可能地运用了适应当地气候的建筑模式, 是对传统民居适应当地气候的建筑经验的新应用, 这只是初步的尝试, 期待着将来能更进一步深入地探索传统民居适应气候的建筑经验在当代建筑中的新运用, 切合实际地做到建筑与自然环境的可持续发展。
参考文献
[1]汤国华.岭南湿热气候与传统建筑.北京:中国建筑工业出版社, 2005
[2]吕爱民.应变建筑——大陆性气候的生态策略.上海:同济大学出版社, 2003
[3]王鑫.略谈建筑气候设计.华中建筑, 2002 (4)