浅析计算机辅助建筑设计与绿色建筑设计结合

摘要 在能源枯竭、环境恶化的大背景下,绿色建筑能够提高能源效率和生态环境质量,同时塑造健康舒适的人居环境,成为一种必然的发展趋势。本文主要对于计算机辅助建筑设计在绿色建筑设计应用进行分析,指出计算机辅助建筑设计必将大大加速绿色建筑设计进程。

关键词 计算机辅助建筑设计;绿色建筑;建筑设计

中图分类号TU2 文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)21-0191-02

0 引言

绿色建筑的出现标志着建筑设计突破了对建筑美学、功能、形式、经济等方面的传统考量,走向更为宽广、综合的生态视角。过去建筑师挂在嘴边的“建筑是凝固的艺术”的观念需要加以修正,应该把建筑视为生态循环系统的有机组成部分,它的建造、使用、维护、拆除均与资源消耗、环境保护、C02等生态要素密切相关。应该说这是建筑理念的转换、升华与创新,同时也为广大的工程技术人员、特别是建筑师展现出一片新的发展前景,要求他们具备更高的技术素养来建造未来的建筑[1]。今天的计算机己成为一种辅助建筑设计的有效手段。特别是计算机模拟技术及其理论的发展,使得传统的建筑设计思维发生了变化,计算机在绿色建筑设计构思方面的辅助是完全可以实现的,且是具有优势的[2]。

1 计算机辅助建筑设计的优势和作用

随着计算机技术应用于建筑设计,有许多问题,如色彩、比例、纹理等以前无法定量的问题在计算机上都可以方便的解决,使建筑师从繁杂的、重复的、非创造性的工作中解放出来。计算机的能力越来越发展,庞大的计算在极短的时间内就可以完成,以前用手不能处理的许多问题,现在都可以借助计算机来解决。设计构思是创造性思维和理性思维的结合,计算机对于这两个方面都能发挥其辅助作用,并且都有其优势。现代绿色建筑学注重人、建筑、环境的关系,注重功能,注重社会,在建筑设计构思过程中研究这些问题并运用到规划和设计中去变得越来越重要,计算机辅助设计构思,甚至可以对建筑的要素进行定量化分析。

2 绿色建筑设计过程与建筑性能模拟整合

由于绿色建筑本身及其环境系统的复杂性,仅凭经验或简单的计算无法准确判断设计方案的优劣,因此,运用模拟分析手段指导设计是绿色建筑设计的关键之一。下面我们将通过对建筑设计过程的解读,以及国内外绿色建筑设计中模拟技术应用的案例分析,来研究建筑性能模拟在绿色建筑设计中的应用。

2.1 建筑设计过程的分解

建筑设计是一种需要有预见性的工作,要预见到拟建建筑物存在的和可能发生的各种问题。这种预见,往往是随着设计过程的进展而逐步清晰、逐步深化的。在每一阶段中,设计人员需要不断的修改设计方案以获得最佳的设计效果。通过在各个阶段之间建立起具体的层次关系,可以把不同的设计阶段结合成为一个有机的整体设计过程,即覆盖整个建筑物“生命周期”的设计过程。各研究机构对整个建筑设计过程的划分已经有较为一致的认识,大致可以划分为设计任务书、概念化设计、方案初步设计和施工图设计、后设计阶段5个阶段,不同的设计阶段联结在一起构成了一个最基本的设计过程。这一设计结构的特点是:阶段性强,每个设计阶段都有明确的设计目标和所要解决的问题,使设计师有针对性的修改完善设计方案设计过程的分阶段性,每一设计阶段既是前一设计阶段的延续与发展又为后阶段的设计提供依据与基础。

2.2 绿色建筑设计过程与建筑性能模拟

建筑性能模拟研究最初集中在模拟建模方面,主要用于研究和教学,但随着工程需求的增长,研究逐步转向如何用于设计,即模拟辅助设计过程的研究。基于模拟辅助设计的原则,清华大学DeST开发组将设计过程中设计人员和计算机模拟程序的工作进行了区分,提出了实现模拟辅助设计的具体流程,如图1所示。

源自加拿大的Green Building Challenge 2000即绿色建筑挑战项目,简称C-2000项目,将绿色建筑整合设计模式进行了归纳和分析,对了解整合设计的过程有很好的帮助。事实证明,C-2000计划所推行的设计模式是成功的。C-2000计划中实施的方案均达到了30%~50%的节能效果,且无明显的设计成本的增加。尼尔斯·拉森指出:C-2000计划所推行的设计模式能够确保在方案设计的任何阶段尤其是早期阶段对设计方案进行科学定量的分析,利用回馈信息优化设计,从而降低设计变更机率,确保绿色建筑的完整性和一体化程度。

由以上可看出,绿色建筑的设计过程是一个循环设计、信息不断反馈的过程,是建筑性能模拟与建筑设计各阶段相结合的整体过程。它具有以下特点:一方面,信息反馈是绿色建筑设计的根本方法,通过模拟计算可以对多种备选方案进行可行性分析与评价,从而择优进行方案设计与改进;另一方面,建筑师可与设备工程师和结构工程师进行横向协调配合,通过实时的建筑性能模拟评价与计算,形成信息的反馈以进行方案的优化和完善。

由此可见,绿色建筑设计也将是一个分阶段逐步深入、逐步细化的过程,同时也是一个循环设计过程,不同的设计阶段应有各自的循环设计、信息反馈的过程。每一个设计阶段的设计都是在前阶段设计工作的基础上的进一步的创作与细化同时,每个阶段又都有其相对的独立性,其主要的任务不同,面临的问题也不同每个阶段内,应有所选择与侧重.通过实时的模拟分析与计算,形成信息的反馈以进行阶段修改。这种共性与个性、统一性与阶段性的结合正是绿色建筑设计过程的主要特征。

3 结论

绿色建筑本身及其环境的复杂性决定了绿色建筑设计必须建立在理性原则的基础上,用科学设计决策依据来影响设计决策过程。首先,通过对计算机辅助建筑设计的特点优势,证明了运用计算机模拟技术进行绿色建筑设计的独特优势;其次,通过对建筑设计的整个过程以及国内外绿色建筑设计过程中模拟技术应用案例的分析,得出绿色建筑的设计过程是一个循环设计、信息不断反馈的过程,是一个分阶段逐步深入、逐步细化的过程,是建筑性能模拟与建筑设计各阶段相结合的整体过程。

参考文献

[1]袁小宜,叶青,刘宗源,等.实践平民化的绿色建筑——深圳建科大楼设计[J].建筑学报,2010,1.

[2]王有为,孙大明,苑麒,等.绿色建筑辅助设计与评价软件[J].建筑科学,2007,2.

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