CN103823930A

CN103823930A - 一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法

Info

Publication number: CN103823930A
Application number: CN201410058662.4A
Authority: CN
Inventors: 钱锋
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明涉及一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，首先确立所需要的一切建筑元素和环境信息，将这些信息输入计算机进行风环境及湿度环境的模拟，得出信息；根据已获知的数据信息对每一个建筑空间进行计算，这些数据就作为将来房间布局的参考，根据要求对建筑进行功能布置的分析，透过了解建筑不同的功能分区及功能要求，突发灵感，创作出符合实际要求的整体设计。本专利则是同时考虑建筑元素、整体设计、采光、灵感、文档这五个方面，彻底摆脱了以前那种不利于设计的方法，本发明有利于直观的解释如何通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，以此来确立最合适的设计方案。

Description

一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法

技术领域

本发明涉及一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，属于建筑设计的领域。通过以下几个设计要求，结合建筑元素（建筑元素室和门面的功能，室内/室外连接，组成和连接各种房子元素的规模和比例）、整体设计（整体设计是建筑设计，舒适性与周围的环境相兼容）、采光（陪审团评估和自然光的整合和能源效率）、灵感(灵感体现在设计，鼓舞太阳能十项全能游客)、文档(文档包括图纸，项目手册，和视听架构的介绍，准确地反映了建设项目的比赛现场)着几项具体的要求，设计出只善尽美的建筑。

背景技术

近年来，我国建筑行业取得了突飞猛进的发展。建筑物规模越来越大，形式越来越多也越复杂，建筑结构设计的内容多了，难度也增大了。新形势下如何加强和完善工程结构设计，是摆在每一位设计者面前的重要课题。由于经济的发展，建筑设计日益突飞猛进，为了与时俱进，不断地鞭策自己，设计至善尽美的建筑是建筑设计行业的最高目标，也是设计师最大的事业追求。社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。但是，目前尚不存在通过一种设计方法提高建筑水平，无法真正的通过建筑元素、整体设计、采光、灵感这几个方面来提高建筑设计水平，所以无法得到提高建筑水平的最佳方案。

当下，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要是自身进步、发展，只有通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，才能实现这一目标。本专利则是同时考虑建筑元素、整体设计、采光、灵感、文档这五个方面，通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法以此确立出只善尽美的建筑设计。建筑立面设计关系到环境，能源，材料以及相关一系列的成本，通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法的使用来设计建筑是本专利的首要检测以及兼容点。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法。

本发明提出的一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，该方法包括以下步骤：

(1)、将整个建筑物视为一个大的空间网格，所述大的空间网格的内部由无数个相同的小空间网格组成，小空间网格的大小根据计算精度来确定，每个小空间网格对应一个房间，或根据现实中的房间大小对小空间网格进行空间重组；

(2)、确立分析计算时所需要的建筑信息和环境信息，将所述建筑信息和环境信息输入计算机中进行风环境及湿度环境的模拟，得出整个建筑物的能量流失数据；

(3)、在采光模拟软件平台上，对建筑外围护结构相关设置项从过热、用能及视觉效果进行评估，还有自然光的整合和能源的效率，利用插件导入步骤(2)得到的风环境以及湿度环境模拟所得出的能量流失数据，进行二层模拟；

(4)、再根据已获知的数据信息对每一个建筑空间网格进行计算，所求得的数据就作为将来房间布局的设计参考，房间布局考虑建筑元素室和门面的功能，室内和室外连接，组成和连接各种房子元素的规模和比例；

(5)、在计算机中进行房间数量和房间属性的设置，那么空间布局中则根据能量流失的多少来布置相应的房间在对应的部位上；

(6)、最后根据要求，对建筑进行功能布置的分析，在分析中将属性相同的功能区尽可能的集中于一体，使功能分区呈现透明化，便于观察、整理。

本发明中，所述的建筑信息包括建筑材料和结构；所述的环境信息包括太阳辐射对建筑表面形成的太阳辐射程度、周边的风压和周边的风向。

本发明中，房间的属性为卧室、客厅、洗手间和餐厅，卧室所对应的要求是必须采光且温差变化不大；客厅所对应的要求是应当采光且应当温差变化不大；洗手间所对应的要求是可以采光且温差变化可以稍大；餐厅所对应的要求是可以采光且温差变化可以稍大。整体设计是建筑设计，舒适性必须与周围的环境相兼容。通过整体的设计来实现提高建筑水平的理想方法。

本发明的有益效果在于：

由于采取了上述技术方法，本发明的优点如下：没有好的设计，就不可能有高品质的建设成果。提高建筑设计的水平，最直接的成效就是更好的表现了设计师本人的设计理念，建筑设计直接影响到工程的美观、质量、功能和造价。设计是工程的灵魂，没有一流的设计就不会有一流的工程。一个精美的设计，给城市带来的是美丽、协调，相反，一个拙劣的设计，给城市带来的是一堆垃圾。

由于时代的发展和社会的进步，对建筑设计提出了更高的要求。建筑设计日益突飞猛进，为了与时俱进，不断地鞭策自己，设计至善尽美的建筑是建筑设计行业的最高目标，也是设计师最大的事业追求。社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。当下，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要是自身进步、发展，只有通过一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，才能实现这一目标。本专利则是同时考虑建筑元素、整体设计、采光、灵感、文档这五个方面，彻底摆脱了以前那种不利于设计的方法，本发明有利于直观的解释如何通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，以此来确立最合适的设计方案。通过提高建筑设计的方法的使用，以此确立出只善尽美的建筑设计。提高设计能力能为人类文明创造财富，能起到保护生态环境，推进科技创新，体现人文景观和谐的作用。

附图说明

图1为建筑平面设计示意图；

图2为建筑立面示意图；

图3为强化建筑水平实施步骤示意图；

图4为强化建筑水平的方法流程示意图；

图5为中国历年建筑面积增长柱状示意图；

图6为节能建筑组成示意图；

图7为地震影响系数曲线示意图。其中：a-地震影响系数，a_min-地震影响系数最大值，η₁-直线下降段的下降低利率调整系数，y-衰减指数，Tg-特征周期，η₂-阻尼调整系数，T-结构自振周期。

图中标号：1为灯光，2为灵感激发器，3为客厅，4为餐厅，5为卫生间，6为卧室，7为室内，8为入口，9为楼梯，10为阳台，11为建筑墙体，12为冷水入口，13为太阳能光伏系统，14为照明与通风负荷，15为空气进口，16为空气出口，17为提供生活热水，18为节能水箱，19太阳能制冷系统,20为太阳能分离式集热。

具体实施方式

设计工作是由工程师控制的。所谓控制，就是在设计的各个阶段对设计的各部分，设计工程师首先根据一般的工程结构概念和该类型工程的结构概念，结合该工程的具体外部条件，考虑一个结构设计方案，包括结构体系结构布量、构造处理原则、采用的计算方法等，经过初步分析研究认为合理井可行后，以此，以此作为原则进行具体的设计。由于这个原则来自有关概念，也就是说它是符合客观规律的，这样就保证了正确的设计方向，不犯原刻上的错误。当然，在具体细节中还要作这样或那样的调整才能完成设计，但这些调整不会影响大局。

当建筑结构的阻尼比按有关规定不等于0.05时，地震影响系数曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定：

建筑抗震设计计算公式

1) 曲线下降段的衰减指数应按下式确定：

r=0.9+(0.05-ζ)/(0.5-5ζ)

式中γ——曲线下降段的衰减指数；ζ——阻尼比。 2)直线下降段的下降斜率调整系数应按下式确定：

η_1=0.02+(0.05-ζ)//8

式中η_1——直线下降段的下降斜率调整系数，小于0时取0。 3)阻尼调整系数应按下式确定：

η_1=1+(0.05-ζ)/(0.06+1.7ζ)

式中η_2——阻尼调整系数，当小于0.55时，应取0.55。

次梁等强度代换：AS1fy1≤ AS2fy2

即：

等面积代换：AS1≤ AS2

即：

(n1为原设计钢筋根数，n2为代换钢筋根数，d1为原设计钢筋直径，d2为代换钢筋直径，fy1为原设计钢筋抗拉强度设计值，fy2为代换钢筋抗拉强度设计值)

次梁计算公式：

图4所示，恒荷载中的自重，钢管以40N/m计，铺板以20N/m²计；施工活荷载以1500N/m²计。按次梁承受均布荷载依下式计算弯矩：

式中M——弯矩最大值(N۰m),

q——次梁上的等效均布荷载设计值(N۰m),

I——次梁计算长度（m）,

按次梁承受集中荷载依下式作弯矩验算：

式中q——次梁上仅依恒荷载计算的均布荷载设计值，

F——次梁上的集中荷载设计值，可按可变以标准值为1000N计。

如说明书附图所示，提高建筑设计的水平，最直接的成效就是更好的表现了设计师本人的设计理念，建筑设计直接影响到工程的美观、质量、功能和造价。此专利技术的实现先要融合三种技术系统来实现，第一是建筑受光分析系统，这是一种能够通过太阳辐射对建筑表面形成的太阳辐射程度（这些程度受到建筑材料和结构的影响）来判断建筑受光情况；第二种是周边风压和风向对建筑的散热情况，如冬季的北方会加速建筑温度的流失；第三种是计算机的智能化分析，就是根据前面两步得到的温度流逝的数据，来妥善将同一属性的功能空间进行集中，这个属性的设置可以以采光为重点考虑。有了这三种技术，通过一个软件平台进行融合，就可以计算出所需要的建筑体量关系。借此在这个体量关系上做到进一步的节能设计，本专利致力于发展可持续发展战略进入建筑领域的必要技术。作为体量计算必不可少的环节，计算机的运用是通过精确的公式换算，编入本发明需要的验收标准。

然而这个关系的划分过程是从模糊到详细的，所谓模糊是先假设建筑就是一个大型的BOX（空间网格），内部由无数长宽高单位相等的小BOX组成，单位的大小可以根据计算精细度来确定，有了这些等分单位的分析数据后还要另外进行符合房间模数的空间重组，即根据现实中的房间大小进行空间重组，其数据来源则是前者无数小型规则的单元BOX的叠加是否达到了一个功能条件的下限，这个下限由空间属性需要来决定，它是由软件内部根据人体舒适值或各种规范的需要进行默认设立的，也可以手动进行调节，最终重组成合理的建筑空间布局方案并加以正确利用输出成为发明使用者需要的精确资料。

将整个建筑物视为一个大的空间网格，所述大的空间网格的内部由无数个相同的小空间网格组成，小空间网格的大小根据计算精度来确定，每个小空间网格对应一个房间，且还可进行另外的空间重组；确立分析计算时所需要的一切建筑元素和环境信息，将这些信息输入计算机中进行风环境及湿度环境的模拟，得出整个建筑物的能量流失数据；在采光模拟软件平台上，要通过自身的评估，还有自然光的整合和能源的效率，利用插件导入风环境以及湿度环境模拟所得出的能量流失数据进行二层模拟；再根据已获知的数据信息对每一个建筑空间网格进行计算，所求得的数据就作为将来房间布局的参考，建筑元素室和门面的功能，室内和室外连接，组成和连接各种房子元素的规模和比例。建筑元素室和门面的功能，室内和室外连接，组成和连接各种房子元素的规模和比例；在计算机中进行房间数量和属性的设置，那么空间布局中则根据能量流失的多少来布置相应的房间在对应的部位上；最后根据要求，对建筑进行功能布置的分析，在分析中将属性相同的功能区尽可能的集中于一体，使功能分区呈现透明化，便于观察、整理。灵感体验体现在设计，通过使用采光按钮，使人身处美妙的光感享受，并且放映幻灯片，了解建筑不同的功能分区及功能要求，灵感激发，创作出符合实际要求的整体设计。既满足了设计建筑的要求又可以深度细化建筑的功能性，亦可吸引大批太阳能十项全能游客。所述的建筑信息包括建筑材料和结构；所述的环境信息包括太阳辐射对建筑表面形成的太阳辐射程度、周边的风压和周边的风向。一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，所述的建筑信息包括建筑材料和结构；所述的环境信息包括太阳辐射对建筑表面形成的太阳辐射程度、周边的风压和周边的风向。卧室所对应的要求是必须采光且温差变化不大；客厅所对应的要求是应当采光且应当温差变化不大；洗手间所对应的要求是可以采光且温差变化可以稍大；餐厅所对应的要求是可以采光且温差变化可以稍大。整体设计是建筑设计，舒适性必须与周围的环境相兼容。通过整体的设计来实现提高建筑水平的理想方法。

这种分析方法从几个方面来考虑：首先是建筑空间属性，比如卧室和客厅都布置于南侧，并存有一定的模数，则建筑会优先把此类功能的空间向南布置。再次是以体量模块的方式确保整个建筑最需要控制温度的区域（即与外部环境温差最大的区域），将这些区域集中起来，确保减少能量流失的表面积。此种分析方法可以在先确定建筑轮廓的情况下进行分析，也可以直接根据分析来得出最适合的建筑节能体量。接下来是网格分析，对建筑空间的每一个单位网格进行温度数据的模拟分析，再对其单位具象化为房间的模数，形成完整的建筑空间布局方案。

本专利所要解决的关键问题是如何同时引用采光数据和受气压影响的温度数据。就当前的分析软件，模拟采光和模拟流体环境的软件是分离的，然而在本专利的分析中，采光软件所要分析的主要是建筑受采光以及阳光热辐射对建筑温度的影响，而流体力学软件所要模拟的是周边风环境或湿度环境对建筑造成的能耗流失情况，而这个能耗流失主要是以能量的流失为主要数据的，从这里可以得出，其实我们所共同需要运用到的是能量流失的数据。这样就可以以采光软件为基础平台，在此基础上布设插件，它可以自动将风环境模拟过的能量流失数据放进来进行第二层模拟，就找到了两者的兼容方法。

此外，智能化分析方式也是本专利需要解决的问题，这里所需要解决的数据问题其实是建立在已经得出的完整温度流失数据基础上，即“小型BOX”所表达出的温度信息。有了这个立体信息数据，再根据房间功能的大小比例模数信息和设计师输入的功能房间数量信息，将其重组为符合房间功能需要的方案设计，此外就是将具备向阳属性的房间自动南至（建筑处于北半球情况下），抓住了这两点就可以轻易快速的实现智能分析，把方案展现在设计师的面前。

本专利的优势：

1. 可以轻松快捷的了解建筑元素的功能分区。

2. 建筑功能的布局实现了合理的操作。

3.结合建筑元素（建筑元素室和门面的功能，室内/室外连接，组成和连接各种房子元素的规模和比例）、整体设计（整体设计是建筑设计，舒适性与周围的环境相兼容）、采光（陪审团评估和自然光的整合和能源效率）、灵感(灵感体现在设计，鼓舞太阳能十项全能游客)、文档(文档包括图纸，项目手册，和视听架构的介绍，准确地反映了建设项目的比赛现场)着几项具体的要求，设计出只善尽美的建筑。

具体实施步骤：确立所需要的一切建筑元素和环境信息，将这些信息输入计算机进行风环境及湿度环境的模拟，得出能量流失信息。在采光模拟软件平台上，要通过自身的评估，还有自然光的整合和能源的效率。利用插件导入风环境模拟的能量流失数据进行二层模拟。根据已获知的数据信息对每一个建筑空间网格进行计算，这些数据就作为将来房间布局的参考，要通过自身的评估，还有自然光的整合和能源的效率。建筑元素室和门面的功能，室内和室外连接，组成和连接各种房子元素的规模和比例。在计算机中进行房间数量和属性的设置，比如居住建筑中卧室的属性为受光，恒温，那么空间布局中会自动将卧室布置在受光且能量流失少的部位。根据要求对建筑进行功能布置的分析，在智能分析中会属性相同的的功能区尽可能的集中于一体，使功能分区呈现透明化，便于观察、整理。灵感体验体现在设计，通过使用采光按钮，使人身处美妙的光感享受，并且放映幻灯片，了解建筑不同的功能分区及功能要求，灵感激发，创作出符合实际要求的整体设计。既满足了设计建筑的要求又可以深度细化建筑的功能性，亦可吸引大批太阳能十项全能游客。得出合理的房间功能安排数据和建筑体量数据，为建筑师确立方案提供依据。本技术要解决的问题是对于各种功能房间的数据参数和属性要求的优先选取，在真实布局时，可能会存在两种环境的矛盾，一面要求用于足够的采光，一面要求热损耗小，通风舒畅，当两种要求不能同事具备时，就要选取一个优先条件。这个条件可以先以默认的方式布置，但是可以当进行显示的时候，建筑房间边框会以不同的颜色进行显示，以提醒用户房间满足条件的完整程度。然后根据喜好可以编辑优先选择顺序，重新进行运算选取。

二次计算是本专利的创新之处，他成功运用了不同软件的数据信息，模拟施加在建筑表面的风压和降温参数，以这些参数为参考再对室内进行二次计算，最后得出一套自动的建筑方案，大大提高了建筑设计节能的智能化程度。

建筑节能有利于从根本上促进能源资源节约和合理利用,缓解我国能源资源供应与经济社会发展的矛盾;有利于加快发展循环经济,实现经济社会的可持续发展，有利于长远的保障国家能源安全、保护环境、提高人民群众生活质量、贯彻落实科学发展观。在世界建筑发展的大潮流中，建筑节能是大家共同关注的热点问题，是建筑技术进步的一个重大标志，也是建筑界实施可持续发展战略的一个关键环节。发达国家为此进行了长久的努力，并取得了十分丰硕的成果。我国建筑师也必须奋起直追，把建筑节能视为自己义不容辞的历史责任，从分析研究我国建筑节能工作现状入手，把握建筑节能工作中存在的问题，并设法加以解决。只有这样，才能推进建筑节能工作。

节能建筑有着极其重要的作用，可以缓解能源资源的紧张局面，建筑节能是社会经济发展的需要。其二，建筑节能是减轻大气污染的需要，建筑采暖和饮食用能量是造成大气污染的两个主要因素，受灰尘和酸雨严重危害，空气污染情况严重。其三，建筑节能可以保护生态环境和提高建筑热环境的质量，随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高，舒适的建筑热环境日益成为人们生活的需要。其四，建筑节能是发展建筑业的需要。

设计工作是由工程师去完成的，也就是说，设计工作中，工程师是主导者。工程师应该运用个人才智，控制整个设计，让设计出来的成品体现你的智和水平。当然，要是设计工程师自身的水平不高，纵使你控制了整个设计，那设计成果也只能体现你所具有的水平而已。因此，提高工程师的设计水平是首要的。提高设计水平，可以通过不断的努力，包括刻苦学习基础理论、钻研有关技术、认真积累和吸收经脸、学习先进推新创断、开展科学研究等途径来实现。总之，并无捷径，唯一的方法是刻苦努力。除此以外，一些工作方法也能起到帮助提高设计水平的作用。

提高结构设计水平，从另一角度看，意味着要使设计成品比现阶段的其有更高的水准、更合理和更经济的结构形式。这就得用推新和创新来解决。结构技术的不断发展就是靠推陈出新，作为结构设计工程师，有责任承担起这个任务。推新看来似乎比较容易，问题是往往得不到足够的重视。建设部陆续公布推广的新材料、新技术、新结构等是通过试验研究、鉴定，再经实践且证实有效和合符经济效益的，得到推广将会提高建筑结构的水平。作为设计工程师应该在适合的条件下予以大力推广应用。当然，在推广应用的过程中会遇到这样或那样的困难或阻力，设计工程师不应因难而退，而应耐心做工作，努力克服困难和阻力，当推新的积极支持者。

社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。想在当下艰难的环境中站稳脚步，不是一件容易的事。本专利则是通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，同时考虑建筑元素、整体设计、采光、灵感、文档这五个方面，彻底摆脱了以前那种不利于设计的方法，本发明有利于直观的解释如何通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，以此来确立最合适的设计方案。提高建筑水平就要从建筑的根本出发，秉持着节能的态度，利用新型节能技术，建造出真正适合人类居住，以人为本的节能建筑。通过强化建筑设计水平的方法的使用，以此确立出只善尽美的建筑设计。提高设计能力能为人类文明创造财富，能起到保护生态环境，推进科技创新，体现人文景观和谐的作用。

Claims

1.一种通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，其特征在于具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，其特征在于：所述的建筑信息包括建筑材料和结构；所述的环境信息包括太阳辐射对建筑表面形成的太阳辐射程度、周边的风压和周边的风向。

3.根据权利要求1所述的通过采光和灵感体验来强化建筑水平的方法，其特征在于：房间属性为卧室、客厅、洗手间和餐厅，卧室所对应的要求是必须采光且温差变化不大；客厅所对应的要求是应当采光且应当温差变化不大；洗手间所对应的要求是可以采光且温差变化可以稍大；餐厅所对应的要求是采光且温差变化可稍大。