毛鴻霖

重慶蜀龍裝飾設(shè)計(jì)有限公司,重慶 408000

淺析計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)與綠色建筑設(shè)計(jì)結(jié)合

毛鴻霖

重慶蜀龍裝飾設(shè)計(jì)有限公司,重慶 408000

在能源枯竭、環(huán)境惡化的大背景下，綠色建筑能夠提高能源效率和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，同時(shí)塑造健康舒適的人居環(huán)境，成為一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。本文主要對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)在綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)行分析，指出計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)必將大大加速綠色建筑設(shè)計(jì)進(jìn)程。

計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)；綠色建筑；建筑設(shè)計(jì)

0 引言

綠色建筑的出現(xiàn)標(biāo)志著建筑設(shè)計(jì)突破了對(duì)建筑美學(xué)、功能、形式、經(jīng)濟(jì)等方面的傳統(tǒng)考量，走向更為寬廣、綜合的生態(tài)視角。過去建筑師掛在嘴邊的“建筑是凝固的藝術(shù)”的觀念需要加以修正，應(yīng)該把建筑視為生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，它的建造、使用、維護(hù)、拆除均與資源消耗、環(huán)境保護(hù)、C02等生態(tài)要素密切相關(guān)。應(yīng)該說這是建筑理念的轉(zhuǎn)換、升華與創(chuàng)新，同時(shí)也為廣大的工程技術(shù)人員、特別是建筑師展現(xiàn)出一片新的發(fā)展前景，要求他們具備更高的技術(shù)素養(yǎng)來建造未來的建筑[1]。今天的計(jì)算機(jī)己成為一種輔助建筑設(shè)計(jì)的有效手段。特別是計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)及其理論的發(fā)展，使得傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)思維發(fā)生了變化，計(jì)算機(jī)在綠色建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思方面的輔助是完全可以實(shí)現(xiàn)的，且是具有優(yōu)勢(shì)的[2]。

1 計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)和作用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)，有許多問題，如色彩、比例、紋理等以前無法定量的問題在計(jì)算機(jī)上都可以方便的解決，使建筑師從繁雜的、重復(fù)的、非創(chuàng)造性的工作中解放出來。計(jì)算機(jī)的能力越來越發(fā)展，龐大的計(jì)算在極短的時(shí)間內(nèi)就可以完成，以前用手不能處理的許多問題，現(xiàn)在都可以借助計(jì)算機(jī)來解決。設(shè)計(jì)構(gòu)思是創(chuàng)造性思維和理性思維的結(jié)合，計(jì)算機(jī)對(duì)于這兩個(gè)方面都能發(fā)揮其輔助作用，并且都有其優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)代綠色建筑學(xué)注重人、建筑、環(huán)境的關(guān)系，注重功能，注重社會(huì)，在建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思過程中研究這些問題并運(yùn)用到規(guī)劃和設(shè)計(jì)中去變得越來越重要，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)構(gòu)思，甚至可以對(duì)建筑的要素進(jìn)行定量化分析。

2 綠色建筑設(shè)計(jì)過程與建筑性能模擬整合

由于綠色建筑本身及其環(huán)境系統(tǒng)的復(fù)雜性，僅憑經(jīng)驗(yàn)或簡單的計(jì)算無法準(zhǔn)確判斷設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣，因此，運(yùn)用模擬分析手段指導(dǎo)設(shè)計(jì)是綠色建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。下面我們將通過對(duì)建筑設(shè)計(jì)過程的解讀，以及國內(nèi)外綠色建筑設(shè)計(jì)中模擬技術(shù)應(yīng)用的案例分析，來研究建筑性能模擬在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

2.1 建筑設(shè)計(jì)過程的分解

建筑設(shè)計(jì)是一種需要有預(yù)見性的工作，要預(yù)見到擬建建筑物存在的和可能發(fā)生的各種問題。這種預(yù)見，往往是隨著設(shè)計(jì)過程的進(jìn)展而逐步清晰、逐步深化的。在每一階段中，設(shè)計(jì)人員需要不斷的修改設(shè)計(jì)方案以獲得最佳的設(shè)計(jì)效果。通過在各個(gè)階段之間建立起具體的層次關(guān)系，可以把不同的設(shè)計(jì)階段結(jié)合成為一個(gè)有機(jī)的整體設(shè)計(jì)過程，即覆蓋整個(gè)建筑物“生命周期”的設(shè)計(jì)過程。各研究機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)建筑設(shè)計(jì)過程的劃分已經(jīng)有較為一致的認(rèn)識(shí)，大致可以劃分為設(shè)計(jì)任務(wù)書、概念化設(shè)計(jì)、方案初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)、后設(shè)計(jì)階段5個(gè)階段，不同的設(shè)計(jì)階段聯(lián)結(jié)在一起構(gòu)成了一個(gè)最基本的設(shè)計(jì)過程。這一設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：階段性強(qiáng)，每個(gè)設(shè)計(jì)階段都有明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)和所要解決的問題，使設(shè)計(jì)師有針對(duì)性的修改完善設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)過程的分階段性，每一設(shè)計(jì)階段既是前一設(shè)計(jì)階段的延續(xù)與發(fā)展又為后階段的設(shè)計(jì)提供依據(jù)與基礎(chǔ)。

2.2 綠色建筑設(shè)計(jì)過程與建筑性能模擬

建筑性能模擬研究最初集中在模擬建模方面，主要用于研究和教學(xué)，但隨著工程需求的增長，研究逐步轉(zhuǎn)向如何用于設(shè)計(jì)，即模擬輔助設(shè)計(jì)過程的研究。基于模擬輔助設(shè)計(jì)的原則，清華大學(xué)DeST開發(fā)組將設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員和計(jì)算機(jī)模擬程序的工作進(jìn)行了區(qū)分，提出了實(shí)現(xiàn)模擬輔助設(shè)計(jì)的具體流程，如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)人員和計(jì)算機(jī)模擬的分工

源自加拿大的Green Building Challenge 2000即綠色建筑挑戰(zhàn)項(xiàng)目，簡稱C-2000項(xiàng)目，將綠色建筑整合設(shè)計(jì)模式進(jìn)行了歸納和分析，對(duì)了解整合設(shè)計(jì)的過程有很好的幫助。事實(shí)證明，C-2000計(jì)劃所推行的設(shè)計(jì)模式是成功的。C-2000計(jì)劃中實(shí)施的方案均達(dá)到了30%～50%的節(jié)能效果，且無明顯的設(shè)計(jì)成本的增加。尼爾斯·拉森指出：C-2000計(jì)劃所推行的設(shè)計(jì)模式能夠確保在方案設(shè)計(jì)的任何階段尤其是早期階段對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)定量的分析，利用回饋信息優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而降低設(shè)計(jì)變更機(jī)率，確保綠色建筑的完整性和一體化程度。

由以上可看出，綠色建筑的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)循環(huán)設(shè)計(jì)、信息不斷反饋的過程，是建筑性能模擬與建筑設(shè)計(jì)各階段相結(jié)合的整體過程。它具有以下特點(diǎn)：一方面，信息反饋是綠色建筑設(shè)計(jì)的根本方法，通過模擬計(jì)算可以對(duì)多種備選方案進(jìn)行可行性分析與評(píng)價(jià)，從而擇優(yōu)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與改進(jìn)；另一方面，建筑師可與設(shè)備工程師和結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行橫向協(xié)調(diào)配合，通過實(shí)時(shí)的建筑性能模擬評(píng)價(jià)與計(jì)算，形成信息的反饋以進(jìn)行方案的優(yōu)化和完善。

由此可見，綠色建筑設(shè)計(jì)也將是一個(gè)分階段逐步深入、逐步細(xì)化的過程，同時(shí)也是一個(gè)循環(huán)設(shè)計(jì)過程，不同的設(shè)計(jì)階段應(yīng)有各自的循環(huán)設(shè)計(jì)、信息反饋的過程。每一個(gè)設(shè)計(jì)階段的設(shè)計(jì)都是在前階段設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步的創(chuàng)作與細(xì)化同時(shí)，每個(gè)階段又都有其相對(duì)的獨(dú)立性，其主要的任務(wù)不同，面臨的問題也不同每個(gè)階段內(nèi)，應(yīng)有所選擇與側(cè)重.通過實(shí)時(shí)的模擬分析與計(jì)算，形成信息的反饋以進(jìn)行階段修改。這種共性與個(gè)性、統(tǒng)一性與階段性的結(jié)合正是綠色建筑設(shè)計(jì)過程的主要特征。

3 結(jié)論

綠色建筑本身及其環(huán)境的復(fù)雜性決定了綠色建筑設(shè)計(jì)必須建立在理性原則的基礎(chǔ)上，用科學(xué)設(shè)計(jì)決策依據(jù)來影響設(shè)計(jì)決策過程。首先，通過對(duì)計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)，證明了運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)；其次，通過對(duì)建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)過程以及國內(nèi)外綠色建筑設(shè)計(jì)過程中模擬技術(shù)應(yīng)用案例的分析，得出綠色建筑的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)循環(huán)設(shè)計(jì)、信息不斷反饋的過程，是一個(gè)分階段逐步深入、逐步細(xì)化的過程，是建筑性能模擬與建筑設(shè)計(jì)各階段相結(jié)合的整體過程。

[1]袁小宜，葉青，劉宗源，等.實(shí)踐平民化的綠色建筑—— 深圳建科大樓設(shè)計(jì)[J].建筑學(xué)報(bào)，2010，1.

[2]王有為，孫大明，苑麒，等.綠色建筑輔助設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)軟 件[J].建筑科學(xué)，2007，2.

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1674-6708（2010）21-0191-02