孫京輝

(北京建工建筑產(chǎn)業(yè)化投資建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 101300)

要促進智能建筑的發(fā)展，應(yīng)為智能建筑提供完整的安保設(shè)施和市政設(shè)施，促進公共事業(yè)發(fā)展，確保智能建筑條件和環(huán)境符合綠色發(fā)展要求。基于CNKI數(shù)據(jù)庫，對智能建筑設(shè)計進行了文獻檢索和分析，收集整理了2014-2020年的1 528份相關(guān)文獻，探討了我國智能建筑建設(shè)的研究進展和成果。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

以文獻的量化理論為基礎(chǔ)，結(jié)合citespace和network view，分析了CNKI數(shù)據(jù)庫中1 528篇論文，通過繪制知識圖，直觀顯示了智能建筑設(shè)計有關(guān)文獻的內(nèi)容及其相互關(guān)系。

1.2 數(shù)據(jù)來源

以CNKI數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，選擇時間為2014年1月1日-2020年1月1日收錄的智能建筑相關(guān)文獻，采用CNKI數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)高級檢索模式，以智能建筑設(shè)計為采集對象，通過檢索選擇文獻類型，獲得1528篇論文，包括科學(xué)期刊、廣泛的文章、會議報告、書籍和專題期刊。

2 智能建筑相關(guān)文獻特征分析

2.1 文獻時序分析

基于1 528個文檔，確定文檔數(shù)量隨時間變化，如2014-2020年智能建筑設(shè)計的有關(guān)文獻合計數(shù)量逐年增加，2014-2020年分別為6篇、34篇、87篇、187篇、334篇、417篇、295篇。2017年以后，科學(xué)期刊上發(fā)表的智能建筑文件數(shù)量急速增加，這可能是在國家相關(guān)政策的支持下，學(xué)者對智能建筑設(shè)計的研究更加深入了。

2.2 關(guān)鍵詞分析

導(dǎo)入2014-2020年智能建筑設(shè)計相關(guān)的1 528個文件，選擇1年的時間單位，選擇keyword節(jié)點類型，按關(guān)鍵字分析時間線，顯示出了478個節(jié)點，表示了478個關(guān)鍵字。前9個關(guān)鍵字可以分為3種：一是智能建筑。二是有關(guān)智能建筑施工的研究方向，主要包括建筑結(jié)構(gòu)、圍護結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境改善等研究。三是智能建筑研究的輔助工具，如BIM和信息技術(shù)。由此可知，建筑結(jié)構(gòu)、圍護結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境改善是智能建筑施工研究的熱點，BIM利用信息技術(shù)將實體建筑數(shù)字化，促進了智能建筑的深入研究。相關(guān)專家學(xué)者對BIM技術(shù)研究的興趣也與其在現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計建設(shè)中的廣泛應(yīng)用相一致。在關(guān)鍵詞變化的這些年份中，學(xué)者們更加關(guān)注相關(guān)關(guān)鍵詞，最重要的因素之一是智能建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其突變強度為11.98，高于其他關(guān)鍵詞。高頻的工業(yè)化建議發(fā)生于2014-2017年，表1為該領(lǐng)域的主要作者情況，這是智能建筑文獻快速增加的第一階段。結(jié)合智能建筑的基本特征，對于智能建筑研究尚處于初步階段，具有相對重要的現(xiàn)實意義。

表1 2014-2020年智能建筑設(shè)計與實現(xiàn)領(lǐng)域重要作者Tab.1 Important author in the field of intelligent building design and implementation from 2014 to 2020

2.3 涉及的期刊及學(xué)科分析

2014-2020年，國家建筑工程文獻組出版了4本期刊，分別是《建筑工程技術(shù)發(fā)展》，共72期，占發(fā)文總數(shù)的4.7%；《建筑材料》共91期，占5.9%；《城市住宅》共54期，占3.5%；《架構(gòu)》79期，占5.1%。

2014-2020年出版的智能建筑和設(shè)計相關(guān)文獻，涉及最多的學(xué)科是建筑科學(xué)和工程學(xué)科，有1 211篇文獻，占文獻總量的79.3%。覆蓋了計算機軟件和計算機應(yīng)用、工業(yè)經(jīng)濟、安全科學(xué)和災(zāi)害管理，分別為157、126和34篇文獻，占比為10.3%、8.2%和2.2%。

學(xué)者們在智能建筑研究中最關(guān)注的是智能建筑設(shè)計的具體措施及計算機技術(shù)在組裝式建筑中的應(yīng)用，這說明智能建筑的發(fā)展依賴于建筑本身的研究，也依賴于信息化手段的研究和建筑的經(jīng)濟可行性。

2.4 作者與團隊分析

通過選擇節(jié)點類型“author”深入了解智能建筑的研究人員時間圖，發(fā)送最多的信息是姜中金、劉洋等，根據(jù)所示的文獻提交密度表明，提交者的數(shù)量逐年增加，隨著時間的推移，每年提出大量文獻的提交者的數(shù)量逐漸增加，但是提交者之間的聯(lián)系不大。這表明越來越多的人正在研究智能建筑設(shè)計，但與傳統(tǒng)建筑相比，智能建筑設(shè)計的建造尚處于早期階段，缺乏深入研究。今后，隨著業(yè)界的研究和發(fā)展的深入，相關(guān)作者之間的聯(lián)系也會進一步加強。通過Citypace分析了進行合作的作者，姜中金、劉洋發(fā)展了最多的合作關(guān)系，合作成果最多，劉鵬重點研究了智能建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的公差控制及質(zhì)量。劉鵬擁有最多的合作網(wǎng)絡(luò)，每一篇文獻都有3條以上的通信線路，表明每一篇文獻都有3人以上的參與。通過Citypace軟件進行了分析，共有7位作者合作過兩次或兩次以上。在篩選的基礎(chǔ)上，對前5名的研究小組進行了密切的了解并進行了論證，發(fā)現(xiàn)高校和企業(yè)參加了許多協(xié)作小組。

圖1 智能建筑機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖Fig.1 Intelligent building organization cooperation network diagram

3 智能建筑設(shè)計的具體研究情況

3.1 明確建筑結(jié)構(gòu)

在設(shè)計智能建筑時，必須明確建筑的具體結(jié)構(gòu)，達到理想的節(jié)能減排效果。普遍以通用開放空間結(jié)構(gòu)為主，具有鋼結(jié)構(gòu)、纖結(jié)構(gòu)等多種形式，開放空間提供了更大的布局靈活性，改善了智能建筑功能，產(chǎn)生了良好的視覺效果。對于空間設(shè)計要簡潔，方便居民使用，開放空間結(jié)構(gòu)。應(yīng)不斷豐富內(nèi)部功能，為各種導(dǎo)線創(chuàng)造足夠的空間，保證設(shè)備的有效配置，安全合理地鋪設(shè)建筑管道。

3.2 合理設(shè)計圍護結(jié)構(gòu)

智能建筑中外壁的保溫設(shè)計具有重要意義，需要合理設(shè)置保溫層，達到理想的保溫效果?？梢栽诮ㄖ锏耐獗诒砻嫱可蠠岱瓷渫苛?，進一步提高智能建筑的隔熱性能。屋頂保溫設(shè)計應(yīng)采取有效的綠化防曬措施，保證屋頂達到保溫效果。如果建筑物是住宅樓，在設(shè)計屋頂時，為了滿足人們的住房需求，必須采取有效的通風(fēng)和降溫措施。在平屋頂上安裝空氣箱，在屋頂?shù)男泵嫔习惭b閣樓，可以充分利用智能建筑的所有資源。平面屋頂?shù)脑O(shè)計中，除了選擇淺顏色的屋頂外，還要及時涂抹熱反射涂料，而地下車庫的設(shè)計通常需要在地下室的天花板上安裝絕熱層。在設(shè)計智能建筑時，必須不斷提高立面和外壁的隔熱性能，在其中加入空心和真空惰性氣體玻璃，在外壁上安裝透明的反光膜，設(shè)計智能建筑的外窗時，必須保證足夠的密封性。

3.3 改善建筑室內(nèi)環(huán)境

遮陽設(shè)計。在墻壁設(shè)計中，應(yīng)合理選擇玻璃材料，保證其良好的導(dǎo)熱性能。進行符合智能建筑要求的外墻窗戶、玻璃外墻等施工，設(shè)置必要的防曬設(shè)施，通過可調(diào)整的外部光線達到預(yù)期效果。根據(jù)智能建筑太陽光照明要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計智能建筑，結(jié)合有機景觀，種植樹木和各種植物，在南部和西部加強防曬效果，使智能建筑環(huán)境更加優(yōu)美。

采光與照明設(shè)計。在設(shè)計智能建筑時，一般采用相關(guān)軟件根據(jù)大樓的類型，模擬白天的照明情況進行設(shè)計，確保符合相關(guān)要求。正確計算窗和地面的面積，以此為基礎(chǔ)設(shè)計房間的照明系數(shù)，可以使用各種方法，如在建筑物的外窗上安裝散射板和反射板，提高包括多個信道照明的建筑物反射率，實現(xiàn)照明目的。為了確保地下室被充分照明，可以設(shè)計成半地下室，同時打開窗戶，確保地下室的光線充足，還可以通過庭院設(shè)計、天窗使用等，使智能建筑獲得更加豐富的光線。

通風(fēng)與換氣設(shè)計。在設(shè)計智能建筑時，必須確保建筑適合主導(dǎo)風(fēng)向，要以人為中心，確保房間的自然通風(fēng)，所有設(shè)計組件必須服從人的需求。如果夏天室外溫度不高，為了降低智能建筑的內(nèi)部溫度，可以通過自然通風(fēng)來達到降溫目的，室外溫度高時，應(yīng)避免室外的熱空氣進入房間。為了避免窗戶進入灰塵，污染智能建筑內(nèi)部，要明確定義開放窗的大小和位置，在設(shè)計高層建筑時，必須考慮風(fēng)速是否影響窗戶的打開。

隔音降噪設(shè)計。智能建筑的設(shè)計需要確保建筑物的隔音和降噪效率，根據(jù)不同建筑對噪音的敏感性，確定是否需要放在小區(qū)周邊，確保合適的交通量。智能建筑的位置接近市區(qū)的主要干線道路的情況下，為了提高墻壁和窗戶的隔音效果，要盡量減少因車輛流量大而產(chǎn)生的噪音，設(shè)置特別的陽臺和窗臺，選擇降噪效果好的裝置，在智能建筑各重要場所設(shè)計適當(dāng)?shù)脑肼暱刂坪蜏p震措施。在設(shè)計民用智能建筑物時，必須確保建筑物內(nèi)有隔音和消音功能，符合相關(guān)規(guī)范和要求，一般通過安裝減震板和彈性懸架裝置進行設(shè)計。

保證室內(nèi)空氣質(zhì)量合格。很多傳統(tǒng)建筑材料會釋放出有毒的危險物質(zhì)，在選擇智能建筑材料時，必須確保符合要求和標(biāo)準(zhǔn)，避免造成空氣污染。在人口密度大的地區(qū)，要加強空氣質(zhì)量審計，確保審計系統(tǒng)具有良好的吸氣和放氣功能，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣，加強各種空氣污染物的審計和裝置所需的吸氣裝置。

3.4 設(shè)計無障礙設(shè)施

在設(shè)計智能建筑時，應(yīng)充分利用無障礙概念，確保設(shè)計的每一部分都符合相關(guān)要求和規(guī)范，符合以人為中心的設(shè)計理念。在設(shè)計新的智能建筑時，應(yīng)按照適用性要求，布置相關(guān)設(shè)施，方便人們外出。在人口密度高的公共建筑物內(nèi)，對于可以自由進入的場所需要進行明確表示。

3.5 節(jié)約建筑材料

在設(shè)計建筑裝飾要素時，必須考慮是否符合各自的功能，充分利用太陽能等自然可再生資源，在選擇建材時，根據(jù)不同部件的要求，如選擇墻面和窗戶時，應(yīng)選擇合理的材料，確?？芍貜?fù)使用的材料質(zhì)量。在設(shè)計商業(yè)大樓和辦公大樓的智能建筑時，必須選擇合理的絕緣材料，確保樸素的同時保證建材可以反復(fù)使用，減少浪費。選擇材料時，根據(jù)大樓的位置，確保材料的安全性，選擇可回收的廢棄物作為原料，如在制造絕熱材料時，可以以廢棄物為原料。

4 結(jié)語

智能建筑需要科學(xué)的設(shè)計，在政府政策支持下，2014-2020年有關(guān)智能建筑的文獻產(chǎn)量逐年增加。研究表明，圍護結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境是智能建筑的研究熱點，BIM技術(shù)是研究熱點，合作出版文獻的作者數(shù)量逐年增加。但是，在關(guān)鍵詞研究中，與經(jīng)濟相關(guān)的關(guān)鍵詞參考變少，有關(guān)碳排放和環(huán)境保護的研究文獻較少。除了智能建筑本身外，需要加強經(jīng)濟和環(huán)境問題研究。