基于日照得热的非标准形态高层办公建筑优化模型建构

发布时间：2020-09-21 07:09

　　 随着城市化的逐步发展,非标准形态高层办公建筑数量与日俱增,建设量增大带来的能耗攀升对城市环境有着巨大的影响。与此同时,复杂性科学理论及计算机科学的发展使建筑设计方法及建筑形态表征逐渐向着新的交叉领域迈进。针对其能耗问题,本文试图从形态设计的角度,以被动式清洁能源及太阳辐射能的利用为目的,通过建构日照辐射得热导向下的多目标建筑形态节能优化设计模型,以辅助决策者快速权衡及制定节能设计策略。论文首先从多目标优化方法应用于性能目标寻优的目的出发,以建筑平面及建筑剖面为分析视角,通过对多目标优化模型建构的要素,优化参量、优化目标、约束条件、变形逻辑的确定,对建筑信息模块进行构建。其次,加入日照辐射得热模拟模块及空间有效利用率计算模块,对拟定优化目标进行性能模拟及计算,通过对建筑几何形态于建筑性能的影响机制进行数字化转译及参数化程序编写,建构了建筑性能计算模块及建筑几何信息模块,紧接着加入多目标优化模块,实现了整个多目标优化模型的建构。最后,结合案例对建筑形态多目标优化模型进行实践应用,通过分析优化结果来验证其辅助设计策略制定的应用效果,最终证明研究可以提高非标准形态高层办公建筑形态设计效率,辅助性能目标导向下的设计策略制定,并提高设计策略制定效率。从非标准形态高层办公建筑的形态发展趋势及设计手法出发,研究首次将非标准形态高层办公建筑中常用的形态生成手法,投射到支持精准描述的几何形态生成逻辑中,相比既有高层建筑参数化生成方式而言,更贴近既有建筑设计理论的同时,保证了所生成自由曲面工程描述的精准度,降低后期施工难度。这为研究所建立的多目标优化模型奠定了更加广泛的应用基础。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU243
【部分图文】：

论文研究框架

第 2 章 非标准形态高层办公建筑节能优化设计解析基于对非标准形态高层办公建筑研究背景及节能现状的分析，研究意图引入多目标优化方法，来建构高层建筑非标准形态节能优化模型，来改善传统设计方法的困境。本章将从多目标优化设计流程出发，对非标准形态高层办公建筑多目标优化设计的理论基础进行了解析。2.1 非标准形态高层办公建筑节能优化设计流程建筑设计本身涉及的问题通常是多方共同耦合作用的博弈问题，因此传统节能设计方法存在许多发展限制及困境，大致表现在两个方面。一方面，传统的节能设计是建立在设计者的设计经验，或是反复试错的基础上的，且掺杂较多主观判断因素，其效率较低且结果不一定准确。另一方面，传统的节能设计基于大量的试错经验，能对性能目标产生有效的优化，但通常只能保证某一个性能目标的优化。若想满足呈反作用影响的目标达成共识，传统的设计方法已经无法达成，因而需要引入参数化优化的方法来解决多性能的平衡问题。

建筑外围护结构在遮阳设施或自身形态的遮挡下产生的阴影被称之为日影，也叫自遮挡。在阴影中的部分建筑外围护结构无法接受到太阳直接辐射。如下 2-3 图所示几种建筑外立面与太阳之间的成角关系，方位角分别表示为ε、γ、a，并且偏东即定义为负，偏西即定义为正，正南则定义为零[79]。① 建筑外立面倾角 θ:是建筑外立面与地平面所成的夹角。② 建筑外立面方位角 γ:建筑外立面法线于地平面上的投影与正南向的夹角，被称为建筑外立面方位角。

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本文编号：2823213