高层建筑的分布对建筑室外风、热环境影响研究

发布时间：2020-05-19 21:59

【摘要】：当前我国正处于城镇化深入发展的关键时期,城市的高速发展导致了城市人口的过度集中和土地资源的稀缺,未来高层建筑的建设依然是城市发展的必然趋势。城市的快速发展滋生的城市环境问题众多,城市风、热环境作为人们对城市环境最直观的感受历来受到人们的关注,且随着可持续发展理论的贯彻执行,人们对自己所居住环境的认识和要求也逐步提高。因此,将高层建筑的发展与城市环境问题结合起来研究对城市未来的可持续发展具有重要意义。随着计算机技术的进步,数值模拟分析方法集高精度、低成本、适用性广等优点在科学研究中受到广泛的应用。本文运用基于计算流体力学(CFD)的数值模拟软件,在仅考虑太阳辐射和自然对流的情况下,模拟高层建筑的不同分布方式对建筑室外风、热环境的影响,结合国内外高层建筑分布的现状特征(以武汉市为例),设置高层建筑簇群式和条带式两种典型布局方式,并通过增加建筑的数量和升高建筑的高度,得到一共18组对比方案。通过对建筑室外人行高度处(距离地面2 m)风环境和热环境模拟结果的对比分析,得出以下主要结论:1.在两种不同分布方式下,风敏感系数和热岛强度值随着建筑高度的升高和建筑数量的增加呈现相同变化趋势;2.在总建筑面积保持不变的情况下,增加建筑数量降低建筑高度有利于营造良好的风环境,升高建筑高度减少建筑数量则有利于营造良好热环境。以上结论可为城市建设、高层建筑布局规划提供一定的参考和优化建议。此外,相较于其他的已有研究,本文的主要创新点在于:1.将城市风环境和热环境结合起来进行研究,拓展了研究方向;2.脱离了住区的研究背景,本文的研究针对城市中高层建筑比较密集的商业街区和城市中心区;3.模拟中加入总建筑面积的影响因子,在不影响高层建筑优秀的土地使用效率下,探讨对室外风热环境的影响,并且提出对城市高层建筑布局的优化建议;4.提出风敏感系数的概念,可作为未来高层建筑布局管控的参考指标。
【图文】：

总体布局,高层建筑,哈尔滨市,现状

以下是我国部分区域高层建筑布哈尔滨为研究对象，通过统计哈尔滨市区007 年），得出各类高层建筑总体布局呈现式；哈尔滨的高层建筑条带式布局主要以成的，而簇群式则主要是指城市中心区内分散布局和插建的单幢高层建筑（图 2-1）郭恩章[21]针对高层建筑分布现状中存在的格局应为：1.条带式高层建筑分布区，分条带式高层建筑分布区；2.簇群式高层建和二级簇群集聚区；3.杜绝分散布局的单

城市空间形态,气候影响,主城区,来源

质量-动量守恒定律，能量计算方程，组分浓度和湍流量计算方程等）和物理定律（热力学和动力学理论）融合起来，模拟能量平衡和温度场的时空变化。计算机数值模拟技术依据软件的模拟能力和模拟对象的范围，，分为大尺度（整个城市）、中尺度（局部区域）及小尺度（建筑群）三类，不同的研究尺度关注的对象及建立的数学、物理模型也不尽相同（图 2-2）[25]。在大、中尺度的城市风、热环境研究领域，国外学者 Oke[26]等人经过大量的研究，指出了居住区模式对室外气温的影响关系，基于改善城市热环境的角度对城市形态和居住区模式提出新的见解；Hartranft[27]等人指出不同的土地利用模式对城市微气候具有显著的影响作用；2003 年，Voogt 和 Oke[28]指出城市风、热环境也会影响到城市景观，并提出其影响机制；同年，另一位学者 Atkinson[29]以一块 20 km2大小的城市区域为研究对象，提出计算其中的热岛效应的模型。总的来说，他们的研究主要针对整个城市气候或者城市局部片区等大、中尺度方面的研究，而未考虑从小尺度方向讨论建筑周围风、热环境的研究。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU971;TU119.2

【参考文献】