基于太阳热辐射的建筑形体生成研究

发布时间：2017-08-21 07:22

  本文关键词：基于太阳热辐射的建筑形体生成研究

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【摘要】：太阳热辐射是影响建筑热环境的重要因素之一。建筑表面一系列复杂的热交换活动都是建立在建筑形体初始接收到的太阳热辐射基础上的,因此建筑形体对于构建舒适建筑热环境有着至关重要的意义。建筑形体设计中对于太阳热辐射的考虑一般分为利用和防御两个方面,即在寒冷地区注重保暖为目的的采集与利用,炎热地区则考虑防热和回避；夏热冬冷地区则更为复杂,要解决保温隔热需求之间的矛盾。传统设计工作中先有方案,后有生态性能模拟分析的被动式、主观性、凭经验的设计模式在解决上述问题时难以确保客观与高效,而“基于生态性能的生成系统”设计方法,在方案初始阶段就导入性能分析模块,利用计算机自动生成优化得到环境性能最佳方案的思路则显得更加可行。本文首先通过整理使用形体操作策略达到改善建筑生态性能目的的工程与研究案例,归纳概括获得三种形体生成方法,分别是扭转生成(Twist)、加法生成(Plus)与减法生成(Minus)。然后使用Rhino平台上的可视化编程软件Grasshopper建立相应的参数化模型。再使用DIVA对生成形体进行太阳热辐射水平分析,最后本着由简至繁的原理,使用Grasshopper上的智能优化算法插件Galapagos和Octopus,针对上述三种生成方法依次进行三组目标生成实验：首先是单纯环境(SiteA)下的夏季单目标生成,即寻求没有任何周边环境条件下,建筑夏季获得太阳热辐射最小的形体；然后改用更为复杂的城市环境(SiteB)验证方法在拥有周边环境反射以及复杂控制约束下的相同目标生成表现；最终加入对冬季得热的考虑,探寻城市环境下(SiteB)兼顾夏冬两季生态性能,获得两季(夏季与冬季)热辐射差值最小的形体。并用截图的方式记录实验过程与结果,使用表格呈现优化进程并对同生成方法不同目标实验,同目标不同生成方法实验的最终结果加以总结比对,评估各个生成方法的可行与不足。本文旨在获得特定地理气候条件下,针对具体项目功能尺度需求,满足一定技术规范约束,参数控制富有弹性、设计成果丰富可变的生成方法,从而对实际设计工作提出借鉴与参考。
【关键词】：太阳热辐射 建筑形体 参数化设计 特定场地 性能驱动 优化 Octopus 建筑性能模拟
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 问题缘起9
• 1.1.1 太阳热辐射对建筑热环境的作用9
• 1.1.2 形体设计对建筑热环境性能的影响9
• 1.1.3 基于生态性能的建筑生成系统9
• 1.2 研究目标与内容9-10
• 1.2.1 基于太阳热辐射的建筑形体生成方法设计10
• 1.2.2 生成方法的应用和评价10
• 1.3 研究意义10-11
• 1.4 论文框架11-13
• 第二章 相关综述13-36
• 2.1 我国太阳热辐射资源与气候分区13-15
• 2.1.1 我国太阳热辐射资源13
• 2.1.2 我国建筑设计气候分区13-15
• 2.2 热辐射分析方法与平台15-20
• 2.2.1 Ecotect和Geco16-17
• 2.2.2 Radiance17-18
• 2.2.3 DIVA18
• 2.2.4 SUNSHINE-V3.018
• 2.2.5 DeST18-19
• 2.2.6 基于参数化平台的其他脚本程序19-20
• 2.3 考虑太阳热辐射影响的建筑形体策略及案例20-25
• 2.3.1 场地策略20-22
• 2.3.2 单体形体策略22-25
• 2.4 优化算法25-29
• 2.4.1 单目标优化算法25-27
• 2.4.2 多目标优化算法27-29
• 2.5 基于太阳热辐射的建筑形体生成优化相关研究29-36
• 2.5.1 传统形体生成优化研究29
• 2.5.2 计算机辅助形体生成优化研究29-36
• 第三章 研究思路与设计方法概述36-53
• 3.1 研究思路36-37
• 3.1.1 核心思路36
• 3.1.2 问题提炼与基本条件设定36-37
• 3.2 设计方法概述37-50
• 3.2.1 生成部分37-40
• 3.2.2 分析部分40-44
• 3.2.3 评价优化部分44-50
• 3.3 系列实验组织思路50-53
• 第四章 基于太阳热辐射的形体扭转生成方法53-73
• 4.1 实验概述53
• 4.2 生成方法详述53-60
• 4.2.1 扭转(twist)生成模块53-55
• 4.2.2 基地生成模块55-58
• 4.2.3 可行性分析模块58-60
• 4.3 形体自影响下的(siteA)夏季单目标生成实验60-65
• 4.3.1 实验目的60
• 4.3.2 实验过程详述60-62
• 4.3.3 实验记录与小结62-65
• 4.4 城市环境(siteB)夏季单目标生成实验65-69
• 4.4.1 实验目的65
• 4.4.2 实验过程详述65-67
• 4.4.3 实验记录与小结67-69
• 4.5 城市环境(siteB)夏冬季多目标生成实验69-72
• 4.5.1 实验目的69
• 4.5.2 实验过程详述69-70
• 4.5.3 实验记录与小结70-72
• 4.6 本章小结72-73
• 第五章 基于太阳热辐射的形体加法生成方法73-91
• 5.1 实验概述73
• 5.2 生成方法详述73-76
• 5.2.1 加法(plus)生成模块73-74
• 5.2.2 基地生成模块74
• 5.2.3 可行性分析模块74-76
• 5.3 形体自影响下的(siteA)夏季单目标生成实验76-81
• 5.3.1 实验目的76
• 5.3.2 实验过程详述76-78
• 5.3.3 实验记录与小结78-81
• 5.4 城市环境(siteB)夏季单目标生成实验81-86
• 5.4.1 实验目的81
• 5.4.2 实验过程详述81-84
• 5.4.3 实验记录与小结84-86
• 5.5 城市环境(siteB)夏冬季多目标生成实验86-89
• 5.5.1 实验目的86
• 5.5.2 实验过程详述86-87
• 5.5.3 实验记录与小结87-89
• 5.6 本章小结89-91
• 第六章 基于太阳热辐射的形体减法生成方法91-115
• 6.1 实验概述91
• 6.2 生成方法详述91-94
• 6.2.1 减法(minus)生成模块91-93
• 6.2.2 基地生成模块93
• 6.2.3 可行性分析模块93-94
• 6.3 形体自影响下的(siteA)夏季单目标生成实验94-102
• 6.3.1 实验目的94
• 6.3.2 实验过程详述94-96
• 6.3.3 实验记录与小结96-102
• 6.4 形体自影响下的(siteA)夏季多目标生成实验102-106
• 6.4.1 实验目的102
• 6.4.2 实验过程详述102-103
• 6.4.3 实验记录与小结103-106
• 6.5 城市环境(siteB)夏季多目标生成实验106-110
• 6.5.1 实验目的106
• 6.5.2 实验过程详述106-108
• 6.5.3 实验记录与小结108-110
• 6.6 城市环境(siteB)夏冬季多目标生成实验110-113
• 6.6.1 实验目的110
• 6.6.2 实验过程详述110-111
• 6.6.3 实验记录与小结111-113
• 6.7 本章小结113-115
• 第七章 总结与展望115-119
• 7.1 生成方法比对与总结115-116
• 7.2 生成方法的潜力与不足116-119
• 致谢119-121
• 主要参考文献121-123
• 插图和附表清单123-129
• 附录一 Grasshopper编程代码129-137
• 附录二 攻读学位期间发表的学术论文目录137-138

【相似文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 李彤;基于太阳热辐射的建筑形体生成研究[D];南京大学;2016年

2 张燕青;汽车遮阳产品设计研究[D];华东理工大学;2014年

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本文编号：711567