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【摘要】隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷進(jìn)步和自然資源的不斷減少，實(shí)現(xiàn)綠色、節(jié)能、低碳發(fā)展越來(lái)越成為各國(guó)官方和民眾的普遍共識(shí)。我國(guó)也在近幾年提出可持續(xù)發(fā)展的偉大戰(zhàn)略，并以此為指導(dǎo)綱領(lǐng)直接影響著各行各業(yè)的發(fā)展模式探索。在建筑領(lǐng)域，綠色建筑設(shè)計(jì)成為廣大建筑界同仁爭(zhēng)相追捧的香餑餑，業(yè)已取得的各項(xiàng)成果較之以前的設(shè)計(jì)作品亦是好評(píng)如潮。在這些建筑師的作品設(shè)計(jì)前期，計(jì)算機(jī)模擬分析發(fā)揮的重大作用有目共睹。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)；模擬分析；綠色建筑設(shè)計(jì)

21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)模擬分析在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用愈來(lái)愈頻繁，尤其在綠色建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，其數(shù)據(jù)化的效果分析、環(huán)境預(yù)判給綠色、節(jié)能的最終目的提供了一定的衡量參考，成為各國(guó)都大為青睞的技術(shù)手段。按照目前的研究成果來(lái)看，國(guó)外尤其歐美國(guó)家在綠色建筑設(shè)計(jì)中對(duì)這一技術(shù)使用更為頻繁也更為純熟，技術(shù)水平也較高。我國(guó)則處在一個(gè)積極探索，研究應(yīng)用的過(guò)程，發(fā)展勢(shì)頭日盛，技術(shù)的使用也愈加頻繁。為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，提高專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，作為設(shè)計(jì)院的一名建筑學(xué)工程師，筆者現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)模擬分析在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用這一課題進(jìn)行探究。

1.綠色建筑設(shè)計(jì)的概念和內(nèi)容

綠色建筑設(shè)計(jì)是與以往的建筑設(shè)計(jì)相比較而提出的，與以往的建筑設(shè)計(jì)相比綠色建筑設(shè)計(jì)更注重設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與建筑本身周邊環(huán)境及各種因素的有機(jī)結(jié)合，這種有機(jī)結(jié)合設(shè)計(jì)理念要求建筑師在前期的設(shè)計(jì)工作中更加注重對(duì)建筑建設(shè)地區(qū)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析和各項(xiàng)量化總結(jié)后的效果預(yù)判模擬，包括風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境等等。這種數(shù)據(jù)化的分析模式不是設(shè)計(jì)人員僅僅靠腦力計(jì)算就可以準(zhǔn)確得出的，這時(shí)候引入計(jì)算機(jī)模擬分析這一技術(shù)救星成為一種必然性的選擇。

2.計(jì)算機(jī)模擬分析在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用舉例

2.1朝向優(yōu)化

綠色建筑的朝向需要充分結(jié)合當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向和周?chē)缆返纫蛩貋?lái)進(jìn)行，還需要依據(jù)房間內(nèi)部的使用要求，同時(shí)將太陽(yáng)日照和輻射充分納入考慮范圍。利用計(jì)算機(jī)模擬分析系統(tǒng)，設(shè)計(jì)人員可以將建筑周邊環(huán)境需要考慮的因素輸入其中，比如風(fēng)環(huán)境、水環(huán)境、經(jīng)緯度等等，而后計(jì)算機(jī)模擬分析系統(tǒng)可以根據(jù)自身數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)方案優(yōu)化，最終給出基于數(shù)據(jù)分析效果的設(shè)計(jì)方案以供設(shè)計(jì)人員參考。在建筑物朝向選擇上，計(jì)算機(jī)模擬分析的作用尤為顯著，它甚至可以憑借自身強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將若干年份的風(fēng)環(huán)境、水環(huán)境進(jìn)行比對(duì)分析，而且效率奇高，最終給出若干最佳的朝向供設(shè)計(jì)人員最終處理敲定。

2.2立面設(shè)計(jì)

建筑模擬能夠計(jì)算出建筑外圍護(hù)欄結(jié)構(gòu)的熱傳遞，并能預(yù)測(cè)出任何選定元素的內(nèi)表面溫度。以建筑物的內(nèi)表面溫度參數(shù)為考量，例如玻璃，包括導(dǎo)熱性、其輻射吸收量、反射量、和透射量。排比出室內(nèi)溫度和能耗的模擬結(jié)果，能直接將性能表現(xiàn)最優(yōu)的選擇知會(huì)給設(shè)計(jì)者。設(shè)計(jì)者根據(jù)計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)給出的設(shè)計(jì)預(yù)案選擇出一個(gè)能合理利用自然資源的結(jié)果不是恰恰體現(xiàn)了綠色節(jié)能的設(shè)計(jì)理念么?對(duì)太陽(yáng)能利用與規(guī)避都能實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能的神奇效果。在利用方面，選擇合適的角度安裝太陽(yáng)能燈具等等，可以集中利用太陽(yáng)能，節(jié)約電能。而根據(jù)計(jì)算機(jī)分析的數(shù)據(jù)選擇恰到好處的遮陽(yáng)板位置，又能在炎炎夏日規(guī)避太陽(yáng)熱浪，減少空調(diào)等電器的使用。這兩種手段都很好地體現(xiàn)了設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)與周邊環(huán)境的有機(jī)統(tǒng)一，這很大程度上賴(lài)于計(jì)算機(jī)模擬分析系統(tǒng)的助力。

2.3力學(xué)模擬

選擇何種材料才能滿足建筑使用的衡要籍要知道此材料是否能承擔(dān)各種可能的應(yīng)力。以及材料在此應(yīng)力下的變形是否在使用者心理的可承受范圍之內(nèi)。一級(jí)注冊(cè)建筑師結(jié)構(gòu)課考試大綱要求建筑師掌握用解析法分析建筑受力情況。這種方法比較適于分析梁柱層次清晰的正交體系。而對(duì)于復(fù)雜幾何形建筑的設(shè)計(jì)。目前常采用FEA（有限元分析.FiniteElementAnalysist）方法[3]。在該算法的使用中，建筑設(shè)計(jì)人員可以將材料、荷載、形狀等元素輸入家算計(jì)模擬分析軟件中，計(jì)算機(jī)模擬分析系統(tǒng)能夠采用混合遺傳算法、模擬退火算法混合遺傳算法等模糊數(shù)學(xué)方法求解。求出的解也就成為了建筑師進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐的原始參數(shù)。

3.國(guó)內(nèi)外相關(guān)探索成果

目前，國(guó)外的計(jì)算機(jī)模擬分析系統(tǒng)在建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，各實(shí)力高等院校的建筑學(xué)院也將計(jì)算機(jī)模擬分析教學(xué)列為建筑師必須掌握的技術(shù)手段之一。憑借其強(qiáng)大的科技水平及多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，歐美國(guó)家還對(duì)計(jì)算機(jī)模擬分析系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)分，跟據(jù)不同的設(shè)計(jì)需要，設(shè)計(jì)師可以選擇鐘意的算法類(lèi)型的計(jì)算機(jī)模擬分析軟件進(jìn)行分析。由于目前西方較我國(guó)節(jié)能低碳的設(shè)計(jì)理念踐行的更好一些，計(jì)算機(jī)模擬分析系統(tǒng)在社會(huì)建筑領(lǐng)域發(fā)揮的的作用十分突出。我國(guó)由于尚且處在發(fā)展中國(guó)家階段，技術(shù)水平較落后與西方，綠色設(shè)計(jì)理念方興未艾但勢(shì)頭強(qiáng)盛，不少建筑學(xué)大師已經(jīng)頗具前衛(wèi)設(shè)計(jì)理念，充分利用計(jì)算機(jī)模擬分析手段認(rèn)真踐行著綠色設(shè)計(jì)宗旨。

4.本人在這方面的實(shí)踐

我在建筑設(shè)計(jì)中一直緊跟時(shí)代風(fēng)向，密切關(guān)注國(guó)際綠色建筑設(shè)計(jì)潮流，在建筑設(shè)計(jì)中，將計(jì)算機(jī)模擬分析手段引入到實(shí)踐當(dāng)中，把建筑學(xué)的設(shè)計(jì)理念得以擴(kuò)展，并且，我在這一領(lǐng)域的探索研究之路從未停歇，不斷從學(xué)術(shù)和實(shí)踐方面強(qiáng)化計(jì)算機(jī)模擬分析在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等相關(guān)知識(shí)。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著“綠色建筑”理念的普及，能源和環(huán)境越來(lái)越成為建筑設(shè)計(jì)考慮的重要因素。將環(huán)境、能源因素可視化，通過(guò)分析計(jì)算精確化設(shè)計(jì)建筑物理環(huán)境，使綠色建筑理念得以貫徹，達(dá)到節(jié)約能源的目的，是建筑設(shè)計(jì)者的一個(gè)重要研究課題。筆者在工作中研究這一課題，就計(jì)算機(jī)模擬分析在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用闡述自家之言，實(shí)踐之路依然漫長(zhǎng)，希望在不斷的實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)和理論，為國(guó)家在這一領(lǐng)域的探索貢獻(xiàn)綿薄力量。

參考文獻(xiàn)

[1]劉百韜.計(jì)算機(jī)模擬分析在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2015，11：66

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[3]曾堅(jiān)，蘇毅.建筑材料的計(jì)算機(jī)模擬及其對(duì)當(dāng)代設(shè)計(jì)美學(xué)的影響[J]

[4]吳家禾.計(jì)算機(jī)模擬軟件在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].江蘇建筑2014.0396

作者：淮建峰 單位：廣東茂名市城建設(shè)計(jì)院