基于丘陵地區(qū)環(huán)境特征的湖南住宅生成設(shè)計(jì)研究.pdf

1、生成設(shè)計(jì)作為建筑與環(huán)境、空間、功能、建構(gòu)及藝術(shù)之間的新媒介，對(duì)建筑及城市設(shè)計(jì)中復(fù)雜問(wèn)題的處理具有很好的適用性和發(fā)展?jié)摿Γ瑯O大的拓展了設(shè)計(jì)途徑，其在建筑領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，是研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)。如何運(yùn)用這種方法，在哪些方面進(jìn)行應(yīng)用，對(duì)建筑領(lǐng)域能夠帶來(lái)哪些成果是目前生成設(shè)計(jì)方法研究中所面臨的重要課題。
　　建筑生成設(shè)計(jì)包含眾多生成理論及方法，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)其選擇和整合。本研究以生成理論和方法為基礎(chǔ)，以丘陵地區(qū)環(huán)境特征下的湖南住宅為對(duì)象，旨

2、在研究不同設(shè)計(jì)條件和要求下，如何將這些理論及方法運(yùn)用到設(shè)計(jì)中去，并由此發(fā)展出新的設(shè)計(jì)方法和策略。在本研究中，建立了生成設(shè)計(jì)過(guò)程，運(yùn)用數(shù)理知識(shí)編程并建立模型，使得整個(gè)生成過(guò)程成為可能，并依據(jù)不同的設(shè)計(jì)需求，提供了不同的設(shè)計(jì)方法。這些設(shè)計(jì)方法，不僅可以應(yīng)用于丘陵地區(qū)的湖南住宅，還可以不同程度地適用于其他研究對(duì)象，具有很強(qiáng)的理論意義和實(shí)踐意義。研究?jī)?nèi)容主要包括:
　　(1)綜合分析了湖南丘陵地區(qū)太陽(yáng)輻射、風(fēng)場(chǎng)、日照時(shí)長(zhǎng)和地形等環(huán)境特征，

3、從生成設(shè)計(jì)理論與方法的形成、演變及發(fā)展，概述了遺傳算法生成設(shè)計(jì)、自組織生成設(shè)計(jì)、復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)生成設(shè)計(jì)及智能系統(tǒng)生成設(shè)計(jì)等典型生成設(shè)計(jì)方法，為基于丘陵環(huán)境特征條件下的湖南住宅生成設(shè)計(jì)提供了研究基礎(chǔ)。
　　(2)對(duì)湖南丘陵地區(qū)太陽(yáng)輻射總量在建筑墻面分布進(jìn)行了分析，按照遺傳算法的生成步驟，提煉出住宅原型，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的輸入數(shù)據(jù)和函數(shù)模型，并選取體形系數(shù)和套型面積優(yōu)化函數(shù)為適應(yīng)度函數(shù)。在預(yù)先設(shè)定的生成規(guī)則下，將約束條件轉(zhuǎn)化為生成對(duì)

4、象，得到了135個(gè)生成結(jié)果。初步篩選出6種平面參考方案，并對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行后續(xù)深化，經(jīng)計(jì)算其體型系數(shù)約為0.30。此生成設(shè)計(jì)方法能在短時(shí)間內(nèi)生成大量方案，并將體形系數(shù)控制在設(shè)定范圍內(nèi)，對(duì)降低住宅能耗具有重要作用。
　　(3)提取了5種集合住宅戶型的原型，以每戶集合住宅都能共享院落空間且院落利用率最大化為前提，制定了相應(yīng)生成規(guī)則。通過(guò)計(jì)算機(jī)程序，對(duì)院落與住宅的空間構(gòu)成進(jìn)行優(yōu)化組合的生成設(shè)計(jì)，確定了適合于山丘各個(gè)部位的住宅院落的開口方向

5、。之后，對(duì)所生成的體量模型進(jìn)行優(yōu)化和深化。生成的住宅及院落模型可以改善高層小戶型住宅的居住感受與居住環(huán)境，使多戶住宅同時(shí)共享一個(gè)空中院落，并可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序優(yōu)化院落所占建筑總面積，控制其所占總建筑面積的比例或使其利用率最大化。
　　(4)以長(zhǎng)沙地區(qū)為例，從年度變化和季節(jié)變化兩個(gè)方面，對(duì)1987～2013年日照環(huán)境特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得出了年度變化的趨勢(shì)。同時(shí)，對(duì)日照間距、日照時(shí)數(shù)與朝向的關(guān)系進(jìn)行了分析。根據(jù)長(zhǎng)沙地區(qū)日照環(huán)境數(shù)據(jù)，

6、制定了相應(yīng)的復(fù)雜適應(yīng)性系日照影響模型。通過(guò)太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的輔助下，建立日照影響模型。并對(duì)每個(gè)適應(yīng)系統(tǒng)單元進(jìn)行程序編碼，將該編碼轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識(shí)別、可操作和可輸出的圖形，并設(shè)定了7個(gè)生成規(guī)則。生成了在滿足地塊各項(xiàng)指標(biāo)的情況下日照時(shí)數(shù)最大化的住區(qū)規(guī)劃模型。
　　(5)基于湖南丘陵地區(qū)地形環(huán)境特征，探討了住宅與地形的雙向適應(yīng)關(guān)系。應(yīng)用智能系統(tǒng)生成設(shè)計(jì)，重點(diǎn)研究了滿足湖南丘陵地區(qū)地形特征的住宅適應(yīng)性布局與布置。通過(guò)將