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?，極大的拓展了設(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(hù)型的原型，以每戶(hù)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(kāi)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(hù)型住宅的居住感受與居住環(huán)境，使多戶(hù)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(mǎn)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(mǎn)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