淺析計算機輔助建筑設計與綠色建筑設計結合

毛鴻霖

重慶蜀龍裝飾設計有限公司,重慶 408000

淺析計算機輔助建筑設計與綠色建筑設計結合

毛鴻霖

重慶蜀龍裝飾設計有限公司,重慶 408000

在能源枯竭、環境惡化的大背景下，綠色建筑能夠提高能源效率和生態環境質量，同時塑造健康舒適的人居環境，成為一種必然的發展趨勢。本文主要對于計算機輔助建筑設計在綠色建筑設計應用進行分析，指出計算機輔助建筑設計必將大大加速綠色建筑設計進程。

計算機輔助建筑設計；綠色建筑；建筑設計

0 引言

綠色建筑的出現標志著建筑設計突破了對建筑美學、功能、形式、經濟等方面的傳統考量，走向更為寬廣、綜合的生態視角。過去建筑師掛在嘴邊的“建筑是凝固的藝術”的觀念需要加以修正，應該把建筑視為生態循環系統的有機組成部分，它的建造、使用、維護、拆除均與資源消耗、環境保護、C02等生態要素密切相關。應該說這是建筑理念的轉換、升華與創新，同時也為廣大的工程技術人員、特別是建筑師展現出一片新的發展前景，要求他們具備更高的技術素養來建造未來的建筑[1]。今天的計算機己成為一種輔助建筑設計的有效手段。特別是計算機模擬技術及其理論的發展，使得傳統的建筑設計思維發生了變化，計算機在綠色建筑設計構思方面的輔助是完全可以實現的，且是具有優勢的[2]。

1 計算機輔助建筑設計的優勢和作用

隨著計算機技術應用于建筑設計，有許多問題，如色彩、比例、紋理等以前無法定量的問題在計算機上都可以方便的解決，使建筑師從繁雜的、重復的、非創造性的工作中解放出來。計算機的能力越來越發展，龐大的計算在極短的時間內就可以完成，以前用手不能處理的許多問題，現在都可以借助計算機來解決。設計構思是創造性思維和理性思維的結合，計算機對于這兩個方面都能發揮其輔助作用，并且都有其優勢。現代綠色建筑學注重人、建筑、環境的關系，注重功能，注重社會，在建筑設計構思過程中研究這些問題并運用到規劃和設計中去變得越來越重要，計算機輔助設計構思，甚至可以對建筑的要素進行定量化分析。

2 綠色建筑設計過程與建筑性能模擬整合

由于綠色建筑本身及其環境系統的復雜性，僅憑經驗或簡單的計算無法準確判斷設計方案的優劣，因此，運用模擬分析手段指導設計是綠色建筑設計的關鍵之一。下面我們將通過對建筑設計過程的解讀，以及國內外綠色建筑設計中模擬技術應用的案例分析，來研究建筑性能模擬在綠色建筑設計中的應用。

2.1 建筑設計過程的分解

建筑設計是一種需要有預見性的工作，要預見到擬建建筑物存在的和可能發生的各種問題。這種預見，往往是隨著設計過程的進展而逐步清晰、逐步深化的。在每一階段中，設計人員需要不斷的修改設計方案以獲得最佳的設計效果。通過在各個階段之間建立起具體的層次關系，可以把不同的設計階段結合成為一個有機的整體設計過程，即覆蓋整個建筑物“生命周期”的設計過程。各研究機構對整個建筑設計過程的劃分已經有較為一致的認識，大致可以劃分為設計任務書、概念化設計、方案初步設計和施工圖設計、后設計階段5個階段，不同的設計階段聯結在一起構成了一個最基本的設計過程。這一設計結構的特點是：階段性強，每個設計階段都有明確的設計目標和所要解決的問題，使設計師有針對性的修改完善設計方案設計過程的分階段性，每一設計階段既是前一設計階段的延續與發展又為后階段的設計提供依據與基礎。

2.2 綠色建筑設計過程與建筑性能模擬

建筑性能模擬研究最初集中在模擬建模方面，主要用于研究和教學，但隨著工程需求的增長，研究逐步轉向如何用于設計，即模擬輔助設計過程的研究。基于模擬輔助設計的原則，清華大學DeST開發組將設計過程中設計人員和計算機模擬程序的工作進行了區分，提出了實現模擬輔助設計的具體流程，如圖1所示。

圖1 設計人員和計算機模擬的分工

源自加拿大的Green Building Challenge 2000即綠色建筑挑戰項目，簡稱C-2000項目，將綠色建筑整合設計模式進行了歸納和分析，對了解整合設計的過程有很好的幫助。事實證明，C-2000計劃所推行的設計模式是成功的。C-2000計劃中實施的方案均達到了30%～50%的節能效果，且無明顯的設計成本的增加。尼爾斯·拉森指出：C-2000計劃所推行的設計模式能夠確保在方案設計的任何階段尤其是早期階段對設計方案進行科學定量的分析，利用回饋信息優化設計，從而降低設計變更機率，確保綠色建筑的完整性和一體化程度。

由以上可看出，綠色建筑的設計過程是一個循環設計、信息不斷反饋的過程，是建筑性能模擬與建筑設計各階段相結合的整體過程。它具有以下特點：一方面，信息反饋是綠色建筑設計的根本方法，通過模擬計算可以對多種備選方案進行可行性分析與評價，從而擇優進行方案設計與改進；另一方面，建筑師可與設備工程師和結構工程師進行橫向協調配合，通過實時的建筑性能模擬評價與計算，形成信息的反饋以進行方案的優化和完善。

由此可見，綠色建筑設計也將是一個分階段逐步深入、逐步細化的過程，同時也是一個循環設計過程，不同的設計階段應有各自的循環設計、信息反饋的過程。每一個設計階段的設計都是在前階段設計工作的基礎上的進一步的創作與細化同時，每個階段又都有其相對的獨立性，其主要的任務不同，面臨的問題也不同每個階段內，應有所選擇與側重.通過實時的模擬分析與計算，形成信息的反饋以進行階段修改。這種共性與個性、統一性與階段性的結合正是綠色建筑設計過程的主要特征。

3 結論

綠色建筑本身及其環境的復雜性決定了綠色建筑設計必須建立在理性原則的基礎上，用科學設計決策依據來影響設計決策過程。首先，通過對計算機輔助建筑設計的特點優勢，證明了運用計算機模擬技術進行綠色建筑設計的獨特優勢；其次，通過對建筑設計的整個過程以及國內外綠色建筑設計過程中模擬技術應用案例的分析，得出綠色建筑的設計過程是一個循環設計、信息不斷反饋的過程，是一個分階段逐步深入、逐步細化的過程，是建筑性能模擬與建筑設計各階段相結合的整體過程。

[1]袁小宜，葉青，劉宗源，等.實踐平民化的綠色建筑—— 深圳建科大樓設計[J].建筑學報，2010，1.

[2]王有為，孫大明，苑麒，等.綠色建筑輔助設計與評價軟 件[J].建筑科學，2007，2.

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1674-6708（2010）21-0191-02