時間:2023-03-17 18:04:35
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇建筑設計論文范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
[論文摘要]分析了國內建筑設計行業先進的信息化技術,給出了一條建筑設計行業信息化建設的探索之路,提出了以優化的管理為前提,采用圖文管理,知識管理以及協同化設計相結合來完成設計院的信息化建設。
在設計企業信息化建設中,設計和管理一般分為2個系統來處理。整個企業信息化建設只引進管理信息系統還是不行的,設計系統也要考慮,這樣最終能使得2個系統既能結合起來運行,共同享用資源,亦能分開來單獨執行任務,對節約資源有利。因此,在企業信息化建設中2個系統缺一不可。
一、管理系統的信息化
在建筑設計行業信息化建設過程中要避免誤入以下2個認識上的誤區:
(1)誤區1:信息化只是生產工具。由于行業的信息化發展比較依賴于工程的需求,所以有人認為企業的信息化只是為了工程設計服務的一個生產工具,而忽略了企業信息化其實是為整個企業目標服務的,企業信息化是企業在生產和經營、管理和決策、研究和開發、市場和銷售等各方面全面應用信息技術,在生產中的應用只是其中的部分內容。
(2)誤區2:信息化是技術問題。部分企業經營者認為信息化建設是技術性的工作,只要花些錢買些硬件和軟件,教會員工使用就完事大吉了。企業信息化建設應該是對企業管理的一次提升,它是將信息技術、企業組織構架、經營戰略、營運流程、人力資源等諸方面協同集成、最重要的是流程再造促進企業管理轉變。企業信息化的成功要素“三分靠技術,七分靠管理”,所以單純技術性的概念會將企業信息化的實踐引入誤區,這也是國內許多企業往往信息化投人大但效益不高的癥結所在。
真正優秀的管理信息系統是將適合于某一行業的、經過考察多個成功企業最終將最先進最適合的管理理念融人到信息系統中的管理系統。大家需要先優化現有的管理,使用優化后的管理思想來選擇定制自身使用的系統,然后再使用這一含有管理思想的系統來進一步改變大家的管理思想,從而實現相互促進,用好的思想建立好的系統,再用好的系統滲透更好的管理思想,形成良性循環。
二、設計系統的信息化
設計單位最大量、最重要的工作是生產設計,信息化的要求也最緊迫。隨著競爭的加劇、設計規模、復雜程度的加大,對團隊協同完成整體設計、增強設計團隊的配合與協同,從更深層次來提高設計效率、提升設計資源的整合、縮短設計周期、以更進一步的增強企業的核心競爭力的需求愈來迫切?;谶@種需求,人們提出了采用圖文管理、知識管理以及協同化設計相結合來完成設計系統的信息化。
2.1圖文管理
以緯衡浩建科技有限公司的解決方案為例解釋一下圖文管理。
(1)快速建立設計資源數據庫。
(2)文件自動掃描上傳:掃描畫出的所有圖形文件然后歸檔到某工程。
(3)手工上傳。
(4)自動識別和歸檔。
(5)提取圖鑒信息。根據建立的分類規則,將某1文件分類后歸檔。
(6)自動拆分圖鑒。將1個圖拆分成n個圖,即n個文件,給予不同信息提取海量數據。根據以上幾步,建立起了圖文數據庫,這樣就可以實現全文檢索,圖鑒檢索,圖文檢索,提高設計圖紙的重用性,節省了開發時間,共享了資源,避免了重復開發帶來的資源浪費。這樣提高了生產效率,也給企業贏得了聲譽。
2.2知識管理
知識管理就是一個個體或組織將自己和別人的經驗轉化為解決問題的能力的過程。知識管理學家認為,知識分為組織知識和個人知識,而企業的知識管理不僅僅是對企業中個人而言的,它是指企業作為一個組織整體上對知識的獲取、存儲、學習、共享、創新的管理過程,目的是提高組織中知識工作者的生產力,提高組織的應變能力和反應速度,使企業…T、應市場的挑戰,并且能夠比競爭者保持一定程度的領先。現在,企業對信息化系統得要求已不再是簡單的文件處理,也不再是單純的行政事務了,其任務是要提高整個企業的運作效率,進而提高企業的核心競爭力。知識管理可以幫助企業解決知識共享和再利用的問題。知識管理意味著在恰當的時間,將正確的知識傳給正確的人,使他們采取最合適的行動,避免重復錯誤和重復工作。
2.3協同設計
生態校園建筑是綠色建筑理念建筑的重要組成部分。在建筑設計時,首先應該堅持以人為本、人景共生。生態校園建筑環境設計應該滿足學生陶冶情操、凈化心靈的需求,同時還要滿足師生對自然景觀的生理和審美需求。其次,生態校園建筑還應該具備技術先進、環保低碳的特征。在進行生態校園建筑設計時,教室和宿舍可以設計為利用太陽能等可再生清潔能源來進行能源供給。建筑設計應該注重自然通風、自然采光和遮陰,以節約能源的利用。建筑設計可以采取多種綠化方式并舉的方式,這樣有助于改善小氣候。另外,在進行設計時,還要注意水的循環利用、垃圾分類回收和處理等問題的解決。生態校園建筑設計的第三個特征是合理規劃、和諧統一。生態校園建筑設計應該充分吸收我國古典園林的意境美和西方園林的簡潔美,從而形成多元化的文化組合空間,構建形式多樣的園林化校園生態環境。
2綠色建筑理念下的不同生態校園的分區設計
在進行校園建筑的設計和規劃時,我國普遍將校園用地從功能上劃分為教學文化區、學生生活區、體育運動區、生態休閑區、行政辦公區以及教職工住宅區等六部分,在不同的功能分區內,生態校園建筑設計所用的方法也不盡相同。本文重點對教學文化區、學生生活區和體育運動區的建筑設計做出了闡述。
2.1教學文化區
教學文化區是學校建筑設計的主體區域,這一部分的建筑設計包括教學樓、圖書館、實驗室訓樓等。教學區是校區的核心區域,應該以中軸線形態設計成莊嚴宏偉的風格,以突顯整個學校的風貌。在設計時還應該注意主軸線上的空間層次感和組織序列性。主軸線兩邊的建筑設計應該具有靈活性和變化性。從而使整個教學區的建筑設計莊重而靈活,嚴謹而又富于變化。河南工業大學的建筑就是這樣呈對稱分布的。學校正對門是中心廣場,極具標志性的圖書館位于廣場之后,左右分別為理科、文科教學團組以及各學院專業實驗室。建筑物之間空間較大,搭配草地、花卉、樹木,這樣的布局既給人以莊嚴之感,又顯得開闊、幽靜,符合以人為本的理念。
2.2學生生活區
在綠色建筑理念指導下建筑設計的生態校園中,學生生活區是由宿舍樓、后勤管理中心、學校醫院和服務性建筑組成的。在進行生活區內的設計時,可以開辟林間空地用來供學生休息,在空地中設計綠地、花壇、走廊、座椅等。選擇生活區的花草樹木時,應該選擇具有不同季相、色相變化的植物,豐富生活區內的景觀。為了體現設計的舒適化和人性化,要在生活區內設立活動場所。學生宿舍應該設立單獨衛生間,宿舍樓內設立自習室、閱覽室、接待室、洗衣房等。該區域的建筑設計應該采用智能樓宇管理系統,以方便學生的日常生活。另外,為了體現綠色建筑理念,所有的宿舍樓應該在每一間宿舍的屋面鋪設多晶硅光伏板,通過這樣的手段可以很好地實現對太陽能的利用,從而實現節約能源、保護環境的目的。
2.3體育運動區
體育運動區是學生活動的重要場所,是生態校園建筑設計中必不可少的重要組成部分。尤其是在現階段國家大力倡導全面推進素質教育、促進學生健康成長的背景下,體育運動區的重要性更是被凸顯出來。為此,在進行體育運動區的設計時,應該保證有較大的土地使用面積,根據學校的實際狀況設立籃球館、籃球場、足球場、網球場、乒乓球場、文體中心等職能區域,在該區周圍可以栽種高大喬木,同時將喜陰性的灌木和花卉栽種在喬木下層,以形成一定規模的綠化帶。這樣的綠化帶可以在一定程度上遮陽、擋風,同時還可以有效地減少噪音的擴散。體育運動區在設計中應該對照明燈管職能控制系統、觀眾導覽系統、應急廣播系統等進行有選擇的使用,同時還要強化硬件建設。使體育運動區既具有現代化的氣息,同時又能滿足師生的審美需求。
3結束語
1.1城市設計的涵義
《中國大百科全書》給城市設計(Urbandesign)下的定義是:“城市設計是對城市形體環境所進行的設計。一般指在城市總體規劃指導下,為近期開發地段的建設項目進行的詳細規劃和具體設計。城市設計的任務是為人們各種活動創造出有一定空間形式的物質環境,內容包括各種建筑、市政設施、園林綠化等方面,必須綜合體現社會、經濟、城市功能、審美等各方面的要求,因此也稱為綜合環境設計。”城市設計是介于城市規劃與建筑設計之間的一種設計。相對于城市規劃的抽象性和數據化,城市設計更具有具體性和圖形化,但是它又不等同于具體的建筑設計,它的研究范疇僅局限于城市形體環境的層面。城市設計的目的在于提高城市的環境質量、城市景觀和城市整體形象的藝術水平,創造和諧宜人的生活與工作環境。
1.2城市設計的具體內容
城市設計具體內容主要包括:城市總體空間設計;城市典型要素空間設計(中心廣場,商業街道,居住區,濱水區等);舊城保護與更新空間設計;城市交通設計;城市環境保護設計;城市生態防護圈設計;城市景觀設計;城市地下空間設計;城市環境設施與建筑小品設計等。
2現代城市設計的基本特征
1)創作性是城市設計的重要特征。城市設計要實現具體的三維形態框架的建構,它必然是一個創作過程的產物。城市設計的創作過程是設計者邏輯思維、形象思維與創作靈感交織,而形象思維則是城市設計的主要思維。城市設計的創作需要有城市設計的基本技巧,精通城市職能、形體及三維空間關系的處理。2)強調以人為本。即以具體的活生生的人為根本出發點,滿足人的需求,以人的心理與生理行為為依據,關注城市空間設計的場所感、歸屬感,追求舒適和有人情味的空間環境。3)以城市意象為依據。城市設計中強調對城市歷史、地理、文化背景進行分析,對其提供有生命力的城市機理延續;要求分析城市的地形、地貌與周圍環境的關系,城市地理位置的優劣勢,與周圍交通系統的聯系。城市意象空間正是人對以上各類客觀因素的綜合反映。4)綜合應用多學科知識。城市設計與城市規劃、建筑學、風景建
筑學密切關聯,而且還涉及社會學、經濟學、生態學、環境心理學、法學和城市管理學等學科。城市設計是這些相關學科在城市物質環境設置、使用和體驗這一結合點上的綜合體現。借助多學科知識,城市設計追求空間形式上的統一與完美,綜合效益上的最佳與優化,社會生活上的和諧與協調。5)時間和空間的統一。只有空間而沒有時間的環境是沒有活力的?,F代城市設計在使環境美達到具體化與視覺化的設計中,除了使用傳統的三維環境視覺理論外,還在大范圍內把人的時間運動與空間環境視為統一系統,將時間和空間概念從建筑范疇運用到城市環境設計中。
3城市設計的原則
1)表現的原則。即城市設計要反映城市的本質和內涵,要強化城市區別其他城市的地方特色,要形成有個性特色的城市空間結構和城市景觀,使它們成為城市的典型識別標記。2)相互協調的原則。即城市和自然之間、城市各部分之間、城市建筑群之間要相互協調。另外,要協調生態、社會、經濟效益的關系,保證生態效益的充分發揮;協調保護與建設、景觀與生態、投入與產出的多重關系。3)有機秩序的原則。這是“宇宙結構的真正原則”,生物是這樣,城市也是這樣。城市設計要為城市社區建立一種有機的秩序,包括物質秩序和社會秩序;城市設計必須在城市規劃指導下進行設計,要嚴格執行城市規劃法規。
4城市設計與城市規劃的區別和聯系
4.1城市設計與城市規劃的區別
1)追求效益不同。城市設計主要追求環境效益。城市規劃追求經濟效益、社會效益、環境效益三者的平衡發展。
2)出發點和關注點不同。城市設計強調以人的需求為出發點,以人的生理和心理行為為依據,關注具體的城市生活與工作環境。而城市規劃是以物質環境為出發點,作為城市建設管理的依據而制定的硬性控制指標,關注是城市整體的協調發展,它較少涉及與人的感性和活動相關的環境場所問題??梢哉f關注人還是關注物是城市設計與城市規劃的分水嶺。
3)形態維度不同。城市設計是城市三維空間的環境設計(如建筑群體空間布局、開放空間和環境設計、建筑小品空間布置和設計等)。而城市規劃是城市二維空間的總體安排(如用地規劃、道路兩側平面安排等)。因此二者表現出不同的形態維度。
4)工作屬性不同。城市設計工作屬性屬于藝術創作,強調環境人文因素,容納歷史積淀,鋪墊地區文化,表現時代精神,并結合人的感知經驗建立起具有整體結構性特征、易于識別的城市意象和氛圍(如城市意象、室外空間、街墻界面、整體材質色彩等)。而城市規劃工作屬于技術經濟規劃,以城市建設法規為指導,注重各類技術經濟因素(例如交通容量、功能分區、用地開發強度、建筑高度、密度、容積率等數據)。
5)工作成果不同。城市設計工作成果圖文并茂,圖紙、文本、導則在其中起重要作用,且具有一定的實施操作彈性,并附有具有三維直觀效果的表現圖紙。城市規劃工作成果偏重文字性的法律條款、政策、方案,圖紙是次要的。
6)參與人員不同。城市設計主要由建筑師和城市設計專家承擔。城市規劃是各種專家(如經濟學家、社會學家、規劃學家、地理學家等)共同合作的結果。
4.2城市設計與城市規劃的聯系
城市設計與城市規劃緊密結合、密不可分。城市設計的三維空間景觀的塑造與城市規劃的平面布局是一種互為條件、相互制約的關系。城市規劃在涉及城市的用地布局、路網結構、市政設施等諸方面的同時,必然包含了對城市空間特征塑造的思考,沒有“純二維”的規劃,而且規劃的思想觀念和意圖也必須最終反映在城市三維空間中才能得以實現。
城市設計和城市規劃所要研究的對象都是人們所處的城市,只是側重點有所不同,它們都以創造一種良好的、有序的生產、生活環境為目的,都要綜合協調各項城市功能,安排城市各項用地,組織好交通和安排好各類工程設施,都要研究城市的社會發展,考慮城市的歷史文脈等??梢?,它們之間交叉、重疊的領域涵蓋了城市建設系統各個方面,兩者統一于一個完整的規劃過程之中。規劃的平面布局圖,也是城市設計進行城市三維空間環境塑造的基礎依據和前提。另一方面,對城市空間的塑造與安排,又可反饋回來對平面布局進行完善、補充和調整,從而使兩者都趨于更加合理化。
5城市設計與建筑設計區別和聯系
城市設計與建筑設計的關系是整體環境與個體形象的關系。兩者在設計的規模、尺度和層次上是不同的。城市設計主要解決的是城市的面和線問題,它屬于城市整體環境設計。建筑設計主要解決的是城市的點的問題(單體、群體建筑在城市都是一個點),它屬于城市個體元素設計。建筑設計雖然也要考慮環境效果,但一個良好的城市形態環境更多地取決于城市設計的效果而不是建筑設計的效果。城市設計以多重委托人和整個城市人民作為服務對象,更多反映公眾利益和意志。建筑設計一般以單個委托人作為服務對象(大型公共建筑除外),主要取決設計者本人和委托人的目標價值取向。
美國城市規劃師伊·沙里寧曾經說過:“通常做設計是要將一棟房子置于周圍的環境中;將周圍的環境置于一個城市規劃中。建筑師在設計單體或群體建筑時,必須考慮建筑的大環境和開發地盤紅線內的小環境問題?!边@段話清楚地說明建筑設計與城市設計、城市規劃的有機聯系。這種有機聯系體現了城市空間形態(城市設計解決的問題)和建筑空間形態(建筑設計解決的問題)的連續性。
摘要:介紹了城市設計的涵義、內容、特征以及原則與要求,分析了城市設計與城市規劃、建筑設計的區別與聯系,對城市的具體設計具有重要意義,從而提高城市的環境質量。
關鍵詞:城市設計,城市規劃,建筑設計
參考文獻:
集成化建筑設計系統(IntegratedBuildingDesignSystem,IBDS)是當今計算機輔助建筑設計領域的一個十分活躍的課題。近年來,IBDS有較大發展,并逐漸引起學術界和工業界的重視。本文分析IBDS的背景,介紹IBDS的概念,討論IBDS的相關技術,最后綜述IBDS的狀況。
關鍵詞:建筑計算機輔助設計暖通空調集成化建筑系統產品數據交換標準
Abstract
Beinganactivetopicinthefieldofcomputeraidedbuildingdesign,IBDS(IntegratedBuildingDesignSystem)hasmadegreatprogressandattractedmoreandmoreattentionofacademicandindustrialcirclestheseyears.ThispaperintroducesthebackgroundandtheconceptofIBDS,discussesandreviewsitsrelatedtechnologyanddevelopment.
Keywords:buildingCADHVACIBDSSTEP
1前言
隨著計算機輔助設計技術的發展普及,近年來,國內外在計算機建筑設計包括模擬計算、圖紙繪制和資料管理等方面的研究和開發有了較大進展,同時也暴露出一系列問題。由于社會發展對建筑設計的效率和質量要求的不斷提高,近十年來逐漸提出(集成化建筑設計系統)(IBDS)的概念,世界各國相應投入大量人力和財力從事此方面的研究開發工作,并開始產生一些中應用于實踐的成果。本文綜述IBDS的研究和發展狀況。
2提出IBDS的背景
集成化建筑設計系統的由來出于如下四方面原因:
2.1模擬分析軟件的可應用性
從70年代初起,采用模擬分析方法計算建筑物結構負荷、預測建筑物熱環境特性、分析供熱空調系統工作狀態等方面的研究開發工作已廣泛開展,到目前似乎已相當成熟。但這些模擬分析方法在實際設計中應用的卻很少。據近年在北美、西歐[1~3]的調查,建筑設計中使用計算機做計算的在50%以上,但所用軟件多數是根據設計手冊上的比較粗略的算法編制而成的,其功能僅代替手算,在一定程序上提高了設計效率,但并不能提高設計質量。在設計中真正使用模擬分析軟件的不足20%。對一些設計公司的調查表明,雖然他們購買了一些大型模擬分析軟件,但往往不是為了在設計中使用,而是為了向客戶顯示實力,爭取市場。
20多年來模擬分析方法的研究與相應軟件的開發表明,模擬分析軟件的應用對建筑設計是很重要的[4],它們可以準確預測系統特性,從而提高系統性能,降低運行能耗。但是為什么很難付諸實際應用?調查結果表明,除商業性原因外,尚有如下技術原因:
①使用困難。為做一次模擬分析,需準備和輸入大量的數,這是一件枯燥而耗時的工作。在設計過程中要分析不同的問題,往往需要使用不同軟件,這些軟件間盡管所需要的數據有許多是相同的,但所要求的格式不同,又要重復輸入。為了得到一點結果,人要圍著機器轉,設計人員不到萬不得已時,不會這樣做。
②結果不可信。曾請三十余名自認為有模擬分析經驗的工程師對同一建筑用同一程序做能耗分析,所得結果的最大與最小差別竟在一倍以上[5],類似的實驗曾做過多次,結果均是同樣的現象發生[6]。由此使人產生懷疑,甚至得出悲觀的想法[7]。究其原因,發現模擬分析是一完整過程,要獲得正確的答案,不僅與所用軟件有關,還與使用軟件的全過程有重要關系[8]。一座建筑物很復雜,只能選其一部分并在簡化后做模擬分析,而不同的選擇與不同的簡化,結果就會相差很大。模擬軟件一般都要求輸入許多設計人員很難確定的系數,如房間換氣次數、窗簾遮陽系數、室內發熱量等,這些系數的取值很不同,導致結果偏差很大。再就是初始條件和邊界條件的選取也存在很大影響。面對一個軟件,設計人員很難對這些選擇做出正確的決策,而不同的決策又有結果大相徑庭。由此,當模擬計算結果與經驗估計出的結果或手冊法結果相差懸殊時,該信哪一個?設計人員最終又選擇了經驗數據或手冊法。當計算模型越復雜時,要求輸入的數據就越多,輸入數據的不確定度也就越大,從而導致結果的不確定度越大。
③特殊問題不能解。當被分析系統復雜或特殊時,由于計算軟件的通用性不夠,往往又不能分析計算。例如采用蓄冷水池的空調系統或蓄冰系統,一般常見的分析軟件就無能為力。即使簡單地對系統做模擬分析,要根據軟件中所確定的設備模型形式去輸入設備性能參數,如果設備廠家提供的性能參數的形式與軟件中的設備模型不同,用戶就無所適從。
結果是:"憑經驗能估計出的結果,計算機大概也能算出,可是還要輸入大量數據,結果也不一定比估出的可靠。碰見新東西估算不了,計算機也算不了。這樣,要計算機何用?"這大概是模擬分析技術不能在建筑設計中廣泛應用的主要原因。
2.2CAD技術的迫切要求
盡管模擬分析技術遲遲不能廣泛應用,計算機輔助設計(CAD)技術卻后來居上,在近十年內飛速發展起來。目前在歐美發達國家,建筑、空調系統設計使用計算機繪圖已在70%以上。據報導國內設計院中計算機繪圖也占到50%以上。這是由于CAD技術順乎潮流,提高勞動生產率,直接產生經濟效益。
然而,隨之而來的問題就是:如何將計算機繪圖與計算機分析計算相結合?CAD應用是利用計算機輔助完成包括資料檢索(查樣本、手冊、工程圖紙等)、設計計算、圖紙繪制等在內的設計全過程,而不是僅作為一個繪圖工具。
計算機圖形輸入與處理技術很快就使人們認識到,它不應僅是為了繪圖而輸入圖形,而是用戶向計算機輸入所要研究的系統的最理想的手段。根據所輸入的圖形獲取系統信息,從而進行分析計算,可以在很大程度上解決上述數據輸入困難,準備數據工作量大的問題。目前已有很成功的軟件用于建筑學設計中,代替以往的建筑模型,通過CAD技術可以從各個角度向人們顯示建筑物的外部及內部的視覺形象。結構設計亦已可以從圖形輸入開始,直接進行各種力學計算。國內近幾年已開發出供暖設計CAD軟件,可直接在建筑圖的基礎上索取建筑物信息,做簡單的供暖負荷計算,然后自動完成熱水供暖設計計算,并得到管網設計圖紙及材料表,這些都是極好的嘗試。CAD技術的推廣,使設計部門已在很大程度上具備了必要的硬件和軟件條件。隨之而來的最迫切的問題就是:如何充分利用這些硬件和軟件資源,如何充分利用已通過CAD輸入到計算機中的設計圖形信息,與現有的模擬分析技術相結合,真正解決建筑設計中的問題,提高設計質量呢?
2.3信息處理技術發展的需要
計算機技術發展的重要之一就是信息處理技術。這主要表現在兩方面:一是數據存儲技術,二是數據傳輸技術
近十年來,數據存儲媒介從幾百kB的軟盤,發展到目前已初露頭角的存儲量為上千MB,而大小相當于一張普通軟盤的光盤。目前已有操作讀光盤,每張成本(不包括信息價值)僅一兩美元,便可儲存泰晤士報全年幾萬個版面的全部內容。預計在本世紀內可讀寫光盤也將以很低價格出現。這樣,大量的產品樣本、設計手冊、設計規范等資料,就應該以光盤或其他電子方式儲存,并以各種極方便的方式檢索、查詢。
但是,這些以電子形式儲存的資料和信息不應僅像書本手冊那樣供查詢用。我們在設計、繪圖、計算中使用這些樣本、手冊中的數字和規則的真正的意義在于,這些存儲的信息能夠被計算機"理解"和直接使用。例如,做一臺表冷器的選擇計算時,如果計算機能從光盤上檢索到有關表冷器的資料,直接取出有關數據,而不是由使用者讀出再重新輸入,計算機就有可能對儲存于光盤內所有有關的表冷器做一遍分析計算,找到最適宜的型號。這樣,將使設計與模擬分析過程產生質的飛躍。但是,怎樣才能使所存儲的信息被計算機"理解"和真正使用?如果僅是以書本上的形式儲存,計算機就不可能理解。必須采用一種數據結構去存儲這些信息,信息的產生來源于各處,例如各設備廠家或標準制定單位。產生出的數據庫也要被各種計算機分析軟件查找和使用。信息被利用的次數越多,花費同樣成本輸入此信息所產生的效益就越高,因此制定標準的通用數據結構就成為非常重要的事。
數據傳輸技術的飛速發展所提出的也是數據標準化問題。目前世界各國都積極開展信息高速通訊基礎的開發與建設。美國近年要在全國實現"信息高速公路",這類系統的建成將使全球范圍內任兩點間的信息查詢與傳輸如同打電話一樣方便。這樣,將來的設計圖紙、技術要求、設備性能等技術文件將以EDI(電子數據交換)的方式傳輸,則這些信息被計算機接收后,能否被"理解"和直接使用也成為重要問題??梢?,問題的關鍵仍在于數據結構標準化。
2.4CIM哲理
CIM的概念最初是由美國的JosephHarrington在1974年提出,1981年開始被廣泛接受,并被認為是信息時代的工廠自動化模式。但從當今的應用情況看,CIM遠遠超出機器制造業的范圍,它是一種組織、管理生產的哲理、思想和方法。CIM是一種綜合自動化系統,它在新的管理模式與制造工藝的指導下,綜合應用系統技術、信息技術、自動化技術,通過計算機及其支撐軟件,把孤立的、局部的自動化技術,子系統及企業員工,靈活而有機地綜合起來,構成一個完整的系統,對生產過程的物質流、管理過程的信息流、決策過程的決策流進行有效的管理與控制,以適應新的競爭模式下的市場對生產過程提出的高質量、高速度和高靈活性的要求。
設計院可以看成生產思想產品(各種設計文件和圖紙)的部件,一個設計項目相當于一項訂貨,設計過程(加工過程)是由許多不同專業的人經過若干設計階段通力合作完成的,需要各專業按計劃有條不紊地互提資料,互相會簽,最后由成品檔案室驗收、歸檔,并向甲方提交全套設計文件和圖紙。其間各專業內部尚需分工和遵循嚴格的質量保證程序。建筑的招標、設計、施工、高度和運行管理的整個生命周期,完全可以借鑒CIM的思想方法,采用CIM的核心技術--集成技術,把建筑、結構、設備(暖通空調和給排水)、電氣、室內設計和概預算等專業,集成于統一的計算機平臺,充分共享有關數據和資源,解決建設各專業之間存在的"錯、漏、碰、缺"等問題,真正實現建筑設計整個過程的全計算機化(無紙設計)。
3IBDS的概念
如上所述,設計院目前面臨著擁有先進的計算機硬件和軟件技術與實際上不能充分利用這些技術來產生效益的矛盾。問題主要在于各種應用軟件的分散性,數據不通用,難以互換,以及對各種計算分析過程沒有或無法自動給出正確的指導。為了解決這一問題,與飛速發展的計算機技術適應,集成化建筑設計系統IBDS的概念應運而生,并且在近十年內迅速發展。IBDS的核心就是將以往分散的各功能軟件如繪圖用CAD、計算模擬程序、數據庫管理等結合在一起。通過通用的數據結構和數據轉換工具,使這些功能軟件能互用各自的各種資源,全面地完成設計、分析、計算任務。
IBDS應該提供建筑設計各專業工程師從方案選擇、初步設計、分析計算到施工圖繪制的全過程。人們希望有了設計人員的知識、經驗及設想后,通過IBDS用計算機進行分析、計算、比較、判斷等,不僅將方案形象地表現出來,而且將量化的結果輸出,工程師再依據它去修改方案,重新設計。因此,IBDS必須采用開放性的體系結構,把設計院的"人和資料"集成在一起,具體表現在:
不同專業的數據模型的集成
建立各專業通用的標準化的中央建筑數據庫。該數據庫把建筑設計涉及的建筑、結構、設備、電氣、室內設計和概預算等專業所用的數據模型統一起來,集成在一起,保證各專業所用建筑信息的一致性。建筑師畫的建筑各層平面圖、剖面圖、立面圖等,可以作為建筑底圖,傳給其它專業。其它專業的工程師可以在該建筑底圖的基礎上,對有關信息進行修改、重新定義以及添加專業的特定數據,然后進行各專業的有關設計計算。例如,設備專業工程師可以計算建筑物的空調供暖負荷,在建筑底圖上布置空調供暖管道,進行水力、熱力計算分析等;結構專業工程師可以進行各種受力構件的設計計算分析。一旦建筑師改變建筑物的平面、空間布置,會直接反映在各專業的建筑底圖上,從而避免其它專業的"冤枉"勞動。
不同設計階段所使用的模擬軟件的集成
建筑設計在不同階段需要用到性質不同,細致程度不同的模擬軟件,IBDS應充分考慮建筑設計在方案選擇、初步設計和施工圖設計等不同階段使用不同模擬軟件對輸入數據模型要求的一致性和相關性,盡量保證前一階段的計算結果和數據可應用于后續階段的設計計算,減少數據的重復輸入和不一致性。
設計資源的集成
把建筑設計有關的設計手冊、標準法規、工程圖紙、設備產品手冊等數據和資料以數據庫、知識庫等方式集成存儲在計算機網絡上,以便設計人員查詢和使用。
可見,集成化的中央建筑數據庫IDM是IBDS的核心。IBDS的體系結構如下圖所示。各專業CAD系統通過IDM進行數據集成和通訊。
HBDS的體系結構示意圖
IBDS的特點除了集成化、標準化和網絡化之外,還有一個很重要的特點:智能化,即采用KBS(基于知識的系統)來組織和指導建筑設計過程中模擬軟件的使用全過程,這樣才能正確發揮計算工具的功能。1989年國外一些學者開始提出PAM(PerformanceAssessmentMethod)的概念[9]。PAM是解決模擬軟件"結果不可信"問題的一個重要途徑。PAM指出,要保證用程序做模擬分析能給出正確結果,必須正確指導和嚴格管理模擬分析這一全過程。這包括:
對所分析的對象進行正確的簡化。例如,從多層多房間的建筑中取出有代表性的一部分做分析計算,復雜水網的簡化;
對每個物理過程選取正確的物理模型來近似。例如一空調設備,采用動態模型還是靜態模型?集總參數還是分布參數?是否考慮墻內表面長波輻射?對流換熱系數取常數還是作為溫度及風速的函數?透過窗的太陽輻射在各內表面的分析:
一些不確定的輸入參數的選取,如房間換氣次數,人員設備必熱量,氣象參數的確定,窗的開閉,遮陽等;
系統控制的確定。例如應按照房間為定溫去計算熱量還是計算定熱量下的溫度或其它某處控制下的溫度和熱量變化?如何考慮空調系統的控制和人的操作調整?
模擬計算過程的控制。例如初始影響的消除,計算時間步長,邊界輸入參數的離散方法,總的模擬計算段的長度與時間的確定等;
輸出結果的處理。如何根據模擬計算結果對所研究的問題作出結論。
以上諸條的正確條件并非固定,而是與所研究的對象的性質及所要解決的問題有關。例如為計算冬季供暖負荷,可以用穩定的KFΔt模型,而要計算夏季空調負荷,就要使用動態模型。再例如驗證建筑物表面結露的可能性時,需考慮全部外墻的傳熱;而論證是否要裝社會空調,夏季房間是否過熱則需取可能是最熱的一間或幾間朝西或朝南的房間進行計算。目前可以列舉出十幾種不同的對建筑和空調系統進行模擬分析的目的,對于每一目的,上述各問題的恰當選擇都可能不同。
所有這些問題,落實為具體的模擬計算過程,就成為如下四個問題:
①模擬計算程序的選取
②實際建筑和空調系統的再加工(簡化)
③輸入數據的確定和輸入文件的生成
④模擬計算結果的后處理
國際能源組織(IEA)組織十余個國家合作,就各種不同的目的和使用不同程序如何進行上述第②③④步工作進行了研究,形成了一大批PAM手冊。實驗結果表明,讓程序使用者按照這些手冊去一步步做,可顯著提高模擬計算工作的正確性和結果的可信賴性[10]。
將這類手冊轉換為計算機可以理解的形式作為知識庫存儲于集成化環境中,再開發出可按照這些知識自動進行數據分析加工的專家系統,就可以使這一使用過程自動完成,只要使用者提出要解決的問題,專家系統即可能選取適宜的程序,生成相應的數據文件,運行模擬分析程序,最終向使用者顯示由結果分析得出的結論。
與傳統的CAD軟件相比,IBDS不再是以計算程序為中心,使用者圍繞著計算程序準備數據,運行程序,檢查結果。集成化環境使使用者成為中心,將各種繪圖、計算、數據資料準備好,隨時供使用者在設計分析中使用。使用者可以充分發揮自己的分析和創造能力,利用CAD系統去設計、分析各種系統,而將一切重復和瑣碎的工作交給計算機去完成。集成化設計環境的指導思想就是,使用者應是計算機的主人,而不是奴隸;計算機的應用應最大范圍地開發人的創造力,為人提供進行創造性思維的場所,而不是把人變為機械式工具。
4實施IBDS技術
4.1革新CIM(集成)技術
正象計算機集成制造系統CIMS一樣,集成也是IBDS的信心技術。IBDS系統采用STEP標準化的建筑數據庫,把建筑設計各專業的數據模型集成起來,把設計的不同階段集成起來,把各種設計用的模擬軟件集成起來,把各種信息資源集成起來??傊?,IBDS依賴集成技術把建筑設計院的兩大法寶"人和資料"有機地統一起來,保證設計過程中信息共享和傳輸的計算機化。
4.2STEP(產品數據交換標準)技術
STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)是國際標準化組織ISOTC184正在制訂的標準ISOCD10303。STEP采用一種中性文件機制,是CAD/CAM數據交換的標準[11]。它規定了產品設計、開發、制造以至于產品全部生命周期中,包括產品形狀,解析模型、材料加工方法、組裝分解順序、管理數據等方面的必要信息定義和數據交換的外部描述?,F在普遍認為STEP將成為全世界公認的唯一CAD數據交換標準。
STEP包括兩部分內容,一是數據模型的定義,它采用EXPRESS數據定義語言來寫成。這種語言可以準確定義所描述對象的數據模型,小到單個簡單的汽車零件,大到一檔復雜的建筑物。STEP的另一部分就是具體的數據文件的表述方式,它是由任意詞條構成,每一條的形成都遵守數據模型中的定義。這樣,只要理解了數據模型,就能讀懂根據此數據模型按照STEP方式寫出的任何數據文件。如果制定出統一的數據模型,使大家都按照這一模型去描繪所研究的對象,所生成的數據文件就很容易交換,通過一些轉換工具可以很容易地將其轉換為各種軟件內部特定的數據文件。
由于STEP在描述數據模型和易于交換數據方面的突出優點,它很快被工業界和標準化組織采用,作為定義數據標準的工具和交換數據的方法。集成化的建筑工程數據庫應該采用STEP技術,把各專業的圖紙、數據庫、產品設備等標準化,以便不同CAD系統之間、不同專業之間、不同模擬軟件之間、設計院與甲方和廠家之間,能夠自由而方便地相互傳遞和交換信息。
STEP標準化是IBDS集成化的前提和保證,它可以避免CAD計算分析軟件開發方面的大量重復性勞動,與此數據標準兼容的軟件均可以交換使用,從而使各部門有可能分工協作,共同開發我國的集成化環境。IBDS的每一塊功能軟件均可以獨立在市場上出售,被其它符合此標準的軟件所使用,這將使軟件研制開發者直接受益。
4.3AI(人工智能)技術
目前的CAD系統已能較成功地應用于繪圖和設計計算,但用于方案設計的卻很少。其實方案設計在很大程度上決定了投標的快速反應能力。IBDS系統采用AI技術,把工程師的設計經驗、規則、思維活動等模糊、隨機、不完備的知識,通過一定的結構來組織和表達,讓計算機能夠理解、推理和判斷,輔助工程師進行方案選擇。AI技術中比較成熟的是專家系統,特別是DSS(決策支持系統)。可見IBDS的智能性體現在各專業設計型專家系統應用的好壞。
4.4計算機網絡技術
IBDS的實施應以計算機網絡為物質基礎,特別是基于光纖和衛星的全球范圍的快速ISDN網絡。通過計算機網絡可以共享建筑設計的有關數據庫、知識庫等軟件資源和打印機、繪圖儀等硬件資源,傳輸有關設計資料和文檔,允許位于不同地點的設計工程師同時參與一個建筑的設計。同時還可使設備生產廠家能將產品信息直接提供給CAD系統。
4.5HCI(人機交互)技術
HCI技術在計算機的應用發展中越來越受到人們的重視。人擅長于用形象思維、回憶聯想、發明和創造等對客觀世界中的不確定、不完備甚至矛盾的事物和知識進行推理、分析、判斷和理解。計算機則擅長于確定性、重復性、機械性的數據處理。在IBDS中,應充分發揮人和計算機的各自優點,把繁瑣和費時的數值性的設計計算交給計算機完成,讓工程師有充分的時間做方案選擇等關鍵的決策工作。友好的用戶界面和人機交互方式才能讓建筑設計工程師喜歡IBDS,在實際設計中自覺使用它。
4.6計算可視化技術
可視化技術從80年展起來,已被廣泛應用于CFD等科學計算領域??茖W計算的核心問題是計算模型,包括其理論框架、基本概念、幾何描述、計算方法和過程等。在建筑設計過程中需要做許多計算,如何采用圖形、圖象、動畫等方式,在計算開始時準備數據,計算過程中以某種直觀形象的方式表現,計算完成后以容易理解和使用的形式表達結果,等等,都是視算一體化要解決的問題。眼睛是人類接受信息的最佳器官,只有把各種模擬軟件的使用過程可視化,讓用戶用眼睛去看、理解和判斷,而不是"兩眼一摸黑"地撞運氣,才能反模擬軟件用對、用好,真正發揮它們的用處。
4.7分布式數據庫(知識庫)技術
分布式的數據庫采用計算機網絡上的不同計算機存儲建筑設計有關的設計手冊、標準法規、工程圖紙、設備產品手冊等數據和資料、使設計院、管理單位、廠家、甲方等建筑業有關單位的人員可以共享信息,提高信息利用的效率。
4.8OO(面向對象)技術
OO技術是現代軟件工程技術的關鍵所在,它可以使對現實世界的描述更接近客觀自然,是IBDS系統的保證之一。OO中的抽象、封裝、繼承等機制可對復雜系統進行簡化、分解和解耦,有助于復雜系統的描述。OO已被廣泛地應用于上述的MIS、HCI、CIM、可視化、數據庫、AI等領域。以OO為基礎的C++語言是開發IBDS的良好工具。
4.9多媒體技術
多媒體技術就是用圖形、圖象、動畫、聲音、文字等人類容易理解和接受的方式存儲各種信息。多媒體技術在IBDS中的應用將是必不可少的。
4.10協同工程技術
協同工程是一種系統化的方法,用來支持建筑設計的集成化的協同作業,也就是不同專業或同專業的不同工程師同時進行設計。如建筑底圖由不同的建筑師分工畫不同的部分,在計算機里實際是在同一圖形上加工,完成后的圖紙傳送設備、結構、電氣等專業這樣不僅可以避免工程師重畫圖紙,而且當某一工程師改變圖紙時,能自動及時反映到其它專業的系統圖上,從而解決不同專業之間的"打架"問題,方便互提資料、會簽等。
除以上討論的幾種技術外,還有許多現代科學技術可應用IBDS中,如MIS(管理信息系統)技術、TQC(全面質量控制)技術[12]等。合理運用所有這些技術才能充分發揮IBDS的功能保證IBDS成功。
5IBDS的現狀和展望
IBDS的概念是在約10年前提出的[13],而真正開始組織開發則是最近6~8年間的事。但IBDS的發展卻異常引人注目,1991年6月在美國召開了第一屆集成化建筑環境會議,即有近300篇論文,幾百人參加(包括韓國、臺灣的學者)。迄今已召開了四屆會議,有關的研究討論越來越深入[14~17]。1988年美國能源部投資3000萬美元開始AEDOT系統的開發,目前已研制出示范系統,并開始進一步向實用性發展。歐洲十來個國家的有關研究單位聯合開發COMBINE系統。該項目歷時五年,投資已超過1000萬歐洲貨幣單位,在1995年6月已完成概念研究和原型示范系統。1990年EIAAnnex21SubtaskD"DesignSupportEnvironment"開始,加拿大、德國、英國、瑞士等國專家就集成化建筑設計環境的開發狀況做調查和分析。開始于1995年9月的IEAAnnex30"BringingsimulationtoApplication"又是一個新的國際合作項目,它的目的也是研究如何把模擬軟件通過IBDS應用于實際建筑設計工程中。到目前為止,IBDS還處在研究和開發階段,世界上還沒有一個供實用的IBDS。
我國建筑設計應用CAD從80年代中期開始,真正進入實用階段是1991年年底之后。在全國大約9000家從事建筑設計的單位中,甲級院都裝備比較好的CAD系統,并且近年來微機數量增加很快(1992年增加8000臺,1993年增加31000臺)。在具備計算機硬件的同時,國內一些公司和研究單位推出實用性的建筑、結構、給排水、暖通空調、電氣和工程概預算的CAD軟件。但是,目前設計單位中不同的專業應用計算機技術水平差別較大[18],而且大部分CAD軟件只是用計算機代替圖板和丁字尺繪圖,沒有把繪圖和計算集成到一起。在數值計算中應用較多的是結構設計??上驳氖?,最近國內一些研究單位開始IBDS的研究探討[18]。與國外的開發研究狀況相比,我們認為國內此領域的工作尚需在長遠規劃和相互協作等方面得到重視和加強。
計算機集成化制造系統CIMS是國家863重大項目,十幾個單位聯合攻關。IBDS在國外與CIMS的重要性相當,它可以解決建筑規劃、設計、施工、調試及運行中的一系列問題,從而提高設計與施工質量、降低成本、提高效率。因此,是否應該將IBDS作為重點目標,做好長遠規劃,一步步為之努力,而不僅是在目前的CAD系統的基礎上添添改改,滿足當前的市場需求。80年代初各部門即研究開發暖通空調模擬軟件,十多年后,除個別軟件廣泛使用外,大多數使用者卻轉向國外一些著名的模擬計算軟件。如果我們按照目前的狀況發展,會不會十年后發生類似的現象,即國外成套的成熟的集成化環境進入我國而將我們的取而代之?現在可能是需要整體考慮、長遠規劃的時候了。
IBDS涉及范圍廣,工程浩大,很難由一個單位獨立完成,必須聯合協作。在市場經濟體制下,又無國家財政支持,如何進行聯合協作?又如何能與國外競爭?聯合與協作不是分工編軟件,而是通過不斷交流,進行概念研究和標準制定,這方面的工作量遠比具體編程大,必須通過合作交流來完成,而合作的結果會使參加各方均受益。能否在國家的支持下,由學會組織,有關設計和研究單位合作,在聯合開發我國的IBDS呢?
IBDS是一個完美的計算機輔助建筑設計系統,雖然它的實施尚有一段不短的路要走,但是它的哲理、思想和方法無疑是正確而深刻的。IBDS的實施將大大提高建筑設計的水平,推動建筑業的發展,并且創造一種嶄新的設計文化。
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隨著經濟的快速發展,人們的物質生活水平得到了較大的提升,對于居住環境及戶內品質都有了更高的要求。開發商在這種新市場行情下,若想取得更大的市場份額,就要將“低建筑密度、高綠化率”作為定位目標。即使在“90平方米,70%”的政策環境下,也要努力做到這一點。但是現階段最常面對的問題就是:若單層建筑面積較小,在容積率不改變的情況下,樓棟數和樓層數就會增加,樓棟數的增加就意味著樓間距會有所縮小。同時還要綜合考慮每個地方的日照標準,要保證各棟樓達到國家要求的最低日照時間,就要對樓棟數量以及樓層數進行嚴格的控制。所以樓棟數、樓棟間距和容積率之間務必要取得較好的平衡。但為了實現在一定容積率的前提下的“低建筑密度、高綠化率”的設計目標,那么就需要放棄一梯兩戶或一梯三戶等不經濟的設計。由原本一梯最多四戶轉變為一梯最少四戶,增加單棟建筑面積,減少樓棟數量。就最簡單的住宅項目來講,將底層的建筑面積設置為S1,建筑用地總面積設置為S2,總建筑面積設置為S,容積率為2,建筑密度為20%,這樣即為:S1=0.2,S2=252,S=10S1,能夠建設10層;在項目容積率低于2的情況下,可以按照小高層項目進行設定開發,能夠保證較低的建筑密度。相反,若項目設定為高層住宅,容積率就是主要的考慮因素。小高層的消防標準相對較低,樓內公共交通面積要求較小。高品質、大戶型的住宅項目一般會選用一梯兩戶作為主要戶型。樓棟間間距的大小,取決于樓房建筑的高低,樓房建筑高度和樓棟間距是呈正相關關系。在建造低容積率的開發項目時,就要求設計者在設計的過程中達到“低建筑密度,高綠化率”的居住環境要求。低容積率的開發項目,在技術上的要求也沒有那么嚴苛,所以也不存在一些根本性的技術問題。目前我國的基本國情就是人口眾多,但是人均土地資源緊缺,在城市開發過程中,各地政府都在貫徹節約土地資源這一基本政策。在城市土地公開招標的文件中,很多都會要求中小戶型占到一定的比例,以滿足經濟實力較弱的剛需群體的需求。當前建筑開發商面臨的首要問題就是如何在既保證住宅品質的前提下又能夠解決好高容積率這個問題。
2高容積率的中小戶型住宅建筑設計
2.1總平面布置
總平面布置的基本要求就是在“低建筑密度,高綠化率”的開發理念下,為居民營造優越的居住環境。要想使此目標得以實現,需要從以下幾個方面著手:首先就是做到最大可能的減少樓棟數。在平面上就應該適度地考慮如何加大單層的建筑面積,爭取做到每棟單元能夠達到六戶左右的同時,還能夠做到可以多單元拼接,使樓棟間布置更加合理、組合更加靈活。這么做的優點不僅可以體現在增加單棟建筑面積上,還體現在居民用戶公攤面積比例大大降低。其次就是充分利用建筑高度上限,增加建筑層數,同時合理設置建筑層高,若在每層原有的基礎上再降低2cm左右,這樣一棟建筑物就可以多出兩層的建筑面積。向上增加層數和平面上加大單層建筑面積這兩種方法相比較之后會發現,豎向上增加層數此種方法優于平面上加大單層建筑面積方法,究其原因是一旦使用加大單層建筑面積和降低層高這兩種方法,就不可避免地以犧牲住宅品質為代價。戶均建筑面積的降低是規劃指標是否變動的基礎和前提,通常情況下,戶均建筑面積的降低,就會帶動總戶數的增加,總戶數的增加必然也會導致規劃指標的增加。隨著各方面的增加,建筑商會面臨一系列的問題,其中最主要的問題就是車位數的增加。停車位的增加,必然導致居民居住環境的下降,要想解決此類問題,小區建設者應該以地下停車位為主,地面停車位為輔,爭取最大限度地降低車輛對小區居民生活的影響。
2.2建筑單位綜合性設計分析
2.2.1建筑面積公攤比例研究分析
理性購房者對于建筑面積公攤比例是比較重視的。力爭將其控制在15%以內,若高于20%,購房者就會很難接受。18層以上高層設計,一梯2戶、4戶中,每一層公共交通面積大約設計為40m2或者是70m2。根據每一戶建筑面積90m2計算,建筑面積公攤比例分別為22.22%、19.44%。因此說,90m2以下中小型住宅單元若想控制公攤面積,最好是選用一梯5、6的戶型。同時,建筑設計需要對電梯、樓梯、過道等公共交通空間進行綜合優化,以使其面積低于上述標準。通過降低公共交通面積的方式降低建筑面積公攤比例是建筑設計首要思考的。
2.2.2精細化戶型設計分析
現代住宅主要由客廳、書房、衛生間、臥室、餐廳、陽臺等組成,通過適度的聯系空間進行組合,這樣才能保證動靜分區。根據不同的產品定位以及客戶所需,進行差異化和針對性的戶型設計是十分必要的。但是在“90平方米,70%”的政策要求下,住宅的戶型設計只是滿足這些還是遠遠不夠的,而是要求建筑師在限定的面積內設計出高品質的戶內居住空間。建筑師在設計過程中應重視對人的行為方式和人體工程學進行綜合性思考。應將灶臺、洗菜池、冰箱、洗衣機、潔具三大件等小元素納入戶型設計的綜合考量之中。住宅內每一寸空間都需要進行精細化的設計,這樣才能保證在戶型設計過程中,做的面積可控、功能齊全、尺度適當、空間整齊。
2.2.3避免出現無效空間
隨著相關條例的出現,以往房地產發展過程中備受關注的“大與豪”設計理念已經轉變為舒適、自由的新理念。要去除戶型設計中“大與豪”的弊病,就應該將其中的無效空間去除掉,所謂的無效空間就是:空間在壓縮或是消除之后所具備的功能不會消除。
(1)客廳:
在降低無效空間的選擇上,客廳是最有潛質的??蛷d的主要功能就是視聽。客廳內安裝壁掛式彩電已是流行趨勢,電視視距最佳為3.54m。U型沙發長邊大約為3.8m。試聽空間只有在3.5m~4m之間才是舒適的。所以適當地壓縮客廳面寬可減少無效空間,同時也不會對客廳空間的功能完整性造成太大影響。
(2)衛生間:
衛生間內功能完善。很多情況下,業主很難接受馬桶正對門的設計方式,但是要是馬桶不正對門設計的情況下,布置方式就會增加無效空間。在設計上到底是遷就業主的喜好還是堅持科學合理性設計,這是一個很難的選擇。
(3)廚房與餐廳:
廚房長邊開門和餐廳并聯,此種方式兩者之間有著較短的距離,聯系也是相對比較便捷的。U型灶臺布置占用面積較小,有著較高的操作效率。方正的餐廳空間更加適合餐桌的放置,無效空間最小。
(4)陽臺:
陽臺所具備的功能,除去晾曬以及養鳥種花等功能之外,不同的家庭會根據自身愛好豐富陽臺內容。在同樣的面積上,大面寬小進深的陽臺所具備的使用功能更加全面。
(5)臥室:
臥室除了擺放床、床頭柜之外,還需要考慮衣柜的位置。若臥室空間過于局促,在設計上,應考慮盡量設計低窗臺凸窗,因其不計入建筑面積,又能拓展室內空間,開闊視野。
3結語
關鍵詞:建筑設計;系統觀;科學技術觀;創新觀
建筑設計是一個創作過程,完成一件設計作品需要遵循一定的設計理論。近幾十年來,人們在利用和改造自然的過程中,建筑事業取得了飛速的發展,人們在得到收益的同時,也為建筑事業對人類自然環境的破壞而憂心忡忡。
自然辯證法是關于自然界和科學技術發展的一般規律以及人類認識自然和改造自然的一般方法的科學,其研究目的就是為了合理地處理人與自然的矛盾.
建筑設計作為一項協調人與自然關系的實踐活動,必然要遵循自然辯證法。系統觀、科學技術觀和創新觀是自然辯證法的重要組成部分,在建筑設計中體現這三方面內容必然有對建筑設計有所啟示。
1.系統觀
現代系統觀認為,事物的普遍聯系和永恒運動是一個總體過程,要全面地把握和控制對象,綜合地探索系統中要素與要素、要素與系統、系統與環境、系統與系統的相互作用和變化規律,把握住對象的內、外環境的關系,以便有效地認識和改造對象。
在建筑設計中不僅要處理好建筑內部各要素的關系,而且在處理好建筑與外部要素和環境的關系。建筑內部各要素包括建筑、結構、設備、建筑物理、建筑材料和建筑施工等,一個建筑設計只有符合滿足上述要素的要求,才能滿足一般的使用功能。但今天的建筑設計已不單單是一幢建筑的實用、美觀和經濟的問題,它還要涉及到社會學、生態學、心理學、歷史學、經濟學和環境學等多門學科。即建筑設計不僅要滿足為人使用的基本功能外,還要體現建筑的時代性、地域性和文化性。在今天“以人為本”的設計理念指導下,在一個強調人與自然協調發展的年代,人們已經不滿足居住在一個個孤立的、毫無生機的鋼筋混凝土結構中,而是要居住在與自然環境和社會環境相協調、相統一的綠色建筑體系內。這就要求建筑師在進行設計中必須有綜合思維的能力,在錯綜復雜的諸因素中,抓住主要矛盾和矛盾的主要方面。一個建筑的設計過程也就是一個不斷解決問題的過程,建筑師只有解決好各階段的問題,才能設計出一個健康、安全、高效、節能、方便、舒適和可持續發展的人居環境。
在當今建筑設計系統觀主要體現在生態建筑的設計,也就是指建筑與環境協調發展的建筑樣式,即要求在建筑設計中充分考慮環境保護的需要,使建筑物不僅有效地滿足各種使用功能的同時,還要符合環境保護的要求。這其中好的范例是清華大學超低能耗樓的設計。該樓位于清華大學校園東區,建筑地下1層,地上4層,總建筑面積2930m2.該樓的設計盡可能減少一次性消耗能源,降低對外界環境的污染。該建筑結構體系采用鋼結構,圍護結構強調開放性,過濾性;室內環境采用自然采光和自然通風,能源采用太陽能和天然氣相結合的方式,從而為使用者提供和諧的工作空間。并在此基礎上,開展各項與生態建筑有關的研究,示范先進的生態建筑技術。
2.科學技術觀
科學技術是人類認識自然、改造自然的工具,是第一生產力,可以幫助人類不斷創造出光輝的物質文明和精神文明。科學技術的飛速發展,必然給建筑設計帶來新的設計理念和思想。現代建筑設計必然要滿足科學技術觀的要求,在當前設計中主要體現在兩個方面。
一是智能建筑的設計思想。智能建筑目前尚無統一定義,但其核心思想是系統集成設計[3].它包括有辦公自動化(OfficeAutomation,縮寫OA)系統,即利用先進的科學技術,不斷使人的部分辦公業務活動物化于人以外的各種設備中,并由這些設備與辦公人員構成人機信息處理系統;通信自動化(CommunicationAutomation,縮寫CA)系統,即在智能建筑中可以迅速進行各種圖像、文字、語音及數據的通信;建筑物自動化(BuildingAutomation,縮寫BA)系統,即以中央計算機為核心,對建筑物的設備運行狀況進行實時控制和管理。建筑自動化系統中的一項重要內容就是建筑節能技術,這是自能源危機出現后在建筑領域內出現的設計大趨勢,節能設計通過對建筑的圍護結構、環境控制、能源系統和自控測量等系統的設計達到節約能源,使建筑在各種自然環境下處于一種超低耗能的狀態。以上三個系統在智能建筑中由系統集成中心(SystemIntegratedCenter,縮寫SCI)統一綜合管理。
清華大學超低能耗樓同樣很好地體現了科學技術觀在建筑設計中的運用。作為科研基地,該樓匯集了多種國內外最新的科研成果。僅以該樓的自控測量方案設計為例來說,它在設計中考慮了根據環境的變化調節建筑物各部位的狀態,實現建筑智能化控制和實時測量的效果。該樓的控制系統可以自動采集各室外測點的日照情況,根據不同的朝向方位調節遮陽板百葉的狀態以減少熱負荷;采集室外氣象參數,決定外窗的開啟狀態和熱壓通風豎井的開啟狀態;另外還可以控制建筑中采光系統、能源管理系統和通風系統等工作狀態。
科學技術在建筑設計中的另一個體現是計算機技術的應用。科學技術革命所引發的變化莫大于計算機技術的日新月異。作為較早應用計算機技術的建筑設計,三維制作軟件的發展無疑給建筑設計帶來了更大的想象和表現空間。當前的建筑設計早已不只是要求畫出平面圖的時代,而是要求有直觀的效果圖,甚至要求有虛擬現實的出現。建筑效果圖是建筑師展示其作品的設計意圖、空間環境、色彩效果與材質感的一種重要方式;而虛擬現實技術則可以使用戶能夠在吸收多種信息后,達到身臨其境的效果。計算機技術以其簡單易用、易修改,可重用、準確真實和易存儲傳輸的特點已經成了建筑設計中不可或缺的重要工具。
3.創新觀
創新是社會前進發展中的永恒主題。同志曾精辟地指出:“人類總是不斷發展的,自然界也是不斷發展的,永遠不會停止在一個水平上。因此,人類總得不斷地總結經驗,有所發現,有所發明,有所創造,有所前進”。同志也在十六大報告中指出:“創新是一個民族進步的靈魂”。超級秘書網
我國改革開放以來,給建筑業帶來了難得的機遇,并取得了宏大的成績,但是在“全球化”思想的影響下,給人一種千街一調、百城一色的感覺,因此建筑設計需要創新,需要營造中國特色的現代建筑。創新的過程,正如英國心理學家沃勒斯在《思考的藝術》中指出需要一個準備的過程,即收集資料的過程,包括古今中外的優秀設計思想以及從別人的經驗中獲取的知識和啟示,在此基礎上加以分析,經過一個去粗取精和去偽存真的過程,形成自己的設計風格。建筑設計是一件艱辛而復雜的智力勞動,一項優秀的建筑作品的誕生要求建筑師有全面的設計知識、扎實的設計基礎和豐富的想象力。建筑設計的創新過程,決非直接搬用國外的設計作品,而是一個不斷要否定自我、修正自我、完善自我的過程。一個有特色的建筑往往就建立在巧妙地解決了許多難點的基礎上,而一個有特色的建筑即有創新意識的建筑往往就會得到大家的欣賞。
建筑設計的創新不僅可以體現在建筑外形中,也可以體現在建筑技術中。在清華大學超低能耗樓設計中就有多處創新之處,在圍護結構設計中包含了生態艙的設計、相變蓄熱地板的設計、植被屋面的設計及各種幕墻的設計。其中的生態艙位于建筑物一層北部,將綠色植物引入室內,創造性地在建筑內部增加了與自然接觸的人性化空間,并且也可以在一定程度上改善室內環境質量。能源主要采用太陽能和天然氣,將這些天然能源轉化為電能和熱能,減少了動力電的使用。
1.1技術滯后
我國建筑行業相比歐美一些建筑業比較發達的國家起步比較晚,而且在建筑行業起步初期人們只是一味的重視建筑的美觀性,認為只有修建的奢華和富麗堂皇才能彰顯出自己的社會地位和身份象征。只有符合人們審美趨勢的建筑才是好的建筑,就比如蘇州園林和一些南方比較具有代表性的園林等等。因此在這樣的社會背景下一個階段中阻礙了建筑業的發展,局限了建筑業的發展方向。人們對他的牢固性和抗災害性能沒有更高的要求,這也就使得一些建筑師為了迎合大眾的口味,不至于被社會所淘汰而沒有進行創造設計,因此設計的建筑也沒有長足的發展,抵擋不了天災的發生,對人們的生命財產構成了一定的威脅。
1.2沒有處理好建筑設計與抗震設計之間的關系
建筑設計是在建筑施工之前就需要完成的工作,設計圖紙就像一張標注明確的地圖,它會指導人們應該去哪里,如何去哪里。因此建筑設計是十分重要的,一張表美的建筑圖紙就相當于工程量完成了三分之一,將抗震理念融入到這張圖紙中也是對抗震設計提出了更高層次的要求。但是由于目前的技術有限,建筑師還不能很好的將抗震設計融人到建筑設計中去,不能使兩者更好的協作,發揮很好的作用。因此說不能協調建筑設計與抗震設計的關系是抗震設計常見的最根本問題。
1.3缺乏實踐
為了提高建筑的抗震性,一些建筑師盲目的從國外引進先進的經驗和技術,并沒有結合我國建筑構造的自身特點加以創新改造,而是為了講究工作效率,趕進度,生搬硬套地將這些所謂的先進前沿技術強加于一些本不符合的建筑物上,沒有起到應有的抗震作用反而在一定程度上弄巧成拙,破壞了建筑本身的美感,更嚴重的還會使建筑物在地震時產生扭轉建筑物的作用,對人們的生命財產造成更大程度上的傷害。因此建筑師這種急于求成缺乏實踐精神的建造理念,不會對建筑物的抗震性能起到很好的作用。
1.4建筑設計問題
對于一些建筑的設計本身就存在不合理的問題,因此我們從以下幾個方面進行探究:第一,建筑體型的設計,目前人們越來越追求建筑美感,因此將部分建筑的外立面都涉及成凹凸不平或者一些沒有規則的不光滑表面,如果發生地震對這種建筑物的破壞是最大的,表面平滑的建筑則相對可以減少地震對他的破壞,盡可能的做到建筑物與鋼架結構相對比較勻稱。第二,平面設計,對于一些建筑物人們會使用一些柱子、內墻進行裝飾。但是在確定柱子的數量與距離上就需要好好的下功夫去研究,比如人民大會堂的柱子多少根,每根之間的間隔距離是多少這都是很有講究的,不對稱性、不協調性對抗震起到了負面的作用。第三,豎向布置問題,越來越多的大型商場隨著人們物質生活的需要而產生,并且大型商場是人們比較容易聚集的地方,如果沒有很好的抗震性能則技術衾浼會對人們的生命財產造成很大的威脅。很多商場現在都是高層建筑,下層一般柱子相對較多、墻體較少,但是高層一般柱子較少、墻體較多,如果柱子與墻體分布不合理,這在地震中會起到特別不好的作用,也會加大對人們的傷害。下層柱子與上層柱子應該互相對齊,在空間上起到很好的支撐作用,對穩定整個商場的空間結構都起到了不可估量的作用。
2結語