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

1、生成設(shè)計作為建筑與環(huán)境、空間、功能、建構(gòu)及藝術(shù)之間的新媒介，對建筑及城市設(shè)計中復(fù)雜問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。如何運用這種方法，在哪些方面進行應(yīng)用，對建筑領(lǐng)域能夠帶來哪些成果是目前生成設(shè)計方法研究中所面臨的重要課題。
　　建筑生成設(shè)計包含眾多生成理論及方法，在設(shè)計時，需要對其選擇和整合。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象，旨

2、在研究不同設(shè)計條件和要求下，如何將這些理論及方法運用到設(shè)計中去，并由此發(fā)展出新的設(shè)計方法和策略。在本研究中，建立了生成設(shè)計過程，運用數(shù)理知識編程并建立模型，使得整個生成過程成為可能，并依據(jù)不同的設(shè)計需求，提供了不同的設(shè)計方法。這些設(shè)計方法，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象，具有很強的理論意義和實踐意義。研究內(nèi)容主要包括:
　　(1)綜合分析了湖南丘陵地區(qū)太陽輻射、風(fēng)場、日照時長和地形等環(huán)境特征，

3、從生成設(shè)計理論與方法的形成、演變及發(fā)展，概述了遺傳算法生成設(shè)計、自組織生成設(shè)計、復(fù)雜適應(yīng)性系統(tǒng)生成設(shè)計及智能系統(tǒng)生成設(shè)計等典型生成設(shè)計方法，為基于丘陵環(huán)境特征條件下的湖南住宅生成設(shè)計提供了研究基礎(chǔ)。
　　(2)對湖南丘陵地區(qū)太陽輻射總量在建筑墻面分布進行了分析，按照遺傳算法的生成步驟，提煉出住宅原型，轉(zhuǎn)化為計算機可識別的輸入數(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

4、象，得到了135個生成結(jié)果。初步篩選出6種平面參考方案，并對其中一個進行后續(xù)深化，經(jīng)計算其體型系數(shù)約為0.30。此生成設(shè)計方法能在短時間內(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。通過計算機程序，對院落與住宅的空間構(gòu)成進行優(yōu)化組合的生成設(shè)計，確定了適合于山丘各個部位的住宅院落的開口方向

5、。之后，對所生成的體量模型進行優(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，使多戶住宅同時共享一個空中院落，并可以通過計算機程序優(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)以長沙地區(qū)為例，從年度變化和季節(jié)變化兩個方面，對1987～2013年日照環(huán)境特征進行了統(tǒng)計分析，得出了年度變化的趨勢。同時，對日照間距、日照時數(shù)與朝向的關(guān)系進行了分析。根據(jù)長沙地區(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。通過太陽高度角和太陽方位角，在計算機技術(shù)的輔助下，建立日照影響模型。并對每個適應(yīng)系統(tǒng)單元進行程序編碼，將該編碼轉(zhuǎn)化為計算機可識別、可操作和可輸出的圖形，并設(shè)定了7個生成規(guī)則。生成了在滿足地塊各項指標(biāo)的情況下日照時數(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，重點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。通過將