基于丘陵地區(qū)環(huán)境特征的湖南住宅生成設計研究.pdf

1、生成設計作為建筑與環(huán)境、空間、功能、建構及藝術之間的新媒介，對建筑及城市設計中復雜問題的處理具有很好的適用性和發(fā)展?jié)摿?，極大的拓展了設計途徑，其在建筑領域被廣泛應用，是研究和應用的熱點。如何運用這種方法，在哪些方面進行應用，對建筑領域能夠帶來哪些成果是目前生成設計方法研究中所面臨的重要課題。
　　建筑生成設計包含眾多生成理論及方法，在設計時，需要對其選擇和整合。本研究以生成理論和方法為基礎，以丘陵地區(qū)環(huán)境特征下的湖南住宅為對象，旨

2、在研究不同設計條件和要求下，如何將這些理論及方法運用到設計中去，并由此發(fā)展出新的設計方法和策略。在本研究中，建立了生成設計過程，運用數理知識編程并建立模型，使得整個生成過程成為可能，并依據不同的設計需求，提供了不同的設計方法。這些設計方法，不僅可以應用于丘陵地區(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。研究內容主要包括:
　　(1)綜合分析了湖南丘陵地區(qū)太陽輻射、風場、日照時長和地形等環(huán)境特征，

3、從生成設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計、自組織生成設計、復雜適應性系統(tǒng)生成設計及智能系統(tǒng)生成設計等典型生成設計方法，為基于丘陵環(huán)境特征條件下的湖南住宅生成設計提供了研究基礎。
　　(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，轉化為計算機可識別的輸入數據和函數模型，并選取體形系數和套型面積優(yōu)化函數為適應度函數。在預先設定的生成規(guī)則下，將約束條件轉化為生成對

4、象，得到了135個生成結果。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，經計算其體型系數約為0.30。此生成設計方法能在短時間內生成大量方案，并將體形系數控制在設定范圍內，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，制定了相應生成規(guī)則。通過計算機程序，對院落與住宅的空間構成進行優(yōu)化組合的生成設計，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、日照時數與朝向的關系進行了分析。根據長沙地區(qū)日照環(huán)境數據，

6、制定了相應的復雜適應性系日照影響模型。通過太陽高度角和太陽方位角，在計算機技術的輔助下，建立日照影響模型。并對每個適應系統(tǒng)單元進行程序編碼，將該編碼轉化為計算機可識別、可操作和可輸出的圖形，并設定了7個生成規(guī)則。生成了在滿足地塊各項指標的情況下日照時數最大化的住區(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關系。應用智能系統(tǒng)生成設計，重點研究了滿足湖南丘陵地區(qū)地形特征的住宅適應性布局與布置。通過將