基于风环境模拟的寒地高校建筑群体形态优化策略研究

论文摘要

随着“科教兴国”基本国策的着力推进和国家政策的调整与重视,21世纪掀起了全国教育事业蓬勃发展和高等院校高速建设的浪潮。高校校园作为城市化进程中不可忽视的重要组成部分,其外部空间的营造对师生的身心健康和生活学习会起到积极作用。而寒地气候环境恶劣,冬季寒冷漫长,寒风的侵扰不仅会降低户外人群体感舒适度,还增大了户外活动人群的冻伤风险,甚至加剧了潜在的风害发生。因此,基于室外风环境改善高校校园外部空间品质具有重要意义。在国家建设资源节约型社会的导向下,高校校园向着集约化、内涵化的发展模式转变,校园建筑群体的布局也趋于紧凑集约,这会引起高校外部空间的通风、采光等问题,甚至会给师生心理造成负面影响。由此可见建筑群体作为高校校园的主要组成要素,其形态布局与校园微气候环境存在着密不可分的关系,如何通过改变其形态来优化外部空间环境品质是当今高校校园规划建设的重要环节。基于以上研究背景,本文以寒地高校建筑群体为研究对象,探索校园各功能区域及总体层面的建筑群体在不同的形态布局下对行人高度室外风环境的影响规律,并在模拟分析的基础上提出相应的建筑群体优化策略。研究从三方面架构了寒地高校建筑群体室外风环境模拟流程。首先,对寒地代表城市的高校校园进行抽样调研,总结归纳校园总体及其各功能区域的建设规模、布局方式等形态参数值域;以此为数据基础,通过Grasshopper和Rhinoceros软件建模平台从校园总体规划-功能组团分区-建筑单体的不同控制层面依次构建符合寒地高校发展趋势的建筑群体形态参数化几何模型;最后,通过Butterfly插件调用CFD模拟引擎Open FOAM构建寒地高校校园室外风环境模拟模型,并以寒地某高校校园的实地测量数据和模拟结果进行对比分析,验证CFD模拟工具在寒地的适用性及其所构建模拟模型的准确度。在模拟流程架构完成的基础上,结合实际工程案例对寒地高校校园设定抽象模型并调用CFD仿真引擎,按照宏观至微观层面依次从建筑密度、建筑相对位置和建筑开口朝向三个方面展开控制变量模拟实验,探究校园室外风环境随建筑群体形态设计参量的变化规律,进而提出寒地高校建筑群体形态优化策略。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•     1.1.1 研究背景
•     1.1.2 研究目的
•     1.1.3 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 国外研究现状
•     1.2.2 国内研究现状
•     1.2.3 国内外研究综述
•   1.3 研究内容与方法
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 研究方法
•   1.4 研究框架
• 第2章 寒地高校建筑群体形态及室外风环境基础理论
•   2.1 高校建筑群体形态设计的相关概念与要素解析
•     2.1.1 高校建筑群体形态相关概念
•     2.1.2 高校建筑群体构成要素
•     2.1.3 高校建筑群体形态设计要素
•   2.2 寒地高校校园室外风环境设计概述
•     2.2.1 寒地校园设计现存问题
•     2.2.2 寒地校园风环境影响因素
•     2.2.3 寒地校园风环境设计原则
•   2.3 高校校园室外风环境评价方法
•     2.3.1 室外风环境的影响机制
•     2.3.2 室外风环境相关政策标准
•     2.3.3 室外风环境常用评价方法
•   2.4 本章小结
• 第3章 寒地高校建筑群体参数化几何模型构建及模拟精度验证
•   3.1 寒地高校建筑群体形态参数值域调研
•     3.1.1 高校抽样调研概况
•     3.1.2 建筑群体形态参数分析
•   3.2 寒地高校建筑群体参数化几何模型构建
•     3.2.1 建筑密度参量参数化建模
•     3.2.2 建筑相对位置参量参数化建模
•     3.2.3 建筑开口朝向参量参数化建模
•   3.3 寒地高校校园室外风环境模拟模型构建及精度验证
•     3.3.1 寒地校园室外风环境模拟模型构建
•     3.3.2 寒地校园室外风环境实地测量
•     3.3.3 模拟结果与实测数据对比验证分析
•   3.4 本章小结
• 第4章 寒地高校校园室外风环境模拟及建筑群体形态优化策略
•   4.1 寒地高校校园室外风环境模拟设置
•     4.1.1 高校抽象模型设定
•     4.1.2 风环境模拟软件选取
•     4.1.3 风环境模拟参数设置
•   4.2 建筑密度参量模拟结果及优化策略
•     4.2.1 建筑密度参量设置
•     4.2.2 模拟结果分析与讨论
•     4.2.3 建筑密度优化策略
•   4.3 建筑相对位置参量模拟结果及优化策略
•     4.3.1 建筑相对位置参量设置
•     4.3.2 模拟结果分析与讨论
•     4.3.3 建筑相对位置优化策略
•   4.4 建筑开口朝向参量模拟结果及优化策略
•     4.4.1 建筑开口朝向参量设置
•     4.4.2 模拟结果分析与讨论
•     4.4.3 建筑开口朝向优化策略
•   4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 寒地高校校园调研基本信息
• 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 娄霄扬

导师: 梁静

关键词: 寒地高校,建筑群体形态,室外风环境,参数化模拟

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,社会科学Ⅱ辑

专业: 气象学,建筑科学与工程,建筑科学与工程,教育理论与教育管理

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TU119;TU244.3

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.006282

总页数: 124

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