可变光环境下建筑动态表皮的参数化设计研究

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随着绿色建筑的发展和参数化技术逐渐成熟,越来越多的设计师采用参数化设计方法来优化建筑物理性能、降低建筑能耗并提高建筑内部空间物理舒适性。其中,以参数化设计优化建筑空间采光品质是较为热门的方向之一。通过参数化设计进行建筑空间物理性能的优化,可以大大提高设计优化的效率和可靠性,提升设计流程的逻辑严密性,并且创造出新的设计类型。作为与内部采光环境息息相关的建筑界面—表皮,其在其在很大程度上影响着室内的采光环境,进而影响室内空间的整体舒适性。建筑动态表皮在外部光环境发生变化时,能够及时地响应这种变化,作出调整进而保证室内处于一种动态的平衡中,是一种智能化的反应式表皮。本文通过将建筑动态表皮与参数化设计相结合,以天然光采光品质为导向,探索参数化设计环境下,建筑动态表皮的各种类型的特征和采光优劣。首先在参数化设计、建筑光环境性能、动态表皮三方面,阐述相关理论基础,确定以光环境导向的动态表皮的种类差别为研究方向。然后基于相关理论搜集案例,对动态表皮的类型、光环境设计案例的设计方法、参数化设计方法进行总结和初步分析。其后,在案例分析的基础上运用参数化设计进行实际案例地设计模拟,并对其方法和流程进行总结,为后续设计试验做前期探索,并初步证明动态表皮相较于普通表皮具有一定的优势。然后对动态表皮的运动方式、材料、基本形态、尺度和建筑光环境的指标进行分析并归纳分类,作为设计试验条件。再通过多类别参数化动态表皮的设计和模拟试验,总结归纳了动态表皮的参数化设计流程。然后将参数化与动态表皮的结合,运用多目标评价指标优化的方法,对比分析不同类型动态表皮之间的光环境适应性差异。总结分析后发现横向旋转运动和放射折叠运动类型的动态表皮,其光环境适应性较为优异,而竖向滑动类型的动态表皮光环境适应性一般。最后总结了以光环境为导向的动态表皮参数化设计的一般流程,为后续的相关研究提供了有意义的参考。文章最后大致总结本文在动态表皮参数化设计领域的创新点和不足之处,并对将来的趋势发展进行展望。
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