村鎮(zhèn)住宅建筑環(huán)境模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究

李 立 孫立睿 馮 彬 楊春強(qiáng)

（北京金土木軟件技術(shù)有限公司，北京 100048）

村鎮(zhèn)住宅建筑環(huán)境模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究

李 立 孫立睿 馮 彬 楊春強(qiáng)

（北京金土木軟件技術(shù)有限公司，北京 100048）

根據(jù)村鎮(zhèn)住宅的特點(diǎn)，提出“村鎮(zhèn)住宅建筑環(huán)境設(shè)計(jì)系統(tǒng)”的主要功能，運(yùn)用三維建筑設(shè)計(jì)平臺(tái)、建筑設(shè)計(jì)模塊化技術(shù)和豐富的數(shù)據(jù)資源庫，形成直觀、簡(jiǎn)便的環(huán)境設(shè)計(jì)系統(tǒng)。本文重點(diǎn)介紹該環(huán)境設(shè)計(jì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法和操作流程，為我國村鎮(zhèn)住宅的景觀設(shè)計(jì)和建筑能量評(píng)估提供軟件工具支持。

村鎮(zhèn)住宅；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；景觀設(shè)計(jì)；能量評(píng)估

1 概述

“村鎮(zhèn)住宅建筑環(huán)境設(shè)計(jì)模塊”是“村鎮(zhèn)住宅計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)”的一個(gè)重要組成部分，目的是建立村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設(shè)計(jì)元素?cái)?shù)據(jù)庫，在統(tǒng)一的三維建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設(shè)計(jì)。

村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設(shè)計(jì)模塊，包括景觀設(shè)計(jì)和能量評(píng)估兩大功能，系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。村鎮(zhèn)住宅的景觀設(shè)計(jì)模塊由地貌構(gòu)成元素、庭院設(shè)施、園藝設(shè)施等功能構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)庭院設(shè)計(jì)、小區(qū)綠化、道路環(huán)境、區(qū)域規(guī)劃等內(nèi)容；而能量評(píng)估模塊則提供了村鎮(zhèn)住宅常用材料熱功數(shù)據(jù)庫和國內(nèi)各地區(qū)有代表性的市縣坐標(biāo)與氣候數(shù)據(jù)庫，借助先進(jìn)的能量分析工具，在村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)的初期階段，就開始進(jìn)行建筑能效設(shè)計(jì)，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。景觀設(shè)計(jì)和能量評(píng)估兩方面結(jié)合共同完成我國村鎮(zhèn)住宅綠色環(huán)境的設(shè)計(jì)流程。

圖1 村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設(shè)計(jì)系統(tǒng)構(gòu)架

2 功能界面設(shè)計(jì)

作為一款設(shè)計(jì)工具，村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設(shè)計(jì)模塊的特點(diǎn)在于快速表達(dá)、實(shí)用性強(qiáng)，提供設(shè)計(jì)過程中可能遇到的各種情況，設(shè)計(jì)師可以通過導(dǎo)航按鈕切換不同的功能場(chǎng)景，高效完成建模和設(shè)計(jì)。

每個(gè)功能場(chǎng)景由若干工具按鈕組成。不同單個(gè)功能的組合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的單項(xiàng)效果。各個(gè)單項(xiàng)效果的組合得到最終的環(huán)境設(shè)計(jì)方案。各個(gè)功能按鈕的作用整理如表1。

功能場(chǎng)景分為七個(gè)（如表2所示），動(dòng)態(tài)工具條顯示按鈕編號(hào)。設(shè)計(jì)師根據(jù)需要在特定功能模式或全功能模式間切換，這時(shí)工具欄根據(jù)使用場(chǎng)景的不同，動(dòng)態(tài)改變長度。

3 資源庫系統(tǒng)

環(huán)境設(shè)計(jì)模塊的資源庫支持系統(tǒng)，直接關(guān)系到村鎮(zhèn)住宅項(xiàng)目的運(yùn)行效率與完成后的效果。環(huán)境模塊是根據(jù)不同地區(qū)住宅的環(huán)境特點(diǎn)編制的，根據(jù)不同的使用對(duì)象，針對(duì)各個(gè)地區(qū)形成相應(yīng)的地區(qū)資源庫。各種地區(qū)資源庫均使用統(tǒng)一的目錄結(jié)構(gòu)，在目錄結(jié)構(gòu)的頂層區(qū)分。資源庫構(gòu)件的總體特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔、并將事物表達(dá)清楚。

資源庫中的構(gòu)件的公共屬性主要是長、寬、高，材料，填充，貼圖等。可以根據(jù)資源庫模板進(jìn)行修改，形成新構(gòu)件。并且，結(jié)合智能化的參數(shù)定義，可以改變形狀、組成、功能、配色等要素。景觀設(shè)計(jì)所涉及的生活設(shè)施、游戲設(shè)施、光電設(shè)施、植被小品等構(gòu)件均可以通過智能參數(shù)進(jìn)行制作。

此外，在能量評(píng)估模塊的研發(fā)過程中，我們搜集整理了國內(nèi)村鎮(zhèn)住宅建設(shè)中涉及到的各種建筑材料之熱傳導(dǎo)率（W／m·K）、密度（Kg／m3）、比熱容（J／（kg·K））的詳細(xì)數(shù)據(jù)資料，以及2 761個(gè)市縣的氣象資料。氣象資料是以平均年份的每個(gè)小時(shí)為單位，記錄其一年中365天，8 760個(gè)小時(shí)的溫度、濕度、風(fēng)速、日照等數(shù)據(jù)，并且包含各縣市地理坐標(biāo)、所屬分區(qū)信息，作為村鎮(zhèn)住宅能量分析的基礎(chǔ)資料。

表1 工具按鈕介紹

表2 功能場(chǎng)景介紹

4 景觀設(shè)計(jì)模塊使用舉例

以下用一個(gè)應(yīng)用實(shí)例來說明村鎮(zhèn)住宅景觀設(shè)計(jì)的操作流程。

（1）“村鎮(zhèn)住宅”菜單＞“環(huán)境設(shè)計(jì)”＞“導(dǎo)航”，打開“村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設(shè)計(jì)系統(tǒng)”界面，如圖2。

圖2 村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設(shè)計(jì)系統(tǒng)

（2）進(jìn)入“庭院要素”，利用工具條中的命令繪制各區(qū)域輪廓并賦予材料，如圖3。

圖3 庭院要素布置界面

（3）放置棚架及其它元素，繪制各部分之間的道路，如圖4。

圖4 庭院要素布置界面

（4）添加其他元素，如圖5。

圖5 庭院要素布置界面

（5）為健身區(qū)域增加邊界，如圖6。

圖6 庭院要素布置界面

（6）最后給各個(gè)區(qū)域添加配景樹木，完成景觀設(shè)計(jì)，如圖7。

圖7 庭院配景設(shè)計(jì)

5 能量評(píng)估

村鎮(zhèn)住宅建筑的能量模擬和評(píng)估是通過Graphisoft公司的EcoDesigner的插件來實(shí)現(xiàn)。它允許設(shè)計(jì)師依靠建筑幾何分析、建筑物位置每一個(gè)小時(shí)的氣象資料、以及直接的用戶輸入，對(duì)三維平臺(tái)內(nèi)的建筑物進(jìn)行能量估算，向設(shè)計(jì)師提供可靠的建筑設(shè)計(jì)能效快照，并且能夠在不同設(shè)計(jì)的解決方案之間進(jìn)行比較。

通過能量評(píng)估，我們可以了解：

（1）能量消耗

結(jié)果以餅圖和數(shù)字表格方式提供，按照消耗類型（供熱、制冷、照明、使用）和主要使用能源（天然氣、石油、煤炭、核能、電力）等計(jì)算，并列出整個(gè)建筑的平均熱傳導(dǎo)系數(shù)。

（2）碳排放

碳排放索引提供了一年中建筑物運(yùn)行的二氧化碳排放量。吸收這些二氧化碳的熱帶森林的面積也被包含在內(nèi)作為對(duì)比。

（3）月度能量平衡

通過柱狀圖顯示了每月的建筑物釋放的能量值，以及建筑物供給能量，它從周邊環(huán)境吸收的能量值和它本身的內(nèi)部熱源。

通過對(duì)比不同方案的能量報(bào)告，可以找到更加節(jié)能的方案，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

6 小結(jié)

村鎮(zhèn)住宅環(huán)境設(shè)計(jì)系統(tǒng)包括建筑設(shè)計(jì)所必需的環(huán)境設(shè)計(jì)元素，根據(jù)村鎮(zhèn)住宅的環(huán)境景觀設(shè)計(jì)要求與特點(diǎn)，提供植被、環(huán)境設(shè)計(jì)構(gòu)筑物標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件庫、景觀配套構(gòu)件庫，滿足相關(guān)部分建筑設(shè)計(jì)快速引用與設(shè)計(jì)指導(dǎo)等要求。該系統(tǒng)作為村鎮(zhèn)住宅設(shè)計(jì)系統(tǒng)的重要組成部分，為提升村鎮(zhèn)住宅建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率，提高村鎮(zhèn)住宅節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材和資源綜合利用水平，為推進(jìn)我國城鄉(xiāng)和諧發(fā)展提供技術(shù)保障。

［1］曾旭東，趙昂.基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用研究［J］.重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2006.4.

［2］郭軼，陳岱林等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的三維園林景觀設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2009.2.

［3］劉昊，吳國訓(xùn).計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在景觀設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景［J］.科技廣場(chǎng)，2005.8.

［4］楊聯(lián)萍，潘鈞俊，楊欽等.蘇南農(nóng)村住宅結(jié)構(gòu)特點(diǎn)調(diào)研［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2011，3（2）：69-72.

［5］劉永軍，周靜海，孟憲宏.村鎮(zhèn)建筑抗洪性能評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究與開發(fā)［J］.土木建筑工程信息技術(shù)，2011，3（1）：57-62.

Research on the Environment Design System of Rural House

Li Li，Sun Lirui，F(xiàn)eng Bin，Yang Chunqiang
（Beijing Civil King Software Technology Co.，Ltd.，Beijing 100048，China）

According to the characteristics of the rural house design，the environment design system of residential building integrates the three-dimensional architectural design platforms with the specialized data repository，using building design modular technology.The main functions of this design system are landscape design and the residential energy evaluation.It is an intuitive，easy software tool which will contribute to improve the efficiency and quality of the residential construction in our country.The paper introduced the implementation methods and operating process.

Rural House Design；Computer Aided Design；Landscape Design；Energy Evaluation

TU241.4

B

1674－7461（2011）04－0032－04

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃資助課題（2008BAJ08B05）

李立（1980－），女，碩士。主要從事工程軟件研發(fā)與咨詢工作。