大數據背景下融入綠色建筑構造技術的建筑設計課程教學與實踐研究

【摘要】以某社區(qū)活動中心為研究對象，以“綠色低碳”理念融入建筑設計中，通過數理統計的方法，吸收適應氣候的建筑構造技術且用節(jié)能軟件進行風環(huán)境、光環(huán)境、熱環(huán)境的模擬和分析，尋求適合當地建筑的節(jié)能應對策略，探索大數據背景下融入綠色建筑構造技術的建筑設計課程教學改革實踐措施，將理論用于實踐。

【關鍵詞】綠色低碳; 大數據; 建筑構造技術; 建筑設計教學改革

【中圖分類號】G642.0A

0 引言

2022.1.19住建部《“十四五”住房和城鄉(xiāng)建設科技發(fā)展規(guī)劃》中指出“十四五”時期發(fā)展趨勢是發(fā)展綠色低碳技術，其是落實城鄉(xiāng)建設領域碳達峰碳中和目標任務的重要途徑。

在大數據背景下，信息共享，國外各行業(yè)對大數據的應用非常重視，多種數據的運用使綠色建筑技術的選擇更加合理，建筑設計課程應以綠色構造技術為依托，以大數據為技術支撐，對教學體系作出更新，改變教學方法，建立鏈接教學資源的平臺。

1 大數據綠色建筑設計教育狀況

在大數據背景下，利用大數據思維發(fā)現建筑學科領域的應用需求，將建筑環(huán)境、功能、空間、建構技術及經濟等因素進行量化與整合，從設計規(guī)則出發(fā)生成設計方案，堅持藝術與技術并重。

美國是大數據在教育實踐中的先行者，德國建筑界歷來的傳統，其教學目的是讓學生掌握技術分析的能力和勇氣。隨著環(huán)境問題凸顯、可持續(xù)發(fā)展理念不斷成熟，中國開始逐漸關注綠色建筑的教育改革。

目前建筑設計教學中還存在教學內容與行業(yè)發(fā)展實際不匹配、教學方法和教學理念落后、教學評價不合理等問題，尤其是將綠色建筑構造技術融入建筑設計實踐教學改革迫在眉睫。

2 大數據背景下融入綠色建筑構造技術的建筑設計課程教學改革實踐措施

建筑設計教學應革新技術與設計聯系薄弱現狀、從綠色建筑的角度，引導學生建筑設計成果具有藝術美觀性和技術合理性。

2.1 建筑設計課程教學改革與實踐的頂層設計研究

（1）拓展綠色建筑構造技術與建筑設計整合的綜合課程，完善課程設置和培養(yǎng)方案，提高授課教師隊伍綜合素質，完善課程參考教材體系建設、注重教學與課程設計相結合，使教學計劃更具針對性和實用性，培養(yǎng)的學生也更具競爭力，實現教學培養(yǎng)方案和教學計劃的不斷完善。

（2）在建筑設計課程教學中，以分層遞進為教學目標，將教學目標細化為3個基本層次，分別從基礎知識傳授（基本目標）、擴展專業(yè)視野（擴展目標）和啟發(fā)設計思維（高層目標）3個層面開展循序漸進式的建筑設計教學。

2.2 建筑設計課程教學改革與實踐路徑研究

2.2.1 優(yōu)化設計課程體系

以大數據為背景，對建筑設計課程內容與教學活動中存在的問題進行提取，研究BIM、虛擬仿真等大數據技術支撐下的融入綠色建筑構造技術的建筑設計教學模式，革新技術與設計聯系薄弱、把系統的綠色建筑知識體系漸進式融入建筑設計課程教學中，對原教學體系進行優(yōu)化，注重建筑、景觀、規(guī)劃、技術等多學科貫通，在學習基礎知識的同時拓展和延伸知識，鼓勵創(chuàng)新性研究實踐和綜合運用。

2.2.2 調整教學方式方法

（1）對原建筑設計課程按不同年級進行調整，在設計課程中以循序漸進的方式擴充綠色建筑設計知識。

（2）深化在建筑設計課程上大數據在綠色建筑構造技術上的應用與教學，增加綠色建筑相關知識講座、增設相關綠色建筑軟件運用、綠色建筑設計專題，培養(yǎng)學生綠色建筑設計意識，樹立可持續(xù)發(fā)展理念。

（3）根據需要刪除或增加知識點，并與設計課程相銜接，從以理論講授為主向以實踐應用為主轉變，變換案例分析、實際參觀、設計小專題等教學方式，從而有效為設計課程服務。

2.3 建筑設計課程教學改革與實踐評價體系

通過對建筑設計課程教學改革優(yōu)化，指導學生參加各類綠色建筑設計競賽，安排學生參加綠色建筑設計實訓項目，以此檢驗教學新方法，實行“教”與“學”“用”與“教”“用”與“學” 的三方聯動評價反饋機制。

3 某社區(qū)活動中心綠色設計實踐

項目位于湖南省益陽市赫山區(qū)梓山湖北廣場東南側，場地西臨梓山湖，東南面為山地，場地內部高差較大（圖1）。湖南益陽位于秦嶺-黃河以南，屬于亞熱帶季風氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。

設計前項目組進行了熱舒適訪談及問卷調查，共收回100份有效問卷調查，并用溫濕度記錄儀，點溫槍，全數字照度計等儀器分別對某高校已建的辦公樓、會議中心進行夏季和冬季的室內熱環(huán)境狀況和建筑的熱工性能測試，共采錄了48 h數據，運用綠色建筑軟件進行節(jié)能改造方案的節(jié)能性能的模擬分析，以篩選出最優(yōu)融合建筑構造技術的建筑設計方案，運用到該設計中。

設計理念與技術亮點（圖2～圖5）：

此項目順應等高線走勢斜向布置，在用地布局布置時，盡可能利用地形地貌，減少對原有生態(tài)環(huán)境和景觀的破壞。

（1）根據日照和太陽入射角確定建筑朝向。

（2）根據夏季主導風向，考慮建筑群整體通風效果確定具體朝向。

（3）為達到良好日照，建筑群采取退層處理，利用斜向日照和山墻空間日照，合理降低層高建筑中部依山勢形成可供人行走的Z字型庭院，改善了生態(tài)環(huán)境。

（4）在植入采光的同時，營造良好的區(qū)域微氣候。建筑物的單體設計盡量控制其體型系數，減少其外圍護結構的傳熱損失，降低建筑能耗。

（5）此社區(qū)活動中心就地取材，使用小跨度、少懸挑的建筑形式很大程度上降低了建設成本。

（6）用綠建斯維爾軟件進行場地日照分析、風環(huán)境分析、噪聲分析、室內采光分析、圍護結構露點溫度分析，滿足節(jié)能要求。

在設計該建筑建筑造型時，根據軟件對建筑的采光通風隔熱等進行熱工實驗，多次調整建筑圍護結構及構件，如退臺處理、庭院設計、玻璃選擇、遮陽設計等使其能符合建筑的熱舒適性能，使該項目建筑構造技術與建筑外觀設計互動、融合。通過設計實踐認識到建筑綠色建筑技術可以成為建筑設計創(chuàng)意的源泉，可作為設計的切入點，最終生成富有技術創(chuàng)意的方案，另一方面，建筑技術對建筑設計有技術支撐作用，通過構造設計實現建筑設計的深化與物化過程，使最終的設計方案兼具藝術美觀性和技術合理性。

4 結束語

探尋大數據背景下的建筑構造與建筑設計相結合的設計，掌握已有建筑的能耗量信息、構造信息以及氣候資料，通過大數據分析，幫助設計人員通過數據來對建筑構造技術進行優(yōu)化選擇， 平衡技術與設計，一方面，大數據為建筑學學科更新理論與方法；另一方面，大數據的各研究分支基于既有建筑學學科方法之上發(fā)展。

在學科交叉、尺度交匯、數據和信息化極大發(fā)展的今天，建筑學如何服務于人類健康，充滿了各種嶄新的可能。后疫情時代，“健康”將成為低碳建筑技術發(fā)展的新基準。

應對建筑設計教育內涵與外延的不斷豐富與拓展，將行業(yè)新技術、新需求與傳統教學更好融合，引導發(fā)揮高校師生的創(chuàng)新思維和科研能力，提高全國大、專院校對建筑設計的認知水平。

參考文獻

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