寒地大空间公共建筑绿色设计理论与方法

Defining its scope by cold region, this study starts with establishing the correlation between ‘Green Performance Group’ and ‘Impact Factors Group’ of large public buildings, explores a ‘Dominant Selection—Correlation Factors Input—Multiple Target Optimization’ design method and due cold-adapted key technologies based on architectural design process. Core content includes five branches: Deep analysis of large buildings’ green performances in cold region and establishment of ‘Dominant Factors-Green Performance’ theory; material-saving technologies based on environmental merging site layout which is affected by the mutual effect of wind and snow, adapted shape topological optimization and analysis of two-phase flow of wind and snow in cold region; large buildings’ green performance interactive effect analysis technology, energy consumption cascade control technology, and timing divergence control technology targeting on realizing energy-efficient control of indoor thermal environment with low-temperature outdoor thermal environment; ordered design, energy-efficient construction technology and intensification construction technology; design-oriented green performance evaluation system characterized by visualized evaluation matrix. This study targets on establishing a design-oriented large buildings’ green design method, applies key technologies including green performance coupling analysis, dynamic topological model and multiple targets optimization algorithm, establish a theory, a design method and key technologies which realize a balance between the goals of architectural creation and visualized green design.

以寒地气候区为限定，从构建大空间公共建筑的“绿色性能群组”与“影响因子群组”的联立关系入手，探索以设计过程轴展开的“主导因子选取-关联因子融入-多目标算法优化”的大空间建筑绿色设计方法及适寒性关键技术。主要内容包括五个方面：寒地大空间建筑绿色性能深度分析与“主导因子-绿色性能”理论模型建构；寒地风雪混合作用下环境融入式的场地布局、适应性形体拓扑优化及以风雪两相流分析为基础的节材结构技术；以低温外部环境下室内空间低能耗控制为目标的大空间建筑绿色性能联动分析技术、能耗分区梯级控制技术和分时差异控制技术；基于寒地长冬期特殊性的有序化设计、节能构造技术和集约化建造技术；以可视化评价矩阵为特征的设计导向型绿色评价体系。课题以构建设计导向型的大空间建筑绿色设计方法为目标，应用绿色性能耦合分析、动态拓扑模型和多目标优化算法等关键技术，实现创作目标与可视化绿色目标相平衡的理论体系、设计方法和关键技术。

项目以寒地气候区为限定，以大空间公共建筑为研究对象，提出遵循设计过程的绿色设计理论与方法。通过大量调研形成了寒地大空间建筑信息数据库，在此基础上构建动态的绿色性能模型系统，运用因子敏感性分析和多目标协同分析等方法，揭示典型大空间公共建筑类型的“绿色性能群组”与“影响因子群组”的内在关联机制；以适应寒地低温环境与风雪气候为目标，从场地布局适寒、建筑形体适寒、空间组织适寒三个方面提出了适寒导向下的大空间建筑形态设计策略体系；以调节和改善大空间内部物理环境为目标，通过对腔体的绿色性能作用机制的分析，总结三种主要腔体植入模式，提出表皮腔缓冲、内置腔植入、复合腔协同的腔体导控策略，构建了腔体导控的空间调节方法体系；项目以大空间建筑围护结构的建造效能提升为目标，从体系有序化、表皮性能化和构造集成化三个层面提出了围护结构性能集成技术体系。项目对既有寒地大空间公共建筑绿色技术标准进行研究与分析，针对目前发展迅速的全民健身中心建筑，编制了《绿色全民健身中心评价标准》，以全民需求为导向深化了新国标评价体系，从满足健身安全需求、运动舒适需求、健康运维需求等方面提出了具有创新性的评价条文。同时，项目将绿色设计方法和技术成果应用于多项实际工程实践中，使绿色目标与效果贯穿于建筑的场地布局、形态空间和围护结构设计过程，并形成了良好的使用反馈和效果验证。