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1、F E A T U R E T H E ME 主题专栏 数字技术与绿色更新 既有公共建筑绿色更新方案设计研究框架建构 D I G I TAL TE C H N O L OGY AN D G RE E N R E N E WAL ： TH E CO N S TRU CTl O N RE S E ARC H O F G RE E N RE N OVATI O N D E S l G N F O R E Xl S Tl N G P U B L I C B U I L D l N G S 陈平蔡洪彬王月涛 l C h e n P i n g C a i H o n g b in Wa n g Y u
2、e t a o 住建部科学技术研究开发项目 ( 编号： 2 0 1 6 一 K 1 0 0 1 摘要随着数字技术的快速发展 建筑性能模拟分析、参数化设计等数字化技术开始介入建筑设计的过程中 ，并为绿色可持续发展的建筑设计 提供新的发展理念和技术支撑 。在既有城市建筑更新改造大规模研究与实践和 既有建筑改造绿色建筑评价标准颁布实施的背景下 文章从 数字技术介入建筑设计及其功用特征的角度入手 ，建构数字技术辅助既有公共建筑更新改造方案设计的技术方法与研究框架 。 关键诃数字技术绿色更新既有公共建筑方案设计 Ab s t r a c t W i t h t h e r a p i d d e v e
3、 l o p me n t o f d i g i t a l t e c h n o l o g y ， di g it a l t e c h n olo g y ， s u c h a s b u i l d i n g p e r f o r ma n c e s i mu l a t i o n a n a l y s i s ， p a r a me t r i c d e s i g n ， a n d s o o n ， b e g a n t o i n t e r v e n e i n t h e p r o c e s s o f b u i l d i n g d e
4、 s i g n D i git a l t e c h n o l o g y p r o v i d e s n e w id e a s a n d t e c h n i c a l s u p p o r t t o t h e g r e e n b u i l d i n g d e s i gn o f c l i ma t e c h a n g e a t p r e s e n t No wa d a y s ， p u b l i c b u i l d i n g r e n o v a t i o n wi l l b e c a r r i e d ou t o
5、n a la r g e s c a le r e s e a r c h p r a c t i c e F r o m t h e v i e w o f d i g i t a l t e c h n o l o g y i n v o l v e d i n t o a r c h i t e c t u r a l d e s i g n a n d t h e f u n c t i o n c h a r a c t e r i s t i c o f t h i s t e c hn o l o g y t h i s p a p e r d i s c u s s e s t
6、 h e t e c h n o l o g y s y s t e m a n d me t h o d o f D T t o a s s i s t e x i s t i n g b u i l d i n g r e n o v a t i o n K e y w o r d s Di g i t a l t e c h n ol o g y ， Gr e e n r e n e wa l ， E x i s t i n g p u bl ic b u i l d i n g ， De s i g n 我 国2 0 0 0年以前的建筑绝大多数为高能耗 建筑 节能潜力 非常大 ，在 十
7、二五期间曾提出城镇绿色建筑比重在 2 0 2 0 年达到 5 O 、节能执行率达到 1 0 0 的绿色化节能 目标 在此期 间完成 了约 6 0 0 0 万 m。 的公 共建筑节能 改造。在十三五规划 中则明确提 出加快城 镇棚户区和危房 改造 、将 棚户区 改造与城市更新 和产业转型升 级更 好结合的 目标 既有建筑 改造 绿色建 筑评价的颁布 实施 为既有建筑的绿色 化改造提供了评价 准绳 既有建 筑的绿色更新 改造成为亟待解决 的研 究实践重点 。然而 通观 国内外绿建 认 定标准均采 用单项打分后加权 总分的评价方 法为依据 呈现 “ 建筑 +技 术 的设计方式 甚至 出现 为满足评价
8、标准 过分叠加技术的现 象 ，反而成 为浪费能源的例子 。进 入新世纪以来 ，数字建 筑设计技术飞速 发展 ，全新 软 件和算法不 断涌现 ，其强大的生命 力备 受瞩 目 从其介入建筑设计 的历 程和技术功用特点来看 数字技术可以为绿色建筑设计与评价， 尤其是代 表 着绿色发展理念的既有建筑更新改造设计提供崭新的思路与方法 。 一 、数字技术介入建筑设计 数字 信息 革命被称 为人 类历史上的第三次技术革 命 信 息时代以数据 为基本 特征 ，开 启了 以二进数字 Bi t ”数据 为基本 单位 的数 字化生 存模 式 。数字技术介 入到传统建筑设计 引发了思想与工具 的革新 ，建筑设计过 程
9、由注重设计师主观推演方案设计转向由计算规则自生成方案建筑设计 开始走向科学化 、理性化、定量 化 参数化主义 ” 设计倾向浮现 。 1 介 入历程 数 字技术以工具 手段介入建筑设计的历程 大致可 以分为三个阶段 ： 第 一阶段 ，计算机制 图工具的普及 、计算机 辅助设计的应 用。以 甩 图板 ”为特征 的建筑运动开始 走向计 算机辅助设计 ，建 筑信 息以数据 为存 读方式并 以平立剖可视化效 果为特征 介入到传统建 筑设计的表达 中 ，以 C A D为代表的工具软件逐渐将建筑由二维向三维层面升华。 第 二阶段 ，建筑信息模型 的建立与分析 。借助计算机强 大的信息存储 与处理能 力的提升
10、 建筑全生命周期 的信 息可以存储在 同一 建筑信息模型 ( B I M)中。B I M不仅将数字信息进行集成 还将该信 息数据 用于设计 、建 造 、管理 等分析过程 尤其是在模拟分析方面具备优 良的技术条件基础 2 成为一个建筑 的物理和功能特 征的数字化表现 ，为建筑从最 开始的设计概 念到拆除 即建筑整个生命周期 )提 供决策 。技术工具 以R e v i t 、C a t ia 为代 表 进行性能分析 节能设计以及全生命周期管理等。 第三阶段 ，基于算 法规则的参数化设计 自生成。基于混沌理论 、非线 性理论 、拓扑理论等新理论的支撑 非欧几何 No n E u c I i d e
11、a n Ge ome t r i e s )与非 线性科 学 ( No n I i n e a r S c ie n c e )发展起来 ，建筑形式出现非线 性 、复杂性 颠 覆了我们所熟 知的欧几里德笛卡 儿一 莱布尼茨 空间体系 建筑不再完全是建筑师设计的结果，而是数字参数自生成逻辑计算的结 果 ，建筑设计呈现开放 、动态 、自下 而上趋 势。以R h i n o 与G r o s s h o p p e r 平 台 为代 表的早期生成工具 在建模软 件的基础上通过脚本语言 如 M E L ( 应 面i 垂 赢 王 一 运 磊 聂 磊 若 辐 王 r一 一一一=二= =二= 二二= = =
12、 l _ _ _ = _ _ ： ： ： ： =_ _ 二 - I 反馈与优化 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 1 一 r一 城市建筑 2 01 7 2 I U R B AN I S M A ND A R CHIT E CT UR E F e b 2 0 1 7 一 最 卮 一 一 ! 一 桂 磊 _J - - 一-， 一一一 一一 1I jJ E c 。 e d 生 态 丈 师 建筑环境信息资源库 l l 分 析结果 反馈优化 _ _ L 建 筑 nc 嗽 件 一 杂黼 体 I l 般形体 I 硬内 J 环境 朋 二 次 麓 分析 。 一 m 自然采光 l I l E n e rg
13、u 嗽件 初步形体 的分析与应馈 影响因子源参数输入 、 既有场地分析 场地信 息模型 - 建筑 P c 外环 1 个 个 境分 ； 商 一 一 j I 一 一 分 析 生成 保留及 抚化 _ 用- ： Ma y a )VB n e t( 应用于R h i n o)在编程 器 ( S c r ip t E d i t o r )编制脚本 的方 法实现数 形关联与逻辑生成 。 2 功用特 征 信息集 成与模拟分 析 ： 建筑信息 集成并可 用于模拟分 析是数字 技术 介入 建筑设计所表现 出来 的基 本功能作用。信息集成 以建筑信 息模型为基 础 ，集 中准确 、全 面地 将建筑环境信 息及 建
14、筑本身信息记 录在模型上 ， 包括 所处 地域 的太阳 辐射 、光 照环 境 、风 环境 、雨 水量 、气温等 气候 信 息 ，也包括建 筑场地信息 ，地形地貌信 息 灾害及地质信息 、绿化植被 等 生态环境信息 ： 建筑本身的信息则 包括建筑体量 空间尺寸 、面积指标 、 结构体系 、维护 界面 材 料及其性能等信息 。模拟 分析是通过模型 与建 筑 使用需求分析相结 合 例 如可结合建筑模型的基本信 息进行绿色建筑性能 的模拟分析并 实时反馈 便于建筑师在设计 早期阶段优化设计方 案 ，降低 建筑能耗和提高利用率以达到节能降耗 、舒适美观的要求 。 数 形关联可 视化与算 法逻辑 自生成
15、数 形关联 可视化是数 字参数控 制与建筑形体 与空间变化的视觉可视化表现 ，变更影 响建 筑数据的信息会 导致建筑形态等可 视信息的变化 ，将各种指标或尺 寸的具 体数值通过形体 的生成规则 同建筑形 式建立起数学上的联系并通过 三维视图的表现工具展 现出来 ，形 成数形关联的模 式 ，是参数 化设计应用建筑设 计领域 的关键技 术。算法逻辑自生成以算法逻辑替代人工逻辑 ， 用 生成 的概念将作为 ” 结果 的建筑转变 为 过程”的建 筑而自动 ” 涌现 出来 ，将寻求解答 的设计过程转 化为寻求开放系统的设计过程 过程设 计重于结果 ，结果只 是过 程的体现 在设计 中引入连 续的发展过程 ，而不仅仅 是一种形式 、 一 个 图像 我们让其生长 等待项 目的浮现 而不再拘泥于传统模 式的再 现或 是从草 图引出的发明 。 二、数字技术工具辅助既有建筑绿色更新 数字技术介入建 筑设计 产生全新建筑形态与空 I a31 ,3 同时 其模 拟分析 与算 法生成 等功用特征为建 筑节 能也积 累了丰富的经验 在 既有建 筑能 耗 突 出的 问题 下 借 助数字技术工具应用对 既有建筑进行以性能提升 为导向 目标的绿色更新研究 具有广 阔的前 景和现实意义 。 巫 圃 E 巫圜 性能 目标参数设定 图1 数
