基于视觉消费文化的动态表皮研究

对当今建筑表皮的多元化设计趋势进行了分析,分别阐述了视觉消费文化的兴起、生态理论的研究与发展,以及计算机技术的发展对建筑表皮设计的影响;指出由于动态建筑表皮系统综合了美学和技术因素,因而为城市的生态环境提供了保障,并逐渐成为建筑设计领域关注的热点;通过三个运用计算机模拟的概念设计实例探索了动态表皮设计的可能性。

智能化拓扑动态表皮的研究

该文通过介绍动态表皮系统对当今高度动态的建筑环境变化具有极强的灵活性、适应性和可扩展性,说明了动态表皮系统给智能建筑带来了全新的含义,并对智能建筑的四个要素做出了全方位的阐释。并详细地分析动态表皮系统的层次构成、技术特征、柔性结构以及智能化控制系统入手,利用拓扑学方法建立了动态表皮系统的有限元拓扑模型,并借助动态表皮系统的拓扑模型对动态表皮系统的拓扑演化进行阐述,力求利用拓扑学原理解决动态表皮系统设计中所遇到的问题,从而为建筑中动态表皮的设计奠定基础。

动态表皮类型对采光和能耗影响的比较研究——以折叠和旋转表皮为例

近年来具有动态表皮的建筑设计已被广泛地引入建筑环境议题的解决方案之中。从形态学的角度出发通过参数优化来探索不同动态表皮类型的环境性能差异,为设计前期的选型提供参考。针对热带地区高层办公楼,通过尺寸、运动方式和透射率等参量的组合建立36种案例,以最小化建筑能耗和最大化采光舒适区域占比为目标,对旋转和折叠这两种常见类型进行了比较和讨论。研究结果表明,能耗方面动态表皮可以大幅减少建筑制冷和照明的能源需求,折叠类型在节能方面具有更好的性能;室内采光方面,采光舒适区面积的平均占比显著增加,其中旋转类型高于折叠类型。此外,相较于尺寸和透射率,运动方式对于旋转和折叠两种类型的制冷和照明能耗具有显著影响。不同的是,材料的透射率对旋转类型的自然采光效率具有额外的影响。

基于环境因素的建筑智能动态表皮教学体系研究

建筑表皮是室内外的屏障,担负着最大化提供室内舒适度和减少能源消耗的职责。与传统静态建筑表皮相比,智能动态建筑表皮能够更好地适应不断变化的气候环境,对改善室内的物理环境和节约能源具有重要作用,是实现绿色、可持续建筑的有效技术手段。探讨在环境因素下,智能动态表皮的教学方法和体系。

基于环境因素变化的动态表皮设计研究

建筑表皮作为连接室内与室外气候的过渡层,对于调节室内舒适度起着重要的作用。一般的建筑表皮难以应对复杂的气候环境,动态表皮作为一种特殊的建筑表皮,较一般的建筑表皮具有更强的适应性、灵活的可调节性、更好的能源节约性等优点。文章以提升室内舒适度为导向,采用案例研究的方法,总结出适用于建筑单体的动态表皮设计方法。基于建筑室内的风环境、光环境、热环境,从建筑的通风设计、采光设计、遮阳设计和蓄热设计等几个方面结合动态表皮的构件、材料及旋转方式进行研究,从宏观到微观分层次提出适用于建筑室内舒适度的动态表皮设计方法,以期为动态表皮的进一步研究提供一定参考。

光舒适空间下的动态建筑表皮设计——以济南地区办公建筑为例

动态表皮作为响应建筑低碳化的主要手段之一,随着计算机水平的发展,动态建筑表皮越来越被重视。文章基于grasshopper作为参数化建模与模拟平台,octopus作为多目标优化数据处理工具,设计了一款具有旋转与移动的动态复合表皮。在不同时刻,以多目标优化的方式求得最优表皮状态,调节太阳光射入室内光线,从而达到调节室内光环境的目的。具体实验过程中,以春分日12:00的表皮状态进行模拟实验,选出表皮最优状态。通过典型时刻的模拟对比结果验证动态表皮在提高建筑光环境指标的效果,并探讨了动态表皮在建筑中的多目标优化流程,为建筑表皮的设计提供了新思路。

智能动态光伏建筑表皮的设计与性能分析

目前光伏建筑表皮多采用屋面铺设方式,但由于铺设面积有限,安装位置固定,光伏发电效率及发电量受限,急需解决墙面光伏利用效率低的难题,因此提出一种基于光伏建筑一体化的光伏动态节能发电表皮,通过智慧调控动态表皮单元的角度以及改变表皮的材质,可实现将接收的太阳光吸收作为能源使用,同时起到遮阳、导风、隔音、照明和导光改善进深远处采光效果的作用,降低对建筑周围的光污染,降低对建筑内部的热、声污染和空调、照明能耗,改善建筑内部的声光环境,并利用光伏发电实现光储直柔,为建筑机电系统供电。

高层建筑动态智能化低能耗表皮设计研究

高层建筑能源消耗巨大,传统高层建筑表皮具有防护和承重的功能,但对外部物理环境与使用者之间的调节能力不足,制约了高层建筑降低能耗的潜力。随着结构技术和智能化技术的发展,高层建筑表皮逐渐从原来的承重结构中脱离出来,并呈现出智能化演进趋势。本文旨在分析高层建筑动态智能化表皮针对室外光环境、热环境、风环境等因素的气候适应性,对高层建筑动态智能化表皮的工程进行实践探索。

建筑表皮综合环境数字孪生模型构建及模拟平台

建筑表皮是多物理环境交互的接口,当前的建筑性能模拟软件多为针对单一环境的模拟,多环境联合模拟的工具平台较少。基于建筑运动几何学,遴选动态表皮的可控运动形式,提取24类动态表皮设计原型,建立面向控制的建筑表皮综合环境数字孪生模型,并结合案例对数字孪生模型及模拟平台进行应用验证。使用Python语言将模型封装成动态表皮综合环境模拟平台,针对不同表皮设计形式和环境场景模拟,可以快速直观地分析动态表皮的环境响应关系和性能。模拟平台融合了热环境、光环境、声环境和空气品质这四个综合环境,解决了建筑性能模拟软件无法多环境联合模拟的问题,从而满足对建筑表皮的仿真、预测、优化和控制等实际应用需求。

生态策略下的动态建筑表皮设计研究

动态建筑表皮是模仿生态系统中的生物体而进行的仿生设计,借助新型材料和机械的辅助,让建筑产生由静至动的外形变化,赋予建筑适应性的功能特点,让建筑表皮具备处理生态问题的能力。文章从动态建筑表皮案例切入,通过研究表皮的材质和构成、控制和运动方式,分析其在应对环境变化、优化能源使用效益、保障人体健康等方面的作用,总结动态建筑表皮与一般生态建筑相比的优势,并进行设计反思,探讨动态建筑表皮未来的发展路径。

基于光热环境优化的动态建筑表皮单元运动方式研究——以旋转表皮为例

近年来动态表皮已被广泛应用到建筑设计中,除了优越的美学效果,其对室内光热环境的调节作用也逐渐被设计师重视。以济南地区某典型办公空间为研究对象,基于Ecotect和Daysim模拟软件建立分析模型,比较分析了动态表皮的3种基本运动方式和6种叠加运动方式对室内光热环境的影响,研究结果表明:3种基本运动方式中,沿水平轴旋转的表皮对室内光热环境的优化效果最好,沿对角线运动方式次之;相较于基本运动方式,6种叠加运动方式的表皮普遍对室内光热环境的优化效果有所提升,其中,沿对角线旋转叠加水平轴旋转的表皮对室内光热环境的优化效果最好。为基于建筑物理环境性能优化的动态建筑表皮设计提供参考。

寒冷地区住宅建筑动态适应性表皮设计研究

作为内外空间分隔和能量、资源利用的载体,建筑表皮越来越成为关注重点。通过分析影响建筑表皮性能的主要因素及存在问题,结合表皮构成要求及整合方式,提出了一种新的寒冷地区住宅建筑动态适应性表皮模型,并对模型的层(应变层、缓冲层、稳定层)区(控光区、可视区、能量集存区和连接区)构成和各层、区对应的主、被动技术策略进行了分析,并基于此进行了新的表皮构造设计。

一种相变材料驱动的动态建筑表皮应用研究

与传统的不可变建筑表皮相比,动态建筑表皮是一类具有主动响应能力的低能耗建筑表皮系统,在应对全年多变的气候环境上具有更大的灵活性和节能优势。通过计算机能耗模拟及热箱对比实验,对一种相变材料(Phase change material,PCM)驱动的新型动态建筑表皮原型的节能性进行了系统研究,证明了该PCM驱动的动态建筑表皮用于以防热为主、防寒为辅的夏热冬冷气候区,可明显降低建筑夏季制冷能耗,相对于普通平板玻璃窗节能优势明显。目前建筑中应用该PCM驱动的动态建筑表皮也具有一定的经济可行性,其初始投资和资金回收期主要取决于膜材料成本,选择价格合适的膜材料才可保证其应用的经济合理性。

古典花格图案的现代化转译——动态建筑表皮构件设计研究

花格图案在中国传统建筑中应用广泛,例如在古典园林的漏窗中的运用,起到了增加空间层次、丰富园林景观,实现移步换景的效果。该文通过研究动态建筑表皮构件的设计,探讨花格图案的现代化转译:分析花格图案的组合形式并探究作为动态表皮的运动模式,依据运动的原理设计可行的机械系统,并通过数字平台进行控制与周边环境进行一定的互动,为观者提供一个动态的取景框,形成装饰效果和丰富的光影效果;最后,设计并制作动态表皮模块模型,进一步探究模块作为互动吊顶、适应性立面以及艺术装置的多种可能。

表面的深度——建筑表皮应对城市景观问题的策略

文章通过对建筑表皮的简要介绍,以城市景观作为出发点,以能源、密度、机会场所三方面城市问题作为切入点,探讨建筑表皮的发展方向,并指出现代城市演变过程应建立智能化、自调式、多层构造的建筑表皮。