人居声环境科学——亚热带建筑科学国家重点实验室近年研究进展

本文介绍华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室建筑声学子实验室近年来在人居声环境科学领域所开展的研究工作及取得的研究进展。人居声环境科学涵盖建筑声学、环境声学及声景学三个分支学科,分别对应于人居环境科学的三个主干一级学科,即建筑学、城乡规划学及风景园林学。其研究目的在于体现对人们的听觉关怀,创造一个良好的人居声环境。

夯实学科基础,共享开放平台——亚热带建筑科学国家重点实验室设立开放基金课题小结

开放课题平台是高校重点实验室贯彻"开放、流动、联合、竞争"方针的重要手段,对重点实验室开展学科基础研究和高层次人才培养起到积极促进作用。本文主要是阐述亚热带建筑科学国家重点实验室近年来在设立开放基金课题方面的一些做法和取得的一些成效,以及在平台建设中出现的问题和改进的思路与策略。

建设建筑科学重点实验室的必要性

当今世界上有两门学科与人类的健康最密切相关。一个是医学科学,它涉及人类身体内部的健康;另一个是建筑科学,或就其广义而言,即人居环境科学。它是构筑最接近人体的人类栖居环境,从外部来保障人类的身心健康。因此,从这个意义上说,医学科学与建筑科学是最重要的民生科学。重视这两门科学,自然也就最能体现科学技术＂以人为本＂的宗旨,最能体现使科技成果惠及人民大众的根本出发点与目的。

基于风热耦合的亚热带地区中型体育馆开口模式研究

大空间建筑室内的温度环境通常是分层且不均匀的,亚热带地区变化的室内外环境温差影响着体育馆室内气流的可及性与稳定性。采用EnergyPlus的建筑能耗建模(BEM)与CFD相结合的模拟计算方法,对亚热带地区中型体育馆的温度边界条件进行分析与提取,并比较了4种开口组合模式在风热耦合环境下的自然通风效率。结果表明,亚热带地区中型体育馆的室内外温度环境在正温差、负温差之间相互交替,而自然通风效率与室内气流走向在不同的环境温差下都存在较大的差异;低侧窗与天窗组合而成的纵向开口模式在通风效率与气流稳定性上均有较好的表现,是更能适应亚热带地区风热耦合环境的一种开口组合模式。

亚热带建筑室外风环境CFD模拟分析

为了研究亚热带气候条件下建筑群的室外风环境,以广州地区自然气候条件为基础,以可压缩空气为研究对象,建立了不同布局建筑群的物理和数学模型,并应用CFX软件模拟了建筑群的室外稳态湍流流场,结合得到的速度场、压强场和WBGT值,分析比较了不同布局建筑群的室外风环境,得到了最大风速区域和涡旋产生区域,确定了最佳的建筑布局,并对风环境恶劣的区域提出了改善措施.

亚热带地区预制舱类工业建筑节能技术与设计策略

文章以亚热带地区的深圳为例,通过现场实测、机理分析与数值模拟相结合的研究手段,得到预制舱类工业建筑热过程的基本特征以及影响预制舱能耗的基本要素,而后进一步探究各要素对建筑能耗的影响趋势,提出相应对的建筑节能技术并加以对比分析。最后通过分析不同节能技术相互组合的节能率,总结出组合后所呈现的不同节能效果形态并解释其合理性,目的在于为亚热带地区的预制舱类工业建筑节能设计提供指导与建议。

亚热带地域现代主义的探索和实践--华南建筑学人综述

华南建筑学科创建于1932年勷勤大学建筑工程学系,其后历经中山大学(1938-1952)、华南工学院(1952-1988)等不同阶段。文章对建筑学科的发展历程及各个时期的华南建筑学入进行了综述,认为亚热带地域现代主义是华南建筑学科的核心价值。

注重亚热带地区气候特点的医院建筑设计

环境是人类生存与可持续发展的物质基础,注重气候特点的建筑设计是亚热带地区医院建设的必然之路。在保证特殊医疗空间环境要求的前提下,注重自然采光和适宜的自然通风,从医院建筑整体形态、建筑空间布局、建筑形体优化与细部设计等方面,探索适应亚热带地区气候特点的医院建筑设计方法。

高密度地区复杂环境下幼儿园设计对策——水南幼儿园与东关幼儿园规划建筑设计方案构思

近年来,城市化与城镇化迅速发展,社会功能趋向复杂与多元化,不仅高密度地区面临空间环境品质低下等问题,小城镇中的历史遗存保护问题也难以阻挡日益加速的城镇化进程而被搁浅。幼儿园作为教育的启蒙场所,是孩童们成长的“保育园”,无论是日照、活动场地还是教培单元,都会比其他教育建筑对精细化设计有着更高要求。如何在现今高密度设计成为新常态的局面中寻求一条更加精细化、本土化、人文化的学前教育设计路线,成为亟待解决的问题。文章通过解析两个设计实例,针对有限的场地环境与片区内具有历史记忆的城市肌理与符号,提出因地制宜、文脉转译、空间适宜性设计应对措施,以期为高密度地区幼儿园设计实践提供一些思路。

改造型长租公寓特色空间设计探讨——以工业建筑改造为例

随着城市发展,一、二线城市房价上涨、流动人口增加,以及文化观念进步,人们的租住需求扩大并向多元化发展。同时,城市中心扩张和产业升级导致城市内大量工业建筑被闲置。基于此,文章探讨了各类工业建筑向长租公寓转型的可能性,结合多层工业建筑的空间特色,论证了其变性改造的可能性,并结合实际案例总结了由闲置工业建筑改造的长租公寓的特色空间营造设计策略,为后续工业建筑租赁化改造类设计提供参考。

强内涵 促发展——现代中医医院建筑形态布局研究

结合中医医院建筑的发展历程和时代需求,对我国当今中医医院建筑形态布局的类型进行归纳,分析总结各类形态布局特点,探讨中医医院建筑形态布局的设计方法,提出与自然环境有机结合、传承创新建筑文化、功能布局高效便捷、弹性设计等设计策略,为现代中医医院建筑形态布局设计提供参考。

基于CIM-建筑三维热红外模型库的高热损失建筑感知方法

我国北方建筑采暖能耗在全国建筑运行总能耗中占比较大,在城市更新大背景下,既有建筑的节能改造势在必行,是实现“双碳”目标的关键环节。不同建筑的能耗和室内环境存在显著的差异,使用传统的围护结构热工性能检测方法很难对一定区域内的既有建筑群开展热工性能诊治工作,大规模开展既有建筑节能改造工作时,缺乏科学和量化的筛查方法以确定不同建筑进行节能改造的优先级及节能改造潜力。借助无人机红外热像技术,研究城市信息模型(CIM)-建筑三维热红外模型库的搭建方法,并基于此提出采暖建筑高热损失的快速筛查方法,为既有建筑节能改造项目的确定提供理论依据,有利于实现对既有采暖建筑运行热损失的精细化和动态化管理。

地铁沿线建筑内噪声多维度感受影响机制

随着城市铁路系统的快速发展,铁路沿线建筑内人群对地铁运行产生噪声的抱怨逐渐增多,为控制室内地铁噪声对人群所产生的负面影响,有必要对地铁噪声产生的多维度负面情绪进行评估。采集了79名受试者对建筑内地铁噪声的多维度负面感受(压抑感,不舒适度和不满意度),基于偏最小二乘法分析了主客观影响因素对多维度负面感受的作用机制,并比较了多维度负面感受在反映地铁噪声影响上的差异。结果表明,多维度负面感受主要取决于主观响度和声学参数,活动干扰度、地铁噪声的敏感度、厌烦度和适应性的影响明显更弱;3个多维度负面感受中,相比于压抑感,不舒适度和不满意度受主观响度的影响轻微更显著,在相同的主观响度感受下,不满意度等级最高。该文可以为地铁沿线建筑物内噪声负面感受的评价和改善提供参考。

亚热带地区垂直绿化冠层太阳辐射特性研究

选取亚热带地区常见植物搭建垂直绿化冠层太阳辐射特性观测平台。修正基于Lambert-Beer定律的冠层太阳辐射透过率模型。使用误差分析指标检验模型的计算精度。对模型的输入参数进行敏感性分析,发现叶面积指数是影响冠层太阳辐射透过率的重要参数。因此,对冠层全年的叶面积指数进行观测,计算全年不同朝向垂直绿化冠层的太阳辐射透过率,结果表明,垂直绿化冠层可拦截超过80%入射到建筑表面的太阳辐射,具有良好的遮阳效果。

高层建筑空中连接体的城市性功能空间协同设计研究

我国城市集约化、高密度发展促使高层建筑向集群化、综合化发展,高层建筑空中连接是其中一种重要的演化方向,其主要动因之一为城市生活丰富多元、高效便利的需求推动建筑向功能复合化、空间网络化发展,多栋高层建筑的互联互通促使不同的城市功能体立体化发展,形成空中综合体。文章尝试从内因出发,在梳理高层建筑空中连接体的城市属性演变过程的基础上,提出高层建筑城市性功能协同的分析模型与目标,在功能需求、空间组织、城市环境三个维度上提出协同设计的策略,为高层建筑空中连接体的设计提供更具复合化价值的方法和路径。

粗糙条对某超高层建筑风荷载影响的风洞试验研究

超高层建筑外幕墙围护结构的骨架等粗糙条构件,会改变建筑表面绕流形态,从而对风效应产生影响,但目前我国建筑结构荷载规范中尚缺乏相关规定。文中以某典型超高层建筑项目为研究对象,对建筑模型表面设置粗糙条与去除粗糙条两种工况进行刚性模型同步测压试验对比研究,通过分析建筑模型表面风压系数、基底倾覆弯矩和体型系数等风荷载特性的变化,以研究建筑表面粗糙条对超高层建筑结构风荷载的影响规律。研究表明:设置粗糙条对建筑表面极值正压影响不大,但会显著降低建筑表面极值负压绝对值、最大降幅约39.8%,将显著影响建筑角区及侧风面,使建筑侧风面的平均和脉动风压系数显著减小、最大减幅分别为24%和30%,整体上,设置粗糙条有利于建筑围护结构的抗风设计。设置粗糙条会影响结构整体风荷载,在0°正吹风向角下,粗糙条会使建筑沿层高分段风荷载体型系数略微增大、最大增幅约为8%,使塔楼基底绕X轴的倾覆剪力和倾覆弯矩略微增大、增幅分别为4.9%和6.0%;设置粗糙条对建筑顶部峰值加速度极值出现的风向角有影响,且可降低峰值加速度幅值,降幅约为7.91%。

基于建筑声学仿真模拟的视听一体化研究

文中选取莫扎特第四十交响乐多通道录音信号作为声源干信号,以天津文化中心音乐厅为例,通过建筑声学模拟软件ODEON进行声场模拟,将乐队按照乐器划分为49个点声源并分别对应各个乐器的指向性,在观众席设置5个典型接收点位置,分别计算每个声源点至接收点的双耳脉冲响应,再与每个声源点对应的乐器干信号进行卷积,将卷积得到的49个听音信号同步播放合成乐队多声源可听化信号。同时按照传统点声源的可听化方法,在交响乐队中心位置设置一个点声源,计算点声源至接收点的双耳脉冲响应,再与乐队49个干信号进行卷积同步播放得到交响乐单声源可听化信号。视觉方面首先在Sketch up中建立音乐厅的三维真实模型并给各个界面赋予真实材质,将Sketch up的视觉模型输出至VR虚拟现实模拟软件SimLab Composer,调整灯光、材质、环境等参数,对调整好信息参数的虚拟模型进行渲染以获得更好的沉浸感,通过HTC VIVE Cosmos眼镜输出VR虚拟场景,模拟厅堂的三维视觉。在建筑声学视听实验时分别对比多声源与单声源卷积的可听化信号分别在有无VR视觉信号的条件下混响感与ASW(感知声源宽度)这两个建筑声学空间感音质指标的主观评价差别。实验结果表明:采用多声源卷积的可听化信号可以显著提升听音的混响感和ASW;不同接收点位置的改善程度不同;由于单声源与多声源的可听化信号音质差异较为明显,实验过程中听音实验人员更多关注空间感音质的提升,加入VR视觉信号对可听化信号听音主观评价结果无显著提升。

低矮异型建筑立面洞口对下击暴流风压作用的影响研究

为了研究下击暴流的风场特性及其对建筑物的作用,文章采用雷诺时均NS方程(Reynolds-averaged Navier-Stokes equations,RANS)模拟下击暴流风场,在最大风速位置和来流风垂直于建筑立面情况下,对凹型、T型、L型3类异型低矮建筑内外表面所受风压的分布特点进行研究,并与立方体型建筑对比,重点分析立面洞口设置方式对风压分布的影响。结果表明:对于3类异型建筑,洞口位置变化对外表面风压系数影响较小,对内表面风压系数影响较大,其中迎风面开洞对内表面风压系数分布影响最显著,而穿堂风是导致内表面风压系数降低的主要原因;当前后两面开洞时,迎风面居中靠近洞口上、下缘位置风压系数存在骤增和骤减现象,凹型建筑洞口上、下缘风压系数差值最大,为0.288,而T型建筑洞口上、下缘风压系数差值最小,为0.137;凹型、L型建筑5种洞口模式之间迎风面横向中线处风压系数差异较小,而T型建筑5种洞口模式下该处风压系数差别较大;与封闭模式相比,单面开洞时,凹型、T型和L型建筑屋面内外风压合力下合风压系数增幅最大,分别为348.6%、493.6%、250.7%。

环境规制工具对建筑业碳排放的影响研究

为有效发挥环境规制对建筑业绿色低碳发展的促进作用,对我国2006~2019年省际建筑业碳排放量进行测算,根据环境规制特性划分了命令控制型、市场激励型、公众参与型三类工具,建立面板回归模型探究环境规制工具对全国及东、中、西部各地建筑业碳排放的影响。结果显示,不同环境规制工具对建筑业碳排放的影响具有差异,命令控制型工具显著正向促进建筑业碳排放,市场激励型与公众参与型工具的影响作用尚不显著;地区具有调节作用,东部环境规制更易发挥“创新补偿”效应。研究结果为合理利用环境规制工具,推动建筑业减排提供参考。

体育馆建筑被动式节能技术实测与分析——以广东药学院体育馆为例

体育馆建筑照明和空调能耗巨大,如何充分利用自然采光和自然通风是体育馆建筑节能的关键问题。广东药学院多功能体育馆在设计中考虑了多种被动式节能措施,如东、西向立面设置带有垂直遮阳的条形采光窗,南、北向立面设置可开启的外窗,附馆屋顶采用种植屋面等。该体育馆的实测结果表明上述被动式设计方法可以增加比赛场地自然光照度,防止眩光;提高观众区自然通风风速,改善舒适度;降低附馆屋顶内表面温度,减少热辐射。