建筑與風環(huán)境的關(guān)系及案例分析詳解

建筑與風環(huán)境的關(guān)系及案例分析詳解演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有23頁\編輯于星期六優(yōu)選建筑與風環(huán)境的關(guān)系及案例分析現(xiàn)在是2頁\一共有23頁\編輯于星期六風對建筑室內(nèi)外環(huán)境，人員舒適度都有重要的影響。一個設(shè)計完善的建筑規(guī)劃設(shè)計應(yīng)該能夠充分利用自然通風，改善區(qū)域的微氣候，周密的規(guī)劃布局以及合理的建筑空間設(shè)計可以達到良好的風環(huán)境。自然通風同時也是一種最簡便和容易實現(xiàn)的節(jié)能技術(shù)，其主要作用包括提供新鮮空氣，生理降溫，釋放建筑結(jié)構(gòu)中蓄存的熱量，通過改善通風條件提高人員的舒適度和建筑品質(zhì)。建筑群和構(gòu)筑物會顯著改變近地面風的流程。近地風的速度，壓力和方向與建筑物的外形，尺度，建筑物之間的相對位置及周圍地形地貌有著很復(fù)雜的關(guān)系。再有較強來流時，建筑物周圍某些地區(qū)會出現(xiàn)強風，如果強風出現(xiàn)在建筑物入口，通道，露臺等行人頻繁活動的區(qū)域，則可能使行人感到不舒適，甚至形成風災(zāi)。因此，需要分析建筑之間位置與室外風環(huán)境的影響。同時，室外風環(huán)境影響室內(nèi)風環(huán)境，特別是對建筑防風和自然通風有著決定性影響。冬季建筑防風，有效減少氣流滲透，降低采暖能耗，而夏季與過渡季節(jié)的自然通風則能有效降低空調(diào)能耗。(一).風環(huán)境案例WindEnvironment現(xiàn)在是3頁\一共有23頁\編輯于星期六考慮冬夏季主導風向建筑布局不同建筑布局方式的風影示意1.1.場地設(shè)計對風向的考慮(一).風環(huán)境案例WindEnvironment現(xiàn)在是4頁\一共有23頁\編輯于星期六1.2.高層建筑和室外風環(huán)境的關(guān)系(一).風環(huán)境案例WindEnvironment高層建筑周圍風環(huán)境的形成機理:由于高層建筑阻擋了主要風向的流動，在和高層建筑碰撞時，一部分風越過高層頂部和側(cè)邊，流向建筑后部。另外一部分風向下流動，形成下沖風，下沖風風速較快，會對地面人行高度處風環(huán)境產(chǎn)生影響，同時形成迎風面渦流區(qū)。同時建筑周邊不同區(qū)域形成了風壓差：在迎風面上由于空氣流動受阻，速度降低，風的部分動能變?yōu)殪o壓，使建筑物迎風面上的壓力大于大氣壓，從而形成正壓；在背風面、側(cè)風面(屋頂和兩側(cè))由于氣流曲繞過程形成空氣稀薄現(xiàn)象，該處壓力小于大氣壓從而形成負壓，這兩種氣壓差造成氣流快速流動。換句話說，高層建筑物較大程度改變了建筑物周圍的局地風場，從而形成高層風。(圖1)。高層建筑風根據(jù)氣流流動方向大體可分為兩大類型：分流風和回流風。其中分流風又可分為邊角側(cè)風、下沖風、開口部風、穿堂風?；亓黠L又可分為迎風面逆風和風影區(qū)渦流(表1)。(圖1)風環(huán)境的形成機理(表1)

高層建筑風分類現(xiàn)在是5頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment（一）削弱“邊角強風”優(yōu)化設(shè)計策略:邊角強風發(fā)生在建筑的邊角處，會產(chǎn)生渦漩分流的現(xiàn)象，造成建筑物邊角兩側(cè)有較強的風速。削弱“邊角強風”的根本在于通過高層建筑邊角的形態(tài)優(yōu)化來弱化氣流或者增加表面阻尼。以下是在此基礎(chǔ)上提出的一些優(yōu)化策略。RWEAG大樓1.建筑邊角圓潤化從弱化氣流的角度出發(fā)，并且外界微氣候環(huán)境最小影響程度來說，建筑邊界越是圓潤，光滑，建筑背風向形成的壓力越趨于穩(wěn)定，邊角強風影響程度也就越小。例如RWEAG大樓，邊角圓潤的形體能較大的削弱強風，降低風荷載。高層建筑應(yīng)具有符合空氣動力學的圓弧狀輪廓，并盡可能將窄邊面向冬季的主導風向或與其成一定的角度。楊經(jīng)文、羅斯福、福斯特等利用生物氣候原理進行設(shè)計的建筑師，他們常用的高層平面形式大都呈圓形、橢圓形等?，F(xiàn)在是6頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment2.設(shè)置遮風板為化解高層建筑角部的強氣流，增加建筑邊角處阻尼，可以在轉(zhuǎn)角部位陽臺的角部設(shè)置遮風板，可以有效地減弱邊角風的強度。圖2為未設(shè)置遮風板和在建筑的轉(zhuǎn)角部位設(shè)置遮風板時的氣流模擬比較。圖中可以看出，未設(shè)置遮風板時陽臺內(nèi)出現(xiàn)強風，而在設(shè)置遮風板后，建筑轉(zhuǎn)角附近的風速大幅度下降，設(shè)置遮風板是非常有效的防強風對策。另外重視建筑細部的處理。如建筑物的墻面利用、陽臺或線腳的凹凸變化等，也可以減弱邊角強氣流的干擾。圖2轉(zhuǎn)角處陽臺內(nèi)部氣流CFD模擬（左：無擋風板，右：有擋風板）現(xiàn)在是7頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment3.扭轉(zhuǎn)的形體扭轉(zhuǎn)的形體可以引導邊角強氣流的走向，依附于形體盤旋上升，從而化解了周邊的強氣流對于建筑的沖擊。通過剖面風速模擬，可以看到經(jīng)過扭轉(zhuǎn)后的形體風速明顯小于未扭轉(zhuǎn)的形體，同時，越是表面圓滑，越是能化解邊角強風。比較典型的案例是上海中心的形體設(shè)計。上海中心位于浦東陸家嘴中心區(qū)域，金茂大廈，環(huán)球金融中心三者的空間關(guān)系形成較大的風壓。經(jīng)試驗數(shù)據(jù)可知，上海中心的主體部分的扭轉(zhuǎn)可以減小三者之間的風阻影響。具有柔和輪廓120°的扭轉(zhuǎn)形態(tài)不僅具有動態(tài)的美感，同時和通常的方錐體相比，還可減少24%的風荷載，不管對于上海中心本身化解邊角強風還是和其他兩個建筑之間的風環(huán)境關(guān)系，是比較好的形體選擇。上海中心分解圖上海中心周邊環(huán)境現(xiàn)在是8頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment4.切割的形體根據(jù)風環(huán)境的研究結(jié)果顯示，折線的切割方式比直線更能有效的弱化風速，切割的形體能使迎面吹來的強風折向不同的方向，化解氣流的過于集中，切割的形體同時也具有一定的導風作用，對化解邊角強風比較有利。AlHamraFirdousTower(哈姆拉菲爾杜斯大廈)高度達412m，是目前科威特最高的建筑。功能包含了辦公空間、健身俱樂部、劇院、美食廣場的高端商業(yè)中心的商業(yè)綜合體。AlHamra塔地處科威特半島中心的黃金地段。沿著海岸線感受城市全景，超高層塔樓的形象強烈地突出于城市的天際線。在規(guī)劃階段，設(shè)計師根據(jù)基地邊界，設(shè)定了60mX60m的塔樓平面，采用旋轉(zhuǎn)削減25%周邊樓板的方法滿足了對建筑面積的控制要求。太陽能分析的結(jié)果表明建筑應(yīng)切掉西南轉(zhuǎn)角，而風環(huán)境的研究結(jié)果顯示折線的切割方式能有效地緩和風速，化解強氣流的干擾。因此，建筑的最終形式是在底層平面西南角切除樓板1/4的面積，并漸變至頂層平面的東南角，這是由風環(huán)境模擬分析過程推導而來的最優(yōu)化設(shè)計。哈姆拉菲爾杜斯大廈現(xiàn)在是9頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment（二）化解“迎風面渦旋”優(yōu)化設(shè)計策略:化解“迎風面渦旋”的根本在于使位于迎風面的建筑形體呈錯落狀，來達到緩沖下沖渦旋氣流的目的。韓國漢城綜合貿(mào)易中心1.迎風面為外凸的平面形式建筑迎風面的平面形式是外凸或者內(nèi)凹，將會產(chǎn)生不同的渦旋氣流走向。如果高層建筑迎風面的平面是外凸的形式，將把更多的高層建筑周圍的氣流轉(zhuǎn)移開來，化解一部分迎風面渦旋的氣流。2.臺階狀形體為了減小上部風受到高層建筑界面阻擋后下行，對地面及街道造成的影響，高層建筑的形體還可以依據(jù)高度做退臺處理。相關(guān)城市規(guī)劃法規(guī)中規(guī)定，沿街建筑高度應(yīng)依據(jù)街道寬度而定，滿足一定的比例關(guān)系。隨著建筑不斷增高，形體上應(yīng)做退臺處理，減小高層建筑對街道形成的壓抑感。這種退臺處理緩解了高層建筑迎風面渦漩氣流，下風向的能量，在退臺處風力不斷的受阻，進而能量不斷衰竭。高層上部退臺后，街道底部峽谷風力有所減弱，并化解了街道上不利的風環(huán)境狀況。韓國漢城綜合貿(mào)易中心是單面臺階體形的實例。作為綜合貿(mào)易中心主體建筑的貿(mào)易大廈，高達228m，建筑面積約10.8萬m2。建筑的形態(tài)設(shè)計采用了一側(cè)為階梯狀的設(shè)計造型，并將階梯部分分為兩條，該立面面向城市主干道，從風環(huán)境的角度，弱化了高層下沖氣流對于主要街道的干擾，同時建筑的退臺狀設(shè)計也不會讓街道顯得壓抑?，F(xiàn)在是10頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment3.半開敞豎向庭院半開敞豎向庭院作為軟質(zhì)景觀引入建筑，形成多方位、多層次的綠化系統(tǒng)。綠化的引入增加高層建筑表面對氣流的阻尼，粗糙的建筑表面質(zhì)感增加了建筑對氣流運動的摩擦阻力，使氣流朝各不同方向反射，對高層建筑上部水平向強氣流具有一定的緩沖作用，化解部分迎風面渦流，使風速及風壓在室內(nèi)空間滿足人的生活及工作需求。半開敞豎向庭院的引入也賦予了高層建筑特定的外形特征，如立面強烈的虛實對比，大平臺的出現(xiàn)等。福斯特設(shè)計的位于德國法蘭克福的CommerzBankHeadquaters(法蘭克福商業(yè)銀行)，平面是三角形的，以其豎向綠化的引入和拔風效應(yīng)為整座建筑提供自然通風。福斯特自稱這一設(shè)計是“世界上第一座活著的，能自由呼吸的高層建筑”。同時這座建筑也可以有效化解“迎風面渦旋”。法蘭克福商業(yè)銀行平面圖法蘭克福商業(yè)銀行中庭法蘭克福商業(yè)銀行現(xiàn)在是11頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment(三)減小“建筑物風影區(qū)”優(yōu)化設(shè)計策略建筑風影區(qū)平面范圍的大小與高層建筑的平面特征、建筑體量高寬比、氣流的流向等有關(guān)。以下是相應(yīng)的一些優(yōu)化策略。橫濱標志性塔樓1.傾斜面形體利用傾斜面造型也是高層建筑體形塑造的常用手段。斜面所帶來的動感和韻律感可以使建筑外觀舒展、流暢而富有個性。高層建筑高度較高，但是考慮到消防分區(qū)的面積要求，標準層平面尺寸相對較為固定，所以利用一定的斜面處理可以減小高層建筑的體量感。傾斜面體形一般采取下大上小，隨著高度的增加逐漸減小平面的特點，整個建筑的形體形成內(nèi)收的特征，這樣所形成的建筑物風影區(qū)范圍也相應(yīng)的減小。橫濱標志性塔樓高70層，它的傾斜方式又有所不同，由正方形平面在四個邊的中間挖槽，切割形成平面上突出的四個角，方形的塔身分三段向中心退臺，每段的標準層平面不變，底下一二段的四個凸角向內(nèi)收進，形成傾斜面。這一組合減小了建筑的風影區(qū)的范圍，同時在造型上形成收束的效果，簡潔中有變化?，F(xiàn)在是12頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment高層形體周邊氣流走向2.貫通的洞口高層建筑隨著高度和寬度的加大，會受到風振效應(yīng)和背部渦流區(qū)等眾多不良風環(huán)境的影響，為了避免高層建筑由于過于封閉的形體而造成強大氣流的互相混合，可以在高層建筑形體處理上預(yù)留出貫通整個建筑的洞口，又可稱之為“掏空”的處理，化解從正面各個方向吹來的風力，弱化了強風對高層建筑的破壞力，同時也縮減了高層建筑背面風影區(qū)的范圍，加強了空氣的流動。日本的NEC總部大樓是一個很好的案例，該大樓由日本現(xiàn)代主義建筑師丹下健三設(shè)計，建于1970年代的日本電信大廈形體經(jīng)過反復(fù)推敲，對風環(huán)境的考慮成為建筑方案最終敲定的關(guān)鍵因素，建筑體量關(guān)系分為上下兩部分，以斜面形體過渡處理上下體量之間的聯(lián)接，上部體量的縮小是在綜合評定幾種體量關(guān)系所造成的風環(huán)境狀況后做出的最后選擇，中部斜面的處理成為上部氣流下行的緩沖并順勢改變了氣流運動方向，減弱上部氣流對下部體量中屋頂帶來的壓力。方案中最為典型的是在建筑的下部體量中部挖出一個極大的透空門洞，透空處理一方面相當于減小了建筑垂直于迎風面的跨度，減小體量過大造成的風影區(qū)范圍及對下風向建筑通風帶來的影響，通過建筑底層下部空間的屋頂開洞，創(chuàng)造了一個有頂光的多層地下大廳，使建筑物地下空間通風更通暢。NEC總部大樓現(xiàn)在是13頁\一共有23頁\編輯于星期六1.3.高層建筑形態(tài)優(yōu)化設(shè)計策略(一).風環(huán)境案例WindEnvironment3.平面布局的優(yōu)化設(shè)計針對基本幾何形體關(guān)系，可以進行以下的布局優(yōu)化策略：高層建筑平面布局優(yōu)化策略現(xiàn)在是14頁\一共有23頁\編輯于星期六1.4.常見的防止強風的措施(一).風環(huán)境案例WindEnvironment1.使高大建筑物的小表面朝向盛行風向[圖1]2.建筑物之間的相互位置要合適3.改變平面形狀4.設(shè)防風圍墻[圖2]5.種植樹木于高層建筑周圍[圖3]6.在高樓的底部周圍設(shè)底層部分[圖4]7.在近地面的下層處設(shè)置挑棚等[圖1][圖3][圖2][圖4]現(xiàn)在是15頁\一共有23頁\編輯于星期六城市熱島效應(yīng)(Urbanheatislandeffect),就是因城市化的發(fā)展,導致城市中氣溫高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。在近地面大氣等溫線圖上(圖1),郊外的廣闊地區(qū)氣溫變化很小,如同一個平靜的海面,而城區(qū)則是一個明顯的高溫區(qū),如同突出海面的島嶼,由于這種島嶼代表著高溫的城市區(qū)域,所以就被形象地稱為城市熱島。(二).熱島效應(yīng)案例

UrbanHeatIslandEffect城市熱島效應(yīng)示意圖現(xiàn)在是16頁\一共有23頁\編輯于星期六(二).熱島效應(yīng)案例

UrbanHeatIslandEffect2.1.成都活水公園活水公園位于成都市內(nèi)的府河邊，是世界上第一座城市的綜合性環(huán)境教育公園。從1997年春天活水公園破土動工，到目前工程初步完成，投資達3000萬元人民幣，占地24000多平方米。成都活水公園鳥瞰成都活水公園小徑池塘現(xiàn)在是17頁\一共有23頁\編輯于星期六(二).熱島效應(yīng)案例

UrbanHeatIslandEffect2.1.成都活水公園設(shè)計理念：活水公園以表現(xiàn)水為主題，以東方“天人合一”的理念，追求“精心的自然式”的設(shè)計。取魚水難分的象征意義，將魚形剖面圖融入公園的總體造型，喻示人類，水和自然的依存關(guān)系，“魚水難分”。這條大魚長525m，寬75m，每一處設(shè)計都妙趣天成?！八h(huán)境—生命”這個永恒的主題始終貫穿于其中，并展現(xiàn)得淋漓盡致。成都活水公園總平面圖現(xiàn)在是18頁\一共有23頁\編輯于星期六(二).熱島效應(yīng)案例

UrbanHeatIslandEffect2.1.成都活水公園活水公園依次流經(jīng)厭氧池、流水雕塑、兼氧池、植物塘、植物床、養(yǎng)魚塘等水凈化系統(tǒng)，向人們演示了水與自然界由“濁”變“清”、由“死”變“活”的生命過程?；钏珗@不光是對于水資源的處理尤為獨到，在植物配置上也是相當?shù)倪m時適地?；钏珗@再現(xiàn)了四川成都峨眉山風景區(qū)自然地森林景觀。將山地的林帶景觀搬移到城市之中，并對與周邊的環(huán)境起到了一定的生態(tài)保護，生態(tài)系統(tǒng)的微觀調(diào)節(jié)的作用，具有改善城市熱島效應(yīng)的效果，可以說是中看又中用。林蔭道、茂密的樹，清澈的水、碧綠的草坪，令市民盡情呼吸新鮮甜美的空氣，享受大自然的惠澤?；钏畧@最重要的使命在于透過每一個設(shè)計要素，增強市民的環(huán)境保護意識。設(shè)計師并不是再建自然，而是將公共環(huán)境藝術(shù)揉合于保護自然之中。目前活水公園的日處理污水能力為300噸，是整個成都市的“綠肺”之一?，F(xiàn)在是19頁\一共有23頁\編輯于星期六(二).熱島效應(yīng)案例

UrbanHeatIslandEffect規(guī)劃提出，都市區(qū)內(nèi)部規(guī)劃形成“一帶、十字、雙環(huán)、多楔”大生態(tài)安全網(wǎng)絡(luò)，連通城市與周邊生態(tài)資源，降低城市熱島效應(yīng)?！耙粠А奔炊际袇^(qū)西部太行山生態(tài)保育帶，規(guī)劃新增林地面積30平方公里，森林覆蓋率達40%以上，封龍山龍泉寺風景區(qū)、抱犢寨風景區(qū)、野生動物園區(qū)森林覆蓋率達60%以上?！笆帧笔嵌际袇^(qū)內(nèi)部的橫縱綠軸，起到串聯(lián)城市綠色游憩空間的作用。橫軸為滹沱河及兩岸的生態(tài)綠地，縱軸為京珠高速兩側(cè)700~1500米的生態(tài)綠地控制帶.“雙環(huán)”是都市區(qū)整體形成的兩條生態(tài)環(huán)。外環(huán)為都市區(qū)生態(tài)綠地環(huán)，由北部的石津高速，東部的京珠高速復(fù)線，等高速圍合而成，總面積200平方公里。多楔”指多條始于山前地區(qū)和滹沱河水域并通向中心城區(qū)的綠契。2.2.石家莊都市生態(tài)服務(wù)體系規(guī)劃石家莊都市生態(tài)服務(wù)體系規(guī)劃圖現(xiàn)在是20頁\一共有23頁\編輯于星期六(二).熱島效應(yīng)案例

UrbanHeatIslandEffect現(xiàn)代建筑大師勒·柯布西耶提倡的“現(xiàn)代建筑的五個原則”之一的屋頂花園，近年由于地球的溫暖化和城市熱島效應(yīng)等日趨嚴重，大家對屋頂花園的作用重新加以審視，倍受注目。位于新宿的伊勢丹屋頂庭園，建成于2006年，約2050平方米，耗資2億5000萬日元，種植了花草200多種，據(jù)說每年能吸收7噸的二氧化碳。屋頂綠化具有以下功能：1.改善城市環(huán)境面貌，提高市民生活和工作環(huán)境質(zhì)量；2.緩解大氣浮塵，凈化空氣；3.保護建筑物頂部，延長屋頂建材使用壽命；4.緩解城市熱島效應(yīng)；5.保溫隔熱，減少空調(diào)的使用，節(jié)約能源；6.消弱城市噪音；7.增加空氣濕度，凈化水源；8.提高國土資源利用率；9.可種植瓜果蔬菜，形成城市菜園、果園；10.可根據(jù)喜好建立簡單休閑娛樂設(shè)計。2.3.伊勢丹屋頂庭園伊勢丹屋頂庭園現(xiàn)在是21頁\一共有23頁\編輯于星期六(二).熱島效應(yīng)案例

UrbanHeatIslandEffect2.4.常見的防止城市熱導效應(yīng)的措施從綠化城市及周邊環(huán)境方面:1.選擇高效美觀的綠化形式、包括街心公園、屋頂綠化和墻壁垂直綠化及水景設(shè)置，可有效地降低熱島效應(yīng)，獲得清新宜人的室內(nèi)外環(huán)境。2.居住區(qū)的綠化管理要建立綠化與環(huán)境相結(jié)合的管理機制并且建立相關(guān)的地