人工智能语境下的寒地建筑表皮智能化演进

建筑表皮作为室内外环境交互界 面,是缓解室外环境不利影响、回应使用者 舒适度需求的重要系统,对建筑性能有显著 影响,对其的研究对于落实节能减排战略、 促进生态文明城市建设有重要意义。在节 能指标约束下,既有寒地建筑围护结构碳排 大、造价高,对室外环境的动态波动和室内 使用者需求的响应潜力不足,制约了寒地建 筑绿色性能的提升幅度。随着人工智能技术 的发展和人居环境品质要求的提升,寒地建 筑表皮呈现出智能化演进趋势。本文旨在分 析寒地建筑表皮智能化演进的产业需求和人 工智能语境下的技术推力;梳理建筑表皮智 能化发展脉络,解析建筑表皮智能化演进 过程中的标志性理论成果和工程实践探索; 人工智能语境下的寒地建筑表皮智能化演进* 韩昀松　王加彪　HAN Yunsong, WANG Jiabiao Intelligent Evolution of the Fa?ade for Buildings in Cold Regions in the Context of Artificial Intelligence 中图分类号 TU984.3 文献标识码 A 文 章 编 号 2095-6304（2020）02-07-08 作者简介 韩昀松（通讯作者）：哈尔滨工业大学建筑学院, 寒地城乡人居环境科学与技术工业和信 息化部重点实验室,副教授,hanyunsong@ hit.edu.cn 王加彪：哈尔滨工业大学建筑学院,寒地城乡人居 环境科学与技术工业和信息化部重点实 验室, 硕士研究生 * 国家自然科学基金项目（51708149）;中国博士后 科学基金资助项目（2017M621276） 进一步从“动态找形”“高效传动”和“智能控制”三方面阐述寒地建筑表皮智能化演进发展中 关键的科学与技术问题,拓展建筑表皮设计理论与方法体系,从而提升寒地建筑表皮智能化水 平,推动建筑产业信息化转型。     

基于技术美学的建筑形态数字化设计

以当代建筑学中“工程引导意匠”“技术转化诗意”的技术美学理念为切入点,将数字化设计中的参数化建构方法及非线性美学拓展作为主要的研究对象,以数字化设计中的函数构建、数型联动、表皮优化等作为研究内容,探究了基于参数化程序搭建数字化模型以实现精准调控非线性建筑形态与表皮的过程。结合景观构筑物、公共活动中心、体育馆等不同规模的设计实践,介绍了基于RH/GH平台的建筑非线性形态及表皮的设计过程及优化内容,在技术方法中强调了通过Grasshopper参数化建模软件搭建不同数学函数的“图形脚本形式”对整体形态及表皮的调节作用,应用数学建模方法对数字化设计的基本原则进行了数字建模与理论分析,展示了参数化建模程序与函数曲线在数字化设计中的重要性。通过研究总结了数字化设计过程在非线性形态设计中的要点,强调了当代建筑美学的拓展与延伸。研究结果可为非线性建构的异形形态设计提供精准调控及优化的设计思路与方法,可为当代建筑形态与表皮的设计策略与量化研究提供借鉴。     

居住建筑自适应表皮设计方法

当今城市面临气候变化、人居环境与资源供给等诸多方面的严峻挑战,作为一种量大面广的建筑类型,居住建筑环境性能及能耗表现与人居环境质量、城市可持续发展息息相关。通过对城市居住建筑类型进行自适应表皮设计,来缓解城市资源危机、提升建成环境质量。结合自适应表皮3种特性,得出3种构成要素、2大构成系统;揭示了居住建筑自适应表皮的多要素协同设计关联机制,借助性能模拟工具、实测数据验证,构建了整合模拟与预测的居住建筑自适应表皮多目标择优方法;结果显示居住建筑自适应表皮可以有效提升室内光热环境舒适度,资源产出方面,满足每户全年6.6%～15.7%用电需求以及11.4%～15.5%蔬菜需求,展现了可观的环境、资源以及社会效益。     

清华同方科技广场智能化建设

未来数字化信息时代，从智能化大厦到智能社区，到智能城市已成为数字化人居环境发展的必然趋势。数字化人居环境的出现，将改变信息产业及建筑的现状，并将推动其他相关产业的飞速发展。正是适应这样一种主流趋势，清华同方创造性地推出“数字化人居环境”及其系列“e-Home数字家园”的全新理念，充分利用自身在网络控制、人工环境、智能建筑、能源及IT信息等领域的综合技术能力，成功地将现代信息技术与建筑技术相结合，为智能大厦、智能社区提供完整、系统的解决方案。即将竣工的清华同方科技广场，正是“e-Home数字家园”全新理念中的…     

表与里的空间关系探析

要建筑表皮与室内设计一体化已经成为建筑师不容回避的问题。该文从建筑形式、空间及建筑表皮的角度,解析了当前建筑设计中存在的问题,并且探讨了建筑表皮与室内的共生关系及一种整体和谐的设计思路。呼吁建筑师与室内设计师形成设计联合体,为创造和谐的人居环境而努力。     

剪纸艺术在建筑空间表皮上的数字化转换

剪纸图形样式、形式美法则、制作工艺及技术被广泛应用于传统建筑设计中,作为建筑表皮设计主题之一,体现出独特的风格与韵味,近年来,随着数字化技术的进步,剪纸艺术被广泛应用于建筑表皮的设计,民间建筑图形作为流行的设计母题之一。剪纸艺术在建筑空间表皮上的数字化转换成为剪纸图形数字化的传承方式之一。     

基于自然风利用的建筑节能设计方式探讨

文章通过分析自然通风作用机理及建筑布局、建筑形态、门窗如何达到有利的自然通风设计方式,阐述了自然风与建筑设计之间相互影响和制约的密切关系,提出了一些现代建筑的节能设计建议,促进资源节约,创建适宜的人居环境。     

当代建筑形态装饰化的技术背景解读

建筑形态是现代建筑中融合技术、材料、装饰等诸多要素关系的核心内容和切入点。当代建筑形态中的装饰化倾向脱离不了所在的技术背景,成因大致分为四种类型:技术应用的软化;技术手法的个性化;技术信息的数字化,技术表达的表层化。它们融入了当代建筑主流风格形成发展的过程,其实质是不同设计理念和技术条件下建筑师对建筑形态差异化的诉求。     

我国居住建筑发展特点及思考

遵循历史发展进程,总结我国居住建筑在不同历史时期的发展特点及人居环境状况.结合当前居住建筑现状,提出我国居住建筑未来发展的方向,即继承传统居住建筑精华,丰富现代住宅设计的文化内涵;对既有居住建筑改造和再利用,解决大量低端住宅的居住环境问题;重视居住建筑的智能化和健康化应用,满足人居环境的新需求.     

体育建筑形态及表皮的参数化设计

作为大众广泛参与的公共场所与设施,各类体育建筑如雨后春笋般在城市中拔地而起.随着当代数字化设计与建造技术的不断进步与完善,参数化设计理念已经在许多体育建筑的形态创作及表皮细节的塑造中得到有效的应用,从而在符合结构理性及空间适用的构筑基础上为体育建筑优化和创造出更富想象力的外在表现形式.     

透空砌筑砖表皮的形态表现

伴随框架体系的出现,传统砖材逐渐失去了建筑承重的作用,更多以表皮的形式出现在现代建筑中,加之设计理念和设计方法的不断更新,砖表皮形态的设计表达也趋向于丰富化和自由化。本文以透空砌筑的砖表皮为例,介绍其在半透明性和结构性两个方面的形态表现,以期对其在现代建筑中的应用有所帮助。     

基于数字技术的建筑表皮生成方法研究

数字技术的发展带来了建筑行业新的变革,建筑师不断改变着设计的思考和行为方法。而建筑表皮作为当代建筑设计中最重要的技术及艺术表达,一直为当代建筑师所关注。在建筑表皮设计中应用数字化技术,探索表皮生成的一些新机制,是适应新时代设计要求的一种积极努力。该文通过对当代纷繁复杂的表皮形式进行梳理,从自上而下和自下而上两个角度归类总结了建筑表皮的五种生成方法,具象模拟、抽象模拟、几何编织、分形以及拓扑生成,并从数字技术的角度解析其生成机制,以期能为建筑表皮设计提供一些新的思路。     

走向表层的建筑——不同时期建筑表皮的特性解析

表皮作为建筑个性表达的一种手段,成为近年来建筑理论界探讨的热门话题。本文以表皮演进过程为主线,着力探讨了不同时期表皮与建筑的关系转变,以及在不同的角色中表皮所呈现出来的不同特性。从表皮演变的历史轨迹中分析建筑表皮的特性,有助于更深刻理解这种变化的动因。     

“基于计算思维的建筑性能优化设计”教学探索与思考

针对当前绿色建筑技术与建筑设计割裂的现状,西安建筑科技大学建筑学专业从课程体系建设和教学目标设置等多方面进行调整和优化,帮助学生建立建筑功能、空间、表皮与绿色性能的对应关系。"基于计算思维的建筑性能优化设计"本科毕业设计选题是绿色建筑技术和数字化设计系列课程中的重要实践环节,旨在训练学生描述、量化和简化性能优化目标及建立优化设计逻辑的能力,引导学生借助计算机强大的模拟和迭代寻优运算能力,探索以建筑性能优化为目标的建筑形态和表皮设计方法。文章具体阐述了课程的教学目标和教学环节;并对近四年学生的设计成果进行分析和统计,总结教学过程中的问题和收获。     

现代建筑表皮的光伏一体化设计研究

建筑材料与建筑技术的不断进步使现代建筑表皮系统也悄然发生着变化。随着能源危机的到来,光伏发电系统的产生及成熟为现代建筑表皮的设计提供了新的灵感元素。通过对建筑光伏一体化系统（BIPV）的分析及典型建筑实例的介绍,提出含有建筑光伏一体化构成元素的绿色建筑表皮设计将会成为未来建筑表皮设计的发展趋势之一。     

数字语境下建筑与环境互动设计探究

数字技术的应用促进了复杂性科学与系统科学的发展,从而引发建筑环境观的复杂化、系统化变革,催生了以环境信息为本源,运用数字技术在系统互动作用下生成建筑形态的建筑与环境互动设计模式。通过对哈尔滨工业大学与荷兰代尔夫特理工大学Hyperbody研究组开展的QUF工作营设计成果的介绍,展示了建筑与环境互动设计模式在数字化建筑设计中的应用,提出了对互动设计模式未来发展的展望。     

被动式超低能耗建筑设计基础与应用实践

实现人居环境与建筑环境质量、节能减排及地域文化传承的协调发展至关重要,被动式建筑设计技术的应用能够以建筑所在地气候和资源环境条件为基础建设超低能耗建筑,这对于促进人居环境的可持续发展有着重要的意义。基于以上,本文从被动式设计概述入手,分析了被动式设计的原理和关键技术,并探讨了被动式超低能耗建筑设计基础及具体应用,旨在为相关被动式超低能耗建筑设计实践提供参考。     

中国传统人居环境对当代特色小镇建设的启发与建议

中国传统人居文化渊远流长,其文化哲理深远丰富,在建筑创作上体现出建筑与环境的交流与交融,演绎的人性文化将建筑形态与自然美学原则产生共鸣和激发悟性,而中国传统建筑塑造的空间特性反映出中国人民深层的民族意识及特有的自然观、世界观。现代建筑技术的迅速更新和环境保护意识的高度重视,需要深入贯彻"绿水青山就是金山银山"的理念,将新材料、新技术、可持续发展的理念运用并融入中国传统人居环境,发展当代特色小镇建设。     

基于Ladybug Tools的可变建筑表皮参数化设计方法研究

可变建筑表皮是一种智能、动态的建筑表皮系统,可通过将主动式与被动式技术互补结合到建筑表皮中来提高建筑的气候适应性。基于Ladybug Tools的可变建筑表皮的参数化设计方法分为环境响应策略的制定、适应性参数及控制周期的确定、表皮形体的生成、建筑性能模拟验证与反馈设计、表皮单元构造设计5个步骤,是一种基于建筑物理环境性能优化的自下而上的设计方法。文章结合设计案例对上述流程进行了验证。     

数字化设计的光伏建筑一体化外立面改造浅析——汉能清洁能源展示中心BIPV项目设计

"十三五"期间国家将进一步推动绿色低碳的生产生活方式和城市建设运营模式,光伏建筑一体化技术已经逐渐规模化应用。同时伴随建筑技艺水平的提升,建筑表皮日趋复杂、精细化,对外立面设计提出了科学化、数字化的新要求。通过探讨运用数字化技术把控BIPV外立面改造设计的新思路,以汉能清洁能源展示中心BIPV项目(220k W)为例,总结运用数字化技术的优势及运用原则。