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图书馆中庭天然采光设计优化策略探讨——以济南地区为例

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  • 作者:上海论文网
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  • 日期:2024-09-10
  • 来源:上海论文网

建筑学论文哪里有?本研究通过对以济南地区为代表的IV类光气候区多地进行实地调研,结合现有规范,评价了多个图书馆中庭天然采光质量。

第1章. 绪论

1.4.2 国外相关研究现状

1983年,理查•萨克森[34]在其著作《中庭建筑开发与利用》中,就建筑中庭的起源与发展、中庭的能耗与利用以及中庭未来的发展进行了详细的归纳与阐述。对后世建筑中庭的理论发展与建筑中庭设计实践影响深远。

1995年,Boubekri, M[35]利用实测的方式研究了四向中庭的天然采光影响因素。最终研究表明,中庭相邻空间的光环境质量取决于外部的日照量、相邻空间与中庭的开窗面积大小以及中庭材料的反射率。

1999年,Matusiak B. [36] 利用缩尺模型法以采光系数为评价指标,针对中庭相邻空间的采光性能随建筑高度的变化的差异性进行了研究。文章介绍了针对一个中庭表面以及相邻房间的垂直和水平面的采光系数的实测结果。并且提出了一个线性中庭表面亮度分布的公式。

2000年,S. Sharples;A. D. Shea [37]通过实测法,以照度值为评价指标,研究了中庭屋面形式、内部结构障碍物和天空类型对建筑中庭采光影响。结果表明,在阴天条件下,倾斜的天窗玻璃表面和结构元素可以将太阳光从中庭反射出去或反射到中庭。因此,中庭采光顶障碍物的存在增加了朝北和朝东的中庭表面的照度水平(与透明的平屋顶相比),而朝南和朝西的表面的照度水平却下降。

第3章. 建筑天然采光评价指标与研究方法

3.1 建筑天然采光评价指标

建筑的天然采光质量在一定程度上直接影响着使用者使用建筑的舒适度,通过对建筑天然采光质量的评价,可在一定程度上量化建筑天然采光对使用者的影响,亦便于研究学者的研究工作与建筑实践。国内外众多研究学者根据不同的实测数据、计算机模拟结果并结合主观评价等统计数据,提出了众多相对科学的评价指标。目前在该领域对建筑天然采光的评价指标主要分为静态天然采光评价指标与动态天然采光评价指标两大类。

3.1.1 建筑静态天然采光评价指标

3.1.1.1 照度

照度,即单位面积上所接受的可见光通量(Φ),是一个描述光照强度的物理量,单位为勒克斯(lx,E=dΦ/dS )。

在诸多天然采光评价指标中,照度值是最基本的物理量之一。因其测量过程简便、数据直观等优势,照度值常常被视作建筑天然采光的初步评价数据。而由其派生出来的多项采光评价指标常被用作更加深入的研究讨论。 

第5章. 图书馆中庭天然采光优化设计

5.1 济南某职业技术学院图书馆基本概述

该项目位于山东省济南市,科创路以北,清秀大街以东,清照大街以西(见图5.1)。该职业技术学院校区东西宽446m,南北长491m(校区鸟瞰图见图5.2)。该校区图书馆总建筑面积为29038.72㎡,其中,地上建筑面积27458.35㎡,地下建筑面积1580.37㎡。地下1层,地上7层,建筑高度:41.50m(室外地坪至屋面面层),室内外高差0.45m,为二类高层建筑。该图书馆集书库、阅览、行政办公等多种功能于一身,建筑效果图见图5.3,各层平面图见图5.4-图5.7。该图书馆中庭南北长约27.7m,东西长约20m,共五层,高度为27.00m。该中庭为各层的开放阅览空间提供顶部天然采光。因此该图书馆的阅览坐席围绕着该中庭布置。

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5.2 济南某职业技术学院图书馆中庭天然采光优化

基于上述对该图书馆方案的分析与了解,笔者通过Rhino平台Ladybug & Honeybee软件建立该建筑中庭天然采光模拟模型,分析模拟现有方案的采光效果。在此基础上,笔者将结合前文的策略,提出相应的优化策略。最后笔者将优化前后的采光效果进行对比,调整优化策略。

5.2.1 图书馆中庭天然采光模拟评价模型的建立

根据现有图书馆设计方案图纸,笔者借助Rhino建立该图书馆空间模型。结合图5.4与图5.8可知,该图书馆一层的功能主要为书库、设备用房等功能,不设置阅览区域,且该图书馆中庭并未下至一层。基于此,笔者在建立图书馆采光评价模型时,将略去对一层模型的建立。

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第6章. 结论与展望

6.1 研究成果

伴随着终身教育理念的兴起等多种因素,图书馆建设量在近年来持续上升。随着能源短缺、可持续发展与土地资源愈发紧张,带有建筑中庭的图书馆建筑越来越多的出现在城市空间中。

本文以济南地区为例,对图书馆中庭天然采光优化策略展开研究。首先,基于VOS viewer 对国内外相关文献进行了计量学研究,总结并归纳了国内外建筑天然采光的相关研究。 本研究通过对以济南地区为代表的IV类光气候区多地进行实地调研,结合现有规范,评价了多个图书馆中庭天然采光质量。总结得到目前图书馆中庭在天然采光方面,主要存在以下问题:

(1)部分图书馆中庭存在高度过高、天窗过小等因素而导致的采光不足。

(2)部分图书馆中庭存在天窗过大等原因而导致的中庭采光过量。

(3)部分图书馆中庭在采光过量的情况下,未采取相应的遮阳设施或遮阳效果不佳的问题。 

针对上述图书馆中庭天然采光问题,本研究选用UDI作为评价指标,借助Rhino软件平台Ladybug & Honeybee对多项可能影响图书馆天然采光质量的因素加以分析研究,得出以下结论:

(1)图书馆中庭空间形式优化策略:将图书馆中庭平面的宽长比控制在0.7左右;将中庭高度控制在24m左右;控制光井指数在1.1左右;选择V形中庭并且将中庭倾角控制在70°左右。

(2)图书馆中庭采光天窗优化策略:选择平天窗的天窗形式;将中庭天窗窗地比控制在0.3-0.4范围内;将中庭天窗透射比控制在0.4-0.6区间内;可次要考虑中庭天窗形状。

(3)图书馆中庭遮阳设施优化策略:当中庭天窗选用织物遮阳时,选用透射比为0.4左右,织物紧度为0.7左右的遮阳织物;当中庭天窗选用百叶遮阳时,将中庭遮阳百叶倾角控制在90°左右。

参考文献(略)


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