探討計算機模擬技術集成建筑設計

孟澤

【摘 要】二十世紀以來，以計算機為代表的新技術革命席卷全球，帶來了許多新型產業，同時也促進了傳統產業的更新發展。隨著經濟的發展和社會的進步，計算機技術也早已深入人們的生活，在各行各業的生產生活中得到廣泛的應用。而建筑業作為國民經濟傳統的四大支柱產業之一，在從事建造各類房屋和新興各類土木工程時，也同樣廣泛運用計算機技術。這就是計算機模擬在建筑設計中的應用。本文將圍繞計算機模擬技術在集成建筑設計中的應用展開深入的討論分析，望以此引起各位學者的探討。

【關鍵詞】計算機模擬；集成建筑；集成設計

時代在發展，能源是經濟社會發展的動力。能源問題是目前制約我國全民崛起和建設和諧社會的重要因素，也是當前世界上軍事沖突的主要影響因素之一。作為世界上最大的能量消耗者之一，建筑物所消耗的能源和釋放的溫室氣體幾乎占目前世界能源總消耗量的三分之一。因此，提倡從設計，建設，使用到廢棄整個過程都做到節能，高效，無害的“生態建筑”就變得尤為重要。而“生態建筑”設計的復雜性，決定了其設計方法必須從原來的粗放設計轉變為建筑的集成化設計。因此，計算機模擬技術將成為實現建筑集成化設計不可或缺的重要工具。

一、計算機模擬概述

（一）計算機模擬技術的含義

模擬就是一個建立現實和虛擬系統的模型，并在此模型上進行一系列實驗的過程。模擬實驗室的建立目的是為了更好的理解系統的行為以及對系統運行的策略進行有效合理的評估。在實際運用中，計算機模擬會根據系統的指示做出相應的假設，并且利用已有的數學方法和邏輯關系對這些假設進行描述，并由此將這些描述構成可以解釋系統工作流程的模擬。當我們在實際中遇到復雜的問題以至于無法用簡單的數學模型進行描述時，在這種情況下，我們可以借助計算機模擬來對系統的行為進行合理的估算。幾乎所有的系統比如通信，集成電路，工程，計算機網絡，飛行動力，宏觀經濟，社會關系等都可以被虛擬的系統通過計算機技術建立相關模型。計算機技術作為一種便利的建筑設計工具，主要是將綠色建筑所涉及的數學模型和數據信息進行運算和模擬，將抽象的數學，物理知識，通過直觀的圖像表示出來，使建筑設計更簡單。

（二）計算機模擬技術的重要性

計算機模擬技術最早在建筑設計中應用是在20世紀60年代的歐美國家。計算機技術的快速發展，可以有效的提高建筑設計的工作效率，定量檢測能源消耗，這使建筑設計變得簡單易行。目前社會對能源環境問題重視度越來越高，綠色設計理念日益深入人心。節約能源，保護環境，使得綠色建筑設計越來越受到人們的喜愛。我國計算機模擬技術的應用相對于其他國家還較為落后，綠色建筑設計應用也并不廣泛。要想緊跟時代的發展，進行綠色能源設計，我們必須深入研究計算機模擬技術在集成建筑中的具體應用方法。

二、計算機模擬在建筑集成設計中的優勢

（一）建筑生態節能效果

集成化建筑設計包含多專業、多學科知識，一方面需要設計師具備跨專業的各科豐富知識，一方面還需要高效可靠的先進設計工具。計算機模擬是實現建筑集成化設計中的重要環節，沒有計算機模擬技術的支持，集成化設計就不可能取得良好的成效。目前的主流制造業如機器，電子，醫療等早已依靠先進的計算機軟件完成了由粗放的設計到集成精細設計的轉型，實現了設計于生產的數字化集成。在建筑業中，這些方面的轉型還有待于進一步的開發完善。集成化建筑設計要求其中各個系統緊密合作，分階段的逐步深入，逐漸的精細化。各專業都要求循環設計，做到信息的及時更新和反饋。在各個過程中都采用計算機軟件模擬預測，能使生態建筑理念貫穿整個設計流程，使建筑生態節能效果發揮到最大。

（二）設計因素量化

計算機模擬可以有效分析在建筑設計之前的規劃設計和城市設計，使得能夠有效分析建筑與周邊環境的相互影響。這樣可以把很多建成后的不利因素直觀的擺在設計者面前，方便以后的決策。這些因素包括噪聲，整體瘋環境，建筑日照，建筑可視度等。計算機設計模擬能夠將這些設計因素進行直接的量化計算，方便以后的規劃調整。

在整個設計規劃中，如果需要某個標志性的建筑在整個區域環境中有良好的可視度，或者在區域內的大部分環境中都能很好的觀察到某個建筑。這就需要做規劃中對某標志性建筑的可視度分析。設計者可以使用Ecotect進行可視度分析，根據分析得到的結果找到環境中可視度較差的區域，進而對規劃進行修改，再反過來回到軟件中進行分析，直到得到的模擬結果達到城市設計的標準。

（三）優化方案

建筑師可以利用建筑性能分析軟件對方案進行反復檢測和優化，在已經設定好建筑內部材料，室內活動人員等條件之后，計算機可以把建筑在運行時的各個性能參數進行量化（如光環境、聲環境、熱環境、風環境）。在這基礎之上，集成設計可以較好的整合建筑的各項生態技術，通過施工方案和裝飾、設備的優化等使之發揮各子系統的優勢，成為一個有機系統。

三、計算機模擬在建筑集成設計中的應用

（一）圖紙更立體

計算機模擬技術在建筑設計中的第一步應用是構建模型。首先需要先將建筑圖形導入計算機模擬設計軟件中，建筑圖形可以只標注重要部位如門窗，墻等，再導入數據。在進行區域設置時，設置區域工作中為了使圖畫工作變得簡單明了應該改為平面模式。最后根據平面圖畫畫出立體圖，使觀看時更加直觀明了。

（二）簡化工作程序

在設定參數時，要對建筑內各區域的能源消耗進行計算，根據區域內的人數，照明等多個因素來進行計算。在計算參數時，計算機模擬技術軟件內通常都存有對各區域屬性的設置，工作人員只需對各區域進行分析后進行設置即可。

（三）減少工作量

生態建筑評估是一項及其復雜而又繁瑣的工作，而利用計算機軟件模擬對建筑性能進行預測則能大大減低評估任務中的工作量。目前美國伯克利實驗室開發的專業計算機光學模擬軟件Radiance是國際公認的較為精確地模擬室內天然采光的光學模擬軟件，它可以有效的用在LEED評測標準中。

四、結束語

在人們思想觀念日益變化的今天，可持續發展戰略直接影響著我國人民的居住理念。數字化的不斷快速發展，也要求我們應該充分利用先進的計算機技術，順應社會的需要，把建筑和能源環境有機的結合起來，把能源和社會環境放在建筑的主要考慮范圍。雖然我國的計算機模擬集成技術發展時間比較短，建筑集成化設計方法還沒有完全運用到各建筑設計團隊中。但是將計算機信息模擬和性能模擬完全融入到建筑設計中，將計算機模擬的相關理論逐漸形成完整的學科，建立一套完整的體系和規范框架，正是目前我們需要為之拼搏的目標。

【參考文獻】

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