基于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的智能建筑設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)研究

孫京輝

(北京建工建筑產(chǎn)業(yè)化投資建設(shè)發(fā)展有限公司，北京 101300)

要促進(jìn)智能建筑的發(fā)展，應(yīng)為智能建筑提供完整的安保設(shè)施和市政設(shè)施，促進(jìn)公共事業(yè)發(fā)展，確保智能建筑條件和環(huán)境符合綠色發(fā)展要求。基于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)智能建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了文獻(xiàn)檢索和分析，收集整理了2014-2020年的1 528份相關(guān)文獻(xiàn)，探討了我國(guó)智能建筑建設(shè)的研究進(jìn)展和成果。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

以文獻(xiàn)的量化理論為基礎(chǔ)，結(jié)合citespace和network view，分析了CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中1 528篇論文，通過(guò)繪制知識(shí)圖，直觀顯示了智能建筑設(shè)計(jì)有關(guān)文獻(xiàn)的內(nèi)容及其相互關(guān)系。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

以CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，選擇時(shí)間為2014年1月1日-2020年1月1日收錄的智能建筑相關(guān)文獻(xiàn)，采用CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)高級(jí)檢索模式，以智能建筑設(shè)計(jì)為采集對(duì)象，通過(guò)檢索選擇文獻(xiàn)類型，獲得1528篇論文，包括科學(xué)期刊、廣泛的文章、會(huì)議報(bào)告、書(shū)籍和專題期刊。

2 智能建筑相關(guān)文獻(xiàn)特征分析

2.1 文獻(xiàn)時(shí)序分析

基于1 528個(gè)文檔，確定文檔數(shù)量隨時(shí)間變化，如2014-2020年智能建筑設(shè)計(jì)的有關(guān)文獻(xiàn)合計(jì)數(shù)量逐年增加，2014-2020年分別為6篇、34篇、87篇、187篇、334篇、417篇、295篇。2017年以后，科學(xué)期刊上發(fā)表的智能建筑文件數(shù)量急速增加，這可能是在國(guó)家相關(guān)政策的支持下，學(xué)者對(duì)智能建筑設(shè)計(jì)的研究更加深入了。

2.2 關(guān)鍵詞分析

導(dǎo)入2014-2020年智能建筑設(shè)計(jì)相關(guān)的1 528個(gè)文件，選擇1年的時(shí)間單位，選擇keyword節(jié)點(diǎn)類型，按關(guān)鍵字分析時(shí)間線，顯示出了478個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示了478個(gè)關(guān)鍵字。前9個(gè)關(guān)鍵字可以分為3種：一是智能建筑。二是有關(guān)智能建筑施工的研究方向，主要包括建筑結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境改善等研究。三是智能建筑研究的輔助工具，如BIM和信息技術(shù)。由此可知，建筑結(jié)構(gòu)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境改善是智能建筑施工研究的熱點(diǎn)，BIM利用信息技術(shù)將實(shí)體建筑數(shù)字化，促進(jìn)了智能建筑的深入研究。相關(guān)專家學(xué)者對(duì)BIM技術(shù)研究的興趣也與其在現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計(jì)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用相一致。在關(guān)鍵詞變化的這些年份中，學(xué)者們更加關(guān)注相關(guān)關(guān)鍵詞，最重要的因素之一是智能建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其突變強(qiáng)度為11.98，高于其他關(guān)鍵詞。高頻的工業(yè)化建議發(fā)生于2014-2017年，表1為該領(lǐng)域的主要作者情況，這是智能建筑文獻(xiàn)快速增加的第一階段。結(jié)合智能建筑的基本特征，對(duì)于智能建筑研究尚處于初步階段，具有相對(duì)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

表1 2014-2020年智能建筑設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域重要作者Tab.1 Important author in the field of intelligent building design and implementation from 2014 to 2020

2.3 涉及的期刊及學(xué)科分析

2014-2020年，國(guó)家建筑工程文獻(xiàn)組出版了4本期刊，分別是《建筑工程技術(shù)發(fā)展》，共72期，占發(fā)文總數(shù)的4.7%；《建筑材料》共91期，占5.9%；《城市住宅》共54期，占3.5%；《架構(gòu)》79期，占5.1%。

2014-2020年出版的智能建筑和設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn)，涉及最多的學(xué)科是建筑科學(xué)和工程學(xué)科，有1 211篇文獻(xiàn)，占文獻(xiàn)總量的79.3%。覆蓋了計(jì)算機(jī)軟件和計(jì)算機(jī)應(yīng)用、工業(yè)經(jīng)濟(jì)、安全科學(xué)和災(zāi)害管理，分別為157、126和34篇文獻(xiàn)，占比為10.3%、8.2%和2.2%。

學(xué)者們?cè)谥悄芙ㄖ芯恐凶铌P(guān)注的是智能建筑設(shè)計(jì)的具體措施及計(jì)算機(jī)技術(shù)在組裝式建筑中的應(yīng)用，這說(shuō)明智能建筑的發(fā)展依賴于建筑本身的研究，也依賴于信息化手段的研究和建筑的經(jīng)濟(jì)可行性。

2.4 作者與團(tuán)隊(duì)分析

通過(guò)選擇節(jié)點(diǎn)類型“author”深入了解智能建筑的研究人員時(shí)間圖，發(fā)送最多的信息是姜中金、劉洋等，根據(jù)所示的文獻(xiàn)提交密度表明，提交者的數(shù)量逐年增加，隨著時(shí)間的推移，每年提出大量文獻(xiàn)的提交者的數(shù)量逐漸增加，但是提交者之間的聯(lián)系不大。這表明越來(lái)越多的人正在研究智能建筑設(shè)計(jì)，但與傳統(tǒng)建筑相比，智能建筑設(shè)計(jì)的建造尚處于早期階段，缺乏深入研究。今后，隨著業(yè)界的研究和發(fā)展的深入，相關(guān)作者之間的聯(lián)系也會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。通過(guò)Citypace分析了進(jìn)行合作的作者，姜中金、劉洋發(fā)展了最多的合作關(guān)系，合作成果最多，劉鵬重點(diǎn)研究了智能建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的公差控制及質(zhì)量。劉鵬擁有最多的合作網(wǎng)絡(luò)，每一篇文獻(xiàn)都有3條以上的通信線路，表明每一篇文獻(xiàn)都有3人以上的參與。通過(guò)Citypace軟件進(jìn)行了分析，共有7位作者合作過(guò)兩次或兩次以上。在篩選的基礎(chǔ)上，對(duì)前5名的研究小組進(jìn)行了密切的了解并進(jìn)行了論證，發(fā)現(xiàn)高校和企業(yè)參加了許多協(xié)作小組。

圖1 智能建筑機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖Fig.1 Intelligent building organization cooperation network diagram

3 智能建筑設(shè)計(jì)的具體研究情況

3.1 明確建筑結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)智能建筑時(shí)，必須明確建筑的具體結(jié)構(gòu)，達(dá)到理想的節(jié)能減排效果。普遍以通用開(kāi)放空間結(jié)構(gòu)為主，具有鋼結(jié)構(gòu)、纖結(jié)構(gòu)等多種形式，開(kāi)放空間提供了更大的布局靈活性，改善了智能建筑功能，產(chǎn)生了良好的視覺(jué)效果。對(duì)于空間設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)潔，方便居民使用，開(kāi)放空間結(jié)構(gòu)。應(yīng)不斷豐富內(nèi)部功能，為各種導(dǎo)線創(chuàng)造足夠的空間，保證設(shè)備的有效配置，安全合理地鋪設(shè)建筑管道。

3.2 合理設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)

智能建筑中外壁的保溫設(shè)計(jì)具有重要意義，需要合理設(shè)置保溫層，達(dá)到理想的保溫效果。可以在建筑物的外壁表面涂上熱反射涂料，進(jìn)一步提高智能建筑的隔熱性能。屋頂保溫設(shè)計(jì)應(yīng)采取有效的綠化防曬措施，保證屋頂達(dá)到保溫效果。如果建筑物是住宅樓，在設(shè)計(jì)屋頂時(shí)，為了滿足人們的住房需求，必須采取有效的通風(fēng)和降溫措施。在平屋頂上安裝空氣箱，在屋頂?shù)男泵嫔习惭b閣樓，可以充分利用智能建筑的所有資源。平面屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)中，除了選擇淺顏色的屋頂外，還要及時(shí)涂抹熱反射涂料，而地下車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)通常需要在地下室的天花板上安裝絕熱層。在設(shè)計(jì)智能建筑時(shí)，必須不斷提高立面和外壁的隔熱性能，在其中加入空心和真空惰性氣體玻璃，在外壁上安裝透明的反光膜，設(shè)計(jì)智能建筑的外窗時(shí)，必須保證足夠的密封性。

3.3 改善建筑室內(nèi)環(huán)境

遮陽(yáng)設(shè)計(jì)。在墻壁設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理選擇玻璃材料，保證其良好的導(dǎo)熱性能。進(jìn)行符合智能建筑要求的外墻窗戶、玻璃外墻等施工，設(shè)置必要的防曬設(shè)施，通過(guò)可調(diào)整的外部光線達(dá)到預(yù)期效果。根據(jù)智能建筑太陽(yáng)光照明要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計(jì)智能建筑，結(jié)合有機(jī)景觀，種植樹(shù)木和各種植物，在南部和西部加強(qiáng)防曬效果，使智能建筑環(huán)境更加優(yōu)美。

采光與照明設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)智能建筑時(shí)，一般采用相關(guān)軟件根據(jù)大樓的類型，模擬白天的照明情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保符合相關(guān)要求。正確計(jì)算窗和地面的面積，以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)房間的照明系數(shù)，可以使用各種方法，如在建筑物的外窗上安裝散射板和反射板，提高包括多個(gè)信道照明的建筑物反射率，實(shí)現(xiàn)照明目的。為了確保地下室被充分照明，可以設(shè)計(jì)成半地下室，同時(shí)打開(kāi)窗戶，確保地下室的光線充足，還可以通過(guò)庭院設(shè)計(jì)、天窗使用等，使智能建筑獲得更加豐富的光線。

通風(fēng)與換氣設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)智能建筑時(shí)，必須確保建筑適合主導(dǎo)風(fēng)向，要以人為中心，確保房間的自然通風(fēng)，所有設(shè)計(jì)組件必須服從人的需求。如果夏天室外溫度不高，為了降低智能建筑的內(nèi)部溫度，可以通過(guò)自然通風(fēng)來(lái)達(dá)到降溫目的，室外溫度高時(shí)，應(yīng)避免室外的熱空氣進(jìn)入房間。為了避免窗戶進(jìn)入灰塵，污染智能建筑內(nèi)部，要明確定義開(kāi)放窗的大小和位置，在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，必須考慮風(fēng)速是否影響窗戶的打開(kāi)。

隔音降噪設(shè)計(jì)。智能建筑的設(shè)計(jì)需要確保建筑物的隔音和降噪效率，根據(jù)不同建筑對(duì)噪音的敏感性，確定是否需要放在小區(qū)周邊，確保合適的交通量。智能建筑的位置接近市區(qū)的主要干線道路的情況下，為了提高墻壁和窗戶的隔音效果，要盡量減少因車(chē)輛流量大而產(chǎn)生的噪音，設(shè)置特別的陽(yáng)臺(tái)和窗臺(tái)，選擇降噪效果好的裝置，在智能建筑各重要場(chǎng)所設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)脑肼暱刂坪蜏p震措施。在設(shè)計(jì)民用智能建筑物時(shí)，必須確保建筑物內(nèi)有隔音和消音功能，符合相關(guān)規(guī)范和要求，一般通過(guò)安裝減震板和彈性懸架裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。

保證室內(nèi)空氣質(zhì)量合格。很多傳統(tǒng)建筑材料會(huì)釋放出有毒的危險(xiǎn)物質(zhì)，在選擇智能建筑材料時(shí)，必須確保符合要求和標(biāo)準(zhǔn)，避免造成空氣污染。在人口密度大的地區(qū)，要加強(qiáng)空氣質(zhì)量審計(jì)，確保審計(jì)系統(tǒng)具有良好的吸氣和放氣功能，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣，加強(qiáng)各種空氣污染物的審計(jì)和裝置所需的吸氣裝置。

3.4 設(shè)計(jì)無(wú)障礙設(shè)施

在設(shè)計(jì)智能建筑時(shí)，應(yīng)充分利用無(wú)障礙概念，確保設(shè)計(jì)的每一部分都符合相關(guān)要求和規(guī)范，符合以人為中心的設(shè)計(jì)理念。在設(shè)計(jì)新的智能建筑時(shí)，應(yīng)按照適用性要求，布置相關(guān)設(shè)施，方便人們外出。在人口密度高的公共建筑物內(nèi)，對(duì)于可以自由進(jìn)入的場(chǎng)所需要進(jìn)行明確表示。

3.5 節(jié)約建筑材料

在設(shè)計(jì)建筑裝飾要素時(shí)，必須考慮是否符合各自的功能，充分利用太陽(yáng)能等自然可再生資源，在選擇建材時(shí)，根據(jù)不同部件的要求，如選擇墻面和窗戶時(shí)，應(yīng)選擇合理的材料，確保可重復(fù)使用的材料質(zhì)量。在設(shè)計(jì)商業(yè)大樓和辦公大樓的智能建筑時(shí)，必須選擇合理的絕緣材料，確保樸素的同時(shí)保證建材可以反復(fù)使用，減少浪費(fèi)。選擇材料時(shí)，根據(jù)大樓的位置，確保材料的安全性，選擇可回收的廢棄物作為原料，如在制造絕熱材料時(shí)，可以以廢棄物為原料。

4 結(jié)語(yǔ)

智能建筑需要科學(xué)的設(shè)計(jì)，在政府政策支持下，2014-2020年有關(guān)智能建筑的文獻(xiàn)產(chǎn)量逐年增加。研究表明，圍護(hù)結(jié)構(gòu)和室內(nèi)環(huán)境是智能建筑的研究熱點(diǎn)，BIM技術(shù)是研究熱點(diǎn)，合作出版文獻(xiàn)的作者數(shù)量逐年增加。但是，在關(guān)鍵詞研究中，與經(jīng)濟(jì)相關(guān)的關(guān)鍵詞參考變少，有關(guān)碳排放和環(huán)境保護(hù)的研究文獻(xiàn)較少。除了智能建筑本身外，需要加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問(wèn)題研究。