复杂性编织表皮的风环境研究——以蚕茧装置为例 69页

TU834.1分类号学号1108510012044学位论文复杂性编织表皮的风环境研究——以蚕茧装置为例Complexitywovenepidermisofwindenvironmentresearch——Thecocoondeviceasanexample姓名：闫泽彬指导教师姓名郭晋生职称教授北京建筑大学孙宗列职称教授级高工中元国际申请学位级别硕士学位类别建筑学硕士专业名称建筑学年级建研12论文答辩时间2015年06月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年07月答辩委员会主席胡雪松教授论文评阅人马英教授、林荣波教授 北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研宂工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宂成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有乂学位论文知识产权的规定,4:校攻读学位期间论文工作芄识产权属于北京建筑大学,允许论文被査阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文线质版和电子版，可以将本学位论文的全部或妇分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授‘权同上。校外导师签名：7^/r年彡月卻曰 摘要摘要随着参数化设计在建筑学领域的广泛应用，编织表皮成为建筑师的一种新的建筑语言，它以整体简洁性、柔化建筑体量、韵律与肌理、秩序与光影、以及文化精神性等方面特殊的美学意义，逐渐被建筑设计师大量运用，其在自然通风方面的意义如何？是本文研究的主要问题。本文以编织表皮的重要特殊片段-蚕茧装置为例，通过现场测量与计算机的模拟分析的研究方法，探讨出蚕茧表皮对室内外自然通风的意义，以北京地区为例，利用计算机的模拟与分析的方法，以调整蚕茧装置杆件密度为手段，对其进行优化设计，在建筑形式美与自然通风之间寻找平衡点，实现建筑学与自然通风的完美结合，进而总结出兼顾两者的编织表皮的基本设计方法。关键词：编织性表皮；自然通风；CFD；建筑风环境I AbstractAbstractWiththewideapplicationofparametricdesigninthefieldofarchitecture,weavingskinbecomethearchitectofanewlanguageofarchitecture,itssimplicity,diffusionconstructionasawholebody,rhythmandmotivation,orderandlighting,andspecialculturalspiritualaestheticsignificance,bybuildingdesignersgraduallyusedingreatquantities,itssignificanceinnaturalventilationisthemainprobleminthispaperthatwestudy.Basedonweavingepidermiscocoondeviceasanexample,whichistheimportantspecialfragmentsofbyfieldmeasurement.Bycomputersimulationanalysisofresearchmethods,wediscussthemeaningofthesilkwormcocoonepidermisofindoorandoutdoornaturalventilation,intheBeijingareajustforexample,byusingthemethodofcomputersimulationandanalysis,bymeansofadjustingcocoondevicelinkdensity,theoptimizationdesign,formalbeautyandbalancebetweennaturalventilationinthebuilding,achievetheperfectcombinationofarchitectureandthenaturalventilation,andsummarizesthebasicdesignmethodofbothwovenskin.Keywords:Wovenepidermal,Naturalventilation,CFD,Buildingwindenvironment 目录摘要........................................................................................................IABSTRACT..................................................................................................II第1章绪论...............................................................................................11.1研究背景...............................................................................................................11.1.2世界能源、环境危机.....................................................................................21.1.3建筑自然通风得到重视.................................................................................21.2研究的目的与意义................................................................................................31.2.1研究目的.........................................................................................................31.2.2研究意义.........................................................................................................31.3研究对象以及内容................................................................................................41.3.1研究对象.........................................................................................................41.3.2研究内容.........................................................................................................41.4国内外的研究现状................................................................................................41.4.1建筑风环境的研究现状.................................................................................41.4.2复杂编织表皮的研究现状..............................................................................51.4.3复杂编织表皮的风环境研究现状..................................................................61.4.5编织状建筑表皮与风环境结合设计的案例..................................................61.5研究方法...............................................................................................................71.6研究框架...............................................................................................................8第2章复杂性编织表皮的理论研究............................................................92.1复杂编织表皮的理论研究....................................................................................92.1.1复杂编织表皮的理论出发点..........................................................................92.1.2复杂编织表皮的发展历程............................................................................102.1.3复杂编织表皮的形式...................................................................................132.1.4编织状复杂表皮的美学理论........................................................................142.1.5复杂编织表皮的生态意义............................................................................172.2蚕茧表皮的理论研究及生成逻辑.......................................................................18 目录2.2.1蚕茧表皮的理论研究...................................................................................182.2.1蚕茧表皮的生成方法...................................................................................192.2.3蚕茧模型的建模逻辑分析............................................................................212.3本章小结.............................................................................................................22第三章自然通风的理论研究.....................................................................233.1自然风的形成及其特征......................................................................................233.2建筑的自然通风的理论研究..............................................................................243.2.1自然通风的定义与意义...............................................................................243.2.2自然通风的分类...........................................................................................253.3建筑风环境的典型问题......................................................................................263.3.1室外通风的典型问题...................................................................................263.3.2室内风环境的典型问题...............................................................................263.4中国气候区的分布及其节能要求.......................................................................273.5国内外风环境的评价标准..................................................................................283.5.1室外风环境的评价标准...............................................................................283.5.2室内自然通风的评价标准............................................................................303.6本章小结.............................................................................................................30第4章蚕茧装置实地测量与数据分析......................................................314.1实测对象的选取及实验平台的搭建...................................................................314.1.1实测对象的选取...........................................................................................314.1.2实验平台的搭建...........................................................................................334.2实测目的.............................................................................................................344.3实地测量的方法与过程......................................................................................354.3.1蚕茧装置测量时间的选取............................................................................354.3.2测量装置的简介...........................................................................................354.3.3测量装置的安装...........................................................................................364.3.4测量过程.......................................................................................................36 目录4.4测量结果的分析..................................................................................................374.4.1蚕茧装置室内风环境的影响........................................................................374.4.2蚕茧装置对周边室外风环境的影响............................................................374.3蚕茧装置对自然通风的意义...........................................................................384.4本章小结.............................................................................................................39第5章蚕茧装置风环境的优化设计........................................................405.1模拟方法的介绍..................................................................................................405.2模拟软件准确度的验证......................................................................................425.2.1风速的验证...................................................................................................435.2.2风向的验证...................................................................................................445.3以北京地区为例对蚕茧装置进行优化设计.......................................................455.3.1优化目的.......................................................................................................455.3.2优化方法.......................................................................................................465.4蚕茧装置的美学优化原则..................................................................................465.5以北京地区为例对蚕茧装置进行风环境的模拟与分析................................485.5.2冬季风环境分析...........................................................................................485.5.3夏季风环境分析...........................................................................................49第六章结论与展望...................................................................................52参考文献.....................................................................................................54附录.............................................................................................................55致谢.............................................................................................................62 第一章绪论第1章绪论1.1研究背景1.1.1、复杂编织表皮迅速发展现代建筑的发展使人们对建筑外观产生了新的看法，人们认识到当今建筑的发展存在很多问题，这些问题主要表现在：1、建筑样式千篇一律，现代工业的发展已经影响到建筑业的发展，建筑工业标准一体化生产给建筑业带来了很大的发展，建筑施工方便快速。但是在带来好处的同时也使建筑失去了原有的性格，建筑的文化特色、地域性都受到了严重的破坏。2、经历了现代主义风格的洗礼之后，建筑业发展深受到西方现代主义理论的影响，功能至上思想已经影响到了广大设计师，建筑被称为居住的工具，其形象已经被功能所决定。现代的建筑理论发生了很大的变化，人们开始怀疑建筑形象到底是不是有建筑功能所决定，建筑是否就应该毫无情感毫无地域性可言。3、世界的复杂性使人们对千篇一律、简单的建筑形式产生了抵触，通过先进的计算机设计手段，人们已经有能力去创造复杂的建筑表皮，正是由于上述的原因复杂性建筑表皮应运而生，并且越来越受到建筑设计师的青睐。目前各个城市大多数的标志性建筑物几乎都采用了复杂性表皮这一表现方法。编织性表皮是复杂性表皮的一个重要的分支，编织形式的表皮由于其丰富的肌理特征以及表现形式，在复杂性表皮中有非常重要的代表意义，鸟巢、上海世博会石油馆等标志性建筑的表皮设计的应用使人们越来越感受到编织表皮的优越性。综上所述：建筑编织性表皮设计的应用越来越明显，并趋于成熟，已经形成了一种特殊的建筑语言。目前编织性建筑表皮设计代表作品有：图1.1：中钢国际图1.2：梦露大厦图1.3：宜昌新区重点片区规划——王弄极图片来源：浅谈参数化设计在建图片来源网络：图片来源：王弄极作品集筑表皮中的表现和运用image.baidu.com1 第一章绪论1.1.2世界能源、环境危机自从进入20世纪以来，世界经济进入了快速发展的阶段，特别是在中国，物质生活水平得到了很大的提升，但是在经济快速发展的同时也带来了环境的恶化与自然资源的枯竭等问题。主要表现在：1、自然资源枯竭，世界现存的石油储量估计在50年里被耗尽、天然气70年里被耗尽、煤大约为190年。全球矿物资源的存储量与使用状况（表1.1）表1.1来源：笔者根据相关资料自绘项目石油（亿t）天然气（万亿m³）煤炭（亿t）资源量311332716000可采储量14212179842年消耗量35.2252.535521.55使用年限<852、环境问题：空气和淡水质量降低，在经济快速发展的中国，人们的健康受到了严重的威胁。各地空气污染非常严峻，特别是近年来大城市的空气质量更加恶劣，雾霾严重、PM2.5严重超标，“逃离北上广”已经是这一代人司空见惯的口号，癌症、呼吸道疾病等危害着人们的健康，人们正偿还着破坏环境，超标利用矿产资源带来的恶果。3、气候问题：由于非可再生能源的消耗，产生了过多的二氧化碳，导致地球温度1升高，在21世纪温度有可能增高2-5°。引起了极地冰帽的融化、洪灾、土地沙漠化严重、泥石流与旋风等气象灾害，灾害给世界带来了严重破坏。面对能源危机、环境问题与气候问题，走可持续发展道路已经成为全球共同面临的紧急任务。建筑业能耗占全球总能耗的三分之一，很早将可持续发展列入核心发展目标，可持续建筑正是在这种环境下应运而生。目前中国的建筑业的发展一日千里，中国目前每年所建建筑是全世界的二分之一，但是在建筑节能这一部分做的还不到位，能源消耗严重、污染浪费现象比较普遍，建筑节能技术运用不成系统、没有普遍认识到建筑节能的重要性。建筑风环境是可持续建筑的重要因素之一，合理的自然通风不但能增加人们的舒适度，而且能降低建筑的能耗，并且建筑风环境设计是可持续建筑设计的重要内容。1.1.3建筑自然通风得到重视19世纪以前，由于当时技术条件限制，建筑都采用自然通风，但是当时人们对自然通风的理解尚未深入，只是被动的选择。但是在西方工业化的过程中，建筑的自然通风已经不是室内通风的主流了，把人工制造的环境视为自然环境的对立面，从而忽略自然通风的重要性，而将中央空调系统营造的室内风环境视为对人类最有利的通风环境。1多米尼克.高辛.米勒.可持续发展的建筑和城市化-概念.技术.实例，[M]-中国建筑工业出版社-20082 第一章绪论面临21世纪的环境能源危机，使人们重新思考人与自然之间的关系，重视自然通风设计这种绿色建筑技术。合理利用自然风能取代或者部分取代传统空调系统，不仅能少消耗不可再生资源，而且能提供新鲜清洁的自然空气。自然通风可以将室外的新鲜空气通过空气的流动带入到室内中去，从而使室内各种污染物的浓度降低。不但可以提高人们的健康也可以提高人们的热舒适度。风量的大小以及风频在很大程度上决定了室内热环境，在夏热冬冷地区，夏季室内空气温度比较高，合理的自然通风，可以带走室内的热空气，并且可以加速人体表面皮肤的蒸发，使人们皮肤表层温度降低，增加了室内环境的热舒适性。自然通风对人体的影响是目前任何机械通风或人工系统所产生的通风环境无法比拟的。并且自然通风技术也是绿色节能建筑最重要的一项，通过利用自然风这项可再生资源来改善室内风环境，可以最大限度的降低机械通风所产生的能耗，如果能在设计前期适当考虑自然通风技术，通过改动建筑的朝向、开窗位置、开窗高度等，不用做出很大的投入就改善建筑室内环境的舒适度，可以说自然通风是建筑节能领域中最“廉价”的技术措施之一。建筑设计中越来越多的建筑表皮设计都考虑到建筑的自然通风。不但从城市规划的层面上考虑了风环境对于整个规划的影响，在建筑表设计也对自然通风进行了合理的运用，并且建筑表皮的构成形式也在自然通风设计中起到了越来越重要的作用，自然通风的运用与建筑表皮设计相相结合的方法已经成为建筑节能方面非常重要的研究课题。目前现行的建筑节能标准对合理利用自然通风这一方面还没有规定，大多还是围绕着怎样控制建筑外围护结构的传热系数、体型系数等方面，以求达到建筑的节能。但是中国地大物博，气候环境各不相同，故建筑节能技术也有很强的地域性，对自然通风的利用方法以及利用目的也不尽相同，因此需要因地制宜的采用自然通风技术，以求建筑设计与基地环境相结合从而能够合理的利用自然通风。1.2研究的目的与意义1.2.1研究目的复杂性编织建筑表皮是一种特殊的建筑表皮形式，在建筑设计中运用越来越广泛，它在建筑美学上具有特殊的意义。如何在建筑结构特性和降低建筑能耗、提高建筑风环境舒适性，以及怎样与建筑美学意义相统一，是建筑设计与建筑节能的新契合点。本文以蚕茧装置为例，通过对调整杆件的密度来改善蚕茧表皮的设计，用模拟软件对其进行风环境的分析，并从形式美的角度，探求最佳的表皮形态，实现建筑美与其生态意义的完美结合，初步总结出兼顾两者的设计方法。1.2.2研究意义随着全球经济的迅猛增长与后工业社会的来临，复杂形态建筑层出不穷。建筑师们打破了既定规则，寻求地域性建筑设计的出发点，不断突破正交体系，以富于动感与变3 第一章绪论异的形式语言来探索异于前人的建筑形态，创造出极具视觉冲击力的复杂建筑形态。这场追求建筑形态创新的革命在广度和深度上的影响超越了以往任何时代，成为21世纪重要的建筑运动。然而“复杂建筑”与“能源消耗”之间的矛盾也在日益凸显，寻求复杂形态建筑表皮的生态意义成为广大建筑师关注的焦点。本文的主要研究意义有：1、从认识论的角度讲，认识来源于实践，并最终指导实践。在实践方面通过对蚕茧装置进行现场的风环境测量以求在本课题在此基础上，进一步验证复杂编织表皮在自然通风方面的意义。2、目前建筑界对自然通风与编织复杂表皮已经有各自相对独立的认识，但是怎样将它们结合起来进行交互设计，这方面还没有一定的理论跟技术依据，通过对自然通风与复杂表皮理论的研究寻找将编织复杂表皮美学与风环境互相结合的设计方法，促进可再生资源在复杂表皮上面的运用，为广大建筑师带来启发。1.3研究对象以及内容1.3.1研究对象以蚕茧表皮为研究对象，在以北京为代表的自然风场环境下，进行表皮对自然通风的影响的研究，在研究自然通风的同时兼顾蚕茧表皮的美学特征，使两者可以更好的融合起来进行设计。1.3.2研究内容通过现场实测的方法对蚕茧装置测试，主要包括：自然风通过蚕茧装置时风压、风速变化，自然风在蚕茧装置周边的风速变化，得到蚕茧装置的风环境的情况，从而验证蚕茧装置对自然通风的意义。并且以测量时的气候条件为设计气象参数进行风环境的模拟，通过结果的对比，来验证模拟软件的准确性。基于在原有模型的基础上通过CFD风环境软件对蚕茧装置的通风环境进行优化：以北京地区为例：结合北京当地风环境的状况，通过只调整蚕茧表皮的表皮密度以求蚕茧表皮美学跟自然通风得到良好的结合。1.4国内外的研究现状1.4.1建筑风环境的研究现状国外：国外对风环境、以及如何利用自然通风研究起步比较早，他们发明了一系列的建筑技术来利用风环境。人们认识到原有的通风标准已经滞后于建筑环境可持续发展的要求——应利用自然通风或者多元通风技术在建筑内部实现更人性化控制的创新发展。在自然通风建筑的适应性标准制定上，传统的热舒适标准的参数中忽略了重要的文化、社会及传统因素，它并不能解释人与环境相互作用的复杂性：人类可以改变自己的行为，或逐渐适应环境。新的研究表明，自然通风方式的舒适性并不能用简单的人体热平衡模型来解释，人的舒适性感觉是随着外部气候条件的变化而变化的，这是一种主观4 第一章绪论结合客观的适应性模式。欧洲国家针对这种情况提出了自然通风建筑设计的适应性标准。适应性标准中没有固定的舒适温度值，而是随季节变化的舒适温度范围，使可以接受的室内温度变化范围与月平均温度相联系。对于自然通风建筑，不能采用常规的针对空调建筑的PMV模式进行舒适性评价，必须采用一种地方化和对环境更为负责的方法。国内：我国建筑领域在运用自然通风技术方面的研究起步比较晚，导致在实践领域缺乏指导，相对欧洲美国比较滞后。主要表现在：1、缺乏对我国地区传统适宜技术的挖掘和整理。2、我国被动节能自然通风技术的研究在暖通等建筑技术领域已先行一步，而建筑设计方面的相关研究却相对滞后，这也影响了此项技术的推广。1.4.2复杂编织表皮的研究现状国外:最早提出编织表皮的人是森佩尔，他在《建筑艺术四要素》中提出，人类的动机决定形式。建筑四要素包括：基座、壁炉、屋面、墙体。在阐述过人类的四种动机以及相对应的建筑工艺后，森佩尔将这四个动机描述为“围合-墙体-编织”，他认为：编织是人类最早的活动，之后他认为建筑的本质在于表面的覆层结构这层织物遮蔽了结构所看不见的内部墙体。在书中第一卷编织与面饰理论中指出，从“织物”这一部分开始便产生“绑扎”与“覆盖”两种基本功能，对于编织动机的材料处理遵循由简单到复杂的过程，即由最初的“结”到后来的“辫”再到更为复杂层面2上展开的编织。当今世界著名的建筑大师，他们的作品具有非常的标志性，这些建筑的表皮形式非常丰富。特别是赫尔佐格和德梅隆，他们非常注重表皮的运用，如他们设计的在瑞士巴塞尔的办公楼、金属网+石头”作为表皮的多明莱斯葡萄酒厂、以及后来的笛洋美术馆等都具有编织表皮的形态特征。（图1.4、1.5、1.6）图1.4鸟巢图片来源网络：图1.5多明莱斯葡萄酒厂图1.6笛洋美术馆图片来源：http://baike.haosou.com/doc图片来源网络：http://image.haosou.com/i?s/4956274-5178108.htmlhttp://photo.zhulong.com/prrc=360pic_normal&q=%E7%AC%9oj/detail5622.htmlB%E6%B4%8B%E7%BE%8E%E6%9C%日本建筑师阪茂、妹岛和世伊东丰雄在他们设计的作品中也常用到编织表皮设计，他们设计的建筑表皮运用了大量的玻璃以及半透明的网眼，使建筑给人一种轻巧暧昧的感觉，例如蓬皮杜中心新馆、纽约新当代艺术博物馆、松本表演艺术中心。（图1.7、1.8、1.9）2段维.莱忿巴罗戈特弗里德.森佩尔:建筑,文本,织物.时代建筑2010/25 第一章绪论图1.7蓬皮杜中心新馆图1.8纽约新当代艺术博物馆图1.9松本表演艺术中心图片来源网络：图片来源网络：图片来源网络：http://blog.artintern.net/ahttp://photo.zhulong.com/prhttp://photo.zhulong.com/prrticle/104774oj/detail21399.htmloj/detail21399.html国内：国内这方面起步比较晚，张楠、张轶群在“建筑学报”中发表《编制建筑》，提出“编织”的定义，编织是将抗拉性能比较强的细长材料进行编布组织，认为编织建筑是建筑表皮设计的一种，并且分析了当代中国编织建筑盛行的原因，并且总结了编织表皮的特点。杨怡楠在学位论文《建构的织理性研究》中探讨了建构与编织的关联，认为建构是持续发展的过程，编织在这过程的全阶段起到了指导性与启示性作用。国内研究的主要方向主要涉及到编织与建构以及编织建筑的艺术特点等方面。1.4.3复杂编织表皮的风环境研究现状国内外多这方面的研究的理论比较少，目前对于编织复杂建筑表皮的设计手法是参数化设计，这种设计手法可以大致分为两种,第一种是把设计目标当作设计的控制参数结合到建筑设计中去。有的把基地的环境条件当成限制设计的控制因素，例如，太阳能、自然通风等，使参数化设计出来的建筑与当地的太阳光、风环境结合起来，从而设计出复杂的有渐变效果的复杂编织表皮。第二种是利用参数化设计模拟自然界出现过的编织现象，例如蚕茧、鸟巢等。这是通过参数化里面一个很重要的随机命令使参数化设计出来的建筑模拟出自然界蚕茧、鸟巢等形象。在风环境技术方面：在国外已经以犀牛为平台发展了一系列的建模插件与环境分析插件，参数化设计的主要插件grasshopper、geco等他们之间有很好的连接，可以将模型导入Ecotect或VE直接进行分析，通过这些软件的模拟与分析得出风环境与复杂编织建筑表皮最好的结合点。1.4.5编织状建筑表皮与风环境结合设计的案例中钢国际大厦（建筑设计师：马岩松）设计方法：应用CFD的模拟运算出建筑主体的风压分布图，然后将其转化为能控制开窗面积大小的数据，导入GH中，风压比较大的地方其开窗面积就小点，风压比较小的地方其开窗面积相对会增大。（图1.10）6 第一章绪论图1.10图片来源：中钢国际广场设计1.5研究方法本课题主要通过实际测量、参数模拟、理论分析等方法相结合，开展研究工作。（1）实测与模拟相结合1、通过实测验证出编织表皮的风环境的意义2、通过实测验证进算计模拟的可靠性3、用计算机模拟的方法在满足编织性表皮美学的前提下以北京地区气候为例，分别求出冬季、夏季能够最大限度利用自然通风的编织表皮形态（2）理论与实践相结合在实验的基础上得到复杂表皮对风环境的意义，通过对理论研究，主要是关于风环境与编织复杂表皮方面的学习，形成对建筑风环境与编织复杂表皮的理论设计基础，从而以理论指导实践，对蚕茧复杂表皮进行优化设计使其在满足美学的基础上更好的利用自然通风。探求出在满足编织表皮美学特征的前提下，能够最大限度利用自然通风的表示形态。7 第一章绪论1.6研究框架理论体系复杂编织表皮理论研究风环境理论研究蚕茧表皮理论研究复杂编织表皮与建筑自然通风的结合设计理论研究主要研究对象实地测量实地风环境作为限制条件对装置进行风环境的模拟风环境测量对比验证数据分析数据分析对比研究确定CFD技术的模拟方法将改变装置的孔隙采用CFD的模拟方率作为唯一变量法对装置进行夏反复调整（兼顾美学准则)季、冬季的风环境模拟得出兼顾表皮美学自然通风的最佳状CFD模拟态结论与展望8 第二章复杂性编织表皮的理论研究第2章复杂性编织表皮的理论研究2.1复杂编织表皮的理论研究2.1.1复杂编织表皮的理论出发点森佩尔的编织理论阐述了人类的建造过程发源于人类对自然界的模仿，人类运用自然界的树枝、树叶等建造材料模仿自然界出现的现象以求营造出人类的避难所。在他的著作《四要素》中首次确定了建筑四要素的原型，他认为建筑原型是由火炉、土台、屋顶、围合等四个要素组成的，进一步分析了这四个要素所对应的四种材料以及其加工方式，火炉对应着陶瓷工艺；屋顶对应着木头工艺；土台对应着堆砌工艺；围合对应着编织工艺，这个原型表示其理论实现了从以前只讨论形式的表现手法开始向形式后方的主旨的研究的转变。1855年到1879年这段时间，这是森佩尔建筑理论的最后阶段，这期间森佩尔写出了他的另外一本巨著《风格论》，他沿用了《四要素》的写作方法，将建筑技术艺术分为五大类型，分别是：编织术、制陶术、木工术、石工术、以及金属制作技术。在上述森佩尔所著的两本著作中，森佩尔都系统的对编织理论进行了详细的介绍。通过对森佩尔建筑理论的研究，森佩尔认为建筑的由来以及发展跟编织技术的发展有很大的关联，人们可以利用编织技术创造可以为人们提供保护的空间。随着社会的发展，编织技术也有一定的发展，人们开始将美学运用到对建筑表皮的编织中去。人们通过对建筑形式、编织形式以及材料色彩的控制，从而将建筑表皮有节奏的组织起来，他认为“绳结”这一古老的编织手法是建筑从编织材料形成建筑整体的基本手段。随着社会的发展，人们对编织的认识逐渐从最初的满足人类的功能需求逐渐向美学方面转换，人们对编织的要求已经从单纯的“围护”转换为建筑的一种装饰，从而发展了“饰面”的理论。社会的发展促成了编织材料的发展，通过材料的置换，人类的编织形式越来越3丰富，在此基础上森佩尔创造了“材料置换”论。1、“绳结”理论“绳结”作为原始编织的基础，是人类将编织材料编织成整体的基础，随着工艺的发展能运用到编织固定编织材料的技术越来越多，主要有：绑捆、榫卯、焊接、现浇混凝土、铆接、连接件等，这些新型的编织技术都是在“绳结”的理论上发展而来的。这些不同的节点类型使建筑连接形式多样。现代多种多样的编织材料形成了多种多样的节点类型，这些都来源于人们对“绳结”这一方式的思考。它的存在是编织表皮可以生成的基础，使的线性的材料构成了面的特征，是后来关于编织理论的基础。2、“编织饰面理论”森佩尔的著名理论之一，在此理论中森佩尔第一次系统的提出了建筑面层的重要性。并且建立了建筑外表面跟建筑内部空间的关系。他认为建筑的本质是覆盖于其表面的面层，也就是直接呈现于人们眼中的那一部分建筑的外轮廓，而不是建筑的内部结构。3王靖男建筑表皮编织形式研究哈尔滨工业大学硕士论文2010129 第二章复杂性编织表皮的理论研究他将建筑外表皮比作穿在建筑外面的织物，这层呈现在外部的织物将建筑结构掩盖起来，但是建筑内部结构跟这层披在外表皮的织物没有客观的联系。在对屋面装饰的关注与研究的过程中，森佩尔认为：建筑编织材料跟编织方法很重要，但是编织技艺对于建筑风格的发展也起着非常重要的作用。建筑的外部形式与建筑表面的图案对于建筑表现来说都起着非常重要的作用，通过对表皮图案的解读人们可以在这座建筑物上看到图案所表达的象征意义与其想要表达的内涵。森佩尔认为建筑的发展与编织技艺的发展是相辅相成的，正是由于织物饰面理论的发展带动了建筑围合物在材料的更新的过程中逐渐发展，它是材料更新置换理论的基础。对于本文蚕茧装置而言，管型无序的编织形态使蚕茧装置具有了装饰的意义；饰面理论是构成饰面形态的基础，不同的编织材料与编织方式以及不同的编织图案是形成丰富多彩的建筑编织表皮的基础。3、材料置换理论社会、科技的发展带来了建筑编织材料的发展，编织是人类所经历的最早的一项建造活动，而这种建造活动随着建造材料、编织方式、节点连接方式更新呈现出不同的发展阶段。原始社会时期，人类通过模仿自然利用自然界里存在的树枝编织成篱笆对空间进行围合，在亚述时期人们已经掌握了编织席子与编织织物了，到了第一美索不达米亚文明时期人们已经会用瓦、砖、马赛克等材料在视觉跟象征的角度上模仿织物的形态了，在希腊时期人们已经掌握将薄薄的彩色涂到墙上来进行装饰，使建筑饰面艺术达到了艺术上的巅峰。材料的替换使编织这种功能得到了象征性的延续，这种材料置换的过程也是由编织一起饰面意义上的延续。材料的更新与置换，人们将现代的建筑材料结合材料置换理论，产生出“拟编织“的效果，通过将新的编织材料运用到编织行为中结合“饰面理论”从而创造出更多样式的编织表皮满足不同建筑的需要。“人类文化的发展时常会出现材料的置换，即为了保持传统的价值符号，一种材料方式的建筑属性出现在另一种材料方式的表现之中。-森佩尔2.1.2复杂编织表皮的发展历程19世纪杰出的建筑理论家森佩尔，同时也是西方现代主义建筑的理论的奠基人，他的建筑学理论对后来的建筑学家产生了深远的影响。他的理论主要论点是关于怎样将编织这一古老的技艺跟现代的建筑建构活动联系，他的理论基础是编织状复杂表皮发展的历史出发点。1、编织现象的发展过程编织,作为动词，特指运用抗拉性能强的细长材料进行交叉排布组织的“制作过程”。这种过程在大自然当中早已作为动物的一种本能而大量存在，例如蜘蛛结网、春蚕作茧等。编织现象作为人类的一种技术手段，它伴随着人类的发展而发展，在原始社会时期，人们通过模仿自然界蜘蛛网、蚕茧、树叶的脉络形态等，利用树叶、树枝等编织自己的10 第二章复杂性编织表皮的理论研究衣服用以遮羞、席子以及制造自己的巢穴跟房屋，这类现象的出现就是编织的开端，当人们用编织技术制造出花环、掉屏等装饰物的时候，这就预示着编织开始向艺术方向发展了。它是人类最为古老的手工艺之一，这种现象是人类适应大自然所产生的结果。森佩尔的理论研究范围非常广泛并且比较深刻，他通过研究人类的发展历史总结出编织的发展是伴随着人类的发展而发展的，他将编织的发展定义为这几个过程：原始围合阶段（早期原始社会）--编席阶段（晚期原始文明）--织物编织阶段（亚述文明）--饰面文理阶段（美索不达米亚文明）--彩色涂层阶段（希腊时期）。这是西方编织现象的发展过程。在中国编织现象的历史同样也比较悠久，在许多先秦文献中都出现了对编织现象记载，例如：在《易经》里面就有旧石器时代的人利用植物坚韧的表皮编织成能盛放石球的网状物来打击动物，西安半坡文化中出现的陶器（图2.1）上面已经有用编织状网格出现的装饰，还有原始社会人们已经掌握了利用植物编织成苇席使用的记载。后来中国出现的书简、编钟等都是编织现象在中国发展的历史依据。图2.1西安半坡文化中出现的陶器图片来源：建筑表皮编织形式研究2、编织现象运用到建筑方面的发展过程在原始社会，由于人们的思想意识比较落后，只能模仿大自然中出现过的现象来进行编织，人们模仿鸟巢利用树枝等编织成人类的避难所，这看似简单的尝试却对建筑学产生了深远的影响，正是由于这类现象的产生才使人类从山洞里面走出来，借助自然界现有的物质去建造人类的避难所。1、中国在古代是一个盛产木材的国家，由于木材的材料特征形成了很具中国特色的建筑形式与建造方法，人们充分利用了木材的自重轻、抗拉性能好等特征通过榫卯、斗拱等建筑技巧的链接形成了中国的木构建筑。“井干”式建筑就是古代中国人对木材的建构的一种利用方式。随着建造技术的发展，人类利用斗拱等一系列建筑技巧建造出纤细轻巧的轻木结构建筑，这些建筑的梁、斗拱、柱子等通过编织节点，共同形成木建筑的网架，这也是编织的一种手段。（图2.2、2.3、2.4）11 第二章复杂性编织表皮的理论研究图2.2井干式示意图图2.3中国古代木构件示意图图2.4斗拱举例图片来源网络：http://image.haosou.com/i?src=360pic_strong&q=%E4%B8%AD%E5%9B%BD%E6%9C%A8%E7%BB%93%E6%9E%842、欧洲建筑主要建筑材料是砖石，在混凝土技术不发达的年代，编织现象只能在建筑外围护系统上呈现。随着建筑技术的发展，欧洲建筑发生了很大的变化，特别是在中世纪时期，由于统治阶级的需要，他们迫切需要一种宗教来控制人们的思想。在建筑形式上他们也需要一种冷峻的高傲的建筑形式来使人们感到自己的渺小。其中教堂建筑是人们日常活动的场地。建筑师们利用混凝土材料做各种肋结构，将这种混凝土的网架外露，形成了严肃冷峻的艺术效果。在结构骨架、墙面装饰、窗花栏杆等在编织艺术方面都达到了非常高的艺术高度。但是中世纪教堂建筑的编织现象将建筑的“围护”功能与“容纳”相分离。他们将建筑装饰这部分几乎全都应用在建筑“围护”这个方面，容纳作为结构的载体，则充分表现出结构技术的特色。编织手法的运用使他们得到了很好的结合。以现代主义理论为基础的现代建筑，将传统繁杂的装饰去除，用结构本身的编织特性来表现出建筑的美感。建筑技术也伴随着几次工业革命得到了突飞猛进的发展，人们已经可有运用钢筋混凝土的可塑性建造各种造型的建筑了。(图2.5、2.6、2.7)图2.5巴黎圣徒教堂结构示图2.6西敏斯大厅室内结构图2.7古典时期建筑结构示意图图意图图片来源:森佩尔三个文本的形式原则比较研究3、数字化建构计算机绘图已经基本上代替了人们手工作图，由于其快速精确的计算，计算机辅助设计的地位越来越高。参数化设计等一系列建筑设计手法已经改变了现代建筑的“方盒子”的造型，解构主义建筑家如扎哈.哈迪德、盖里、蓝天组、库哈斯等运用数字建构的技术将以前看似不可能的建筑形象变成了现实，本文的研究对象蚕茧装置正是基于数字建构的基础上利用计算机设计生成的。可以说数字化建构的发展正是为编织状复杂表皮提供了技术手段，它的出现使编织复杂表皮得到了很好的发展。（图2.8、2.9、2.10）12 第二章复杂性编织表皮的理论研究图2.8立陶宛古根汉姆博图2.9上海世博会西班牙馆图2.10TOD＇S表参道大楼物馆图片来源网络：图片来源：上海世博会西班牙馆图片来源：表参道大楼图片来源http://collection.sina.com.cn/hwdt/201于：当代非线性建筑形态设计研10331/102421881.shtml究2.1.3复杂编织表皮的形式不同的建筑材料、不同的节点方式会编织出来不同的复杂建筑表皮。森佩尔将建筑建构体系分为两大类：1、用不同长度的建筑构件相互结合从而生成所需要的建筑空间。这些构件一般呈现线性状态，其形状多为长度一般远大于横截面，力学性能主要是承受拉力，但是部分也会承受压力。会给人一种向空中延展与非物质化的印象。这类材料主要包括：木材、藤条、竹子、混凝土、金属以及新型材料等。2、通过小单元的砌块进行堆砌从而达到围合成建筑空间的目的。这类建筑材料包括砖块、石块等材料，可以给人一种结实可靠的印象。目前用于建筑表皮设计中去的编织形式主要分为两类：1、用线性材料通过节点编织而成；2、通过整体的材料的镂空形成一种具有虚实关系的呈现编织状的形式。本文研究的复杂蚕茧表皮属于第一种编织形式。运用到编织复杂表皮中设计的材料一般为线性材料，线性构件会分为两大部分：一种为直线构件另一种是曲线构件。直线构件在空间上沿特定的方向运动，曲线构件则在空间上不断改变方向。直线构件的截面是按照直线运动而曲线构件的截面是按照曲线运动的。节点的主要类型，节点是建筑材料的主要连接方式，各个小部分的建筑构件正是通过结点的连接作用形成建筑的整体。密斯凡德罗说过“建筑开始于两块砖仔细地连接在一起”。然而编织状建筑表皮是通过建筑材料的交结与缝合结合到一起的。森佩尔将“绳结”作为人类最初的结构物。交结是将建筑材料进行穿插交错，利用他们自身的特性形成建筑的主体，缝合是借助于其它的辅助材料与工具将小片段的建筑材料连接成一个整体。节点的主要形式有：绑捆、榫卯、焊接、现浇混凝土、铆接、连接件等。绑捆：利用钢丝、等辅助材料将构件进行捆绑使其形成整体。榫卯：这是中国木结构建筑常用的节点手法，由突出的部分榫与凹进去的部分卯组成，主要原理是将榫插到卯中,然后用铁钉或者木钉进行连接。焊接：直接利用金属熔化使两个构件联系在一起。现浇：主要是混凝土的连接方式。柳接：利用铆钉将两部分连接成整体的方法。连接件：多个线性13 第二章复杂性编织表皮的理论研究构件交织与一个连接点时，其它连接方式不能起到好的效果时，就需要单独的连接件对其进行连接。本文所研究的蚕茧装置就是利用连接件的节点连接方式对其进行连接的。基于上述的材料以及连接方法生成编织状表皮的形式手法有：网状的构成手法与线状的构成手法。网状构成手法是以经纬线为基础，按照一定的编织规律将线性材料进行编织，达到经纬排列、交错搭接的效果。其又分为平面网状的方法与曲面网状法。平面网状法是网状的曲率为零，是将网格状单元平面进行连接创造出复杂的编织表皮，其排列形式分为有规则与无规则两种。曲面网状法：主要特点是网状单元的曲率非零，其构成单元也多为四边形也三角形，其单元的排列也分为有规则与无规则两种。线状构成手法：其构成材料主要是线状构件，通过节点的连接而生成建筑表皮。其主要排列方式主要为“有规律的经纬线、毫无规律的经纬线”。其主要形态特征为，有规律的经纬线是将线性构件在经纬线的方向按照一定的规律进行排布，所以利用这种手法形成得表皮具有很强烈的肌理感与韵律感。另外一种是无序的经纬线，通过无序的编织组合成整体并且达到一种无序但是整体和谐的体量，有的甚至以自然界通常出现的编织现象为出发点，通过这种无序的编织去实现象征自然界中的某种现象。（图2.11、1.22）图2.11网状构成手法示意图2.12节点构成手法示意图片来源：建筑表皮编织形式研究2.1.4编织状复杂表皮的美学理论建筑美学的发展伴随着建筑技艺的发展而发展，在各个时期都会形成一定的美学理论与之相适应。复杂编织状表皮同样也有自己的独特美学理论与之相适应，这种特殊的表皮表现形式有以下美学特征。1、整体简洁性能用到复杂编织状表皮的建筑形体通常比较完整，用到的编织材料通常采用相同的材料，按照设计师的想法将其编织成完整的形体，不加任何的装饰，编织材料比较小并且形式比较复杂，它们只是整体形体的一个小的片段，通过将这些小片段通过节点的连接建造而成的形体具有非常统一的整体性与延续性。复杂编织状表皮的整体性与编织材料的密度有很大的关系，材料密度越大使表皮显的比较复杂，产生凌乱的效果，密度过小会使表皮外观过于简单从而丧失的表皮的整体感，所以合理的控制表皮密度是表现复杂编织状表皮美学的非常重要的因素。14 第二章复杂性编织表皮的理论研究2、建筑体量柔化、动感比较强经常用到的编织材料是线性材料，材料主要承受的力主要是拉力，这与传统的建筑材料有很大的区别，传统的建筑材料一般为砌块材料，它们所形成的建筑外观通常是中规中矩的块体，给人一种比较稳固但也有呆板的感觉。但是编织材料可以将建筑边沿进行柔化，使人们找不到面与面之间的转折点，给人带来一种建筑整体柔化的感觉。由于编织材料大多为线性材料，这种材料本身就有非常强烈的流动感，经过节点的搭接，使其形成了相互交错、相互延伸的状态，给人们带来丰富的视觉效果。3、韵律与肌理韵律是物体在人们的感觉上达到一种平衡与重复的状态，韵律产生的前提是均衡与重复。通过对复杂编织状表皮的研究笔者认为目前建筑设计师用到的编织复杂表皮的形态主要分为有序、无序这两个方向。有序的复杂编织状表皮是通过对网格单元形状的重复拼接从而形成编织状的效果，但是在重复的过程中为了防止单纯的重复带来简单、呆板的感觉，设计师往往会加些其它的限制条件，从而局部改变拼接单元的大小使表皮形成从大到小、从小到大的渐变，这些渐变形成了大小、疏密、多少之间的均衡，有非常强烈的韵律感。无序的复杂编织表皮所产生的韵律感是通过编织材料搭接时候形成的疏密度之间的均衡形成的。无序的编织使表皮丧失了重复性，但是在设计的过程中如果设计师可以通过调整编织材料的稀疏，在搭接的过程中形成均衡的视觉效果，同样也会使人们感觉到张驰的节奏，产生良好的节奏与韵律感。肌理特征：任何物体的存在都有其物质属性的一面，复杂编织建筑表皮作为客观物质的存在其也有自己的物质属性—肌理。肌理的中文解释是：肌，是物质的表皮形象；理，是藏与“肌”后面的物质构成形态。肌理一般只反应物体的表象而不能表现出来与物体内部相关的东西。通常说的肌理一般分为视觉肌理与触觉肌理。视觉肌理主要是针对表皮给人带来的视觉上的感受，主要包括，表皮纹理特征、表皮的密度、色彩形态以及光洁度等；触觉肌理主要是人们通过手接触物体时物体所给人们的触觉在心理上的感受。触觉肌理主要表现在表皮的粗糙光滑、稀疏密实、坚固松紧等给人们带来的心里上感受。编织复杂表皮的材料特征、编织手法、以及表皮的疏密度与层数都能给肌理效果带来很大的影响。自然界光线的情况也是形成编织表皮肌理性的主要因素：光线的不同会使相同的表皮产生不同的肌理效果，光线的入射角越大，表皮的肌理感越强，并且由于光线的介入能增加建筑表皮的层次感。视线距离的不同同样也会影响复杂编织状表皮的肌理感，随着视线距离的增加，表皮的肌理特征逐渐减弱，最后只表现出一个整体的面。肌理的内部结构组织类型的逻辑决定了肌理的总体特征，人们将肌理内部结构组织类型归纳为：点式肌理、线式肌理、网状肌理。点式肌理的构成特征是：构成表皮的编织单元是一个点状的单元，通过表皮组织而形成完整的面，这种表皮给人们一种均匀、稳定、整体性的肌理感觉。线式肌理：构成表皮的单元是线。线分为两种：1、有明确的方向性，给人们的感觉是简洁、整体性强。2、方向杂乱无章，这类做法主要是通过抓住肌理的相似性，使15 第二章复杂性编织表皮的理论研究建筑物的表皮与自然界的存在的事物产生联系。网状肌理：通过线性构件的连接编织成网状，这种形式的编织表皮主要为一层。这种网状一般分为两类：1、作为开窗的窗肋。2、单独作为外表皮的一种构架。网状肌理的编织手法主要由有序的跟无序两种，有序的编织给人们带来强烈的韵律感，无序的编织则给人们带来自由灵活的感觉。4、秩序编织状表皮形态本质的控制因素是隐藏于表皮表象后面的秩序，表皮的各个部分的共同组合形成了表皮的整体，在设计复杂编织状表皮的时候需要一定的构成逻辑将表皮单元组合成表皮的整体，这个特定的逻辑就是表皮的秩序。目前适用于复杂表皮的秩序主要有两种：随机的秩序与规整的秩序。随机的生成秩序是通过随机的生成逻辑将编织单元进行随机的排列从而生成复杂编织状表皮，正是由于各个编织单元都是在这种随机的秩序下排列的，表皮从整体上看比较整体。规整的秩序是将编织单元按照规整的排列方式进行排列从而生成比较规整的表皮样式。5、光影建筑表达的最主要的手段就是光影，有光的存在才能让我们认识到空间的存在，复杂编织状表皮的构成手法决定了它有非常绚丽的光影效果，有序的编织可以产生有序的光影效果。无秩序的编织使表皮产生丰富活泼的光影效果。白天太阳光通过编织的表皮进入建筑内部，晚上人工光则通过表皮投射到建筑的外部，使整个建筑具有非常漂亮的夜间效果。6、建筑的弱化建筑材料以及组织方式决定了人们对它的感觉，现代建筑的材料与组织方式给人们一种明确肯定的感觉，但是复杂编织状表皮由于其空隙，以及表皮层数立体化的增多，产生了一种模糊、暧昧的半透明的感觉，建筑清晰坚固的形象得到了弱化，如果说玻璃混凝土的运用是工业社会的象征，那么复杂编织状表皮的运用则是对现代社会的复杂性的体现。7、文化精神性1、增加建筑的亲切感，工业社会的发展使人们掌握了钢筋混凝土的使用方法，钢筋混凝土被广泛的运用到现代建筑中去，并且现代主义的设计手法使人们居住的环境都变成了一个个的方盒子，建筑已经丧失了它们应该具有的亲切感。编织给人们比较柔软、温暖的感觉，现代建筑师利用自然界常见的材料，按照自己设定的秩序进行设计，使人们能够感受到建筑的人情味。编织材料的材质特征加上编织的逻辑使编织表皮具有了表达某种意境的能力。2、使建筑富有地域特性，现代主义建筑的泛滥使建筑的样式几乎一样，建筑已经丧失了土生土长的地域性。地域性建筑是结合当地的气候环境、地域文化、建筑材料以及常用的建筑建造方法，设计出来的建筑具有了不同的地域性文化，这种文化呈现出了人们不同的文化特征、承载着各地人们对家乡的情感。编织作为一种传统的建造手段，可以表达出各具特色的地域文化。不同的地区具有不同的编织材料，设计师们以传统的16 第二章复杂性编织表皮的理论研究建筑文化为出发点，利用现代的设计手段与建造技术对地域文化重新继承与发展，表达出强烈的地域特征，当人们看到了木头或者竹子，首先想到的地点就是中国。长城脚下的公社的“竹屋”就是利用在中国司空见惯的竹子进行编织而成的，竹子的肌理特征不4但能增加建筑的亲切感而且能让人们感觉到这建筑就是富有地域性的建筑。2.1.5复杂编织表皮的生态意义世界能源危机跟环境危机使人们认识到可持续发展思想是目前全球社会发展的前提，建筑耗能所占总耗能的比例越来越大，生态可持续发展的理念运用到建筑中已经迫在眉睫。广义生态建筑指在建筑设计、选材、建造、使用、回收的整个建筑生命周期过程中都能够尽量减少资源的利用、减少污染物的排放、减少不可再生资源的利用，具有非常重要的生态意义。1、复杂编织状表皮材料可持续使用在编织表皮的发展过程中，所利用的材料大多都是木材、钢材、竹子、藤条、树枝、以及新型的材料纸、PVC管等，这些材料都有抗拉行性强等特点，这些材料都是可回收从新利用的环保性材料。木材是一种可再生的编织材料，并且干净健康，在中国古建筑里面运用比较大多，在建造的过程中对环境的影响比较小。在皮阿诺设计的Tjibaou文化中心，所用的建筑材料是当地盛产的木材，不但减少了对当地环境的影响，也增强了建筑的地域性。竹子同样也是很重要的一种可再生材料，但是防腐防潮的能力比较差，用于建筑表皮的时候对其进行特殊的防腐、防潮处理就能满足建筑外表皮使用。畏研吾设计的“长城脚下的公社”竹屋，其建筑构成手法就是通过编织将竹子连接在一起形成了建筑的。钢材目前在建筑领域运用最为广泛的材料，在其前期的制造过程中需要消耗大量的能源，但是这种材料可以进行回收并且重复利用。新型材料纸的运用，2014年普利策奖获得者阪茂是最早的将纸当作建筑材料运用到建筑建造当中的设计师大、重量最小的纸造建筑物。他利用新型的纸筒通过编织形成了建筑的结构网。他设计的汉诺威世界博览会日本馆是世界上规模最为了增加结构的强度在其结构中加了木头作为支撑，为了加强纸质表皮的防潮性，他在表皮外面添加了聚乙烯防水层，其外表皮也是同样运用了纸质的材料，阳光可以透过这纸质的外表皮照射到室内，阳光比较柔和，在世博会结束后这些材料全部被回收利用了，从新做成了作业本供小学生利用。2、经济、方便编织表皮使用的材料造价比较低廉，运用编织表皮所构建的建筑往往会取得比较美观的效果。编织表皮通常自重比较小、安全、结构简单，可减少建筑造价。如上海世博会西班牙馆，其外表皮全是利用了可再生的藤条编织而成，这些藤条的造价低廉降低了建筑的总造价，并在建筑表现方面也取得了很大的成功。其朴实的外表皮与丰富的肌理4图片来源：王靖男建筑表皮编织形式研究哈尔滨工业大学硕士论文20101217 第二章复杂性编织表皮的理论研究特征强烈的表现出了建筑的地域性，在建筑内部由于藤条的交叉编织从而形成了丰富的室内光环境。编织表皮由于其材料的特性决定其在建造的过程中非常方便，人们可以通过编织的手法将零碎的材料化整为零，特别是结合现代的施工方法在工厂里面将编织构件进行制作，运到现场进行直接拼接。在作为临时展览性质的世博会建筑之中，编织建筑表皮的运用非常广泛，这正是由于编织表皮建造快速并且拆卸比较容易的缘故。上海世博会展馆，编织表皮建筑占一半以上，在这些编织建筑表皮中对钢材与木材的利用比较多，这些都是为了便于前期搭接、后期拆卸以及回收利用。3、对可再生资源的利用能用于建筑的可再生资源一般包括：自然光、自然通风等。编织表皮由于其表皮的构成特征，能使自然光穿过进入室内，编织表皮的构成肌理比较均匀能使进入室内的自然光分布比较均匀。随着社会的发展人们越来越认识到室内自然通风的重要性，合理的自然通风不但能减少建筑的能耗而且能提高人们的热舒适性，编织表皮由于其空隙的存在，有利于自然风通过空隙进入到室内空间。本文的主要研究目的就是以蚕茧装置为例探索编织复杂表皮对利用自然通风的意义，探求编织复杂表皮的美学特征与自然通风交互设计的方法。对编织表皮进行处理，使其进一步发展为建筑物的生态的皮肤，可以将绿色植物种植在编织表皮的上面，使其成为建筑与外界进行能量交换的媒介，不但能产生大量的氧气而且能净化被污染的空气，使建筑与表皮与植物形成一个有机的整体，改善人们的居5住环境。2.2蚕茧表皮的理论研究及生成逻辑蚕茧表皮是编织表皮中最具有代表的分支，其美学特征与节能意义对编织状表皮具有非常重要的代表意义，故将蚕茧表皮作为复杂编织表皮的代表进行研究，并且将研究结论进行总结归纳，从而推广到其它形式的复杂编织表皮上去。蚕茧表皮的设计过程非常复杂，常常借用参数化设计的方法，本节内容主要介绍蚕茧表皮的理论出发点及生成逻辑。2.2.1蚕茧表皮的理论研究蚕茧表皮作为复杂编织状表皮最重要的一个分支，具有与复杂编织表皮一样的共性，其美学依据、生态意义、理论出发点等正是出于复杂编织表皮的理论体系之中。1、蚕茧表皮的来源：蚕茧装置是上述编织建筑复杂表皮的线性的无规律形式，利用无序曲线的缠绕形成了具有蚕茧状的编织表皮，象征自然界的蚕茧形态，从而被定义为蚕茧状表皮。2、材料使用依据：“材料更新置换理论”本文所研究的蚕茧表皮通过材料置换理论来解释的话，就以现代的线性材料替换了构成蚕茧的蚕丝，从而模拟出蚕茧的造型，利5杨怡楠.《建构的织理性研究》大连理工大学硕士论文20090618 第二章复杂性编织表皮的理论研究用了现代的编织材料来创造出具有象征性的建筑物。3、美学依据1、整体简洁性：本文所研究的蚕茧表皮虽然是由各不相同的、尺度比较小的管子编织而成，但是由于建筑形体完整性以及运用的材料比较单纯同一，从而使建筑具有了自然界里普遍存在蚕茧的特征，由于编织材料尺度比较小，能给人们带来复杂、细腻的表皮肌理。2、建筑体量柔化、动感较强：蚕茧表皮所采用的材料是比较柔的线性材料，并且组成形式都是曲线，在建造的过程中留有一定的孔隙率，使表皮呈现半透明的状态，从而弱化了建筑的体量。编织所用的曲线复杂的交接在一起，具有非常强烈的运动感。3、韵律与肌理：本文所研究的蚕茧复杂表皮第二种无序编织的代表，设计师通过调整编织材料的稀疏使其在密度上达到良好的均衡，从而使表皮产生强烈的韵律感。蚕茧表皮的肌理是线性肌理的一种，通过无方向性的线性管的连接以求达到蚕茧的肌理特征。影响其肌理特征的主要因素有：表皮的层数、管径的大小以及表皮的疏密度。4、秩序：蚕茧表皮正是基于随机的秩序生成的，各个编织单元利用随机的秩序编织在一个整体之中，从而达到了从整体层面上的统一性，在设计的过程中可以调节随机的程度达到调整蚕茧表皮的整体效果。5、光影：蚕茧表皮其构成秩序比较随机，故其产生的光影效果非常活泼，它是由数层编织网连接而成的，在自然光的照射下产生了丰富的层次感。同时在光线的照射下会加强表皮的层次性。6、建筑的弱化：蚕茧表皮上面有许多空隙，这些空隙从一定程度上弱化了建筑的实体感，增加了建筑的模糊性。7、文化精神性：蚕茧表皮利用编织材料之间的缠绕从而营造出在大自然中常见的蚕茧的特征，流动的线条虚化了建筑冷峻的形象从而增加了建筑的亲切感。4、蚕茧表皮的生态意义1、材料可持续使用：蚕茧表皮可以利用PVC管进行编织，PVC塑料管可以被循环利用，这大大减少了建筑固体垃圾排放，其表皮材料在后期拆除后可以回收利用。2、经济、方便：蚕茧表皮正是基于经济方便的理念进行设计的，对蚕茧表皮的搭建也是比较快捷，在工厂里面将管型材料进行预制，然后将材料运送到搭建地址，可以很快的将其搭建起来。3、对可再生资源的利用：蚕茧表皮具有一定的孔隙率，可以使室外的自然光、自然风穿过这些空隙进入室内空间，对利用可再生资源有非常重要的意义2.2.2蚕茧表皮的生成方法由于复杂编织状表皮的复杂性，传统的设计手法很难做出精准的设计，由于科技的进步，参数化的设计手法能通过计算机将复杂编织状表皮精确的计算出来。使其得到了很快的发展。参数化设计方法建筑科学技术的发展，使人们逐渐摆脱了以前的纯手绘的建筑设计方法，越来越多的数字化设计软件运用到了建筑设计中去，这种技术贯穿于建筑设计初步到深化的整个过程中。人们可以利用计算机建模软件对建筑的样式进行调整，将复杂的建筑变的可视19 第二章复杂性编织表皮的理论研究化、可调整，大大提高了设计的质量与设计的效率。参数化设计大大提高了设计的效率，通过数据之间的连接从而达到了牵一发而动全身的效果，并且可以将这种修改效果直观的表现给人们。在设计的后期它也可以将复杂的建筑表皮尺寸进行分解，直接导成各个部件的尺寸，到工厂里面进行加工，到现场进行拼接，大大提高了建筑的施工效率与施工精度，可以说参数化设计在建筑设计上的运用是建筑界一个新的里程碑。参数化设计是在20世纪90年代中后期开始兴起的一种新型的设计手法，它最初是用于教学研究上面的，在欧美许多国家的都开展了与参数化设计相关的研究。建筑的参数化设计指的是将影响设计的各个因素当成参数，寻找出这些影响因素之间的关系，将这些控制参数通过计算机编辑整合在一起共同生成满足限制参数的模型。参数化设计最大的优点是它能实时记录模型建立的全过程，在设计的过程中可以将每一种控制项通过程序结合到设计中去，这些控制项以直观的脚本图形显示出来，可以通过调整控制项参数的大小来调整这项控制因素对模型的影响作用，调整的结果可以直观迅速的显示出来，避免重新建立建筑模型花费不必要的时间，从而可以提高修改方案的速度，并且这是一种新的设计手法，可以为建筑设计注入新的血液。建筑表皮的参数化设计建筑的发展带动了建筑表皮的发展，现在的建筑表皮已经开始转向数字化、生态化、人情化、复杂化的方向，参数化设计的介入为建筑表皮设计提供了更多的途径。目前用于建筑表皮设计的软件主要有两种：以BIM为媒介的参数化设计软件，另外一种就是在犀牛建模软件的基础上设计的GH插件，它是以脚本的形式添加建筑的控制因素的。这两个设计平台的介入能高效的生成复杂的建筑表皮，并且在模型调整的过程中只要改动脚本中的控制参数，模型的形状都能随之改动，后期施工的过程中，各个表皮的大小形状都能在此平台上导出，使建筑施工更加方便。蚕茧装置正是在GH平台上设计出来的，通过脚本的编织以及计算机的计算最终形成了我们所需要的建筑表皮形态。参数化设计的表皮形态1、网状渐变的表皮这类建筑表皮的生成软件一般为Grasshopper，表皮的基本构成单元是多边形，以多边形为基本构成单元编织成网状的表皮，然后将基地的环境条件当作控制因素输入到Grasshopper中，这些控制因素一般是光辐射矢量曲线图与云图、风环境矢量曲线图与云图，这些控制参数可以干扰这些多边形的大小，并且使其从小到大或者从大到小变化，形成视觉上的渐变，这些渐变增加了表皮的活泼性。2、软件自带算法的表皮形式这类建筑表皮的生成原则是基于GH里面自带的运算模式，这些新型的运算模式带来了人脑与手工绘图无法完成的建筑表皮新形式以及非线性建筑新形式。例如利用GH里面的随机的命令可以分别对于控制建筑外表皮的各个因素进行随机分布从而以生成复杂的随机的外表皮。可以设置随机种子的参数以及调整各个因素的大小从而产生很多的建筑外表皮形式，蚕茧表皮正是基于随机的原理进行组合生成从而具有蚕茧形态的建筑表皮。20 第二章复杂性编织表皮的理论研究可以说通过参数化设计出来的外表皮就是一个细胞系统，构成它的各个表皮单元就好比各个细胞，它们以细胞相互作用的规则进行组合，这组合的方式就是通过建筑师设计的控制逻辑使表皮的各个组成单元组合生成的。2.2.3蚕茧模型的建模逻辑分析蚕茧表皮的生成的关键步骤分为：1制作初始曲线、2去除短的曲线、3重建曲线、4调整蚕丝的松软度、5将最终的曲线生成管。以下是蚕茧表皮的生成过程。(图2.13)1、制作初始曲线图2.13其生成的GH逻辑图图片来源：自绘其生成过程基本分为四大部分。1.1初始平面：通过上述的介绍可知蚕茧装置复杂表皮是在Grasshopper的基础上生成的，它的建模逻辑由以下步骤组成：1、先建立一个6440mmX1220mm的长方形的面，（图2.14）图2.14蚕茧表皮生成的控制面图片来源：自绘1.2随机点的生成：将这个面以面的中心点为基准点放大十倍，通过GH里面的工具将其分别在UV方向将其等分成一系列的数据，然后将这些数据分为若干份，运用随机的命令将其进行随机排列，以U方向的数据为X轴上面的点的坐标，以V方向的数据为Y轴方向上的点的坐标，通过这些对应的X、Y上面的坐标生成一系列随机的点。（图2.15）21 第二章复杂性编织表皮的理论研究图2.15有控制面生成了随机的点图片来源：自绘1.3随机曲线的生成：在得出上述点的基础上，下一步就是将这些已知的点进行连接从而生成线，通过GH里面点连接成面的命令将在上一步生成的点连接成线，这些线的生成逻辑是：生成的这条线一次通过已经生成的每一个点。（图2.16、2.17、2.18）图2.16由控制点生成线的局部状态图片来源：图2.17由控制点生成线的局部状态图片来源：自绘自绘图2.18生成的具有蚕茧形态的线的整体效果图片来源：自绘2.3本章小结本章主要对复杂编织表皮的理论出发点、发展历程、形式分类、美学理论以及其生态意义做了详细的研究。从而为研究具有代表的复杂编织表皮的蚕茧表皮的研究奠定了充分的理论基础，将生成蚕茧表皮的方法、逻辑以及生成过程做了详细的介绍，为下面的研究打下了很好的基础。22 第三章自然通风的理论研究第三章自然通风的理论研究3.1自然风的形成及其特征风资源作为一种可再生资源，具有非常大的开发潜能，据统计全球的风能是全球可利用水能的十倍左右，可以达到100亿kw，在建筑能耗中，通风需要的能耗占的比重非常大，合理利用自然通风对建筑节能有非常大的意义。风的形成主要是因为太阳的辐射造成了地球表面的受热不均，从而引起了大气层的压力分布不均匀，空气由于压力沿水平方向运动，形成了自然风。地球接受自然辐射大小随着地球纬度的不同而不同。在赤道等高纬度地区，太阳高度角比较大，并且太阳照射时间比较长，地面与空气接受的热量较多，空气较稀薄，造成了此区域的空气压力较小。在两极等地等低纬度地区，太阳入射角比较小，并且日照时间比较短，地面以及空气接受的热量比较小，空气密度比较大，造成了此区域的空气压力偏大。压力的不同造成了空气的流动。地球由于自传的原因，使流动的空气受到了偏向的力，所以由于上述的两种作用力的影响使自然风在南北运动的方向产生了一定的夹角。地球的地表形态千变万化，自然风除了受上述两大主要因素的影响，还受到地表状态的影响,地表的海洋、山地、丘陵、建筑等都影响着自然通风，因此在地球表层风向与风速的分布比较复杂。自然风的特征：风能的大小主要取决于该地区每年刮风的时间的长短以及风的强度如何，在谈论自然通风之前，首先要了解关于风能的基本知识，主要包括：风速、风级等概念。风速，风速是衡量风的大小的一个概念，是单位时间内空气在水平距离上所移动的距离。由于风速随时间的变化而变化，风速又分为瞬时风速与平均风速。瞬时风速是指风速仪在一个极短的时间内测到的风速。平均风速是在一定的时间内多次测量的瞬时风速的平均值。人们能够参考的风速值是通过一定的长时间的测量与计算出来的平均风速，是根据十年风速资料中的年平均风速最大、最小和中间的三个月份为代表的月份，分别计算三个年份的平均风速，然后加以平均，其结果可以作为当地的年平均值。（参考可再生能源建筑应用技术）风级，风级是根据自然风对物体影响引起的各种现象，按照风力的强度等级来估计风力的大小，目前主要流行的是1805年由蒲褐拟定的“蒲褐风级”，在1946年又做了一些改进由12个等级改为18个等级。但是目前所用的还是0到12级的风速，由图3.1所示。23 第三章自然通风的理论研究图3.1风级示意图图片来源于网络：http://image.haosou.com/i?q=%E9%A3%8E%E9%80%9F%E5%88%86%E7%BA%A7&src=tab_www3.2建筑的自然通风的理论研究3.2.1自然通风的定义与意义建筑的自然通风是不依靠消耗能源，完全是靠自然外力完成的被动式通风方式，建筑自然通风的意义主要有以下两点：建筑的通风换气所消耗的能源占建筑能耗的比重非常大，合理利用自然通风能够降低机械通风的能耗，从而节俭了能源消耗。二是自然通风可以通风换气，可以将室内湿度比较大、污浊的空气从室内排出去，提供比较新鲜清洁的室外空气。通过与建筑机械通风相比较，自然通风有其特殊的优点，这些优点主要在于：1、合理利用自然通风不仅能够节省由于机械通风浪费掉的能源成本，而且能节省在建筑通风设备的安装。2、自然风资源分布比较广泛，并且持续时间比较长，在世界各个地区都分布着自然风资源，并且在每年的各个时间都存在着。3、机械通风以及空调系统都有其弊端，人类生活在自然环境之中，人们已经习惯自然风的随着时间变化而变化的风速，而机械通风所形成的通风环境使长久生活在里面的人们产生不舒适感。空调是人类很重要的一项发明，使人们在炎热的夏季与寒冷的冬季能够感受到舒适的温度，但是正是由于空调的发明使建筑室内空气长期得不到更换，自然通风可以随时的使室内外空气流通，排出了污浊的空气，提高了室内空气品质。4、夏季自然通风能保持室内外空气流通，更有利于人体皮肤汗液的蒸发，增加人们的舒适感。5、由于建筑窗户的开启扇可以灵活的转动，人们可以根据自己对自然风的需要来调整开启扇的角度，当风比较大的时候，人们可以随时转动窗户使进入到室内的风减少，相反当风比较小的时候人们也可以随时更大的开启窗户使进入室内的风增加，增加人们的舒适度。24 第三章自然通风的理论研究3.2.2自然通风的分类自然通风主要分为热压通风、风压通风、风压与热压相结合的自然通风、机械辅助自然通风这四类。其中热压通风与风压通风是其最基本的室内通风方式，这二者通常不是独自存在的而是相互作用起到通风的效果。热压通风。热压通风的主要原理是，温度的不同使室内空气密度在垂直高度形成一定的差值，热空气的密度比较小，冷空气的密度比较大，它们之间就形成了一定的压力，热空气上升，冷空气下降从而形成了室内空气的流动。这种自然通风的方式也是我们常说的“烟囱效应”，在建筑设计中利用热压通风的方式主要有：设置中庭、拔风井等。热空气通过建筑上部洞口排出，室内的压强会变小，室外的冷空气就会从建筑的底部吸进，这样就形成了建筑室内的空气流动。热压通风的强度主要由以下两个因素控制1、室内外温差，温差越大室内外空气的密度差也大，造成了室内外空气的压强越大，建筑通风效果越好。2、通风口与进风口的高差，高差越大，建筑进风口与出风口的压强就越大，自然通风的效果就越强。在设计建筑的过程中，可以利用垂直贯穿建筑的竖向内腔来设置拔风井，例如建筑的楼梯间、中庭、拔风井等，在这些空间的顶部设置出风口，在其底部设置进风口，使各层房间与其连接，可以将各层的热空气排出，从而达到自然通风的效果。热压通风的优点：热压式自然通风具有更广泛的适应性，无论室外有没有风其都能起到自然通风的效果。（图3.2、3.3、3.4）图3.2热压通风原理示意图图3.3热压通风原理示意图图3.4热压通风原理示意图图片来源于网络：http://image.haosou.com/i?q=%E8%87%AA%E7%84%B6%E9%80%9A%E9%A3%8E%E5%8E%9F%E7%90%86&src=tab_www风压通风：风压通风的主要原理是当自然界的风作用于建筑物时，迎风面由于对风的阻挡作用形成了正风压，而建筑的背风面为负压，正是形成的风压差导致了室内空气的流动，这类自然通风主要是水平方向的通风，我们常见的“穿堂风”就是风压通风的一种。在建筑设计之中，这种自然通风的方式是最常用的。我国地大物博，可利用的自然风资源非常丰富，在做建筑设计的前期，能将建筑设计与当地的自然风气候结合起来，用很低的成本就能利用风压实现室内自然通风，起到通风换气的效果。风压与热压相结合的自然通风：在建筑设计中，为了能更好的利用自然通风常常将上述两者结合起来设计。如果所设计的建筑的进深比较小的话，风压已经足够使房间利用到自然通风，那就不需要热压通风的方式了，但是如果设计的建筑进深比较大，没有25 第三章自然通风的理论研究足够的风压使室内达到很好的自然通风，就得考虑将热压通风这一方式运用进去，常用的手法是将进深比较大的建筑内部设置中庭，这样就会将两者很好的协调起来，以求室内自然通风最大化。机械辅助自然通风：机械辅助自然通风也叫混合通风，自然风的大小随着时间的变化而变化，当其不能满足室内人们舒适性的要求时，人们就会采用机械辅助的手段增加进风量。在一些规模比较大的建筑中，通风的路径比较远，风在流动的过程中受到的阻力比较大，单纯的热压、风压通风不足以实现自然通风，这种情况下人们就会使用机械辅助通风系统。在一些大的城市中，室外空气污染严重，并且噪声比较大，如果直接引入室内的话，会造成对人来的危害，将室外空气引入机械通风装置，在此装置中室外被污染的空气能得到净化，借助一定的方式将净化过后的空气引入室内加速室内通风。机械通风的主要作用就是合理的控制自然通风与机械通风，在满足人们舒适度的前提下尽量使用自然通风，当自然通风不足以满足人们的舒适度时，机械通风加以辅助，尽可能的减少能源消耗。3.3建筑风环境的典型问题3.3.1室外通风的典型问题随着社会的发展，经济、科技、文化越来越集中在大城市里面，伴随而来的是大城市的土地越来越稀少，人们不得不使建筑向空中发展，以此来缓解城市中的土地压力。城市中的中高层以及超高层建筑越来越多，随着城市的更新，由于这些建筑布局比较集中，对建筑室外风环境的影响非常突出，往往会产生对人体有害的群楼风。当自然风受到高楼的阻挡，其中大部分的风会向下与向建筑的两侧流动，但是也有一部分的风会沿着建筑向下流动并且达到地面，在地面处又被分成左右两侧进而形成了建筑裙楼角处的角流风。并且在建筑的迎风向风压为比较大的正压，在建筑的下风向建筑背面会产生比较大的负压，由于比较大的压强的存在，形成了局部的大风，正是这两类风的叠加，在地面处形成了局部比较大的强风，给人们的活动带来了很大的危害。另外，当两个建筑物距离比较小时，自然风通过它们时由于受到挤压就可能会生成“夹道效应”，形成了局部比较大的强风，这也是城市里面形成局部强风常见的情况。由于室外风环境的这些问题应要求在做城市规划与高层建筑设计时，充分考虑到室外通风，尽量减少这些局部大风的形成。3.3.2室内风环境的典型问题室内风环境的主要问题有两个：1、室内风速过小，室内空气流通不及时，造成了室内有害空气、粉尘不能及时的排出，威胁到人们的健康。2、由于建筑开窗以及空间的设计不合理，使建筑室内风环境分布不均匀，有的地方风速很大但是在有的地方形成几乎没有风速阴影区，影响了室内人们的舒适度。正是由于上述室内风环境问题的存在，要求在做建筑设计的时候应该充分地把风环境考虑进去，选取合理的朝向以及合理的开26 第三章自然通风的理论研究窗争取使室内获取更多的自然风，使室内风环境分布的尽量均匀。本课题中所研究的方向正是关于室内外风环境的状况，通过计算机的模拟与分析使建筑表皮在满足美学要求的前提下，使室内、室外自然通风尽量达到最好的效果。3.4中国气候区的分布及其节能要求中国土地资源丰富，跨过的气候区比较多，主要有以下特点：季风气候非常明显、大陆性气候比较强、气候类型多种多样。[1]中国的气候类型比较多样，但是大部分地区位于地球的北温带与亚热带地区，基本上都属于大陆性季风区，春夏秋冬四季比较分明、冬冷夏热，气候类型随着所属区域维度的变化而变化，从南到北依次为，热带、亚热带、温暖带、中温带、寒温带等，并且由于地域的高差的影响，在特殊地区又呈现随高度变化的地区，如青藏高原垂直温带。为了将建筑设计与气候分布结合起来，我国制定了建筑热工设计分区，我国一共做了五个分区，分别是：严寒地6区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区，分布情况如3.5图所示图3.5中国建筑热工分区图片来源：可持续建筑技术不同的热工分区的气候环境不同，在建筑设计中应该采取不同的设计要求与其相适应，如图3.6所示:6张国强，尚守平，徐锋.可持续建筑技术.北京：中国建筑工业出版社，2009,0827 第三章自然通风的理论研究图3.6建筑热工设计分区及设计要求图片来源：可持续建筑技术3.5国内外风环境的评价标准3.5.1室外风环境的评价标准由于上述室外通风问题的存在，并且在大城市中严重的影响了人们的生活，这一问题越来越受到人们的重视，目前许多国家将对风环境的评价这一准则提升到建筑设计与城市规划中。在全球的许多城市对于室外的最大风速做了规定，并且颁布了一系列的管理条例，如果不能满足条例的话，需要重新进行优化设计，但是这些条例主要针对的是人们的人身安全以及风舒适度方面的，但是在节能减排、改善城市整体风环境这个方面的政策标准仍是不够健全。我国现行的建筑规范与标准对于室外自然通风也有了一定的要求，《中华人民共和国国家标准—绿色建筑评价标准GB/T50378-2006》中对风环境这方面有明确的规定：在夏季以及春秋季，建筑室内应该保持充足的室内通风，这不但有利于人们的身心健康，同时也节俭了建筑能耗。在炎热的夏季同样也做出了一些规定：人们如果长时间处于风环境不佳的大型公共建筑周边时，容易使人们感到不舒适，如果风环境比较恶劣的时候，28 第三章自然通风的理论研究人们甚至会产生中暑等症状。人们生活在城市空间之中，会受到许多自然环境的影响，这些自然环境共同构成了人们生活的气候环境，其中风环境是比较重要的一项因素。特别近年来城市建筑密度的增大以及超高层建筑的发展使城市风环境更加恶化，导致人们不安全以及不舒适的问题非常多。在实际生活中，风环境的设计要与当地的气候环境结合起来，本文所研究的地区位于夏热冬冷地区，不同的季节对自然通风的要求不同，在夏热冬冷地区按照设计要求不但要做到夏季防热而且还要兼顾冬季保暖。在炎热的夏天增强自然通风不但可以带走室内温度比较高的空气，而且还可以将室内污染的空气排出室外，减少机械通风所需要的能耗。在冬季室外温度比较低室内比较寒冷，过大的自然通风带走了室内温暖的空气，使保暖的能耗过大，会对人们带来不舒适的感觉，但是室内的空气也得进行一定的流通，所以应适当的范围内进行自然通风，增加空气流通。在国内已经出台了相关的规定，在人行高度处，风速尽量不能超过5m/s，这样的风速一般能保证室外风环境的舒适。室外风环境的设计一般是从宏观的角度进行设计的，在城市规划、建筑设计的前期就应该将自然通风、基地的自然风气候考虑进去，进而能使设计与基地环境得到很好的7结合，为人类创造良好的室外风环境。人的感受是风环境评价标准很重要的因素，由于不同的人对风环境的感受不同，所以目前国内外还没有形成一个定性的标准来评价风环境的好坏，但是国内外的研究机构经过大量的研究以及实验得出了数个评价标准，通过笔者对国内外文献的查阅总结出了室外风环境大致的评价标准（图3.7）。图3.7风环境评价标准图片来源：北京城市人行高度风环境CFD模拟的适用条件研究由上述图表得出：室外风环境尽量控制在1m/s到5m/s之间，过小的话就形成了风阴影区，过大的话对人类的活动就产生了一定的影响。7王宇婧北京城市人行高度风环境CFD模拟的适用条件研究清华大学硕士学位论文2012.05）29 第三章自然通风的理论研究3.5.2室内自然通风的评价标准室内风环境的好坏不能作为室内环境舒适的唯一标准，评价室内是否舒适的重要指标是热舒适度，它的主观性非常强，主要依靠人们在室内的自我感受来评判的，人类感觉到舒服的范围就是热舒适度标准。它主要由以下四项来决定的：1、客观的基地气候条件，主要包括室内温度、湿度、风速、太阳辐射热。2、人自己的健康状况，以及穿衣服的薄厚，3、不同的热工分区的人对于抗热以及抗寒的程度。4、建筑中的附属装置，主要包括空调、遮阳板、暖气等。室内风环境作为评价室内热舒适度的一项重要的因素，对热舒适度的影响非常大。在炎热夏季室内通自然风不但能通过带走室内的热空气而且能蒸发人类体表汗液来降温，从而可以增加室内热舒适度。根据相关实验的研究，得出下表反映室内风速对室内热舒适度的影响。（图3.8）图3.8室内风环境评价标准图片来源：北京城市人行高度风环境CFD模拟的适用条件研究3.6本章小结本章节主要介绍关于自然通风的理论及评价标准，通过对上述理论的总结，得出了在夏热冬冷地区，室外通风舒适要求平均风速在5m/s以下。冬季室内风速在满足换气的条件下，为了避免寒冷气流的入侵以及带走室内热量最好越小越好。夏季空气炎热，尽量使更多的自然风进入室内，但是为了避免影响室内人们的活动最好控制在1m/s以下。30 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析第4章蚕茧装置实地测量与数据分析4.1实测对象的选取及实验平台的搭建4.1.1实测对象的选取本课题的出发点一个实际建筑项目-宜昌新区重点片区规划，其创造性的运用了编织状建筑表皮-蚕茧状编织表皮。其建模方式运用到参数化设计，建模逻辑是将面分割成点，经过参数化设计软件GH进行随机排布进一步生成随机的曲线，然后进一步生成随机的管，从而达到模拟蚕茧造型的目的。它是编织表皮的一种非常有具有代表性的分支，建筑师在设计的过程中做了建筑美学与建筑节能方面的研究，非常具有代表意义，本文正是以这个项目的一个小的片段作为个案作为的研究对象，进而推广到整个编织表皮的研究中去，为了方便研究，在实验室的支持下按照1:1的比例对此装置进行了实际的建造，从而方便后期对其进行风、光、热等方面的测量。其模型生成过程图形如下：1、蚕茧表皮片段抽取的过程抽取蚕茧表皮里面的一个片段作为研究对象，从图上我们可以看出此模型已经初步具有蚕丝的状态，运用GH里面的Project（投射）的命令，将生成的曲线投射到最初的平面上去，由于生成的曲线所运用的底面是在最初的平面放大十倍的基础上得到的，所以在投射的过程中曲面的一部分会投射到初始平面的外部，GH软件会默认的将投射出初始平面的那部分自动的修剪，这样就生成了一条不连续的曲线如图4.1所示图4.1抽取的片段在蚕茧表皮里面的位置图片来源：自绘图中绿色的曲线是投射到初始平面后的曲线，红色曲线是没有投射前的初始的曲线，最终生成的曲线为图4.2所示。31 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析图4.2最终抽取出来蚕茧表皮片段的状态图片来源：自绘2、通过对上述曲线生成过程的描述，蚕茧曲线的生成过程是将曲面按照一定的逻辑进行细分从而生成一定状态的点、然后将生成的点按照一定的逻辑关系进行连接从而生成一定状态的曲线。在使用参数化设计建筑表皮的过程中逻辑关系是非常重要的，之所以最后能得到类似蚕丝的表皮状态，是因为在制作模型的前期已经将生成蚕丝状表皮的建模逻辑与建模关键步骤考虑的非常清楚，故最终生成了蚕丝状表皮。3、裁剪后曲线长度的修改：通过上图我们可以看出，这个时候生成曲线经过裁剪形成了长短不一、曲率不同的曲线，在制作模型的时候需要考虑模型的形态，当曲线的长度太短的时候，生成的管状形体就不具有蚕丝状的线性形体的特征，故需要将太短的那一部分曲线去除，这一命令同样在GH之中生成，定义一个曲线长度的最小值1000mm，当曲线的长度小于这个最小值的时候将会被自动的去除掉，使剩下的曲线的长度都大于等于1000mm，其GH生成逻辑如图4.3所示图4.3修减时所用到的运算器图片来源：自绘修剪过后通过表皮的复制，将一层的表皮复制为七层，并且都加上管径为25mm的管，最终生成了蚕茧装置。（图4.4、4.5）32 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析图4.4Gh编程图图片来源：自绘图4.5犀牛模型图片来源：自绘4.1.2实验平台的搭建为了能够更方便的对蚕茧表皮片段进行研究，将蚕茧表皮片段按照1:1的比例进行了建造，形成了现在研究的实验平台，无论在选材上，还是安装精度上都非常接近所抽取出来的蚕茧片段，为后期进行测量打下了很好的基础。实验平台如图4.5所示图4.5按照1:1搭建的实验平台图片来源：作者自拍安装地点：北京建筑大学西城校区主支架介绍：主框架采用了钢结构，将蚕茧装置稳定的支撑起来。建筑表皮介绍：由于组成编织表皮的线的形式大部分都是曲线，选取的材料应该有一定的柔性，并且具有可持续利用的特征，故选择柔性比较好的PVC管材，并且这种材料在以后报废的情况下可以进行再利用。编织节点形式的选择：由于此表皮生成的过程最关键的命令是随机，故在管与管组合的过程中，其形成的角度也是随机的，所以在选择搭接节点形式的时候也要考虑到节点处能够自由旋转，从而可以使各种角度的管之间能够完成顺利的搭接。（图4.6、4.7）图4.6节点展示图片来源：作者自拍图4.7节点展示图片来源：作者自拍33 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析安装方法介绍：在安装以前将图纸每一层按照1:1的比例打印出来，从而确定了每层里面的每根管的位置以及长度，将PVC管放置好以后用节点将其连接起来，然后一层一层的安装在固定结构上，形成了最终的蚕茧表皮。其过程如图4.8所示。图4.8安装方法图片来源：作者自拍安装过程以及装置细部如图4.9图4.9安装过程以及装置细部图片来源：作者自拍4.2实测目的实测的主要目的主要有两个：1、通过对实验平台风速以及风向的测量，寻找出蚕茧表皮对风速以及风向的影响及其意义。2、对后面模拟软件进行精确度的验证，以测量期间内的某一时间的风环境气候作为计算机模拟的条件限制，在此条件下对蚕茧装置进行风环境的模拟，将模拟结果与实际测量出来的结果进行对比，从而对模拟软件进行准确性的验证。34 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析4.3实地测量的方法与过程4.3.1蚕茧装置测量时间的选取蚕茧装置位于北京建筑大学西城校区实验楼上，四周有比较低的围墙，对自然通风的影响非常小，可忽略不计。北京为季风气候，冬季盛行偏北风，风速较大，平均风速为1.9-3.6m/s，夏季盛行偏南风，平均1.4-2.0m/s，春秋两季为季风转换期，平均风速介于冬、夏季之间。每月风速及频率以及风的温度如图4.10、4.11所示。图4.10北京逐月风速及风频率分布图图4.11北京逐月刮风温度分布图图片来源Ecotect图片来源：Ecotect笔者选择了在12月份左右对蚕茧装置进行风环境现场测量，由上图可以看到风向为西北风，平均风速为2.7m/s，并且风的温度比较低平均为0摄氏度以下。冬季风速比较大，并且风向稳定，有利于测量结果的准确性。4.3.2测量装置的简介所选取的测量工具是能够对建筑表皮的风环境、温度以及照度进行综合测量的功能环境自计测试系统，其中测试风速的测量误差可精确到dm/s，可以保证实验的精确性。风环境测量这方面的主要原理是：通过风速传感器图4.11测量风速以及风向，将所测量出来的数据传送到实验仪器设备图4.12上去，通过计算机与实验仪器设备的连接将测量的结果传送到计算中去。装置按照每隔五秒就会记录一次数据，并且将这些记录的数据以excel表的形式表现出来，有利于后期对数据进行总结与分析。图4.11传感器图片来源：作者自拍图4.12功能环境自计测试系统图片来源：作者自拍35 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析4.3.3测量装置的安装在安装的过程中需要考虑的问题是怎样能测出蚕茧装置对室内风环境的影响以及对其周边风环境的影响，一共安装了六个测量点（图4.13、4.14）2点在蚕茧装置的上风向可以测量出来原始的风速，1点位于蚕茧装置的下风向，并且其与2点的连线与原始风向平行，这样1点得到的就是自然风穿过蚕茧装置后的风速，通过这两组数据的对比就可以看到蚕茧装置对室内风环境的影响。5点为与蚕茧装置的下风向，并且它没有在风穿过蚕茧装置的范围内，5点测出的数据就是受到蚕茧装置影响的室外风环境的数据，通过5点的数据与2点数据的对比就可以得出蚕茧装置对室外周边风环境的影响。图4.13传感器安装平面图图片来源：作者自绘图4.14传感器安装立面图图片来源：作者自绘4.3.4测量过程在蚕茧装置安装完毕以后，将测量实验室仪器设备对其进行了安装过程如图4.15所示：图4.15传感器的安装过程图片来源：作者自拍测量的时间：11.02-11.30，在这段时间对蚕茧装置进行全天候24小时无间断的测试，这段时间在北京正值冬季，风向为西北风，传感器通过对风速的测量，每五秒钟自动记录一次结果，主要记录了传感器1、2、5所测量出来的数据，并且这些数据将以excel表的形式展示，由于测量的时间比较长并且测量的时间间距比较短，故所得的数据比较多，在此笔者从所得总数据之中提取出比较典型的600项（附录一）进行归纳分析，从而寻找到蚕茧表皮对风环境的影响。36 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析4.4测量结果的分析4.4.1蚕茧装置室内风环境的影响对室内风环境的影响我们选择了1、2通道，2通道测量的结果是自然风的原始风速，1通道测量出的结果是自然风穿过蚕茧装置后的风速。将这些数据归纳可得图4.16图4.161点、2点风速随时间变化图图片来源：作者自绘图上红线标记的是2点在这一个月的风速分布图最大风速5.8m/s、最小风速2m/s。蓝线表示1点的风速随时间变化图在，最大风速2.8m/s、最小风速1m/s。正侧是风没有穿过蚕茧装置时候的状态，北侧是风穿过蚕茧装置后的状态，从图表中可以看出风速已经发生了很大的消减，证明蚕茧装置对穿过其的通风有很大的消减作用。4.4.2蚕茧装置对周边室外风环境的影响在测量蚕茧装置对周围风环境影响的时候我们选择2点、5点的传感器，2点位于蚕茧装置的上风向，在这里传感器可以测出基地的原始风速，5点在蚕茧装置的下风向，但是没落在风的朝向上，而是在蚕茧装置的周围，并且他们放置的高度一样，在此点可以测出蚕茧装置附近的风速，将此点的数据与2点测出的数据进行对比，可以得出蚕茧装置对周围风环境的影响。如图4.17图4.172点、5点风速随时间变化图图片来源：作者自绘37 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析由图表我们可以看到，蚕茧周边的风环境也受到了一定的影响，跟穿过蚕茧装置的风速相比其消减的程度比较小，在这里得到的结论是：蚕茧装置对周围风环境有一定的影响，但是造成的影响不是很大。4.4.3蚕茧装置对自然通风的意义经过对上述测量结果的分析，蚕茧表皮对室内外风环境具有一定的影响，其对建筑室内外自然通风具有一定的意义，如下：1、蚕茧装置的室外通风的意义室外建筑与建筑之间很容易形成风谷，局部风速能达到20m/s左右，对于室外活动非常危险。通过对不透气的实墙与蚕茧装置进行风环境的模拟，并且将模拟的结果进行对比分析，通过对模拟结果的分析得出蚕茧装置对室外通风的意义。（图4.18、4.19）图4.18实体墙体的风环境的模拟图4.19蚕茧装置的风环境的模拟图片来源：作者自绘图片来源：作者自绘由上图可看出由于实墙的遮挡作用，自然风到达实墙后在风向得到了很大的改变，并且在墙体的后面风速急剧下降有些地方产生零值，并且背面的风压也突变的很小，正是由于这风速、风压的急剧改变从而造成了实墙周边的风环境改变较大，形成局部的风速过大。蚕茧表皮上面分布着许多可透风的孔洞，在实验的过程中得出了自然风可以透过蚕茧装置，并且对风向的改变也比较小。从蚕茧装置进行风环境的模拟结果图可以看到，自然风穿过蚕茧装置时，风向几乎没有发生变化，并且风速改变也比较小，风压的改变也不是很明显，所以在其周围风环境不会发生急剧的变化，不会形成局部大风，对人们造成危害，从而改善了室外风环境。通过对上述的模拟与分析，可以得到，蚕茧装置对室外风环境有很大的意义，能够避免形成局部风谷，从而改善了室外的通风环境。蚕茧表皮除了上述特征有利于室外自然通风的改善，其自身的表皮特性对室外自然通风就有一定的改善作用，蚕茧表皮由于其肌理比较复杂、粗糙，当自然风经过它38 第四章蚕茧装置实地测量与数据分析的时候会受摩擦减少了风速，从而对室外局部过大风速具有一定的改善作用。2、蚕茧装置对室内通风的意义不同的热工分区对合理利用室内自然通风的标准不同，本文测量蚕茧装置自然通风的地点在北京，北京属于夏热冬冷地区，故就拿夏热冬冷地区为例来研究蚕茧装置对室内自然通风产生的意义。在冬冷夏热地区，合理利用自然通风是以季节的不同而做出变化的，夏季比较炎热，为了能降低室内温度，改善室内的空气质量，要求有更多的自然风穿过建筑表皮，进入室内，并且进入室内的自然风风速越均匀越好，蚕茧装置由于其表皮有许多可以透过自然风的孔洞，这些空洞随机分布，整体分布比较均匀，所以透过其进入室内的风速也是比较均匀的，可以改变蚕茧装置的上面管线的密度、管线的粗细等从而可以改变表皮的孔隙率，在夏季可以减少其管线的密度、减小管线的直径，从而加大了蚕茧装置的孔隙率，使室外自然风可以更多的透过蚕茧装置进入到室内，降低室内温度改善室内空气质量，增强室内的热舒适度。冬季比较寒冷，这时候需要考虑的就是建筑保温，尽量较少室内的热损失，建筑表皮在满足通风换气的前提下尽量封闭，建筑室内热量就能得到尽可能多的保存。通过对上述实验数据的分析，当自然风穿过蚕茧装置时，风速得到减弱，所以蚕茧装置对通过其的自然风具有一定的阻挡作用，阻挡作用的大小由蚕茧装置的孔隙率决定，可以增加蚕茧装置管线的密度、增加蚕茧装置的管径从而减小蚕茧装置的空隙率，这样可以减少进入室内的自然风，尽可能的做到保温。蚕茧装置具有很强的气候适应性，可以对其管线密度进行调节，也可以对其管径进行调节，故进一步可调整其孔隙率，从而使其适应不同地方的通风条件。4.5本章小结通过本章对蚕茧装置的实地测量以及对测量结果的分析，笔者总结出蚕茧表皮对风环境的影响及其意义。室外通风方面：蚕茧表皮以其特殊的表皮形态，使室外自然风能够穿过从而不会引起过大的压力差，从而避免强风的形成，其特殊的表皮形态，对室外通风就具有改善的作用。室内通风方面：由上述实验结果分析可得，蚕茧表皮对穿过其的自然风有一定的消减作用，这种消减作用可以随着表皮孔隙率的改变而变化。在不同的热工分区，人们对建筑自然通风的要求不同，在设计表皮的时候可以设置表皮的孔隙率，从而使其与当地自然环境得到很好的融合，例：在夏热冬冷地区，冬季迎风面的表皮孔隙率可以做的尽量小些，从而防止室外冷空气的入侵，想反夏季迎风面的表皮孔隙率做的尽量大点，使尽量多的自然风进入室内，带走室内多余的热量。综上所述，蚕茧表皮以其特殊的适应性，可以依照各地的环境气候适当的做出调整，从而因地制宜的与基地环境结合起来，起到合理利用自然通风的作用，故其对改善室内外自然通风具有非常重要的意义。39 第五章蚕茧装置风环境的优化设计第5章蚕茧装置风环境的优化设计本章节是对蚕茧装置在兼顾美学特征的前提下以北京地区气候条件为例对蚕茧装置进行风环境的优化设计，在兼顾编织表皮美学特征的前提下探求最有益于自然通风情况下的蚕茧表皮形态。从而归纳出编织性表皮的风环境设计方法。5.1模拟方法的介绍目前对建筑风环境模拟的方法主要有三种：现场实测、风洞实验以及计算机的模拟，现场实测的方法应用层面比较狭窄，并且准确性不高故逐渐被淘汰。风洞实验因其周期比较长、投入成本比较高也没有被广泛的应用。计算机模拟手法比较方便、代价比较低、周期比较短、结果显示比较直观，故在建筑风环境的模拟这方面的应用越来越广泛。现场实测：就是在现场运用风速测试设备在现场对风环境进行测量，通过这种方法所测到的数据比较真实，通过制作实体模型进行现场测量，为设计改进提供很真实的数据。但是模型的制作成本比较高，并且这种方法不能与设计同步进行，只能做为设计完成后的检验，需要投入巨大的人力与财力，这些缺点就限制了其在建筑风环境模拟中的广泛应用。风洞实验：这种方法主要针对建筑群体来进行的，可靠性相对比较高。一般是采用境界层形成风洞作为研究风环境的风洞。在接近地面的境界层，对建筑物进行建模，从而测量出来建筑群周边的风环境的特点与规律。但是这种方法具有一定的局限性，要求建筑物外形比较规则。如果是所测物体为建筑群体，要求建筑物按照一定的规律进行布置。在实际应用中，需要测量的建筑群体不一定都是按照一定规律排布的，并且建筑的外形也可能比较复杂，这样的话就无法运用风洞实验进行测量。风洞实验的成本比较高，并且周期比较长，这些弊端导致这种方法无法运用到实际项目中去。计算机（CFD）数值模拟：主要是利用计算机遵循动力学方程对建筑物周边的风场进行数值求解，将求出的值用图形的形式进行表现，从而模拟出建筑周边真实风环境的过程，这就是计算机数值模拟，也就是通常所指的CFD计算的流体力学分析。计算机流体力学是通过电子计算机和离散化的数值方法对流体力学问题进行流体力学问题进行模拟与分析。目前国际上很多领域对这方面进行了研究，在航天技术、生物工程、建筑技术等方面应用非常多。在建筑技术这方面的运用主要是模拟建筑物周边空气流动，从而得出建筑周边的风环境的状况，建筑风环境的计算机模拟主要由以下步骤组成:在计算机软件的窗口下建立需要模拟的模型、设定模型周围的边界条件以及参数，主要包括风向、风速以及自然风的温度，设定完毕后使计算机对其进行模拟，模拟的结果可以用风环境云图、风环境矢量图、风压云图、风压矢量图直观的呈现给人们，使人们在模拟结果的基础上对建筑进行优化设计。40 第五章蚕茧装置风环境的优化设计计算机（CFD）数值模拟的优点：1、适用性强、科技的发展带动了计算机的发展，计算机的计算能力与存储能力日新月异，目前比较普通的计算机都能带动CFD软件，并且计算所费的时间也越来越短。无论是复杂建筑单体还是城市规划建筑群体都能在较短的时间内对其进行风环境的模拟与分析，不仅可以做室外风环境的分析，还可以对室内风环境进行模拟分析。修改非常方便，可以随时对风向以及风速进行调整，从而可以实时的模拟出建筑物各个时间段的风环境。2、输出结果详尽直观、计算机（CFD）模拟不但可以模拟出室内外的风速分布图，也可以模拟出室内外的风压分布图，可以很直观的用云图、矢量图表现出来，人们可以方便直观的查看结果。在室内风环境这方面，其还可以计算室内热舒适度、以及室内温度的分布情况，这些图都可以以直观的图形展示给人们。3、模拟结果比较真实、在对建筑进行风环境模拟以前，可以将建筑所处的地区气候环境参数直接在计算机里面进行设置，并且在风环境模拟软件附加了三个基本基地信息，城市、郊区、城乡结合处，使模拟的条件尽可能的接近当地的气候条件与基地环境，保证了模拟结果的真实性。以北京地区为例，北京属于夏热冬冷地区，可以对建筑分别进行夏季、冬季风环境模拟，分别求出夏季、冬季的风环境情况。以北京地区为例，在模拟以前详细收集了北京冬季与夏季的主导风向、平均风速以及夏季与冬季的平均气温。在进行模拟的时候将这些收集的信息当做控制建筑物风环境的因素进行设置，通过这些真实环境的影响可以比较真实的模拟出建筑物的风环境。许多机构将用计算机模拟出来的结果与现场实测得出的结果进行对比验证，从而验证了计算机模拟出来的结果能够真实的反应出基地真实的通风环境。4、调整方便、在建筑设计中通过对模拟出来的结果进行分析，如果分析出来的结果达不到设计要求，设计师可以很方便的对建筑形体进行调整，对风环境的再次模拟，通过多次对建筑方案的调整与风环境的模拟，尽可能使建筑合理地利用自然通风。目前能进行(CFD)模拟分析的软件很多，常用的有Ecotect、Fluent等，这次模拟采用的软件是Ecotect，Ecotect这款软件功能非常强大，与其相结合的插件非常多，本文中对风环境的模拟这部分主要是由WinAir这款单独作风环境模拟的插件完成的，这款插件是由英国威尔士建筑学院开发的，开发前期的目的是为用于本校学生研究自然通风，由于其运用简单方便，很快在建筑行业流行开来，它是由Fortrain程序编制的计算流体力学的软件包，其准确度相对比较高，比较适合做建筑前期风环境的分析。其操作界面如图5.1、5.2所示：41 第五章蚕茧装置风环境的优化设计图5.1操作界面图片来源：作者自绘图5.2模型显示图片来源：作者自绘Ecotect这款软件的特点：软件里面自带了世界各个城市气候环境的数据库，可以很方便的找到各个城市的气候信息，以方便在做模拟的时候使用。与许多建筑软件具有接口，其它格式的模型可以直接进行转换成Ecotect格式，方便后期做环境分析。自带很强的建模功能，常用的建筑造型都可以通过Ecotect自身的建模软件进行制作。为了能提高模拟出数据的真实性，将建筑所处的地理环境分为三类：城市、郊区，乡间，不同区域的建筑采用不同的地理环境进行分析，保证了结果的正确性。模拟的控制参数可以直接在Ecotect里面进行设定，方便调整。结果输出比较直观，可以用云图、矢量图、表格等形式表达出来方便人们的查看。5.2模拟软件准确度的验证本节的主要目的是对模拟软件进行准确度的测量，验证方法是选取实地测量时数段时间、蚕茧装置下风向某一特定点的风环境平均状态、与当时自然风的状态。以当时自然风的状态作为模拟参数对蚕茧装置进行风环境的模拟，将模拟出来的结果与实地测量出来的结果进行对比分析，从而确定出模拟软件的准确性。模拟点的选择：在第四章实地测量时，布置了若干个测量点，其中2、3、4点为上风向的点，测量出来的风速为无阻挡状态下的自然风速，在其下风向布置了1、6两个点，此点的风速为自然风穿过蚕茧装置是的风速，由图可以看出1点风速为2点风速穿过蚕茧装置改变后的风速，故选取了1、2点的对应的数据作为模拟的数据作为计算机的模拟对象，为了保证模拟结果的准确性，防止随机的不准确的数据的产生，故将抽取出来的600组数据，分别取其平均值，作为初始数据进行分析。（图5.3、5.4）图5.3传感器安装平面图图片来源：作者自绘图5.4传感器安装立面图图片来源：作者自绘42 第五章蚕茧装置风环境的优化设计表5.1去指点的平均风速表表格来源：作者自绘选取点的平均风速值1通道数值2通道数值1通道数值2通道数值1.942.932.353.511.752.562.133.17通过对上述表格的解读，2通道的四组数值呈现一定的变化，1通道的数值也伴随2通道的变化而变化，风速分布梯度也比较大，从而可得这四组数据基本能够代表实测出来的蚕茧装置对风环境的影响，故选用此四组数据进行风环境的模拟。5.2.1风速的验证以第一组数据为模拟对象，自然风速为2.93m/s，模拟出的结果如图5.5、5.6所示。图5.5平面模拟图图片来源：作者自绘图5.6立体模拟图图片来源：作者自绘通过第一组模拟出的结果可以看出，初始风速为2.93m/s，当其穿过蚕茧装置以后，到达1点的目测瞬时风速为1.85m/s左右，与测量数值1.93具有一定的误差，但是误差不大，可以保证后续模拟结果的准确度。以第二组为模拟对象，自然风速为2.56m/s，模拟结果如图5.7、5.8所示图5.7平面模拟图图片来源：作者自绘图5.8立体模拟图图片来源：作者自绘第二组数据的模拟结果可以看出，初始风速为2.56m/s时，当其穿过蚕茧装置时，到达1点时的瞬时风速目测为1.71m/s左右，与实际测量的数据有0.04m/s的误差，同样也可以保证后续模拟结果的准确性。以第三组数据为模拟对象，自然风速3.51m/s，模拟记过如图5.9、5.10所示43 第五章蚕茧装置风环境的优化设计图5.9平面模拟图图片来源：作者自绘图5.10立体模拟图图片来源：作者自绘通过对第三组数据的模拟，初始风速为3.51m/s，从结果可以看出当自然风穿过蚕茧装置到达1点时的瞬时风速目测约为2.23m/s，与实际测量数据2.35m/s有0.12m/s的误差，在容许的误差范围之内。以第四组数据为模拟对象，自然风速为3.17m/s，模拟结果如图5.11、5.12所示图5.11平面模拟图图片来源：作者自绘图5.12立体模拟图图片来源：作者自绘通过对第四组数据的模拟，初始风速为3.17m/s，当其穿过蚕茧装置到达1点时的瞬时风速目测约为2.08m/s左右，与实地测量的数据2.13m/s有一定的误差，误差比较小在容许误差之内。通过对上述四组实验数据的模拟与分析，可以得出此模拟软件对风速的模拟是比较准确的，模拟出的数值，基本与实地测量测出的数值一致，由此可得此模拟软件基本能达到后续风环境模拟所需要的精度。5.2.2风向的验证对风向的验证主要是靠对比来完成的，做了与蚕茧装置大小厚度几乎一致的实墙，在同样的自然风的条件下分别对它们进行风环境的模拟，通过结果的对比来验证实墙与蚕茧装置分别对风向产生的影响。模拟结果如图（5.13、5.14、5.15、5.16）所示44 第五章蚕茧装置风环境的优化设计图5.13蚕茧装置X轴方向云图图5.14蚕茧装置Z轴方向云图图片来源：作者自绘图片来源：作者自绘图5.15实体墙体X轴方向云图图5.16实体墙体Z轴方向云图图片来源：作者自绘图片来源：作者自绘由上图可以看到自然风可以穿过蚕茧装置，风向没有改变，与前面测量的结果完全一致。当把蚕茧装置换成实墙以后，自然风经过实墙时，由于实墙的阻挡作用，后面风速变化非常大，几乎为零并且风向也发生了变化，在实墙的后面形成了很大的负压，实墙前面的正压比较大，这样实墙后面与其周边会形成了很大的压力差，这样就会形成局部的强风，从而威胁到人们的安全。结论：通过计算机模拟出来的结果与测量结果进行了比较，计算机模拟的可靠性比较大，在此基础上对蚕茧装置进行夏季的模拟，保证了模拟结果的真实性。5.3以北京地区为例对蚕茧装置进行优化设计蚕茧装置的孔隙率主要由表皮管径、表皮密度以及表皮的层数，本文将蚕茧表皮的密度作为唯一变量，在兼顾编织表皮美学的前提下寻求最适合北京地区自然通风的蚕茧表皮状态。5.3.1优化目的通过对蚕茧表皮密度进行调整，在兼顾编织表皮美学的前提下寻求最适合北京地区自然通风的蚕茧表皮，进而总结出复杂编织性表皮的风环境设计方法。45 第五章蚕茧装置风环境的优化设计5.3.2优化方法将控制蚕茧表皮密度大小的参数从小到大按到百分之五的大小进行递增，运用编织状表皮美学标准对其进行筛选，筛选出能够满足编织表皮美学的蚕茧装置密度大小的范围，对能够满足编织表皮美学标准范围内的表皮分别进行冬、夏季风环境的模拟，在满足编织表皮美学的条件下，分别得出在夏季、冬季自然通风最佳状态下的表皮形态。在兼顾编织表皮美学特征的前提下，探求能最大限度利用自然通风的表皮形态5.4蚕茧装置的美学优化原则蚕茧表皮的美学特征与蚕茧表皮密度有很大关系，蚕茧表皮密度越小，表皮所呈现的状态越碎，不能形成完整统一的整体，其光影、肌理特征越不明显。表皮密度太大，蚕茧表皮就会向着实墙的状态发展，脱离了编织表皮的意义。在此按照从疏到密的规律对蚕茧表皮的密度进行调整，找出能满足蚕茧表皮规律的最大密度值与最小密度值，在最大值与最小值之间的蚕茧表皮都基本符合编织表皮美学的基本特征故在此范围内选取一定数量的表皮进行风环境的研究，模型显示如5.17所示数值1时蚕茧表皮的状态数值3时蚕茧表皮的状态数值4时蚕茧表皮的状态数值5时蚕茧表皮的状态数值6时蚕茧表皮的状态数值7时蚕茧表皮的状态数值8时蚕茧表皮的状态数值9时蚕茧表皮的状态46 第五章蚕茧装置风环境的优化设计数值10时蚕茧表皮的状态数值11时蚕茧表皮的状态数值12时蚕茧表皮的状态数值13时蚕茧表皮的状态数值14时蚕茧表皮的状态数值15时蚕茧表皮的状态数值16时蚕茧表皮的状态数值17时蚕茧表皮的状态数值20时蚕茧表皮的状态数值40时蚕茧表皮的状态图5.17蚕茧表皮变化模型图图片来源：作者自绘由于控制蚕茧表皮的密度值可以随时改变，并且非常细微的数据变化都能引起蚕茧表皮状态的变化，其表皮状态会呈现出无穷尽的变化，故在此采取了将控制蚕茧表皮疏密程度的参数呈一定数值的递增的方法，通过这种方法提取出一定数量的蚕茧表皮状态作为研究对象，进而代表蚕茧表皮全部的表皮状态从疏变密的过程。通过上图可以看到蚕茧表皮密度随着数值的增加而增加，在数值6以前的表皮形态，由于其密度较小，没有形成蚕茧表皮的整体性、肌理特征，所以它们不具有蚕茧表皮的美学特征。从数值6开始，蚕茧表皮的密度逐渐增大，其表皮形态有完整的整体性，并且肌理比较丰富，满足了蚕茧表皮的美学特点，但当到达数值17时，蚕茧表皮密度由47 第五章蚕茧装置风环境的优化设计于过大并且已经呈现出实墙的特征，不具有蚕茧表皮的美学特征，到达数值40时已经彻底的变为实墙的形式了，故在数值6-17范围内，蚕茧表皮符合了编织表皮的美学特征，故只能在此范围内对蚕茧装置进行表皮优化，才能做到兼顾表皮美学，使蚕茧装置最限度的利用自然通风。5.5以北京地区为例对蚕茧装置进行风环境的模拟与分析5.5.1、北京的气候类型及其对自然通风的要求北京地处华北平原北部，属于温带大陆性季风气候，四季分明，春干多风，夏热多雨，秋爽宜人，冬冷干燥。冬季的时间比较长，月5个月（11月到3月）夏季次之，约3个月（6月到8月），秋季与夏季比较短，约两个月左右，在此地区的建筑设计要求应该兼顾夏季的防热以及冬季的保暖。1、北京的风环境气候北京为季风气候，冬季盛行偏北风，风速较大，平均风速为3.0m/s，夏季盛行偏南风，平均风速为2.4m/s，春秋两季为季风转换期，平均风速介于冬、夏季之间。每月风速及频率以及风的温度如下图所示。2、北京地区处于寒冷地区，这就决定了调整蚕茧装置的方向，夏季尽量能使自然风进到室内，降低室内温度，冬季，在满足换气的条件下尽量避免寒风进入室内，减少室内热量的流失。所以模拟的思路主要是，夏季使室内风速尽量大，但是不能超过1m/s，冬季尽量使室内风速尽量小，但是也得兼顾一定的自然通风，排出室内污浊的空气。5.5.2冬季风环境分析冬季北京刮西北风平均风速为3.0m/s，利用这些因素对上述模型进行风环境的模拟，模拟结果如图5.18所示：参数为5时风环境分布情况参数为6时风环境分布情况参数为7时风环境分布情况参数为8时风环境分布情况参数为9时风环境分布情况参数为10时风环境分布情况参数为11时风环境分布情况参数为12时风环境分布情况参数为13时风环境分布情况48 第五章蚕茧装置风环境的优化设计参数为14时风环境分布情况参数为15时风环境分布情况参数为16时风环境分布情况图5.18对符合美学标准的蚕茧的风环境模拟结果图片来源：作者自绘冬季为了防止冷风进入室内，此时看参数为15时对自然通风的遮挡作用最大，遮挡后的室内风速约为0.8m/s如图5.19所示，故在冬季参数为15时的蚕茧装置的表皮形态对室外自然冷风的遮挡效果最明显，最有利于室内的保温，因此最有利于冬季自然通风的表皮形态为参数为15时的表皮形态如图5.20所示。图5.19在冬季对冷风阻挡最大时的风环境云图图片来源：作者自绘图5.20在冬季对冷风阻挡最大时的擦案件表皮的形态图片来源：作者自绘5.5.3夏季风环境分析夏季北京刮东南风，平均风速为2.4m/s，利用这些自然参数对模型进行风环境的分析，模拟结果如图5.21所示49 第五章蚕茧装置风环境的优化设计参数为5时风环境分布情况参数为6时风环境分布情况参数为7时风环境分布情况参数为8时风环境分布情况参数为9时风环境分布情况参数为10时风环境分布情况参数为11时风环境分布情况参数为12时风环境分布情况参数为13时风环境分布情况参数为14时风环境分布情况参数为15时风环境分布情况参数为16时风环境分布情况图5.21夏季风环境模拟结果图片来源：作者自绘夏季室内空气比较高，需要更多的自然风进入到室内带走过的热量，有图可知当表皮参数为6时室内通风最好，并且此时的风速约为0.9m/s，如图5.22所示：没有超过标准规定的最大值，故当参数值为6时的表皮状态最有利于夏季室内的通风降温，因此最有利于冬季自然通风的表皮形态为参数为6时的表皮形态，如图5.23所示：5.22最有利于夏季自然通风时的风环境云图图片来源：作者自绘50 第五章蚕茧装置风环境的优化设计5.23最有利于夏季自然通风时的蚕茧表皮形态图片来源：作者自绘通过上述具有代表性的蚕茧表皮在满足编织表皮美学特征的前提下对最大限度的利用自然通风的蚕茧表皮形态探求的过程中，认识到了将两者结合起来的设计不是一触而就的，应该将合理利用自然通风这个概念贯穿到整个设计过程中去，并且需要计算出多组数据然后进行对比，以求得最好的结合点。51 第六章结论与展望第六章结论与展望随着全球经济的迅猛增长与后工业社会的来临，复杂编织形态建筑层出不穷。建筑师们打破了既定规则，不断突破正交体系，以富于动感与变异的形式语言来探索异于前人的建筑形态，创造出极具视觉冲击力的复杂建筑形态。这场追求建筑形态创新的革命在广度和深度上的影响超越了以往任何时代，成为21世纪重要的建筑运动。伴随着能源危机、环境危机的到来，建筑节能也越来越受到人们的重视，“复杂编织建筑”与“能源消耗”之间的矛盾也在日益凸显，寻求复杂编织形态建筑表皮的生态意义成为笔者关注的焦点。编织现象普遍存在，也更趋于多元化，人们熟悉并运用它，多从艺术的角度去分析它，却从未究其根源、从生态的层面去系统的研究它。建筑表皮作为人们使用空间与外部环境之间的连接部位，其生态意义十分重要。它既是内部空间与外部空间物质交换的媒介，又是外部空间的重要组成部分，如果对建筑表皮的设计达到了生态环境观的要求，那么整个建筑就更容易满足生态环境观的要求了。本文正是对于上述内容的一个研究，主要做了一下工作：1、对复杂编织表皮的理论进行了系统的研究，主要包括其理论出发点、发展历程、编织表皮的形式、编织表皮的美学理论以及其生态意义，基本总结出了编织表皮的生态意义、以及美学评价准则。2、对风环境理论做了系统的研究，基本得出了评价室内外风环境的基本评价准则为后面对蚕茧表皮风环境的评价打下良好的基础。3、对蚕茧装置进行了实地的测量，得出了蚕茧表皮对风环境具有一定的改善作用，验证了本文研究的意义。4、通过复杂编织表皮评价准则，寻找出满足美学状态下的表皮状态，将这选择出的表皮作为风环境优化的对象。5、对上述选择出来的蚕茧表皮进行冬季、夏季风环境的研究，在兼顾编织表皮美学的前提下寻找出能最大限度利用自然通风的表皮状态。本文与以往研究方法的不同之处在于本项目通过实际测量和软件模拟，从问题出发，总结技术方法并对其进行梳理归纳。从生态的角度研究其参数化生成、参数化建造、参数化检测的方法。用蚕茧表皮密度作为唯一变量，兼顾表皮美学、自然通风对表皮进行优化设计通过实地测量以及对模拟软件准确性的验证，保证了本文研究的准确性与可信度，通过对课题的研究得出兼顾美学、自然通风的编织表皮的最佳状态，初步总结出关于这两个方面的设计方法以及设计步骤。本文的不足之处：1、本文只拿了蚕茧装置这一片段进行研究，不能代表整个编织表皮的状态，在研究的过程中只拿北京寒冷地区这一个案，研究的不是很全面。2、自然通风的设计应该贯穿于设计的各个时期，前期规划、建筑朝向确定、体块组成、表皮形态确定等，但是本文所做的研究是在确定朝向的基础上进行研究的，只是设计中包含的一个片段，不能代表设计的总过程。52 第六章结论与展望展望：能够使建筑利用的可再生资源非常多，自然通风只是其中的一种。在未来的工作与研究中应该将上述的可再生资源都整合尽量的利用在建筑设计中去，探讨一体化设计的可能，让它们成为建筑表皮的一部分。可用于编织表皮的材料非常丰富，PVC管只是其中的一种，在未来的表皮设计中，可以将可再生材料、可循环材料、新型低碳材料等绿色建材运用到编织表皮中去。53 参考文献参考文献[1]石永良.数字化:面向未来的建筑初始状态.建筑学报,2010,(6):109-112[2]徐卫国.非线性体:表现复杂性.世界建筑,2006,(12):112[3]俞传飞.数字化信息集成下的建筑.设计与建造.第一版.北京:中国建筑工业出版社,2007,113[4]黄晓江,陈巧明,钟裕华等.互动环境设计与研究.北京:中国建筑工业出版社,2004,31[5]叶飞.数字技术影响下的建筑设计教学.建筑与文化,2009,(9):15[6]张澄宇.用代码“写”建筑.建筑学报,2009,(1):71[7]马岩松.中钢国际广场设计.建筑学报,2008,(6):16-19[8]肖潇，李德英，太阳能光伏建筑一体化应用现状及发展趋势，节能，2010，2[9]徐燊，黄靖，建筑改造中应用光伏技术的建筑实例研究，新建筑，2010，2[10]龙文志，太阳能光伏建筑一体化，建筑技术，2009，9[11]史永高，材料的“本性”与“真实性”材料问题的观念性层面探析，建筑师，2009，139(6)[12]甘立娅，建筑外表皮材料艺术表现研究：[硕士学位论文]，重庆；重庆大学，2007[13]初祎君，太阳能光伏建筑的立面设计研究：[硕士学位论文]，湖南；湖南大学，2009[14]隋浩，生态建筑的表皮空间化设计研究：[硕士学位论文]，大连；大连理工大学，2009[15]郭芳,Geco在参数化建筑节能设计中的应用——以哈萨克斯坦阿斯塔纳国家图书馆窗洞设计为例.,南京大学建筑与城市规划学院[16]申杰,基于Grasshopper旳绿色建筑技术分析方法应用研究.华南理工大学，2012[17]游猎，可持续策略下的参数化建筑设计研究，天津大学，2011[18]周凯，参数化设计天津于家堡金融区临时工程指挥部。2010周凯，参数化设计天津于家堡金融区临时工程指挥部。2010[19]马黎进，川西住区室外风环境分析及设计策略研究，[硕士学位论文]西南交通大学，2008[20]王靖男建筑表皮编织形式研究[硕士学位论文]哈尔滨哈尔滨工业大学201012[21]KalayYE.Architecture’NewMedia.Cambridge:MITPress,2004,54[22]JamseSteele.ArchitectureandComputers:actionandreactioninthedigitaldesignrevolution.London:laurenceKingPublishing,2001,185[23]OxmanR.Digitalarchitectureasachallengefordesignpedagogy:theory,knowledge,modelsandmedium.[dissertation]Haifa:IsraelInstituteofTech-nology,2008,99-120[24]SimonRoberts&Nicolo,GuarientoBuildingintegratedphotovoltaicsahandbook,2009[25]RandallThomas，MaxFordham&Partners，PhotovoltaicsandArchitecture，NewYork:SponPress，2001[26]PlanningandInstallingPhotovoltaicSystemsAguideforinstallers，architectsandengineers，2006[27]FriedrichSick，ThomasErge，PHOTOVOLTAICSINBUILDINGSA[28]DesignHandbookforArchitectsandEngineers，XYZPublishingCompany，199854 附录附录测量结果汇总1通道2通道5通道1通道2通道5通道2.424.692.532.382.632.432.573.222.452.32.442.453.892.632.362.152.062.54.475.632.192.031.62.363.923.792.021.720.892.153.054.241.851.540.372.082.623.351.251.992.512.172.622.510.251.882.852.112.022.062.043.892.631.981.932.972.412.624.011.632.173.092.282.586.451.012.392.632.142.397.190.052.52.691.612.626.380.052.382.481.64.274.940.062.172.531.452.622.971.792.874.712.242.623.431.562.552.972.192.554.611.633.312.512.352.453.322.264.73.922.22.332.972.634.363.171.962.162.562.592.862.631.992.272.482.494.362.51.62.172.252.363.312.12.292.092.332.32.5842.292.052.382.122.473.122.162.012.441.842.413.871.791.552.341.153.315.052.411.011.990.514.476.682.272.622.630.053.085.751.842.622.630.054.726.282.332.622.520.052.956.462.52.583.661.843.575.722.432.534.471.843.544.932.212.423.662.333.264.961.912.442.632.272.663.661.212.563.432.214.364.120.062.64.692.272.623.320.062.522.632.292.512.631.032.422.592.52.312.560.052.322.422.582.092.571.812.152.232.621.872.572.21.791.852.512.514.582.071.41.752.3955 附录2.593.551.61.721.852.022.396.221.612.171.932.182.855.050.772.211.912.182.081.371.492.191.871.981.711.831.751.971.140.911.672.061.753.624.580.971.661.951.372.624.481.572.051.861.722.583.461.72.051.61.372.573.551.722.050.92.112.292.631.72.051.462.161.942.462.171.940.052.171.132.262.121.932.41.610.062.061.922.112.361.432.052.41.952.142.231.022.492.861.491.61.931.012.392.631.991.61.131.723.662.632.521.461.221.252.622.562.321.951.940.852.492.532.021.722.232.242.252.361.852.022.232.081.831.91.561.751.722.261.251.831.731.631.162.261.371.882.061.570.641.911.411.491.951.142.210.051.721.791.822.392.42.221.852.061.532.172.632.161.852.122.112.042.51.711.791.62.22.052.470.771.580.891.491.812.062.411.40.061.61.821.64.581.130.062.182.251.264.940.892.294.012.512.244.590.072.23.12.442.263.090.51.842.992.42.632.630.511.762.632.352.562.560.062.062.592.572.622.40.062.192.562.852.632.21.132.562.862.684.012.180.772.543.323.314.012.051.942.352.982.583.011.61.992.242.633.082.591.61.92.113.392.962.491.671.551.722.592.625.631.781.091.252.412.554.51.751.951.963.362.413.891.662.091.72.633.865.752.062.112.362.5256 附录3.433.662.042.392.422.132.626.331.92.272.321.64.364.531.132.12.230.53.823.5522.112.241.812.274.72.412.022.271.992.514.362.91.841.922.72.632.631.522.131.373.892.563.391.832.210.895.482.63.22.444.152.643.542.772.592.475.752.562.512.632.412.965.42.172.472.52.092.624.581.792.412.132.32.584.211.782.352.012.093.314.131.692.211.811.724.122.631.262.382.590.94.012.631.63.863.320.062.6232.063.222.591.012.472.512.172.712.550.052.452.132.242.512.631.012.361.722.282.292.511.762.354.122.292.262.091.012.513.322.332.081.672.062.054.822.211.872.172.410.384.122.162.162.632.454.592.632.413.084.632.413.662.592.412.622.972.322.622.452.482.492.52.12.562.53.432.352.421.132.452.542.632.582.972.062.542.392.382.572.632.452.442.422.062.542.542.392.332.491.672.512.612.372.262.561.332.552.492.022.471.912.292.563.432.362.321.922.083.434.012.52.361.981.943.464.012.62.453.672.172.582.592.562.55.412.172.412.492.572.34.242.632.242.362.422.393.322.522.111.942.362.462.632.521.941.822.382.622.662.521.931.492.282.584.362.522.091.552.232.374.352.442.32.062.232.176.12.482.332.441.62.045.172.482.382.51.251.953.322.3157 附录2.392.61.641.852.591.732.442.541.671.442.621.252.572.561.012.12.590.172.572.420.372.264.860.082.452.250.054.125.982.112.252.32.523.236.562.141.942.182.568.044.362.171.961.752.34.484.472.211.62.172.364.35.862.080.062.062.275.529.141.252.253.82.135.646.221.132.512.822.174.584.041.752.352.612.1344.542.132.182.452.285.749.582.272.12.592.14.876.332.292.193.21.73.665.032.152.6241.572.516.621.842.963.661.132.514.881.632.622.70.252.515.050.912.582.290.14.475.050.512.353.131.034.54.481.762.32.630.063.663.912.172.292.62.2947.612.262.352.472.423.896.422.212.384.122.562.626.561.912.392.972.422.544.821.492.322.563.891.484.41.952.182.43.4343.22.042.212.42.723.083.42.072.273.432.412.583.322.023.682.642.272.412.511.492.622.51.912.563.781.52.622.581.512.632.632.42.532.620.053.772.563.322.422.540.052.632.492.932.323.091.012.52.352.562.242.632.122.422.232.422.182.51.732.012.122.362.082.381.862.394.781.951.991.951.883.775.141.521.811.371.132.65.141.541.810.380.062.424.141.51.750.890.062.142.632.171.771.330.062.552.632.451.941.832.062.622.543.072.062.222.152.512.592.591.832.231.792.473.552.4958 附录1.482.081.42.522.862.431.333.080.632.313.922.331.480.071.332.482.632.32.012.291.722.772.632.291.892.631.782.962.592.212.392.592.292.712.332.252.352.472.132.642.232.082.172.351.972.561.721.612.022.231.62.292.562.061.941.882.22.312.512.111.921.722.32.362.272.112.481.382.212.222.512.622.421.842.471.93.892.622.422.392.342.562.752.552.412.42.212.862.622.082.492.322.394.122.430.773.662.212.553.772.063.433.22.342.532.632.023.353.432.322.362.542.093.433.672.112.262.531.842.622.632.412.22.481.382.533.552.563.134.121.822.624.042.572.594.241.632.614.42.533.742.970.772.553.852.392.352.721.132.624.241.912.262.62.292.513.321.842.22.411.952.492.631.972.622.591.842.432.592.172.622.382.632.322.472.342.552.442.632.22.392.232.382.392.522.552.42.083.082.472.462.52.381.982.583.22.52.432.21.62.453.432.432.384.011.112.582.722.411.640.050.632.52.41.991.720.061.652.573.551.831.810.911.252.854.011.731.690.061.63.885.261.962.361.952.223.624.52.092.412.292.054.243.662.632.272.421.842.832.632.632.072.341.492.673.732.561.92.020.832.523.432.61.371.61.832.354.883.21.570.251.952.314.823.441.872.291.254.594.583.3259 附录1.992.380.54.163.22.632.031.950.772.622.592.631.981.61.962.532.42.981.880.051.812.432.222.641.250.061.672.42.632.540.890.051.952.422.592.170.770.051.952.54.122.130.251.881.922.494.612.050.52.972.052.484.241.61.852.591.732.433.551.2522.471.682.333.891.031.892.061.622.382.981.761.842.041.762.414.122.331.841.721.822.855.052.261.671.251.372.633.432.591.742.181.012.554.472.292.052.071.372.415.633.552.512.452.114.123.773.432.381.951.963.083.442.632.051.751.372.555.293.672.232.011.842.454.74.862.332.411.882.394.584.012.472.41.752.625.022.632.532.41.462.975.512.482.421.92.534.54.942.132.332.242.323.995.081.932.162.061.995.135.431.461.961.891.016.819.021.012.393.911.34.836.82.112.23.21.373.664.362.562.5141.65.526.522.632.424.941.264.364.822.482.44.082.773.154.682.353.242.632.632.583.822.332.622.562.621.945.451.842.512.532.52.625.061.252.352.432.073.26.221.62.32.491.873.084.612.292.463.212.2944.832.382.432.633.662.633.782.292.295.632.632.414.022.094.984.942.52.352.772.133.734.362.512.182.741.722.624.42.492.512.661.952.624.062.482.482.481.912.624.122.442.853.081.784.474.72.292.864.241.460 附录2.743.661.964.936.311.612.623.323.854.166.221.662.654.592.632.125.062.292.324.272.523.174.272.312.383.472.173.315.052.232.472.771.792.634.152.232.542.471.582.323.552.152.492.381.734.245.052.12.352.241.643.544.011.62.142.511.014.553.551.662.162.450.515.054.161.231.722.261.253.774.850.051.222.991.374.984.580.051.391.371.613.433.782.291.440.891.522.394.352.242.142.480.052.534.591.842.472.520.063.554.71.42.422.390.063.023.321.012.412.151.012.634.072.142.444.510.053.772.632.092.565.010.062.622.551.722.410602.744091.847752.655283.435012.0802044247161 致谢致谢研究生三年就这样匆匆的过去了，在这三年里面充满了酸甜苦辣，首先要感谢的是我的导师郭晋生老师，在这三年里，郭老师以严格的治学态度与踏实的科研作风深深的感染了我，让我认识到做学问不能只凭一腔热血，更重要的是态度、作风问题。这种思想将一直伴随着我的人生。在论文写作方面郭老师以耐心、真实、严谨的研究态度为我指明了论文的大方向，随着研究的深入，论文的主线逐渐清晰，正是由于导师的帮助与支持才能让我顺利地完成论文的写作与研究。在未来的路上我将谨记郭老师对我们的教导以及给我们讲述的做人的道理，认认真真做人、踏踏实实做事。在此由衷的想我的导师致以最崇高的敬意与真挚的感谢。感谢刘博老师对我研究课题的支持与把关，在实验与研究过程中，刘老师毫无保留的将他的知识教给了我，指导我完成了论文的基本框架，在写作的过程中遇到问题刘老师都给予非常有建设性的建议。感谢实验室周老师在生活与工作上对于我的帮助，在生活中每当遇到问题我第一个想到的就是我的周老师，她像母亲一样帮我分析问题，解决问题，在此衷心的祝愿周老师好人一生平安。感谢漂亮的刘瑽师姐在生活与学习上给予我宝贵的经验，三年的同窗师姐将自己在学习、生活上的经历与我分享，这些都是我未来生活与工作上的宝贵财富。感谢我的三位同门，三年的同窗咱们共同进步，一起经历着学校的生活，相互帮助。感谢在校这三年一起玩耍学习的伙伴们，你们的存在让我的生活丰富多彩，祝大家在未来工作的道路上一切顺利。最后感谢我的家人以及我的女友，感谢你们在我求学的道路上给予我的支持，在未来的路上我会带着你们的祝福，努力工作尽早争取能让你们过上幸福的生活。62