滨海山地城市居住区风环境模拟及优化策略研究 ——以青岛山地区域为例

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伴随着社会经济发展,我们城市发展的目标逐步由原来的追求经济效益最大化向营造更优质的城市环境转变,人们对于居住区室外风环境的舒适性需求日益增加。但是大多现行的设计规范和研究成果多应用于平原城市,对滨海山地城市针对性不强,同时缺乏实际指导意义。因此本文以营造舒适的滨海山地居住区、优化居住区布局和推动城市环境质量的改善为主要目标,利用有限元思想,结合计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,即CFD)基础理论,针对看见山地的滨海居住区开展风环境仿真模拟,并总结出各类要素对室外活动空间风环境的作用关系,提出相应的优化策略。本研究首先以青岛气候环境以及青岛市居住建筑的发展历史,确定CFD模拟所选用的气象数据,同时根据网络资源收集青岛各类型山地居住区,整理分析把山地住区分为环绕型、平行型和包裹型三种类型,并总结各自特点。在此基础上通过走访调研、实地测量青岛山地居住区的风环境,发现所选小区风环境存在的问题。其次通过网络问卷以及现场发放问卷的方式,确立居民在室外活动时关注度较高的风环境因素,并对居民行为模式进行观察发现,结合环境行为心理学,确定了在设计滨海山地居住区所需要特别关注的主要人群和场所。随后运用CFD软件进行模拟分析,发现所选六个居住区(林语山畔、海信北岭山、枕海山庄、青岛印象山、雍翠华苑以及颐中高山)的风环境具体问题,针对具体问题提出优化方法。主要从建筑设计中的建筑长度、建筑高度、建筑朝向出发,通过合理的变量控制进行实验模拟分析,得出各类要素对室外活动空间风环境的作用关系。并进一步总结出在青岛冬季风环境条件下,形成良好的活动空间风环境时榜山居住区的设计范围:当建筑高度固定,建筑长高比介于1.33~2之间对于遮挡风流效果最好;当建筑长度固定,建筑高长比介于1.33~1.6之间效果最差;建筑朝向东南15度为最优朝向。在此基础上参照所选居住区的风环境模拟结果,选择存在典型问题的小区进行优化,通过对建筑布局、建筑高度、建筑朝向和居住区内部环境增设建筑小品分别优化了林语山畔、枕海山庄以及雍翠华苑小区。根据优化设计后的居住区室外活动空间风环境模拟数据,得出室外活动空间风环境提升明显的结果。最后归纳总结出滨海山地居住区设计过程中应注意的关键方法,为规划设计提供参考。研究通过CFD模拟三种类型山地居住区的风环境,分析其数据并发现所存在问题。针对上述问题,对建筑设计要素提出一系列相关优化策略,包括调整建筑长高比、高长比,确立建筑朝向、内部环境增设建筑小品等方法,实现营造舒适的住区室外活动空间风环境的目的,同时达到低碳化的生活目标。为满足滨海山地居住区居民对室外风环境舒适性需要提供科学参考和依据,推动营造高质量城市环境建设。
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