BIMと数値解析を援用した都市温熱環境最適設計手法の開発に関する研究

基于BIM和数值分析的城市热环境优化设计方法研究

基本信息

批准号：
12J08008
负责人：
林鍾衍
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J08008/
关键词：
都市設計最適化風通し CFD

项目摘要

1. 住宅配置や建物設計に特徴的な計画がなされたY市の住宅地区を対象として、風環境を対象とした実地計測および数値流体解析を実施した。各住宅の向きは住宅地区全体の平均風速にはほとんど影響を与えないが、地表近くの流れの様子には影響し、より地形や共用通路に沿う向きで配置された現状案の方がより滑らかに住宅地区内を風が吹き抜けることが分かった。また、実設計者との対談を行い、本研究の方向性や必要性について改めて考えてみる機会にした。2. 風通しに関する形状の影響のパラメトリックスタディ① : 市街地内のある敷地に単体あるいは2棟の直方体建物が建てられる状況を想定し、CFD解析を用いた多様な建物形状に対する風通しのパラメトリックスタディを行い、建物形状の幾何学的なパラメータと実際の風通しの相関性について検討した。建蔽率、高さ方向のグロス建蔽率、見付け面積、隣棟間隔、建物高さのばらつきの値が形状の幾何学的なパラメータとして用いられた。見付け面積と隣棟間隔、建物高さのばらつきと高さ方向のグロス建蔽率の間には多重共線性の問題があり、各変数の独立性を害しないように指標を改善する必要があった。3. 風通しに関する形状の影響のパラメトリックスタディ②、GISデータを用いた街区形状パラメータの空間分布分析、各パラメータの空間分布に対する相関分析 : 実街区を対象とし、様々な街区形状パラメータの空間分布を算出し、それらの相互独立性について検討を行なった。また同時に、同じ領域に対するCFD解析を行い、各パラメータのもつ街区風環境のパラメタリゼーションへの導入可能性検討に関する参考データを取得した。パラメータの相互独立性分析により街区の水平方向の規模に関するパラメータのうち1つ・街区の鉛直方向の規模に関するパラメータのうち1つ・建物高さのばらつき、以上の3つのパラメータの組み合わせでより合理的な採点基準が作成可能である判断した。また, CFD解析を用いた形状のパラメトリックスタディを行い、水平方向の規模に関するパラメータとしては高さ方向のグロス建蔽率、鉛直方向の規模に関するパラメータとしては粗度長を使用することが良策になると判断した。4. CFD解析を用いた形状最適化プログラムを構築した。CFD解析の導入により設計案のバリエーションが増加したが、その分だけ計算負荷が非常に大きくなり、設計の初期段階で様々な代案群の提供することを目的とした手法としての有用性の問題が考えられる。構築された手法をマススタディに適用することにより、設計初期段階である基準以上の性能を保つ代案群を作成可能であり、デザイナはそれらのうち、ある代案を選択し、詳細設計を行えば環境性能、デザイン性能、両方が配慮された設計案になると期待される。

1。在Y的住宅区的风环境中进行了现场测量和计算流体分析，在此制定了住宅布局和建筑设计的特征。每个房屋的方向对整个住宅区域的平均风速几乎没有影响，但是它影响了表面附近的流量，并且发现当前情况在地形和公共通道上更加安排，将更加平稳地遍及住宅区。我们也有机会与实际的设计师讨论并重新考虑这项研究的方向和必要性。 2。关于形状对通风影响的参数研究1：假设可以在城市区域内的单个站点上构建两个矩形并行任建筑物，则使用CFD分析进行了各种建筑物形状的通风研究，以及使用CFD分析进行了多种建筑物形状的参数研究，以及在建筑物形状和实际通风的几何参数之间进行了相关性。建筑物覆盖率的值，高度方向光泽覆盖率，发现区域，相邻建筑物的间距以及建筑物高度的变化被用作形状的几何参数。在发现的区域，相邻建筑物的间距，建筑物高度的变化以及高度方向上的总覆盖率之间存在多重共线性问题，并且需要改进索引，以免侵犯每个变量的独立性。 3。关于形状对通气影响的参数研究，使用GIS数据对块形参数的空间分布分析，每个参数的空间分布的相关分析：计算了实际块的各种块形参数的空间分布，并检查了它们的相互独立性。同时，在同一区域进行了CFD分析，并获得了参考文献，即有关将每个参数的块风环境引入参数化的可能性。通过分析参数的相互独立性，这是与块的水平尺度有关的参数之一，与块的垂直尺度有关的参数之一以及建筑物高度的变化以及上述三个参数的组合，可以确定可以创建更合理的得分标准。我们还使用CFD分析对形状进行了参数研究，并确定将使用高度方向的光泽覆盖率用作与水平尺度有关的参数，而粗糙度长度作为与垂直尺度有关的参数将是一个好主意。 4。使用CFD分析构建了形状优化程序。 CFD分析的引入增加了设计建议的差异，但是计算负载却大大增加了，并且有可能作为旨在在设计早期提供各种替代方案的方法有用。通过将构建方法应用于大众研究，可以创建一种替代方案，该替代方案在设计的早期阶段保持高于标准的性能，并且如果设计师选择一种替代方案和详细设计，则可以考虑设计计划同时考虑环境性能和设计性能。