居住建筑范例

摘要:以山東理工大學《居住建筑設計原理及設計》課程為例，探討了建筑設計類課程虛擬仿真教改思路，使復雜抽象難理解的設計原理及方法變得通俗易懂，有效提升學生的實踐應用能力，優化工科人才培養體系。

關鍵詞:虛擬仿真，信息化，全程化考核，競賽課程化

1概述

《居住建筑設計原理及設計》課程是山東理工大學城鄉規劃專業本科生的一門非常重要的專業基礎必修課，共56學時(32學時理論+24學時實踐)，教學既具有理論性又有很強實踐性，是后續《城市設計》《控制性詳細規劃》等課程的先修課程，也是培養學生工程設計能力和專業素質的主干課程之一。城規專業學生需要具備建筑設計能力來解決城市規劃設計問題，且部分學生畢業后從事建筑設計工作，所以，該門課程直接關乎學生的未來職業能力，對于課程實踐教學的有效建設至關重要。在傳統教學模式下，本門課程側重理論教學，采用板書與課件相結合的教學方式，對于抽象、動態知識點表達力度不夠。且居住建筑設計較為復雜綜合，有些知識點和實踐應用難度較大，目前僅限于二維空間的學習無法滿足知識、能力與素質的培養目標要求，需對本課程的理論和實踐教學有機整合、革新教學方法與模式。

2教改意義

《居住建筑設計原理及設計》課程應用虛擬仿真技術，主要意義如下:1)通過虛擬仿真模型與VR虛擬交互演示，把知識點融入仿真教學中，利于吸引學生注意力，增加學習趣味性，從而有效激發學生的學習主動性與創新思維，加深對所學知識的理解。在“教、學、做、練”過程中讓學生領悟知識點，形成具有交互效能多維化的信息環境，從而獲得身臨其境的切身感受，實現理實一體化教學。2)通過虛擬仿真交互，可立體化再現方案場景，直觀地看到不同數據參數下方案建成的居住建筑效果，真切感受居住空間的功能分區、平面布局、結構選型、立面造型、流線組織、空間尺度、家裝布置等內容，便于查缺補漏，辨別方案的優缺點，及時優化設計中的不足之處，有效提升學生的方案設計能力。3)可借助校網絡教學平臺，推進虛擬仿真教學，使教學擺脫了以學校為中心、課本為中心和教師為中心的束縛，實踐不再受限于硬件條件、資源、場所等，讓學生擁有多時空的學習空間。4)為學生接軌行業前沿VR技術，參加國家級、省級虛擬創新學科競賽奠定基礎。通過項目實例全過程學習掌握Re-vit，Sketchup，Vdp等BIM軟件，讓學生體驗從識圖、建模、渲染、動畫、VR交互到完成整個設計動畫解說展示視頻。本教改核心目的是:通過本課程的虛擬仿真建設，創設仿真教學內容、改革教學方法，拓展虛擬仿真資源，實行全程化考評等舉措，從而提升理論認知、強化設計互動、培養職業素質，使學生成為“懂原理、會設計、能畫圖、擅表達”的工程實踐型人才，并具備“能創新、會合作、擅自學”的素質。

3教改主要舉措

1問題的提出:傳統居住建筑教育的反思

近年來，本人在高校建筑學專業高年級教研組承擔著住宅設計、居住區規劃設計以及居住設計原理等課程的教學工作，通過與教授的磨合，以及對學生的問卷調查，我們發現了一些問題和值得改進的空間。無論是教者，還是學者，都認為大四上學期是個“多事之秋”。一方面學習內容信息量巨大，往往老師覺得上課時間不夠講，學生則叫苦前“識”已忘，后“識”難明。而傳統教學模式———周而復始的師徒學藝式的圖紙交流，在空間上限制了學生思維的發展，被動的學習使學生形成思維定勢，缺少生動活潑的創新和突破。從傳統課程設置來看，居住建筑設計、小區規劃和施工圖設計內容各自為政，缺乏有機聯系。早先在小區規劃之后的施工圖環節往往允許學生自選規模合適的民用建筑，而今網絡資源豐富，出現了個別故意的“張冠李戴”現象。如果設計教學仍然只滿足于五年、十年不變的基本教學要求，則會被時代遠遠拋在后面。如果能將學科發展的前沿動態融入到設計要求中，則一方面督促教師不斷自主的學習和掌握新理念，一方面能提供激發學生創新和主動學習的契機。

2教學改革

目前，全國不少建筑院校已經從相關的教學改革中取得了適應自身特點的成果。例如東南大學建立了教授工作室制度，在四年級設置了住區設計、城市設計、大型公建、學科交叉等四類課題;中國礦業大學則將住宅設計原理和居住區設計原理整合成“個人與家庭”“鄰里與小區”“住宅單體建筑與居住環境”三個階段進行講授。南京工業大學則在教學的環環相扣上下足了功夫，授課方式也采用了多種手段相結合。這些成功的教學改革實踐給了我們不少啟發和借鑒。針對前述問題，我們結合本校學生的實際情況，以課程整合、更新授課內容及進度安排為手段，對教學安排和教學方法進行了試改。

1)化零為整的課程整合。

具體方案是將居住設計原理、住宅設計、城市及住區規劃原理、居住區規劃以及施工圖設計納入到城市人居環境設計的大范疇內。作為理論先修課程，住區規劃和住宅設計是核心設計環節;施工圖則作為實踐加強環節。這些課程課時總量巨大，可以在理論課結束后在假期布置過渡性的任務，以設問的手段引導學生通過實習或假期調研等方式實現下一階段的知識銜接。在住宅設計和小區規劃設計階段，傳統教學曾采用將住宅戶型作為開端以作為學生從單體設計到群體空間規劃的轉換，但有悖于小區規劃的實際操作過程。為使學生更早適應社會的實踐需求，同時形成整體的城市居住環境設計理念，設計教學環節從小區開始，由城市肌理和周邊環境關系入手，從住宅樓到住宅戶型設計，最后根據戶型設計調整方案，完成住宅小區整體的設計任務。

2)化整為零的分段分層次授課教學。

摘要：當前建筑領域發展中能耗問題的存在，對建筑企業的可持續發展造成不利影響。針對這種情況，為保持居住建筑良好的采暖節能狀況，實現對采暖過程中所需能源的高效利用，則需要注重與之相關的節能技術使用?；诖?，文章將從居住建筑采暖節能技術進行系統闡述，促使這類技術支持下的居住建筑潛在應用價值得以提升，并保持現代建筑企業良好的生產效益及發展狀況。

關鍵詞：居住建筑；采暖節能技術；可持續發展；能耗問題；應用價值

注重居住建筑采暖節能技術的深入探討及高效利用，有利于改善建筑物采暖過程中的能源利用狀況，優化采暖方式的同時降低居住建筑長期使用中的能耗問題發生率。因此，需要充分考慮居住建筑采暖節能方面實際需求及實踐中形勢變化，加強相應的節能技術使用，并提升對這類技術的整體認知水平，促使其在居住建筑采暖節能應用方面可發揮出應有的作用。在此基礎上，有利于科學應對居住建筑采暖中能耗問題。

1注重居住建筑圍護結構保溫性能優化，減少建筑物熱損耗

在居住建筑采暖節能技術探討分析中，需要給予圍護結構保溫性能優化必要關注，促使建筑墻體、窗體、樓頂等圍護結構組成部分實踐應用中有良好保溫性能，進而減少建筑物熱損耗，保持良好的節能狀況。

1.1注重居住建筑窗體節能

當前我國居住建筑整體建設規模擴大，使與之相關的窗體面積也在相應增加，從而加劇建筑能耗，影響居住建筑采暖效果。因此，需要在居住建筑圍護結構保溫性能優化中注重窗體節能，明確節能控制要點。具體包括：（1）結合窗體功能特性及在居住建筑中的應用工況，注重窗墻面積比的合理設置，將取值控制在有效范圍內，從而減少熱負荷，使居住建筑窗體應用過程中有良好節能效果，確保保溫性能可靠性；（2）選用氣密性良好的門窗。實踐中因居住建筑門窗氣密性與開啟形式密切相關。像推拉窗、平開窗及固定窗這3種不同的門窗開啟形式，實踐應用中所產生的作用效果并不相同。同時，由于推拉窗實踐應用中因窗扇之間無法緊密接觸，使得氣密性較差，無法滿足居住建筑窗體節能要求，影響保溫性能，因此，在居住建筑門窗開啟形式選用中，為保持良好節能狀況及保溫性能，則應避免使用推拉窗形式的門窗。同時，相比固定窗，由于平開窗的窗扇軸向固定，且與窗框接觸效果良好，氣密性特點顯著，可應用于居住建筑中；（3）充分考慮門窗絕熱性能。實踐中因門窗絕熱性能與玻璃形式密切相關，且門窗玻璃熱傳導率是否良好，體現其節能水平。因此，需要將雙層中空玻璃門窗應用于居住建筑中，主要在于傳熱系數相比單層玻璃更小，有利于滿足建筑物門窗節能要求。

摘要:本文主要針對居住建筑冬季供熱系統節能的新技術、新設備等方面，分別從熱源、熱網、熱用戶的角度進行了分類調查總結，其中包括它們的優點、經濟效益及環保節能效益等，并對它們進行了有針對性地分析，為節能減排提供技術思路。

關鍵詞:居住建筑；集中供熱；節能技術

我國大部分地區處于冬冷夏熱、寒冷或嚴寒地區，隨著我國經濟水平的飛速發展，人民生活水平的不斷提高以及城鎮化建設的推進，人們對建筑采暖愈加重視。為滿足人們的采暖需求，能源的投入勢必不斷增加，隨著人口基數的不斷增大，建筑采暖能耗也會不斷增加。本文對居住建筑采暖節能技術做出探討與分析，希望能為節能減排提供技術思路。

一、當前居住建筑采暖的概況

（一）居住建筑采暖的背景

我國幅員遼闊，國土橫跨熱帶、亞熱帶、中溫帶、溫帶、寒帶等六個氣候帶，這也帶來了多樣性的氣候，但在冬季我國大部分地區較為寒冷，人們對集中供暖有著較大的要求。近年來，隨著我國人口的不斷增加，建筑行業的迅猛發展，與之相伴的是不斷增長的采暖需求。據國家統計局數據顯示，我國集中供熱面積已從2013年的57.17億平方米增加到了2018年的87.8億平方米，增長率達34.9％；同時，熱水供熱總量也由2013年的266462萬吉焦增長到2018年的323665萬吉焦，增長率達17.8％。特別對于南方地區，近幾年全國兩會期間，不斷有人大代表提出推動南方地區集中供暖的發展，早日布局南方采暖的基礎設施，這也是許多南方人民群眾的心聲，社會需求很大。隨著建筑采暖規模的不斷擴大暴露出許多問題，首當其沖的便是能源浪費的問題，因此采暖節能的發展迫在眉睫。

（二）居住建筑采暖存在的問題

摘要:分析了既有居住建筑結構安全存在的問題以及需要進行改造的內容，對居住建筑地基基礎、上部結構構件等安全相關的改造技術進行了分析，分析了各種改造技術適合的情況以及需要注意的要點，對于居住建筑結構安全改造工程實踐具有參考意義。

關鍵詞:居住建筑，結構安全，改造技術

我國既有居住建筑由于設計問題、施工缺陷、抗震設防標準提高、材料老化失效、使用功能變化等諸多原因，導致既有建筑結構的安全性降低，為了使房屋能繼續正常使用，通常采用加固改造來滿足房屋的安全性能。隨著近年來加固改造市場的發展，加固改造技術也呈現多樣化［1-3］。本文分析幾種適合居住建筑改造的技術，為既有居住建筑結構改造工程提供參考。

1居住建筑結構存在的問題［4］

1)結構承載能力退化。居住建筑因使用年限久遠其所用材料破損，性能降低，結構達不到安全標準，是既有居住建筑的安全威脅因素。2)未考慮抗震設防或抗震設防水準較低。部分老舊建筑由于建造年代較早，當時沒有抗震規范或者抗震設防水準較低，這些老舊建筑需要進行抗震安全改造。

2改造技術分析

居住建筑改造與公共建筑有相同的地方，也有不同之處。本文針對既有居住建筑結構安全存在的問題，對適合居住建筑的改造技術進行分析。

一、居住建筑物節能設計要求

我國的地域廣闊，居住建筑的節能設計要求因地制宜，各不一樣。我國在地理上緯度跨度較大，南北方氣候相差較大。一般來說，采用規定性評價和性能性評價，綜合兩種并行的評價體系以便檢測。

（一）規定性評價

主要包括建筑物體形系數、窗墻面面積比、圍護結構傳熱系數等。這些在各地出臺的地方標準當中都有嚴格的限定。一般來說，國家有關部門會對這一類操作難度大的工程設計系數進行硬性的參數規定。設計人員按照相關的參數限制進行設計就能過關。以武漢市為例，只要節能設計的體形系數、窗墻面積比、圍護結構傳熱系數、遮陽系數、玻璃可見光透射比不超過所規定的限值時，即可判定為節能設計合格。

（二）性能性評價

居住建筑的性能化指標不同于規范性指標，尚未作出具體的參數限值確認。給予設計人員充分的利用空間，只需要居住建筑能夠同時滿足建筑熱環境質量要求和能耗要求即可。以武漢市為例，室內熱環境設計計算參數，應符合下列要求：臥室、起居室等室內設計計算溫度采暖取18℃，空調取26℃；換氣次數取1.0次/h。建筑能耗計算設備能效比取3.0，性能系數取1.9。

二、居住建筑物節能設計構成

摘要：文章汲取傳統民居營養對居住建筑節能設計進行具體分析，包括套內功能空間布局、室內通風組織、兼顧冬夏季節的圍護墻體設計、節能門窗設計。

關鍵詞：傳統民居；居住建筑；節能設計

傳統民居中包含著各個時代人們對于建筑形態的深層認識，通過分析其中的自然生態觀，提取建筑形態和自然因素之前的關系，為新時期的建筑發展不斷積累經驗。

1套內功能空間布局

住宅中的室內空間布局應該滿足市內的自然通風和采光要求，在現實設計工作中，并非是全部房間都能具備良好的通風、采光條件，不同房間內，因其使用時間、重要程度和使用性質之間的差異，對于室內熱度要求也存在一定差異，因此需要明確優先順序，先是主臥和起居室，隨后是工作室與次臥，最后是衛生間和廚房。住宅內部空間的核心主要是以客廳為主，臥室、過道、餐廳等空間主要是圍繞客廳進行布置。除了衛生間和臥室等封閉性空間外，玄關、過道和餐廳等通常也和客廳相連接，最終形成一種大型連通空間，在整個空間當中，居住者駐足時間最長的區域是客廳，同時也是采暖與制冷時間最長的區域，因為過道、餐廳和客廳彼此互相連接，導致客廳采暖和制冷等過程浪費大量能耗，為了進一步降低空調能耗，盡量將客廳與其他空間設計空間隔斷，在保證自然通風條件的基礎上可以設計成活動隔斷，比如可以推拉和折疊的隔斷，因為過道和餐廳等空間通常是經過客廳直接采光的，因此為了減少光線遮擋，可以通過玻璃進行隔斷。因為在夏季，廚房成為主要的熱源，其傳出來的熱量會增加空調制冷能耗，在這種狀況下，需要對廚房的門窗進行有效的隔熱處理，將多余熱量阻隔在客廳和餐廳之外。

2室內通風組織

自然通風是當下比較流行的一種調節建筑熱環境的設計方式，通過自然風取代空調制冷，同時還能提供清潔、新鮮的自然空氣，能夠促進居住者身心健康發展。自然風的變化幅度較大，其在不同季節中，整體風向和風速也存在較大的差異。在設計建筑住宅的過程中，應該從建筑的通風口、構件導風、空間、平面風路和建筑朝向等幾方面進行系統設計。（1）可以設置凹入空間，從建筑空間角度入手，在迎風面設置成凹入空間，比如空中花園、敞廳和凹陽臺等，可以起到兜風作用，提高進風口的整體風壓，在坡地底層的前方區域設計成架空形式，也可以形成一種凹入空間兜風，在迎風面設計凹入空間可以有效減少通風距離。（2）構件導風，這種導風措施主要是通過在建筑中設置導風構件，順著建筑外墻人工建設負壓區和正壓區，從而促進自然風能夠通過正壓區進入室內，從負壓區導入活動范圍，導風構件主要包括垂直導風板、迎風墻、窗扇。在室內采光面設有兩個保持一定間距的窗戶時，可以在窗戶兩側設置垂直導風板。（3）外廊交通布置。通過這種方式能夠有效形成一種穿堂風。如某樓盤中便是利用外廊交通組織形式進行設計，主要是在住宅內部設計成一種躍層形式，在外廊區域附近設置相應的入口花園。

摘要:隨著我國經濟社會的不斷發展，促使人們對于建筑提出了更高的要求。為了確保建筑工程的質量，施工單位需要對施工方案的科學性及其合理性進行保證，之后施工人員與方案相結合來進行施工。在對既有居住建筑進行節能改造期間，對BIM技術進行應用，促使工程效率得以切實提升。本文首先對BIM技術的概念進行簡要分析，并在此基礎上，對既有居住建筑節能改造關鍵技術以及BIM技術在既有居住建筑節能改造中的應用進行了研究與探討，以供參考。

關鍵詞:BIM技術；既有居住建筑；節能改造；應用

BIM技術，也就是建筑信息模型，其出現對目前項目參與各方的協作方式產生了極大的變化，促使每個人都能夠提高生產效率并獲得收益。在對既有居住建筑進行節能改造期間，BIM技術有著十分明顯的優勢，并且對通風、采光等進行借助，有效控制視覺對人心理產生的感受，從而將最佳的改造方案得以最終確定。

1BIM技術的概念

BIM技術能夠在工程設計、建造以及管理等方面進行應用，是一種數據化的工具，在建筑工程實際施工期間，提供更加準確的信息給相關施工人員，并通過三維的形式將建筑構造進行展現，從而便于工程建設項目得以順利開展。在應用BIM技術期間，應與相關標準相結合[1]。一般來說，BIM技術涉及有關數據、格式的標準，應在標準規范內使用相應技術。通過制定標準，在設計實施期間，為相關工作人員在不同的階段中更加方便地對項目的有關信息進行獲取，對建筑信息模型進行構建。

2既有居住建筑節能改造關鍵技術的應用

2.1外墻節能改造