【正文】 參數。而在冬季為了保證室內的溫度，門窗常常關閉，此時建筑迎風面的風壓會與室內空氣壓力產生壓力差，空氣會由建筑迎風面靜壓的推動下由門窗的縫隙流入室內。 根據以上標準可以確定，風速和風速放大系數應作為評價風環(huán)境的參數。表31 行人舒適感與風速的關系[30]風速人的感覺V5m/s舒適5m/sV10m/s不舒適，行動受影響10m/sV15m/s很不舒適，行動受嚴重影響15m/sV20m/s不能忍受20m/sV危險建筑物的存在影響了風原來的流動狀態(tài)，使來流風速發(fā)生變化，產生利于或不利于行人舒適度的影響。（1）風速風速就是空氣移動的速率。隨著Phoenics的成功，越來越多的商用CFD模擬軟件陸續(xù)開發(fā)并得到廣泛應用，如Fluent, CFX, StartCD等都是當今主流的CFD模擬軟件。Phoenics的操作簡單，界面友好，可以適用于非流體力學專業(yè)的研究人員進行研究。如圖31所示，為CFD軟件的模擬求解過程。 基于CFD模擬的風環(huán)境評價方法CFD模擬與風環(huán)境評價分析是本文研究的核心步驟。圍繞寒地城市的氣候特點進行分析，總結出寒地城市的氣候特征、風環(huán)境特征及影響因素，并提出寒地風環(huán)境面臨的問題，從而為下文的研究提供了切入點。但建筑是不可移動的，在夏季，建筑排布形式對風速降低的效應同樣產生作用，會造成夏季通風不利的效果，使室內外溫度很難通過自然通風得到降低，不僅不利于營造舒適的室內外環(huán)境，更增加了夏季室內通風和空調設備的能耗。圖24 寒地冬季空無一人的室外場所 寒地城市冬季防風與夏季通風的矛盾建筑的壽命較長，少則數十年，多則上百年，因此在建設之前必須坐好充分的規(guī)劃設計，使建筑在建設后能夠盡量滿足多方需求保證多方面的利益。 寒地城市風環(huán)境面臨的問題 寒地城市風環(huán)境對生產生活的影響為了降低建筑間的風速，寒地城市的建筑群體普遍密度相對較大，又由于寒地冬季太陽照射角度偏低，陰影區(qū)較多，溫度較低，路面冰雪又很難通過太陽照射而融化，因此在未清除時會給居民的出行造成極大的不便。3）建筑材料：建筑材料包括建筑的外墻質地和建筑的門窗。5）氣溫：氣溫能夠進一步影響室外人的體感舒適度。2）風壓：風的形成會產生風壓，造成建筑的冷風滲透，影響建筑的能耗。另一方面，中國寒地城市相對密度較大的建筑布局尤其是日益增多的高層建筑群體布局也導致了建筑群內防風性能較差等方面的問題，尤其是在寒冷的冬季，許多建筑群內部由于高層建筑周圍風速過大而使其周邊活動的居民倍感寒冷，甚至舉步維艱，類似的這些問題在一些規(guī)模較大的寒地城市中更為突出。在不利方面，過強的風會對寒地建筑產生一定的影響，更會嚴重降低秋冬季節(jié)人們在室外的體感舒適度。近年來，我國北方城市普遍飽受霧霾的侵襲。 寒地城市的風環(huán)境特征風是由于空氣受熱膨脹而升高，而低溫冷空氣橫向補充而形成的一種最基本的自然現象，通俗的講就是空氣的流動。中國人口眾多，寒地城市人口密度比起地處歐洲及北美洲的寒地城市來說大得多，城市用地又相對緊張，為解決居民住房的需求，許多寒地城市自身不得不對建筑日照兼具進行一定的縮減，因而普遍存在住宅日照間距不足的問題。寒地城市的日照同樣也是寒地氣候的重要特征。同時，人體具有生理平衡和交換功能，人的體溫恒定在37攝氏度左右，皮膚約保持33攝氏度，這一內外溫差可以使體內熱量傳到表層散發(fā)，使體內新陳代謝的熱量釋放到外界環(huán)境中去，當環(huán)境溫度升高時，一方面體內部分熱能轉化為動能，以維持體內的熱量平衡；另一方面，通過出汗帶走體內熱量。而在冬季因為高緯度的特殊大氣環(huán)流影響，寒地城市長期受寒潮侵襲。另一部分寒地商業(yè)步行街以半室內購物中心為主要形式，以大型城市綜合體的新興商業(yè)休閑模式吸引市民，與具有歷史特色的商業(yè)步行街區(qū)形成“仿古”和“新潮”兩種商業(yè)街區(qū)模式的鮮明對比，相得益彰。也有的步行街表現為室內外空間的交融和穿插，例如柏林波茨坦廣場的索尼中心（如圖233），由一個能夠遮蔽數棟建筑的巨大玻璃頂和其下方的建筑組成，形成了半室內的商業(yè)步行街區(qū)，創(chuàng)造出了極具特色的步行空間。建筑內部由多層店鋪圍合出半室內化街道，在街道內設有花壇、雕塑和休息用的桌椅等（如圖232）。圖22 阿爾巴特街圖底關系分析圖半室內購物中心也是商業(yè)步行街區(qū)的重要類型，于20世紀末期在北美和歐洲得到了廣泛的發(fā)展。阿爾巴特街于1985年改造成為莫斯科的第一條步行街。圖21 哥本哈根步行街圖底關系分析圖繼哥本哈根步行街后，許多寒地城市相繼建設了自己的步行商業(yè)街。如圖21為哥本哈根步行街區(qū)域的圖底關系。 寒地商業(yè)步行街區(qū) 位于北歐的寒地國家丹麥于1962年首創(chuàng)了第一條寒地商業(yè)步行街。我國相關領域的專家學者多習慣于將使用“寒地城市”這一稱呼。本文通過采用AutoCAD、Sketchup等繪圖軟件進行模型的建立，并應用計算流體力學模擬軟件Phoenics對中華巴洛克建筑群多種建筑布局模型的風環(huán)境進行模擬[21]。 研究方法（1）文獻研究通過查閱文獻等與建筑風場和建筑群風環(huán)境等相關研究，在前人研究和現行行業(yè)規(guī)范等的基礎上找到寒地商業(yè)步行街區(qū)風環(huán)境研究的切入點和創(chuàng)新點，為論文中的研究提供理論和實例的支撐，使研究成果更加飽滿完整[1]。研究的主要內容為：（1） 分析了寒地商業(yè)步行街區(qū)建筑的風環(huán)境特征及影響因素，并對室外風環(huán)境的舒適度評價標準進行了闡述。此外，分析對象體量、規(guī)模較小，沒有對大型建筑群體建筑布局進行細致分類的模擬分析，研究結論不能構成體系，更難以在規(guī)劃設計中形成系統的設計方法和規(guī)范要求。周莉等人利用CFD模擬軟件對3幢平行布置的高層進行了風環(huán)境的模擬和分析，通過調整建筑的間距模擬出不同的風環(huán)境，在進行比較和分析后提出了改善建筑群風環(huán)境的優(yōu)化設計策略[19]。這項研究也奠定了其他氣候類型地區(qū)相關研究的基礎[17]。在研究中發(fā)現。三個風向下進行模擬，對模擬結果進行了分析，發(fā)現不同的布局模式會產生建筑群體內狀態(tài)不同的氣體流場和壓力場[14]。Omar S. Asfoury以干旱地區(qū)為例，研究了室外風環(huán)境與建筑布局間的關系。湖南大學都桂海同樣驗證了數值模擬結果的可靠性和有效性，并通過模擬分析比較五種布局形式在不同風向角下的風環(huán)境，進行了風環(huán)境與風向之間關系的相關研究[10]。這項研究表明，通過計算機的數值模擬能夠準確、快速、低成本地對建筑周圍風場進行模擬和分析[8]。 CFD技術的可行性研究Stathopoulos等人率先對通過數值計算對七幢平行排列的建筑群體的風場進行模擬分析，其結果與風洞試驗基本吻合，因此證明了數值計算對于建筑周圍風場模擬分析的可行性[7]。風洞試驗可以得到風的流動狀態(tài)及其與試驗對象的相互作用，但由于成本和規(guī)模不適用于建筑及建筑群，風洞試驗室不能作為分析建筑與風的關系的技術手段，因此成本低、可操作性強的CFD軟件可以大大提高分析的效率。風很容易感知。通過CFD軟件的技術手段，結合寒地氣候特點，從提高室外舒適度和減少建筑能耗兩個角度進行分析和綜合考慮，建立合理的評價體系，總結出提高氣候適應性的建筑布局模式，并結合對典型寒地城市建筑布局的實例調查所得到的建筑布局氣候適應性特征，提出各類建筑布局的氣候適應性策略，從而通過提高風環(huán)境的質量實現對城市微氣候的改善。隨著經濟的快速發(fā)展，我國城市化水平大幅度提高。不同體量、形態(tài)的建筑通過不同的組合會產生不同的風環(huán)境。城市微氣候主要是指城市的微環(huán)境氣候，主要以微氣候的各項物理指標、室外空氣質量指標和人的體感舒適度指標等作為衡量其好壞的標準。城市五島效應是城市的熱島效應、干島效應、濕島效應、雨島效應和混濁島效應的總稱。然而在能源大量消耗的今天，不可再生并對環(huán)境產生巨大污染的化石能源在能源結構中占據主要地位，而太陽能、風能、潮汐能等清潔能源雖然已得到了巨大的發(fā)展，但應用率依然不高，而建筑能耗已達到社會總能耗的三成[6]。然而，隨著人類社會數千年空前的高度發(fā)展，機械化和智能化的建筑施工技術早已取代了低效且施工能力極其有限的人力，城市在橫向和縱向上的發(fā)展規(guī)模遠遠大于古代中西方的城市，甚至可以擺脫或消除自然條件對城市發(fā)展的限制。1 緒論 研究背景人的生存離不開環(huán)境，生存環(huán)境的好壞深深地影響著人的生活質量。關鍵詞　寒地；商業(yè)步行街區(qū)；建筑布局；風環(huán)境；CFD模擬；AbstractWith the continuous development of economy and society, mercial pedestrian streets swarm in all parts of the country, which is ing out to be the new ideal place for locals to enjoy entertainment and leisure and meanwhile playing an important role in the development of the society. Nevertheless, humans also start to pay attention to the wind environment due to the development of the mercial pedestrian streets.Keywords　目錄摘要 IAbstract II1 緒論 1 研究背景 1 能源的浪費與廢氣的過度排放 1 城市五島效應日益嚴重 1 社會對城市微氣候的日益關注 2 研究目的與意義 3 研究目的 3 0研究意義 3 國內外相關研究綜述 3 CFD技術的可行性研究 3 CFD技術對建筑布局與風環(huán)境的研究 4 CFD技術應用于實際環(huán)境問題的解決 5 研究內容和方法 5 研究內容 5 研究方法 6 論文研究框架 62 寒地商業(yè)步行街區(qū)風環(huán)境的基礎研究 8 相關概念 8 寒地城市 8 寒地商業(yè)步行街區(qū) 8 寒地城市的風環(huán)境特征 11 寒地城市的氣候特征 11 寒地城市的風環(huán)境特征 12 寒地城市風環(huán)境的影響因素 13 寒地城市風環(huán)境面臨的問題 13 寒地城市風環(huán)境對生產生活的影響 13 寒地城市冬季防風與夏季通風的矛盾 14 本章小結 143 寒地商業(yè)步行街區(qū)建筑布局的CFD模擬與分析 15 基于CFD模擬的風環(huán)境評價方法 15 CFD技術 15 評價體系的建立 16 寒地商業(yè)步行街區(qū)建筑布局的現狀 18 中華巴洛克建筑群的街道空間布局與現狀 19 中華巴洛克建筑群的院落空間布局與現狀 20 中華巴洛克建筑群的廣場空間布局與現狀 22 模型的建立與相關參數的設定 23 中華巴洛克建筑群的模型建立 23 風環(huán)境模擬的相關參數設定 24 中華巴洛克建筑群街道布局模式的CFD模擬與分析 24 中華巴洛克建筑群街道布局模式的CFD模擬 24 中華巴洛克建筑群街道布局模式的風環(huán)境分析 25 中華巴洛克建筑群院落布局模式的CFD模擬與分析 26 中華巴洛克建筑群院落布局模式的CFD模擬 26 中華巴洛克建筑群院落布局模式的風環(huán)境分析 31 中華巴洛克建筑群廣場布局模式的CFD模擬與分析 32 中華巴洛克建筑群廣場布局模式的CFD模擬 32 中華巴洛克建筑群廣場布局模式的風環(huán)境分析 35 本章小結 374 基于CFD模擬的寒地商業(yè)步行街區(qū)風環(huán)境優(yōu)化 38 建筑布局與風環(huán)境特性 38 建筑物的風場特性 38 建筑圍合空間的風環(huán)境特性 39 防風屏障的擋風特性 41 中華巴洛克建筑群的風環(huán)境優(yōu)化設計 41 中華巴洛克建筑群院落空間的風環(huán)境優(yōu)化設計 42 中華巴洛克建筑群廣場空間的風環(huán)境優(yōu)化設計 43 中華巴洛克建筑群街道空間的風環(huán)境優(yōu)化設計 44 寒地商業(yè)步行街區(qū)風環(huán)境優(yōu)化模式 44 建筑布局風環(huán)境優(yōu)化模式 44 單體建筑防風優(yōu)化模式 45 防風屏障設計模式 46 本章小結 47結論 48參考文獻 50附錄 53攻讀學位期間發(fā)表的學術論文 54致謝 55個人簡歷 56千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。通過橫向和縱向綜合對比分析模擬結果，得到最佳建筑布局和朝向。在對CFD模擬分析的方法進行了簡單闡述后，根據前人的研究和《綠色建筑評價標準》，制定了風環(huán)境評價的標準，建立了風環(huán)境評價體系，為對寒地商業(yè)步行街區(qū)的風環(huán)境模擬奠定了基礎。由于商業(yè)步行街區(qū)街道、院落和廣場等室外活動空間數目、體量均較大，是市民休閑娛樂的主要場所，尤其是在寒地城市，風環(huán)境的水平會直接影響市民在進行室外活動時的舒適度。而隨著商業(yè)步行街區(qū)的發(fā)展，其風環(huán)境也日益受到人們的重視。本文以典型寒地城市哈爾濱的中華巴洛克建筑群為例，首先從寒地的氣候條件和建筑布局特點入手，探討了寒地氣候和風環(huán)境的特征，分析了影響寒地商業(yè)步行街區(qū)風環(huán)境的因素，總結了寒地風環(huán)境面臨的問題。的旋轉并進行模擬，得到同一空間八種朝向的模擬結果，根據風環(huán)境評價體系研究其建筑布局、朝向與風環(huán)境的關系并發(fā)現現狀朝向下個空間風環(huán)境存在的問題。本論文在研究過程中，綜合運用了CFD模擬、對比分析、總結歸納的方法，通過CFD模擬使規(guī)劃中的風環(huán)境問題具象化，在可視的問題中進行分析和優(yōu)化，總結出建筑布局與風環(huán)境的規(guī)律以及規(guī)劃中風環(huán)境設計的方法，將規(guī)劃設計參數化，為寒地商業(yè)步行街區(qū)的風環(huán)境設計提供科學理論依據。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。而古羅馬建筑師維特魯威所著《建筑十書》提出的理想城市模式中，為了避免強風，設立了放射道路不應直接對著城門的原則。如今人類的生活已離不開能源，城市更是能源最大的消費者。城市五島效應就是這一系列問題的典型。這種城市空間的巨大變化產生了獨特的有別于自然氣候的城市微氣候。同時，城市微氣候與建筑同樣存在著密切的聯系。 研究目的與意義 研究目的城市的發(fā)展必然伴隨著對自然環(huán)境和城市內部環(huán)境的破壞。本文著眼于建筑間的位置關系，希望通過進行風環(huán)