建筑与风环境的关系及案例分析
建筑布局对住宅小区风环境的影响探究
建筑布局对住宅小区风环境的影响探究随着城市化进程不断加快，人们对于住宅生活品质的要求也越来越高。
除了对房屋本身的装修和设施要求外，对于周边环境的要求也越来越高。
而其中一个重要的环境因素就是风环境。
建筑布局对住宅小区风环境的影响是一个值得深入探讨的话题。
本文将从建筑布局对风环境的影响进行探究，以期为住宅小区的规划和建设提供理论参考和实践依据。
一、风环境对住宅小区的重要性风环境是指在一定范围内，大气中任意空间处，气流的状态和特点。
对于住宅小区而言，良好的风环境不仅能够提供通风、换气的必要条件，更能够调节周边的温度和湿度，改善居住环境。
而不良的风环境则会影响住宅小区的居住舒适度，甚至影响住户的健康。
设计和规划住宅小区的风环境是非常重要的。
二、建筑布局对风环境的影响1. 建筑的朝向建筑的朝向是决定室内外空气流通的重要因素。
一般来说，南北朝向的建筑能够使室内外的空气流通得到保证，有利于室内空气的新鲜度和舒适度。
而东西朝向的建筑则会因为日照和风向的关系而对室内外的风环境产生一定的影响。
2. 建筑的高低错落建筑的高低错落直接影响着风的进出和流动。
在住宅小区内，如果建筑的高低错落合理，能够形成气流的进出口，有利于空气的流通和通风。
而建筑的高度过高或过低都会影响到风的流动，从而影响整个小区的风环境。
三、建筑布局对风环境的优化1. 合理规划建筑朝向在住宅小区的规划设计中，可以通过合理规划建筑的朝向来优化风环境。
尽量让住宅朝向南北，以保证室内外空气的流通。
对于东西朝向的建筑，可以通过合理的设计来降低风对室内外空气的影响。
3. 合理控制建筑密度和间距在建筑的规划设计中，需要合理控制建筑的密度和间距，避免过密和过大的排列。
以保证空气的流通和通风，改善小区的风环境。
四、实际案例分析以某住宅小区为例，该小区是一个南北朝向的住宅区，建筑的高度错落比较合理，建筑之间的间距也比较舒适。
经过实地调查和模拟实验发现，该小区的风环境相对较好，室内外空气流通良好，居住舒适度较高。
高层建筑中的风力与抗风设计原则
高层建筑中的风力与抗风设计原则随着城市化进程的加快，越来越多的高层建筑耸立于城市之中，成为城市的地标。
然而，高层建筑所面临的风力问题也变得愈发突出。
在设计和建造高层建筑的过程中，考虑风力的作用和抗风设计原则至关重要。
本文将探讨高层建筑中的风力与抗风设计原则。
一、风力对高层建筑的影响风力是指风对建筑物所产生的运动力。
由于高层建筑所处的位置和高度，会受到强风的影响。
风力对高层建筑的影响主要包括以下几个方面：1. 建筑物的稳定性：风力可以对高层建筑施加侧向力和扭转力，可能导致建筑物倾斜、倒塌或甚至破坏。
2. 建筑物的振动：高层建筑在受到风力作用时会出现振动现象，如果振幅过大，会影响到建筑物的使用安全。
3. 建筑物的舒适性：高层建筑中的风力会对居民和使用者的舒适性造成影响，如风压变化、风吹噪声等。
二、抗风设计原则为了确保高层建筑在强风环境下的安全运行，需要采取一系列的抗风设计原则：1. 高层建筑结构设计合理：设计时应考虑建筑物的受风面积、结构材料的强度和刚度等因素，以保证建筑物的整体稳定性。
2. 强化建筑物的支撑系统：高层建筑需要具备稳固的支撑系统，如混凝土核心筒、钢结构框架等。
这些支撑系统可以有效抵抗侧向风力和扭转力的作用，确保建筑物的整体稳定。
3. 使用减风技术：减风技术包括风洞试验、风洞模型、开窗调节等，这些技术可以通过改变建筑物的形状、增加建筑物表面的粗糙度等手段来减少风力对建筑物的影响。
4. 加强建筑物的外墙设计：外墙是高层建筑与外部环境之间的界面，需要具备良好的抗风性能。
合理的外墙设计可以降低风力对建筑物表面的压力，同时减少风噪声和风压变化对居民的影响。
5. 定期检测和维护：高层建筑在使用过程中，应定期进行抗风性能的检测和维护工作，及时发现和解决可能存在的问题，确保建筑物的长期稳定性和安全性。
三、国内外抗风设计案例1. 上海中心大厦：作为上海的地标性建筑，上海中心大厦采用了多项抗风设计措施，如空气动力学效应分析、超高层风振控制技术等，确保了建筑物在强风环境下的稳定运行。
建筑与风环境的关系及案例分析
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目录 Contents
(一).收集并分析2-3个通过设计、规划手段改善外部风环境的实例。（风环境案例） (二).收集并分析2-3个通过设计、规划手段改善城市热岛效应的实例。（热岛效应案例） (三).寻找西工大新校区室外风环境的不利地点，并从规划及设计的角度，提出改进的意 见和建议。（校园风环境） (四).参考文献
法兰克福商业银行平面图
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法兰克福商业银行中庭
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法兰克福商业银行
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
(一).风环境案例 Wind Environment
(三) 减小“建筑物风影区”优化设计策略 建筑风影区平面范围的大小与高层建筑的平面特征、建筑体量高宽 比、气流的流向等有关。以下是相应的一些优化策略。
根据风环境的研究结果显示，折线的切割方式比直线更能有效的 弱化风速，切割的形体能使迎面吹来的强风折向不同的方向，化 解气流的过于集中，切割的形体同时也具有一定的导风作用，对 化解边角强风比较有利。
Al Hamra Firdous Tower(哈姆拉菲尔杜斯大厦)高度达412m，是 目前科威特最高的建筑。功能包含了办公空间、健身俱乐部、剧 院、美食广场的高端商业中心的商业综合体。Al Hamra塔地处科 威特半岛中心的黄金地段。沿着海岸线感受城市全景，超高层塔 楼的形象强烈地突出于城市的天际线。 在规划阶段，设计师根据基地边界，设定了60mX60m的塔楼平 面，采用旋转削减25%周边楼板的方法满足了对建筑面积的控制 要求。太阳能分析的结果表明建筑应切掉西南转角，而风环境的 研究结果显示折线的切割方式能有效地缓和风速，化解强气流的 干扰。因此，建筑的最终形式是在底层平面西南角切除楼板1/4的 面积，并渐变至顶层平面的东南角，这是由风环境模拟分析过程 推导而来的最优化设计。
《2024年建筑与气候——夏热冬冷地区建筑风环境研究》范文
《建筑与气候——夏热冬冷地区建筑风环境研究》篇一摘要：本文着重探讨夏热冬冷地区建筑风环境的设计与研究。
通过分析气候特点、建筑形式、以及风环境对建筑的影响，提出相应的设计策略与优化措施，旨在为该地区建筑风环境的改善提供理论依据和实践指导。
一、引言夏热冬冷地区因其特殊的气候条件，对建筑的设计与建造提出了更高的要求。
其中，风环境作为建筑外部环境的重要组成部分，直接关系到建筑的舒适度、能耗以及微气候的改善。
因此，研究该地区建筑风环境，对于提升居住环境的品质具有十分重要的意义。
二、夏热冬冷地区气候特点夏热冬冷地区的气候特点主要表现为夏季炎热潮湿，冬季则寒冷干燥。
夏季长时间的高温高湿，对建筑的通风与遮阳提出了较高的要求；而冬季的寒冷干燥，则要求建筑具有良好的保温性能。
这种气候条件下的建筑，需要综合考虑夏季的通风与冬季的保温，以达到舒适与节能的目的。
三、建筑形式与风环境的关系建筑形式是影响风环境的关键因素之一。
不同形式的建筑对风的引导、阻挡、分散等作用不同，从而形成不同的风环境。
例如，开放式的建筑布局有利于夏季风的流通，提高建筑的通风效果；而封闭式的建筑布局则能在冬季阻挡冷风的侵入，提高建筑的保温性能。
此外，建筑的体量、高度、进深等因素也会对风环境产生影响。
四、建筑风环境的研究方法建筑风环境的研究方法主要包括现场实测、风洞实验、数值模拟等。
现场实测可以直观地了解建筑周围的风速、风向等参数；风洞实验则可以模拟不同气候条件下的风场变化，为建筑设计提供依据；而数值模拟则可以通过计算机软件对建筑周围的风环境进行模拟分析，为设计提供更为全面的数据支持。
五、夏热冬冷地区建筑风环境的设计策略针对夏热冬冷地区的特殊气候条件，建筑风环境的设计应遵循以下策略：1. 夏季通风：通过合理的建筑布局和开窗设计，引导夏季风的流通，提高建筑的通风效果。
例如，可以采用开放式布局、增加开窗面积等方式。
2. 冬季保温：在保证通风的前提下，通过增加建筑的保温材料、改善建筑的密闭性等方式，提高建筑的保温性能。
建筑工程中的抗风设计与施工实践案例分析
建筑工程中的抗风设计与施工实践案例分析引言：风是一种自然力量，无论是自然环境中的还是人工建筑物中的，都具有巨大的威力。
在建筑工程中，抗风设计是非常重要的一项工作。
本文将通过实践案例分析，探讨建筑工程中的抗风设计与施工实践，以及相关的经验和方法。
一、抗风设计的重要性抗风设计在建筑工程中具有重要的意义。
首先，风力对建筑物的破坏性是巨大的，尤其在台风、龙卷风等恶劣天气的情况下更加明显。
其次，抗风设计能够提高建筑物的结构稳定性和安全性，保障人们的生命财产安全。
此外，抗风设计还能够提高建筑物的使用寿命，降低维修与修复成本。
二、抗风设计的方法与原则1. 了解风环境：抗风设计的第一步是了解当地的风环境，包括平均风速、最大风速、风向等参数。
这需要借助气象数据和实地观测等手段进行科学分析。
2. 应用风荷载标准：根据不同的建筑物类型和风环境条件，应用相应的风荷载标准进行风荷载计算。
常用的风荷载标准包括国家标准《建筑结构荷载标准》和国际标准《风荷载标准》等。
3. 选择合适的结构形式：在抗风设计中，选择合适的结构形式是关键之一。
一些常见的抗风结构形式包括框架结构、剪力墙结构、框支剪墙结构和筒体结构等。
根据具体的建筑物类型和风环境条件，可以选择不同的结构形式。
4. 加强结构连接：在设计和施工过程中，要加强结构的连接，确保各个构件之间的稳固性。
使用合适的连接件和连接方式，提高结构的整体抗风性能。
5. 考虑抗风装置：根据实际需求，可以采用风挡、风向槽和风档等抗风装置，以降低风荷载的作用。
三、案例分析1. 案例一：某高层住宅建筑该建筑位于海滨地区，常年受到强风的侵袭。
在设计过程中，采用了钢筋混凝土框架结构，结构形式简单、刚性强。
同时，在设计中也考虑了风向槽和风挡等抗风装置，有效降低了风荷载的影响。
施工过程中，严格控制了结构的连接质量和施工工艺，确保了结构的稳定性和安全性。
2. 案例二：某大型商业综合体该建筑位于台风频发地区，在设计中采用了钢框架结构和剪力墙结构相结合的形式。
建筑与风环境的关系及案例分析
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(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
2. 贯通的洞口 高层建筑随着高度和宽度的加大，会受到风振效应和背部涡流区等众 多不良风环境的影响，为了避免高层建筑由于过于封闭的形体而造成 强大气流的互相混合，可以在高层建筑形体处理上预留出贯通整个建 筑的洞口，又可称之为“掏空”的处理，化解从正面各个方向吹来的 风力，弱化了强风对高层建筑的破坏力，同时也缩减了高层建筑背面 风影区的范围，加强了空气的流动。 日本的NEC总部大楼是一个很好的案例，该大楼由日本现代主义建筑 师丹下健三设计，建于1970年代的日本电信大厦形体经过反复推敲， 对风环境的考虑成为建筑方案最终敲定的关键因素，建筑体量关系分 为上下两部分，以斜面形体过渡处理上下体量之间的联接，上部体量 的缩小是在综合评定几种体量关系所造成的风环境状况后做出的最后 选择，中部斜面的处理成为上部气流下行的缓冲并顺势改变了气流运 动方向，减弱上部气流对下部体量中屋顶带来的压力。方案中最为典 型的是在建筑的下部体量中部挖出一个极大的透空门洞，透空处理一 方面相当于减小了建筑垂直于迎风面的跨度，减小体量过大造成的风 影区范围及对下风向建筑通风带来的影响，通过建筑底层下部空间的 屋顶开洞，创造了一个有顶光的多层地下大厅，使建筑物地下空间通 风更通畅。
1. 倾斜面形体 利用倾斜面造型也是高层建筑体形塑造的常用手段。斜面所带来的 动感和韵律感可以使建筑外观舒展、流畅而富有个性。高层建筑高 度较高，但是考虑到消防分区的面积要求，标准层平面尺寸相对较 为固定，所以利用一定的斜面处理可以减小高层建筑的体量感。倾 斜面体形一般采取下大上小，随着高度的增加逐渐减小平面的特点 ，整个建筑的形体形成内收的特征，这样所形成的建筑物风影区范 围也相应的减小。
案例分析地区居住建筑地方风格与自然环境关系
案例分析地区居住建筑地方风格与自然环境关系摘要：地区居住建筑自产生以来就具有鲜明的地方性色彩，可以说，居住建筑地方性特征是其根本属性。
建筑地方风格是经过地区内自然环境、社会条件和建筑形式之间长期协调与发展形成，自然环境在其形成与发展中具有更为强烈的主导作用。
可以说，居住建筑的地方风格是自然环境的鲜明体现，由自然环境主导，同时又能够对地区自然环境特点加以准确反映。
本文通过案例分析对地区居住建筑地方风格和自然环境之间的关系进行探讨，为建筑设计工作提供参考。
关键词：居住建筑；地方风格；自然环境；关系中图分类号：tu113.6+61 文献标识号：a 文章编号：2306-1499（2013）11-（页码）-页数对于地区居住建筑而言，地方风格是其与生俱来的根本属性，也是地区居住建筑的魅力所在。
居住建筑地方风格的形成是一个漫长的过程，需要建筑形式和地区自然环境、社会人文条件协调发展且互相作用，最终实现一种平衡状态。
在建筑地方风格形成过程中，自然环境具有更为强烈的主导作用，社会人文环境也需在自然环境决定基础之上对建筑地方风格产生作用。
因此，在进行建筑设计时，不仅需要对地区建筑地方风格进行充分考虑，更需要对建筑和自然环境之间的关系进行合理把握，保证建筑和自然环境之间的协调与共生。
本文通过案例分析方式，对地区居住建筑地方风格和自然环境之间的关系进行探讨。
1.自然环境直接影响地区居住建筑地方风格对居住建筑的地方风格进行探究，首先要对其物质性进行分析，而建筑的物质性往往和其所处地区自然环境直接相关。
换言之，自然环境直接决定着建筑地方风格的形成。
在自然环境中，直接影响建筑物质性的自然因素主要包括气候特征、地形条件与地区建筑材料等。
气候特征是决定建筑地方风格的首要因素。
居住房屋建造之初，就是为了实现遮风避雨的基本目的，创造内部适宜的气候环境。
在各地区修建居住建筑时，面对的第一自然要素就是地区气候条件，这和人们最基本生理需求的满足息息相关。
建筑与风环境的关系及案例分析
NEC总部大楼
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高层形体周边气流走向
(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
3. 平面布局的优化设计 针对基本几何形体关系，可以进行以下的布局优化策略：
高层建筑平面布局优化策略
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1.4. 常见的防止强风的措施
(图1) 风环境的形成机理
高层建筑风根据气流流动方向大体可分为两大类型：分流风和回流风。其中分流风又可分为边角侧风、 下冲风、开口部风、穿堂风。回流风又可分为迎风面逆风和风影区涡流(表1)。
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(表1) 高层建筑风分类5
(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
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哈姆拉菲尔杜斯大厦
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
(一).风环境案例 Wind Environment
（二）化解“迎风面涡旋”优化设计策略: 化解“迎风面涡旋”的根本在于使位于迎风面的建筑形体呈错落状，来达 到缓冲下冲涡旋气流的目的。
1. 迎风面为外凸的平面形式 建筑迎风面的平面形式是外凸或者内凹，将会产生不同的涡旋气流走向。 如果高层建筑迎风面的平面是外凸的形式，将把更多的高层建筑周围的气 流转移开来，化解一部分迎风面涡旋的气流。
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(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
2. 贯通的洞口 高层建筑随着高度和宽度的加大，会受到风振效应和背部涡流区等众 多不良风环境的影响，为了避免高层建筑由于过于封闭的形体而造成 强大气流的互相混合，可以在高层建筑形体处理上预留出贯通整个建 筑的洞口，又可称之为“掏空”的处理，化解从正面各个方向吹来的 风力，弱化了强风对高层建筑的破坏力，同时也缩减了高层建筑背面 风影区的范围，加强了空气的流动。 日本的NEC总部大楼是一个很好的案例，该大楼由日本现代主义建筑 师丹下健三设计，建于1970年代的日本电信大厦形体经过反复推敲， 对风环境的考虑成为建筑方案最终敲定的关键因素，建筑体量关系分 为上下两部分，以斜面形体过渡处理上下体量之间的联接，上部体量 的缩小是在综合评定几种体量关系所造成的风环境状况后做出的最后 选择，中部斜面的处理成为上部气流下行的缓冲并顺势改变了气流运 动方向，减弱上部气流对下部体量中屋顶带来的压力。方案中最为典 型的是在建筑的下部体量中部挖出一个极大的透空门洞，透空处理一 方面相当于减小了建筑垂直于迎风面的跨度，减小体量过大造成的风 影区范围及对下风向建筑通风带来的影响，通过建筑底层下部空间的 屋顶开洞，创造了一个有顶光的多层地下大厅，使建筑物地下空间通 风更通畅。
基础内容中文版建筑风环境模拟
建立数学模型
结果分析
根据实际问题的需求，建立相应 的流体动力学数学模型。
对模拟结果进行分析和评估，为 建筑设计提供依据和建议。
PART 03
建筑风环境模拟
REPORTING
建筑风环境模拟的原理
建筑风环境模拟是利用计算机模型来模拟建筑周围的风流动情况，以便评估建筑物 的通风性能和空气质量。
该原理基于流体动力学和数值计算方法，通过建立建筑物周围流场的数学模型，利 用计算机进行数值求解，得到流场中各点的速度、压力、温度等参数。
THANKS
感谢观看
REPORTING
背景
随着城市化进程加速，建筑风环境问 题日益突出。风环境模拟为建筑设计 提供科学依据，有助于解决城市热岛 效应、建筑通风不畅等问题。
风环境模拟的意义
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02
03
提高建筑设计质量
通过模拟，可以预测和分 析建筑的风环境，为建筑 设计提供优化建议，提高 建筑设计质量。
节能减排
通过优化建筑通风设计， 可以提高建筑的能源效率 ，降低能源消耗，实现节 能减排。
未来研究方向
改进模拟算法
随着计算机技术的发展，未来可 以进一步改进风环境模拟的算法
，提高模拟的精度和效率。
考虑更多影响因素
未来可以考虑更多的影响因素，如 地形、植被、建筑物高度等，以更 准确地模拟风环境。
拓展应用领域
未来可以将风环境模拟拓展到更多 领域，如城市规划、环境保护等， 为更多领域提供科学依据。
建筑风环境模拟可以帮助设计师了解建筑物周围的风环境，优化建筑物的通风性能 ，提高室内空气质量，降低能源消耗。
建筑风环境模拟的常用软件
Fluent
一款专业的流体动力学模拟软件，适 用于各种流体流动和传热问题的模拟 。
建筑与风环境的关系及案例分析
边角强风发生在建筑的边角处，会产生涡漩分流的现象， 造成建筑物边角两侧有较强的风速。削弱“边角强风”的 根本在于通过高层建筑边角的形态优化来弱化气流或者增 加表面阻尼。以下是在此基础上提出的一些优化策略。
1. 建筑边角圆润化
从弱化气流的角度出发，并且外界微气候环境最小影响程 度来说，建筑边界越是圆润，光滑，建筑背风向形成的压 力越趋于稳定，边角强风影响程度也就越小。例如RWE AG大楼，边角圆润的形体能较大的削弱强风，降低风荷 载。 高层建筑应具有符合空气动力学的圆弧状轮廓，并尽可能 将窄边面向冬季的主导风向或与其成一定的角度。杨经文、 罗斯福、福斯特等利用生物气候原理进行设计的建筑师， 他们常用的高层平面形式大都呈圆形、椭圆形等。
RWE AG大楼
(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
2. 设置遮风板 为化解高层建筑角部的强气流，增加建筑边角处阻尼，可以在转角部位阳台的角部设置遮风板，可以 有效地减弱边角风的强度。图2为未设置遮风板和在建筑的转角部位设置遮风板时的气流模拟比较。图 中可以看出，未设置遮风板时阳台内出现强风，而在设置遮风板后，建筑转角附近的风速大幅度下降， 设置遮风板是非常有效的防强风对策。 另外重视建筑细部的处理。如建筑物的墙面利用、阳台或线脚的凹凸变化等，也可以减弱边角强气流 的干扰。
1.1. 场地设计对风向的考虑
(一).风环境案例 Wind Environment
考虑冬夏季主导风向建筑布局
不同建筑布局方式的风影示意
1.2. 高层建筑和室外风环境的关系
高层建筑周围风环境的形成机理:
(一).风环境案例 Wind Environment
建筑中的建筑立面与周边环境
建筑中的建筑立面与周边环境在建筑设计中，建筑立面与周边环境是十分重要的考虑因素。
一个成功的建筑应该能够与周围的环境和谐地融合，同时又能够独立地成为一个独特的视觉形象。
本文将探讨建筑中的建筑立面与周边环境之间的关系，并介绍一些设计原则和技巧。
一、建筑立面的定义和功能建筑立面是指建筑物外部的垂直面，也是人们从外部观察建筑的主要界面。
它不仅起到隔离和保护的作用，还承载着建筑物的整体形象和风格。
一个精心设计的建筑立面可以为建筑增添美感，提升其在周边环境中的地位和形象。
二、建筑立面与周边环境的关系建筑立面与周边环境之间存在着紧密的相互关系。
好的建筑立面应该能够与周围的自然环境或城市环境协调一致，既能够融入整体环境，又能够突出自身的独特性。
在设计建筑立面时，需要考虑以下几个方面：1. 形式语言的选择：建筑立面的形式语言应该与周围环境相匹配，遵循当地的建筑风格和文化传统。
例如，在历史悠久的城市中，建筑立面可以采用传统的石材或砖石构造，以与周围的建筑相协调。
2. 材料的选择：建筑立面的材料应该考虑到周边环境的气候特点和自然条件，以确保其耐久性和可持续性。
例如，在高温多雨的地区，可以选择经过防水处理的材料，以避免外墙的受损和腐蚀。
3. 颜色与纹理：建筑立面的颜色和纹理也是其与周边环境协调的重要因素。
合适的颜色和纹理选择可以使建筑立面更加与自然环境或城市环境融合，同时又具有足够的独特性和吸引力。
4. 比例与尺度：建筑立面的比例和尺度应该与周围环境相协调，既不能显得过于庞大和压抑，也不能显得过于狭小和不起眼。
合理的比例和尺度可以使建筑立面在环境中显得舒适和和谐。
三、建筑立面设计的原则和技巧为了实现建筑立面与周边环境的协调与融合，设计师可以采用一些原则和技巧：1. 反应周边环境特点：建筑立面的设计应该反映周边环境的特点和特色，可以参考当地建筑的风格和元素，以创造出与周围环境相契合的建筑形象。
2. 创造视觉焦点：通过在建筑立面上设置突出的元素或特色，可以使建筑在周边环境中成为一个独特且吸引人的焦点。
风环境对建筑设计的影响分析
风环境对建筑设计的影响分析摘要：对于东北严寒区域工程户外风环境特点，以“被动式工程设计”观念为指导，研究了户外风环境对工程设计与高层工程设计的影响，介绍了工程点线排列搭配、防止下冲气流、防止风旋、防止风漏斗效应等工程整体布局设计对策与建立贯通洞口、立面规划与竖向绿化等高层工程防风设计对策，希望可以为东北寒地工程设计与工程节能带来科学的参考与借鉴。
关键词：工程设计；风环境；影响介绍；对策分析在能源紧缺危机逐渐显现与国家大力倡导节能降耗的环境下，怎样协调人民对工程室内空间舒适度需求逐渐提升的要求与尽量减小工程能耗的冲突，是当下所有建筑师需要认真考量与选取面对的实际问题。
为此，在工程设计中引入“被动式工程设计”对策，成为减少工程能耗、提升工程室内空间舒适度的重要道路。
1、风环境对工程设计的影响分析建筑户外风环境对工程室内外环境的舒适性与建筑自身的能源耗损均有较大影响。
特别是东北严寒区域冬夏季节工程室内的抗寒保温和通风散热均会遭到工程户外风环境的干扰。
因此，一个优秀的工程设计要充分考量户外风环境对工程自身的影响，以营造与完善室内外围气候条件视为重要目的，而且还要考虑工程的节能减排。
通常情况下，一个区域的主导风向将直接影响着该区域建筑结构的朝向选取和工程群体的分布。
反之，工程群体的分布形式、单体工程的造型、体量与尺度以及周边区域的地形、地貌均会影响到近地风的风向与速度。
若产生很大的风流，在工程的某些位置将产生更加激烈的强风，若这些强风产生在建筑结构进口、露台、通道等人口集中的场地，就会令人感觉不舒服，并且会提高工程的热流失。
2、风环境下工程设计对策2.1工程整体布局规划就高层工程设计来说，主要在于降低风在高层工程外表的流速，从而降低高楼风的异常影响，进而达到工程节能与提高室内外空间舒适性的目的。
下文针对东北寒地工程群体布局规划与高层工程防风规划对策进行详细探究。
（1）工程点线排列搭配在开展寒地工程设计时，首先应结合日照角度与太阳辐射角度去分布工程的最好朝向，在兼顾本地的主导风向，如果诸多工程的朝向和主导风向间会有夹角。
建筑与风环境的关系及案例分析
动态的美感，同时和通常的方锥体相比，还可减少24%的风荷载， 不管对于上海中心本身化解边角强风还是和其他两个建筑之间的 风环境关系，是比较好的形体选择。
上海中心周边环 境
上海中心分解 图
(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
建筑群和构筑物会显著改变近地面风的流程。近地风的速度，压力和方向与建筑物 的外形，尺度，建筑物之间的相对位置及周围地形地貌有着很复杂的关系。再有较 强来流时，建筑物周围某些地区会出现强风，如果强风出现在建筑物入口，通道， 露台等行人频繁活动的区域，则可能使行人感到不舒适，甚至形成风灾。
因此，需要分析建筑之间位置与室外风环境的影响。同时，室外风环境影响室内风 环境，特别是对建筑防风和自然通风有着决定性影响。冬季建筑防风，有效减少气 流渗透，降低采暖能耗，而夏季与过渡季节的自然通风则能有效降低空调能耗。
韩国汉城综合贸易中心
(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
3. 半开敞竖向庭院 半开敞竖向庭院作为软质景观引入建筑，形成多方位、多层次的绿化系统。 绿化的引入增加高层建筑表面对气流的阻尼，粗糙的建筑表面质感增加了建 筑对气流运动的摩擦阻力，使气流朝各不同方向反射，对高层建筑上部水平 向强气流具有一定的缓冲作用，化解部分迎风面涡流，使风速及风压在室内 空间满足人的生活及工作需求。半开敞竖向庭院的引入也赋予了高层建筑特 定的外形特征，如立面强烈的虚实对比，大平台的出现等。 福斯特设计的位于德国法兰克福的Commerz Bank Headquaters(法兰克福 商业银行)，平面是三角形的，以其竖向绿化的引入和拔风效应为整座建筑 提供自然通风。福斯特自称这一设计是“世界上第一座活着的，能自由呼吸 的高层建筑”。同时这座建筑也可以有效化解“迎风面涡旋”。
建筑风环境CFD模拟案例
某小区区建筑风环境模拟报告目录1. 模拟过程及使用软件介绍 (2)1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍 (2)1.2 建筑风环境模拟过程 (2)1.2.1 几何模型的建立 (3)1.2.2 网格的划分 (5)1.2.3 求解参数设置 (6)2. 模拟结果 (12)3. 建筑风环境模拟研究思路及问题 (16)附录I 从百度地图获取三维几何模型的尝试 (17)附录2 Fluent入口边界速度UDF命令 (19)REFERENCE (19)建筑风环境的研究主要有三种方式：现场实测、数值模拟和风洞试验。
随着计算机软硬件技术水平的发展，计算能力及计算精度不断提高，计算流体力学（Computational Fluid Dynamics：CFD）的理论和方法得到了不断改进。
基于CFD 技术对流场进行模拟具有操作周期短，操作成本低，可反复修改的特性，相比较于现场实测和风洞试验具有更广阔的应用前景。
但是由于数值模拟技术对输入的参数十分敏感，必须辅以现场实测或风洞试验的验证。
本次模拟区域直径500m，模拟的工况为10m高度处风速为10m/s，风向为225°，输出结果查看高度10m,20m,40m,78m,100m处的速度云图、速度矢量图和压力云图。
1. 模拟过程及使用软件介绍1.1 建筑风环境模拟使用软件介绍（1）前处理软件ANSYS ICEM CFD 15.0ICEM是ANSYS CFD软件族中前处理软件之一。
具有强大的网格划分功能，接口丰富，可接受绝大多数几何模型格式导入，例如AUTO CAD、SolidWorks、PRO/E等。
（2）求解软件ANSYS Fluent 15.0占据CFD领域绝对领先地位的流体仿真软件。
具有多种物理算法、物理模型。
在医学、航天、机械工程等领域均应用广泛。
（3）后处理软件Tecplot 360提供丰富的绘图格式，具备强大的CFD结果可视化功能，图形美观。
1.2 建筑风环境模拟过程使用计算流体力学对建筑室外风场进行数值模拟一般包括以下四个步骤：（1）几何模型的建立（2）对几何模型进行合适的网格划分（3）将划分网格后的模型导入Fluent，设置求解参数并求解（4）结果的后处理（速度云图、速度矢量图、压力云图等）1.2.1 几何模型的建立在几何模型的建立部分，现阶段采用的是陈宸的模型，他是根据彰武校区附近区域的城规图建立CAD 三维模型（据陈宸描述来自他建筑学院的朋友提供）。
建筑物抗风设计与结构稳定性
建筑物抗风设计与结构稳定性建筑物的抗风设计与结构稳定性是建筑工程中非常重要的考虑因素。
风是一种常见的自然力量，如果建筑物在面对风力时不能稳定，就可能发生倒塌等严重事故。
因此，科学合理地进行抗风设计，确保建筑物在强风环境下的安全稳定运行，对于建筑的设计、建造和运维都具有重要意义。
一、风的特性与对建筑物的影响风是大气运动的一种形式，具有一定的风向和风速。
风速越大，对建筑物的影响越大。
风力会施加于建筑物的表面，产生压力和吸力。
压力可以导致建筑物受力增加，而吸力则会对建筑物表面产生拉力。
这些风荷载将会对建筑物的结构和基础产生不同程度的影响，因此需要进行准确的抗风设计来确保结构的稳定性。
二、建筑物抗风设计的原则1. 考虑地理环境：建筑物的抗风设计应考虑所处地理环境的风压等级。
不同地区的风速和风向会有所不同，因此在设计阶段应根据当地的风速资料进行分析，并按照相应的设计风压等级进行设计。
2. 强化结构稳定性：建筑物抗风设计应通过合理的结构形式和构造布置来增强结构的稳定性。
例如，在高风区域，可以采用框架结构、加强柱和梁的截面尺寸，以提高结构的刚度和抗风能力。
3. 优化外立面设计：外立面的设计不仅要美观大方，还要考虑其抗风性能。
通过设计抗风性较好的外墙形式和材料，降低风荷载对建筑物的影响，同时减小风压产生的震荡和噪音。
4. 考虑建筑物的风向性：建筑物的风向性也是设计中需要考虑的一个因素。
合理设置建筑物的入口和排风口，使得建筑物在风的作用下产生较小的侧向力，降低对结构的影响。
三、抗风设计的方法1. 风洞试验：风洞试验是建筑物抗风设计常用的手段之一。
通过在缩尺模型上进行风洞试验，可以模拟真实的风场情况，获得建筑物在不同风压等级下的响应情况，从而指导设计。
2. 结构分析软件：借助现代计算机技术，可以采用结构分析软件对建筑物的受力和变形进行仿真计算。
通过对不同风压等级下的结构响应进行分析，调整结构参数，以满足抗风设计要求。
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(图1) 风环境的形成机理
高层建筑风根据气流流动方向大体可分为两大类型：分流风和回流风。其中分流风又可分为边角侧风、 下冲风、开口部风、穿堂风。回流风又可分为迎风面逆风和风影区涡流(表1)。
(表1) 高层建筑风分类5
(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
（一）削弱“边角强风”化设计策略:
边角强风发生在建筑的边角处，会产生涡漩分流的现象， 造成建筑物边角两侧有较强的风速。削弱“边角强风”的 根本在于通过高层建筑边角的形态优化来弱化气流或者增 加表面阻尼。以下是在此基础上提出的一些优化策略。
1. 建筑边角圆润化
从弱化气流的角度出发，并且外界微气候环境最小影响程 度来说，建筑边界越是圆润，光滑，建筑背风向形成的压 力越趋于稳定，边角强风影响程度也就越小。例如RWE AG大楼，边角圆润的形体能较大的削弱强风，降低风荷 载。 高层建筑应具有符合空气动力学的圆弧状轮廓，并尽可能 将窄边面向冬季的主导风向或与其成一定的角度。杨经文、 罗斯福、福斯特等利用生物气候原理进行设计的建筑师， 他们常用的高层平面形式大都呈圆形、椭圆形等。
具有柔和轮廓120°的扭转形态不仅具有动态的美感，同时和通常的方
锥体相比，还可减少24%的风荷载，不管对于上海中心本身化解边角强 风还是和其他两个建筑之间的风环境关系，是比较好的形体选择。
上海中心周边环境
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上海中心分解图
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
4. 切割的形体
(一).风环境案例 Wind Environment
建筑与风环境的关系及案例分析
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目录 Contents
(一).收集并分析2-3个通过设计、规划手段改善外部风环境的实例。（风环境案例） (二).收集并分析2-3个通过设计、规划手段改善城市热岛效应的实例。（热岛效应案例） (三).寻找西工大新校区室外风环境的不利地点，并从规划及设计的角度，提出改进的意 见和建议。（校园风环境） (四).参考文献
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(一).风环境案例 Wind Environment
风对建筑室内外环境，人员舒适度都有重要的影响。一个设计完善的建筑规划设计应该 能够充分利用自然通风，改善区域的微气候，周密的规划布局以及合理的建筑空间设计 可以达到良好的风环境。自然通风同时也是一种最简便和容易实现的节能技术，其主要 作用包括提供新鲜空气，生理降温，释放建筑结构中蓄存的热量，通过改善通风条件提 高人员的舒适度和建筑品质。 建筑群和构筑物会显著改变近地面风的流程。近地风的速度，压力和方向与建筑物的外 形，尺度，建筑物之间的相对位置及周围地形地貌有着很复杂的关系。再有较强来流时， 建筑物周围某些地区会出现强风，如果强风出现在建筑物入口，通道，露台等行人频繁 活动的区域，则可能使行人感到不舒适，甚至形成风灾。 因此，需要分析建筑之间位置与室外风环境的影响。同时，室外风环境影响室内风环境， 特别是对建筑防风和自然通风有着决定性影响。冬季建筑防风，有效减少气流渗透，降 低采暖能耗，而夏季与过渡季节的自然通风则能有效降低空调能耗。
图2 转角处阳台内部气流CFD模拟 （左：无挡风板，右：有挡风板）
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1.3. 高层建筑形态优化设计策略
3. 扭转的形体
(一).风环境案例 Wind Environment
扭转的形体可以引导边角强气流的走向，依附于形体盘旋上升，从而化 解了周边的强气流对于建筑的冲击。通过剖面风速模拟，可以看到经过 扭转后的形体风速明显小于未扭转的形体，同时，越是表面圆滑，越是 能化解边角强风。 比较典型的案例是上海中心的形体设计。上海中心位于浦东陆家嘴中心 区域，金茂大厦，环球金融中心三者的空间关系形成较大的风压。经试 验数据可知，上海中心的主体部分的扭转可以减小三者之间的风阻影响。
根据风环境的研究结果显示，折线的切割方式比直线更能有效的 弱化风速，切割的形体能使迎面吹来的强风折向不同的方向，化 解气流的过于集中，切割的形体同时也具有一定的导风作用，对 化解边角强风比较有利。
Al Hamra Firdous Tower(哈姆拉菲尔杜斯大厦)高度达412m，是 目前科威特最高的建筑。功能包含了办公空间、健身俱乐部、剧 院、美食广场的高端商业中心的商业综合体。Al Hamra塔地处科 威特半岛中心的黄金地段。沿着海岸线感受城市全景，超高层塔 楼的形象强烈地突出于城市的天际线。 在规划阶段，设计师根据基地边界，设定了60mX60m的塔楼平 面，采用旋转削减25%周边楼板的方法满足了对建筑面积的控制 要求。太阳能分析的结果表明建筑应切掉西南转角，而风环境的 研究结果显示折线的切割方式能有效地缓和风速，化解强气流的 干扰。因此，建筑的最终形式是在底层平面西南角切除楼板1/4的 面积，并渐变至顶层平面的东南角，这是由风环境模拟分析过程 推导而来的最优化设计。
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1.1. 场地设计对风向的考虑
(一).风环境案例 Wind Environment
考虑冬夏季主导风向建筑布局
不同建筑布局方式的风影示意
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1.2. 高层建筑和室外风环境的关系
高层建筑周围风环境的形成机理:
(一).风环境案例 Wind Environment
由于高层建筑阻挡了主要风向的流动，在和高层建筑碰撞时， 一部分风越过高层顶部和侧边，流向建筑后部。另外一部分风向下 流动，形成下冲风，下冲风风速较快，会对地面人行高度处风环境 产生影响，同时形成迎风面涡流区。同时建筑周边不同区域形成了 风压差：在迎风面上由于空气流动受阻，速度降低，风的部分动能 变为静压，使建筑物迎风面上的压力大于大气压，从而形成正压； 在背风面、侧风面(屋顶和两侧)由于气流曲绕过程形成空气稀薄现 象，该处压力小于大气压从而形成负压，这两种气压差造成气流快 速流动。换句话说，高层建筑物较大程度改变了建筑物周围的局地 风场，从而形成高层风。(图1)。
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RWE AG大楼
(一).风环境案例 Wind Environment
1.3. 高层建筑形态优化设计策略
2. 设置遮风板 为化解高层建筑角部的强气流，增加建筑边角处阻尼，可以在转角部位阳台的角部设置遮风板，可以 有效地减弱边角风的强度。图2为未设置遮风板和在建筑的转角部位设置遮风板时的气流模拟比较。图 中可以看出，未设置遮风板时阳台内出现强风，而在设置遮风板后，建筑转角附近的风速大幅度下降， 设置遮风板是非常有效的防强风对策。 另外重视建筑细部的处理。如建筑物的墙面利用、阳台或线脚的凹凸变化等，也可以减弱边角强气流 的干扰。