学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

高层建筑布局对城市区域热环境影响的研究

作　者: 乐地
导　师: 李念平
学　校: 湖南大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 高层建筑布局风环境热环境数值模拟围合度城市通风走廊
分类号: TU119.4
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
下　载: 16次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

现今由于城市化的发展对土地资源消耗过大,因此高层建筑已成为城市建设的一个主要的选择。随着高层建筑的增多,其对城市环境的影响也越来越大,不同的建筑布局对环境产生的影响也有所不同。目前国内外对城市与环境的研究主要有两个方面：一是对地理环境的研究,即在一定区域内对气候变化规律的研究；另一方面则是对以城市局部环境现象为主的研究。这两方面的研究均忽视了城市化发展是城市区域环境变化与改变的根本因素,因此前人研究不能合理解释其环境变化发生的原理,而且研究的领域分散,局限性大,研究内容与方法也缺乏创新性。现今国内外对城市高层建筑群形成的空间对环境演变的规律和影响的系统性解释理论的研究尚属空白,而且对有关城市中高层建筑布局的研究以及建筑所围合的外部空间与环境变化之间关联性的研究也相对薄弱,研究中对城市空间结构形成与环境演变的规律性认识也相互割裂,研究成果滞后于城市化的发展,不能应用于城市化发展过程。基于上述研究现状,本论文综合建筑学、城市规划、建筑环境和传热学等多学科理论,就高层建筑布局对城市热环境的影响进行了系统性的研究,并提出了新的概念和研究方法。论文首先分析了城市热环境的影响因子,系统地阐述了城市高层建筑布局对环境的影响,并通过城市典型区域的实地调查和环境测量,对不同区域和不同类型的建筑空间与环境之间的相互影响及典型特征进行了研究,实测获得的相关数据亦可作为数值模拟的基础。其次论文以长沙市的主城区为研究对象,建立了相应的三维数字模型,对其高层建筑的分布与空间特点进行了研究。最后论文以CFD为工具,对整体城市的大、中、小尺度进行三级数值模拟计算,并综合实地测试数据研究和分析了城市中区域热环境的特点,提出了改善区域热环境的方法,避免城市建设中环境的进一步的恶化,使城市的环境更加舒适宜人。本论文研究的创新性工作有以下几点：(1)第一次对省会一级城市从城市的主城区到中心区再到组团一级区域进行高层建筑布局对热环境影响的研究,研究分三级梯度层次,具有系统性、连续性和一致性；(2)第一次系统的从二维到三维对城市区域风、热环境进行研究,并建立了整个城市的三维数值模型,展开多维度、多层次的研究；(3)提出了高层建筑布局多维空间的围合度概念,即以街区为面域的围合和以组团形式围合的概念；(4)提出以道路布局构建城市通风走廊,并与河流构建城市低维度通风网络的概念；(5)提出以高层建筑布局构建城市高维度的通风走廊的概念。论文综合采用定性与定量分析方法,以具有夏热冬冷地区气候典型特征的城市为研究对象展开多尺度、多层级的分析研究。结合实测数据,运用CFD数值模拟技术对城市高层建筑布局对热环境的影响进行了深入研究,为今后定量研究城市区域的热环境和定性研究城市规划和建筑设计提供了清晰的综合性跨学科研究思路和方法,论文的研究结论可以为城市化的发展与调控措施提供有价值的参考作用。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-18
第1章绪论  18-38
  1.1 研究背景  18-25
    1.1.1 城市中心区与边缘区的关系及其对区域热环境的影响  18-20
    1.1.2 城市新建高层建筑区域对热环境的影响  20-22
    1.1.3 对象城市与高层建筑布局的背景  22-25
  1.2 国内外高层建筑布局与区域热环境的研究综述  25-36
    1.2.1 国外高层建筑布局现状的研究  25-26
    1.2.2 国内高层建筑布局现状的研究  26-29
    1.2.3 国内外在城市热环境相关方面的研究现状  29-34
    1.2.4 国内外研究中存在的问题  34-36
  1.3 课题研究的主要目标和意义  36
  1.4 课题研究的主要内容与研究框架  36-38
第2章城市热环境的关联因子的分析研究  38-52
  2.1 城市热环境的概述  38
  2.2 城市热环境相关概念  38-43
    2.2.1 区域热环境  38-39
    2.2.2 城市热岛效应  39-41
    2.2.3 热污染  41
    2.2.4 空气温度  41-42
    2.2.5 空气相对湿度  42
    2.2.6 平均辐射温度  42
    2.2.7 风速  42-43
  2.3 城市热环境的关联因子分析  43-47
    2.3.1 城市绿地率与城市热环境  43-44
    2.3.2 容积率与城市环境  44
    2.3.3 水体与城市热环境  44
    2.3.4 城市下垫面  44-46
    2.3.5 建筑外表面的热交换  46
    2.3.6 建筑形态与风环境  46-47
    2.3.7 高层建筑的分布方式对环境的影响  47
  2.4 自然环境因索对城市发展形态和空间模式的影响  47-49
    2.4.1 水环境对城市发展形态和空间模式的影响  47-48
    2.4.2 土地资源环境对城市发展形态和空间模式的影响  48-49
    2.4.3 大气环境与热环境对城市发展形态和空间模式的影响  49
  2.5 城市发展因素对自然环境的影响  49-50
    2.5.1 城市发展对水环境的影响  49-50
    2.5.2 城市发展对土地环境的影响  50
    2.5.3 城市发展对大气环境与热环境的影响  50
  2.6 本章小结  50-52
第3章城市区域热环境测试的分析与研究  52-80
  3.1 研究内容及方法  52
  3.2 长沙市高层建筑分布调查  52-54
  3.3 长沙市主城区红外线测试  54-57
    3.3.1 测试的内容及时间  54-55
    3.3.2 测试所用仪器  55
    3.3.3 主城区红外线测试结果分析  55-57
  3.4 长沙市几处典型小区域的热环境实地测试  57-63
    3.4.1 测试区域气象背景与目的  57
    3.4.2 测试的内容  57
    3.4.3 测试使用设备  57-58
    3.4.4 测试地点选取及测点分布  58-63
  3.5 测试结果及分析  63-79
    3.5.1 同一区域不同测点结果分析  63-70
    3.5.2 同一区域不同高度位置测点结果对比  70-76
    3.5.3 不同高层建筑区域的测试结果比较  76-78
    3.5.4 不同区域典型住户的冬季室内环境状况分析  78-79
  3.6 系统误差分析  79
  3.7 本章小结  79-80
第4章城市区域热环境数值模拟计算方法  80-93
  4.1 研究内容与方法  80
  4.2 数值计算方法  80-88
    4.2.1 物理模型的建立  80-84
    4.2.2 湍流控制方程的求解  84-86
    4.2.3 数值模拟计算软件  86-88
  4.3 CFD模拟内容  88-92
    4.3.1 计算数据来源  88
    4.3.2 计算数据处理  88-89
    4.3.3 CFD初始与假设条件  89
    4.3.4 CFD模拟参数设置  89-92
  4.4 本章小结  92-93
第5章城市主城区热环境的数值模拟研究  93-111
  5.1 研究内容与方法  93-94
  5.2 高层建筑布局与绿地对城市热环境的影响  94-103
  5.3 水体与高层建筑布局对城市热环境的影响  103-105
  5.4 城市道路对城市区域通风的影响  105-106
  5.5 城市道路流通风量及通风散热量分析  106-108
  5.6 城市道路布局  108
  5.7 高层建筑布局  108-109
  5.8 本章小结  109-111
第6章城市中心区热环境的数值模拟研究  111-150
  6.1 研究内容与方法  111
  6.2 空间模型的建立  111-117
  6.3 夏、冬季典型气候下的大区域三维模拟结果及分析  117-147
    6.3.1 夏、冬季典型气候下的第一个大区域三维模拟  117-130
    6.3.2 夏、冬季典型气候下的第二个大区域三维模拟  130-134
    6.3.3 夏、冬季典型气候下的第三个大区域三维模拟  134-139
    6.3.4 夏、冬季典型气候下的第四个大区域三维模拟  139-143
    6.3.5 夏、冬季典型气候下的第五个大区域三维模拟  143-147
  6.4 城市中等尺度区域热环境的模拟结果综合分析  147-148
  6.5 本章小结  148-150
第7章高层组团小区热环境的数值模拟研究  150-174
  7.1 研究内容与方法  150
  7.2 空间模型的建立  150-154
  7.3 夏、冬季典型气候下的小区域三维模拟  154-168
    7.3.1 夏、冬季典型气候下的第一个小区域三维模拟  154-158
    7.3.2 夏、冬季典型气候下的第二个小区域三维模拟  158-162
    7.3.3 夏、冬季典型气候下的第三个小区域三维模拟  162-168
  7.4 夏、冬季典型气候下的边缘区域三维模拟  168-172
    7.4.1 夏季典型气候下的边缘区域三维模拟  168-171
    7.4.2 冬季典型气候下的边缘区域三维模拟  171-172
  7.5 城市小尺度区域热环境的模拟结果综合分析  172-173
  7.6 本章小结  173-174
结论  174-177
参考文献  177-184
致谢  184-185
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文  185-186
附录B 攻读学位期间所参与的科研项目  186-187
附录C 攻读学位期间申请的国家专利  187

高层建筑布局对城市区域热环境影响的研究

内容摘要

全文目录

相似论文