居住建筑范例

摘要:以山东理工大学《居住建筑设计原理及设计》课程为例，探讨了建筑设计类课程虚拟仿真教改思路，使复杂抽象难理解的设计原理及方法变得通俗易懂，有效提升学生的实践应用能力，优化工科人才培养体系。

关键词:虚拟仿真，信息化，全程化考核，竞赛课程化

1概述

《居住建筑设计原理及设计》课程是山东理工大学城乡规划专业本科生的一门非常重要的专业基础必修课，共56学时(32学时理论+24学时实践)，教学既具有理论性又有很强实践性，是后续《城市设计》《控制性详细规划》等课程的先修课程，也是培养学生工程设计能力和专业素质的主干课程之一。城规专业学生需要具备建筑设计能力来解决城市规划设计问题，且部分学生毕业后从事建筑设计工作，所以，该门课程直接关乎学生的未来职业能力，对于课程实践教学的有效建设至关重要。在传统教学模式下，本门课程侧重理论教学，采用板书与课件相结合的教学方式，对于抽象、动态知识点表达力度不够。且居住建筑设计较为复杂综合，有些知识点和实践应用难度较大，目前仅限于二维空间的学习无法满足知识、能力与素质的培养目标要求，需对本课程的理论和实践教学有机整合、革新教学方法与模式。

2教改意义

《居住建筑设计原理及设计》课程应用虚拟仿真技术，主要意义如下:1)通过虚拟仿真模型与VR虚拟交互演示，把知识点融入仿真教学中，利于吸引学生注意力，增加学习趣味性，从而有效激发学生的学习主动性与创新思维，加深对所学知识的理解。在“教、学、做、练”过程中让学生领悟知识点，形成具有交互效能多维化的信息环境，从而获得身临其境的切身感受，实现理实一体化教学。2)通过虚拟仿真交互，可立体化再现方案场景，直观地看到不同数据参数下方案建成的居住建筑效果，真切感受居住空间的功能分区、平面布局、结构选型、立面造型、流线组织、空间尺度、家装布置等内容，便于查缺补漏，辨别方案的优缺点，及时优化设计中的不足之处，有效提升学生的方案设计能力。3)可借助校网络教学平台，推进虚拟仿真教学，使教学摆脱了以学校为中心、课本为中心和教师为中心的束缚，实践不再受限于硬件条件、资源、场所等，让学生拥有多时空的学习空间。4)为学生接轨行业前沿VR技术，参加国家级、省级虚拟创新学科竞赛奠定基础。通过项目实例全过程学习掌握Re-vit，Sketchup，Vdp等BIM软件，让学生体验从识图、建模、渲染、动画、VR交互到完成整个设计动画解说展示视频。本教改核心目的是:通过本课程的虚拟仿真建设，创设仿真教学内容、改革教学方法，拓展虚拟仿真资源，实行全程化考评等举措，从而提升理论认知、强化设计互动、培养职业素质，使学生成为“懂原理、会设计、能画图、擅表达”的工程实践型人才，并具备“能创新、会合作、擅自学”的素质。

3教改主要举措

1问题的提出:传统居住建筑教育的反思

近年来，本人在高校建筑学专业高年级教研组承担着住宅设计、居住区规划设计以及居住设计原理等课程的教学工作，通过与教授的磨合，以及对学生的问卷调查，我们发现了一些问题和值得改进的空间。无论是教者，还是学者，都认为大四上学期是个“多事之秋”。一方面学习内容信息量巨大，往往老师觉得上课时间不够讲，学生则叫苦前“识”已忘，后“识”难明。而传统教学模式———周而复始的师徒学艺式的图纸交流，在空间上限制了学生思维的发展，被动的学习使学生形成思维定势，缺少生动活泼的创新和突破。从传统课程设置来看，居住建筑设计、小区规划和施工图设计内容各自为政，缺乏有机联系。早先在小区规划之后的施工图环节往往允许学生自选规模合适的民用建筑，而今网络资源丰富，出现了个别故意的“张冠李戴”现象。如果设计教学仍然只满足于五年、十年不变的基本教学要求，则会被时代远远抛在后面。如果能将学科发展的前沿动态融入到设计要求中，则一方面督促教师不断自主的学习和掌握新理念，一方面能提供激发学生创新和主动学习的契机。

2教学改革

目前，全国不少建筑院校已经从相关的教学改革中取得了适应自身特点的成果。例如东南大学建立了教授工作室制度，在四年级设置了住区设计、城市设计、大型公建、学科交叉等四类课题;中国矿业大学则将住宅设计原理和居住区设计原理整合成“个人与家庭”“邻里与小区”“住宅单体建筑与居住环境”三个阶段进行讲授。南京工业大学则在教学的环环相扣上下足了功夫，授课方式也采用了多种手段相结合。这些成功的教学改革实践给了我们不少启发和借鉴。针对前述问题，我们结合本校学生的实际情况，以课程整合、更新授课内容及进度安排为手段，对教学安排和教学方法进行了试改。

1)化零为整的课程整合。

具体方案是将居住设计原理、住宅设计、城市及住区规划原理、居住区规划以及施工图设计纳入到城市人居环境设计的大范畴内。作为理论先修课程，住区规划和住宅设计是核心设计环节;施工图则作为实践加强环节。这些课程课时总量巨大，可以在理论课结束后在假期布置过渡性的任务，以设问的手段引导学生通过实习或假期调研等方式实现下一阶段的知识衔接。在住宅设计和小区规划设计阶段，传统教学曾采用将住宅户型作为开端以作为学生从单体设计到群体空间规划的转换，但有悖于小区规划的实际操作过程。为使学生更早适应社会的实践需求，同时形成整体的城市居住环境设计理念，设计教学环节从小区开始，由城市肌理和周边环境关系入手，从住宅楼到住宅户型设计，最后根据户型设计调整方案，完成住宅小区整体的设计任务。

2)化整为零的分段分层次授课教学。

摘要：当前建筑领域发展中能耗问题的存在，对建筑企业的可持续发展造成不利影响。针对这种情况，为保持居住建筑良好的采暖节能状况，实现对采暖过程中所需能源的高效利用，则需要注重与之相关的节能技术使用。基于此，文章将从居住建筑采暖节能技术进行系统阐述，促使这类技术支持下的居住建筑潜在应用价值得以提升，并保持现代建筑企业良好的生产效益及发展状况。

关键词：居住建筑；采暖节能技术；可持续发展；能耗问题；应用价值

注重居住建筑采暖节能技术的深入探讨及高效利用，有利于改善建筑物采暖过程中的能源利用状况，优化采暖方式的同时降低居住建筑长期使用中的能耗问题发生率。因此，需要充分考虑居住建筑采暖节能方面实际需求及实践中形势变化，加强相应的节能技术使用，并提升对这类技术的整体认知水平，促使其在居住建筑采暖节能应用方面可发挥出应有的作用。在此基础上，有利于科学应对居住建筑采暖中能耗问题。

1注重居住建筑围护结构保温性能优化，减少建筑物热损耗

在居住建筑采暖节能技术探讨分析中，需要给予围护结构保温性能优化必要关注，促使建筑墙体、窗体、楼顶等围护结构组成部分实践应用中有良好保温性能，进而减少建筑物热损耗，保持良好的节能状况。

1.1注重居住建筑窗体节能

当前我国居住建筑整体建设规模扩大，使与之相关的窗体面积也在相应增加，从而加剧建筑能耗，影响居住建筑采暖效果。因此，需要在居住建筑围护结构保温性能优化中注重窗体节能，明确节能控制要点。具体包括：（1）结合窗体功能特性及在居住建筑中的应用工况，注重窗墙面积比的合理设置，将取值控制在有效范围内，从而减少热负荷，使居住建筑窗体应用过程中有良好节能效果，确保保温性能可靠性；（2）选用气密性良好的门窗。实践中因居住建筑门窗气密性与开启形式密切相关。像推拉窗、平开窗及固定窗这3种不同的门窗开启形式，实践应用中所产生的作用效果并不相同。同时，由于推拉窗实践应用中因窗扇之间无法紧密接触，使得气密性较差，无法满足居住建筑窗体节能要求，影响保温性能，因此，在居住建筑门窗开启形式选用中，为保持良好节能状况及保温性能，则应避免使用推拉窗形式的门窗。同时，相比固定窗，由于平开窗的窗扇轴向固定，且与窗框接触效果良好，气密性特点显著，可应用于居住建筑中；（3）充分考虑门窗绝热性能。实践中因门窗绝热性能与玻璃形式密切相关，且门窗玻璃热传导率是否良好，体现其节能水平。因此，需要将双层中空玻璃门窗应用于居住建筑中，主要在于传热系数相比单层玻璃更小，有利于满足建筑物门窗节能要求。

摘要:本文主要针对居住建筑冬季供热系统节能的新技术、新设备等方面，分别从热源、热网、热用户的角度进行了分类调查总结，其中包括它们的优点、经济效益及环保节能效益等，并对它们进行了有针对性地分析，为节能减排提供技术思路。

关键词:居住建筑；集中供热；节能技术

我国大部分地区处于冬冷夏热、寒冷或严寒地区，随着我国经济水平的飞速发展，人民生活水平的不断提高以及城镇化建设的推进，人们对建筑采暖愈加重视。为满足人们的采暖需求，能源的投入势必不断增加，随着人口基数的不断增大，建筑采暖能耗也会不断增加。本文对居住建筑采暖节能技术做出探讨与分析，希望能为节能减排提供技术思路。

一、当前居住建筑采暖的概况

（一）居住建筑采暖的背景

我国幅员辽阔，国土横跨热带、亚热带、中温带、温带、寒带等六个气候带，这也带来了多样性的气候，但在冬季我国大部分地区较为寒冷，人们对集中供暖有着较大的要求。近年来，随着我国人口的不断增加，建筑行业的迅猛发展，与之相伴的是不断增长的采暖需求。据国家统计局数据显示，我国集中供热面积已从2013年的57.17亿平方米增加到了2018年的87.8亿平方米，增长率达34.9％；同时，热水供热总量也由2013年的266462万吉焦增长到2018年的323665万吉焦，增长率达17.8％。特别对于南方地区，近几年全国两会期间，不断有人大代表提出推动南方地区集中供暖的发展，早日布局南方采暖的基础设施，这也是许多南方人民群众的心声，社会需求很大。随着建筑采暖规模的不断扩大暴露出许多问题，首当其冲的便是能源浪费的问题，因此采暖节能的发展迫在眉睫。

（二）居住建筑采暖存在的问题

摘要:分析了既有居住建筑结构安全存在的问题以及需要进行改造的内容，对居住建筑地基基础、上部结构构件等安全相关的改造技术进行了分析，分析了各种改造技术适合的情况以及需要注意的要点，对于居住建筑结构安全改造工程实践具有参考意义。

关键词:居住建筑，结构安全，改造技术

我国既有居住建筑由于设计问题、施工缺陷、抗震设防标准提高、材料老化失效、使用功能变化等诸多原因，导致既有建筑结构的安全性降低，为了使房屋能继续正常使用，通常采用加固改造来满足房屋的安全性能。随着近年来加固改造市场的发展，加固改造技术也呈现多样化［1-3］。本文分析几种适合居住建筑改造的技术，为既有居住建筑结构改造工程提供参考。

1居住建筑结构存在的问题［4］

1)结构承载能力退化。居住建筑因使用年限久远其所用材料破损，性能降低，结构达不到安全标准，是既有居住建筑的安全威胁因素。2)未考虑抗震设防或抗震设防水准较低。部分老旧建筑由于建造年代较早，当时没有抗震规范或者抗震设防水准较低，这些老旧建筑需要进行抗震安全改造。

2改造技术分析

居住建筑改造与公共建筑有相同的地方，也有不同之处。本文针对既有居住建筑结构安全存在的问题，对适合居住建筑的改造技术进行分析。

一、居住建筑物节能设计要求

我国的地域广阔，居住建筑的节能设计要求因地制宜，各不一样。我国在地理上纬度跨度较大，南北方气候相差较大。一般来说，采用规定性评价和性能性评价，综合两种并行的评价体系以便检测。

（一）规定性评价

主要包括建筑物体形系数、窗墙面面积比、围护结构传热系数等。这些在各地出台的地方标准当中都有严格的限定。一般来说，国家有关部门会对这一类操作难度大的工程设计系数进行硬性的参数规定。设计人员按照相关的参数限制进行设计就能过关。以武汉市为例，只要节能设计的体形系数、窗墙面积比、围护结构传热系数、遮阳系数、玻璃可见光透射比不超过所规定的限值时，即可判定为节能设计合格。

（二）性能性评价

居住建筑的性能化指标不同于规范性指标，尚未作出具体的参数限值确认。给予设计人员充分的利用空间，只需要居住建筑能够同时满足建筑热环境质量要求和能耗要求即可。以武汉市为例，室内热环境设计计算参数，应符合下列要求：卧室、起居室等室内设计计算温度采暖取18℃，空调取26℃；换气次数取1.0次/h。建筑能耗计算设备能效比取3.0，性能系数取1.9。

二、居住建筑物节能设计构成

摘要：文章汲取传统民居营养对居住建筑节能设计进行具体分析，包括套内功能空间布局、室内通风组织、兼顾冬夏季节的围护墙体设计、节能门窗设计。

关键词：传统民居；居住建筑；节能设计

传统民居中包含着各个时代人们对于建筑形态的深层认识，通过分析其中的自然生态观，提取建筑形态和自然因素之前的关系，为新时期的建筑发展不断积累经验。

1套内功能空间布局

住宅中的室内空间布局应该满足市内的自然通风和采光要求，在现实设计工作中，并非是全部房间都能具备良好的通风、采光条件，不同房间内，因其使用时间、重要程度和使用性质之间的差异，对于室内热度要求也存在一定差异，因此需要明确优先顺序，先是主卧和起居室，随后是工作室与次卧，最后是卫生间和厨房。住宅内部空间的核心主要是以客厅为主，卧室、过道、餐厅等空间主要是围绕客厅进行布置。除了卫生间和卧室等封闭性空间外，玄关、过道和餐厅等通常也和客厅相连接，最终形成一种大型连通空间，在整个空间当中，居住者驻足时间最长的区域是客厅，同时也是采暖与制冷时间最长的区域，因为过道、餐厅和客厅彼此互相连接，导致客厅采暖和制冷等过程浪费大量能耗，为了进一步降低空调能耗，尽量将客厅与其他空间设计空间隔断，在保证自然通风条件的基础上可以设计成活动隔断，比如可以推拉和折叠的隔断，因为过道和餐厅等空间通常是经过客厅直接采光的，因此为了减少光线遮挡，可以通过玻璃进行隔断。因为在夏季，厨房成为主要的热源，其传出来的热量会增加空调制冷能耗，在这种状况下，需要对厨房的门窗进行有效的隔热处理，将多余热量阻隔在客厅和餐厅之外。

2室内通风组织

自然通风是当下比较流行的一种调节建筑热环境的设计方式，通过自然风取代空调制冷，同时还能提供清洁、新鲜的自然空气，能够促进居住者身心健康发展。自然风的变化幅度较大，其在不同季节中，整体风向和风速也存在较大的差异。在设计建筑住宅的过程中，应该从建筑的通风口、构件导风、空间、平面风路和建筑朝向等几方面进行系统设计。（1）可以设置凹入空间，从建筑空间角度入手，在迎风面设置成凹入空间，比如空中花园、敞厅和凹阳台等，可以起到兜风作用，提高进风口的整体风压，在坡地底层的前方区域设计成架空形式，也可以形成一种凹入空间兜风，在迎风面设计凹入空间可以有效减少通风距离。（2）构件导风，这种导风措施主要是通过在建筑中设置导风构件，顺着建筑外墙人工建设负压区和正压区，从而促进自然风能够通过正压区进入室内，从负压区导入活动范围，导风构件主要包括垂直导风板、迎风墙、窗扇。在室内采光面设有两个保持一定间距的窗户时，可以在窗户两侧设置垂直导风板。（3）外廊交通布置。通过这种方式能够有效形成一种穿堂风。如某楼盘中便是利用外廊交通组织形式进行设计，主要是在住宅内部设计成一种跃层形式，在外廊区域附近设置相应的入口花园。

摘要:随着我国经济社会的不断发展，促使人们对于建筑提出了更高的要求。为了确保建筑工程的质量，施工单位需要对施工方案的科学性及其合理性进行保证，之后施工人员与方案相结合来进行施工。在对既有居住建筑进行节能改造期间，对BIM技术进行应用，促使工程效率得以切实提升。本文首先对BIM技术的概念进行简要分析，并在此基础上，对既有居住建筑节能改造关键技术以及BIM技术在既有居住建筑节能改造中的应用进行了研究与探讨，以供参考。

关键词:BIM技术；既有居住建筑；节能改造；应用

BIM技术，也就是建筑信息模型，其出现对目前项目参与各方的协作方式产生了极大的变化，促使每个人都能够提高生产效率并获得收益。在对既有居住建筑进行节能改造期间，BIM技术有着十分明显的优势，并且对通风、采光等进行借助，有效控制视觉对人心理产生的感受，从而将最佳的改造方案得以最终确定。

1BIM技术的概念

BIM技术能够在工程设计、建造以及管理等方面进行应用，是一种数据化的工具，在建筑工程实际施工期间，提供更加准确的信息给相关施工人员，并通过三维的形式将建筑构造进行展现，从而便于工程建设项目得以顺利开展。在应用BIM技术期间，应与相关标准相结合[1]。一般来说，BIM技术涉及有关数据、格式的标准，应在标准规范内使用相应技术。通过制定标准，在设计实施期间，为相关工作人员在不同的阶段中更加方便地对项目的有关信息进行获取，对建筑信息模型进行构建。

2既有居住建筑节能改造关键技术的应用

2.1外墙节能改造