探讨计算机模拟技术集成建筑设计

孟泽

【摘 要】二十世纪以来，以计算机为代表的新技术革命席卷全球，带来了许多新型产业，同时也促进了传统产业的更新发展。随着经济的发展和社会的进步，计算机技术也早已深入人们的生活，在各行各业的生产生活中得到广泛的应用。而建筑业作为国民经济传统的四大支柱产业之一，在从事建造各类房屋和新兴各类土木工程时，也同样广泛运用计算机技术。这就是计算机模拟在建筑设计中的应用。本文将围绕计算机模拟技术在集成建筑设计中的应用展开深入的讨论分析，望以此引起各位学者的探讨。

【关键词】计算机模拟；集成建筑；集成设计

时代在发展，能源是经济社会发展的动力。能源问题是目前制约我国全民崛起和建设和谐社会的重要因素，也是当前世界上军事冲突的主要影响因素之一。作为世界上最大的能量消耗者之一，建筑物所消耗的能源和释放的温室气体几乎占目前世界能源总消耗量的三分之一。因此，提倡从设计，建设，使用到废弃整个过程都做到节能，高效，无害的“生态建筑”就变得尤为重要。而“生态建筑”设计的复杂性，决定了其设计方法必须从原来的粗放设计转变为建筑的集成化设计。因此，计算机模拟技术将成为实现建筑集成化设计不可或缺的重要工具。

一、计算机模拟概述

（一）计算机模拟技术的含义

模拟就是一个建立现实和虚拟系统的模型，并在此模型上进行一系列实验的过程。模拟实验室的建立目的是为了更好的理解系统的行为以及对系统运行的策略进行有效合理的评估。在实际运用中，计算机模拟会根据系统的指示做出相应的假设，并且利用已有的数学方法和逻辑关系对这些假设进行描述，并由此将这些描述构成可以解释系统工作流程的模拟。当我们在实际中遇到复杂的问题以至于无法用简单的数学模型进行描述时，在这种情况下，我们可以借助计算机模拟来对系统的行为进行合理的估算。几乎所有的系统比如通信，集成电路，工程，计算机网络，飞行动力，宏观经济，社会关系等都可以被虚拟的系统通过计算机技术建立相关模型。计算机技术作为一种便利的建筑设计工具，主要是将绿色建筑所涉及的数学模型和数据信息进行运算和模拟，将抽象的数学，物理知识，通过直观的图像表示出来，使建筑设计更简单。

（二）计算机模拟技术的重要性

计算机模拟技术最早在建筑设计中应用是在20世纪60年代的欧美国家。计算机技术的快速发展，可以有效的提高建筑设计的工作效率，定量检测能源消耗，这使建筑设计变得简单易行。目前社会对能源环境问题重视度越来越高，绿色设计理念日益深入人心。节约能源，保护环境，使得绿色建筑设计越来越受到人们的喜爱。我国计算机模拟技术的应用相对于其他国家还较为落后，绿色建筑设计应用也并不广泛。要想紧跟时代的发展，进行绿色能源设计，我们必须深入研究计算机模拟技术在集成建筑中的具体应用方法。

二、计算机模拟在建筑集成设计中的优势

（一）建筑生态节能效果

集成化建筑设计包含多专业、多学科知识，一方面需要设计师具备跨专业的各科丰富知识，一方面还需要高效可靠的先进设计工具。计算机模拟是实现建筑集成化设计中的重要环节，没有计算机模拟技术的支持，集成化设计就不可能取得良好的成效。目前的主流制造业如机器，电子，医疗等早已依靠先进的计算机软件完成了由粗放的设计到集成精细设计的转型，实现了设计于生产的数字化集成。在建筑业中，这些方面的转型还有待于进一步的开发完善。集成化建筑设计要求其中各个系统紧密合作，分阶段的逐步深入，逐渐的精细化。各专业都要求循环设计，做到信息的及时更新和反馈。在各个过程中都采用计算机软件模拟预测，能使生态建筑理念贯穿整个设计流程，使建筑生态节能效果发挥到最大。

（二）设计因素量化

计算机模拟可以有效分析在建筑设计之前的规划设计和城市设计，使得能够有效分析建筑与周边环境的相互影响。这样可以把很多建成后的不利因素直观的摆在设计者面前，方便以后的决策。这些因素包括噪声，整体疯环境，建筑日照，建筑可视度等。计算机设计模拟能够将这些设计因素进行直接的量化计算，方便以后的规划调整。

在整个设计规划中，如果需要某个标志性的建筑在整个区域环境中有良好的可视度，或者在区域内的大部分环境中都能很好的观察到某个建筑。这就需要做规划中对某标志性建筑的可视度分析。设计者可以使用Ecotect进行可视度分析，根据分析得到的结果找到环境中可视度较差的区域，进而对规划进行修改，再反过来回到软件中进行分析，直到得到的模拟结果达到城市设计的标准。

（三）优化方案

建筑师可以利用建筑性能分析软件对方案进行反复检测和优化，在已经设定好建筑内部材料，室内活动人员等条件之后，计算机可以把建筑在运行时的各个性能参数进行量化（如光环境、声环境、热环境、风环境）。在这基础之上，集成设计可以较好的整合建筑的各项生态技术，通过施工方案和装饰、设备的优化等使之发挥各子系统的优势，成为一个有机系统。

三、计算机模拟在建筑集成设计中的应用

（一）图纸更立体

计算机模拟技术在建筑设计中的第一步应用是构建模型。首先需要先將建筑图形导入计算机模拟设计软件中，建筑图形可以只标注重要部位如门窗，墙等，再导入数据。在进行区域设置时，设置区域工作中为了使图画工作变得简单明了应该改为平面模式。最后根据平面图画画出立体图，使观看时更加直观明了。

（二）简化工作程序

在设定参数时，要对建筑内各区域的能源消耗进行计算，根据区域内的人数，照明等多个因素来进行计算。在计算参数时，计算机模拟技术软件内通常都存有对各区域属性的设置，工作人员只需对各区域进行分析后进行设置即可。

（三）减少工作量

生态建筑评估是一项及其复杂而又繁琐的工作，而利用计算机软件模拟对建筑性能进行预测则能大大减低评估任务中的工作量。目前美国伯克利实验室开发的专业计算机光学模拟软件Radiance是国际公认的较为精确地模拟室内天然采光的光学模拟软件，它可以有效的用在LEED评测标准中。

四、结束语

在人们思想观念日益变化的今天，可持续发展战略直接影响着我国人民的居住理念。数字化的不断快速发展，也要求我们应该充分利用先进的计算机技术，顺应社会的需要，把建筑和能源环境有机的结合起来，把能源和社会环境放在建筑的主要考虑范围。虽然我国的计算机模拟集成技术发展时间比较短，建筑集成化设计方法还没有完全运用到各建筑设计团队中。但是将计算机信息模拟和性能模拟完全融入到建筑设计中，将计算机模拟的相关理论逐渐形成完整的学科，建立一套完整的体系和规范框架，正是目前我们需要为之拼搏的目标。

【参考文献】

[1]高云娜. 浅谈计算机模拟在建筑集成设计中的应用[J]. 大科技， 2015（18）.

[2]陈波. 浅谈绿色建筑设计理念在建筑设计中的整合与应用[J]. 城市建设理论研究：电子版， 2016（4）.

[3]黄翠芬. 绿色建筑设计理念在建筑设计中的整合与应用[J]. 福建建材， 2016（5）：114-115.endprint