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建筑物理上》課程調(diào)研報告(一)調(diào)研對象:武漢市氣候特征及氣候適應性建筑學院:土木工程與建筑學院

摘要:本文從氣候分區(qū)角度分析了武漢市氣候特征,并比較了武漢市與同氣候區(qū)其他城市的氣候差異以及造成這種差異的原因,并且對本地的氣候適應性的建筑進行實地調(diào)查及整理,闡釋建筑師如何適應當?shù)貧夂?。關(guān)鍵詞:中國建筑氣候區(qū)劃分武漢氣候特征適應氣候性建筑全國建筑熱工設(shè)計分區(qū)建筑熱工設(shè)計分區(qū)是根據(jù)建筑熱工設(shè)計的要求進行氣候分區(qū)的,其最主要目的在于針對各個分區(qū)提出不同的的建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能要求,使建筑能更好的適應各地氣候特征。劃分主要氣候指標為空氣溫度,以最冷月(即1月)和最熱月(即7月)平均溫度作為分區(qū)主要指標,以累年日平均溫度不大于5°C和不小于25C的天數(shù)作為輔助指標,將全國劃分為5個區(qū),即:嚴寒、寒冷、夏熱冬冷、夏熱冬暖和溫和區(qū)(見圖1)。武漢屬于圖1:全國建筑熱工設(shè)計分區(qū)圖(來自百度圖片)夏熱冬冷氣候區(qū),并且是該氣候區(qū)的典型代表城市。中國建筑氣候區(qū)劃分我國幅員遼闊,地形復雜。由于地理緯度、地勢等條件的不同,各地氣候相差懸殊,因此,針對不同的氣候條件,各地建筑的節(jié)能設(shè)計都有對應不同的做圖3:夏熱冬冷地區(qū)的3個子氣候區(qū)劃分圖法。為了明確建筑和氣候兩者的科學關(guān)系,是各類建筑更能充分地利用和適應氣候條件,做到因地制宜,我國《民用建筑設(shè)計通則》GB50352—2005,有把我國劃分為7個主氣候區(qū),20個子氣候區(qū)(圖3:夏熱冬冷地區(qū)的3個子氣候區(qū)劃分圖其中,夏熱冬冷地區(qū)被劃分為3個小氣候區(qū)(見圖3)。從氣候分區(qū)角度分析武漢氣候特征武漢屬北亞熱帶季風性濕潤氣候,有雨量充沛、日照充足、夏季酷熱、冬圖2:中國建筑氣候區(qū)劃分圖(來自百度圖片)季寒冷的特點。一般年均氣溫15.8°C-17.5°C,—年中,1月平均氣溫最低,0.4°C;7、8月平均氣溫最高,28.7C。夏季極長達135天,因武漢地處北緯30度,夏季正午太陽高度可達83。,又地處內(nèi)陸、距海洋遠,地形如盆地故集熱容易散熱難,河湖多故夜晚水汽多,加上城市熱島效應和伏旱時副高控制,十分悶熱,夏天普遍高于37C,極端最高氣溫44.5C,夏季全天最低溫最高值達到34°C。是我國夏天溫差最小的城市。初夏梅雨季節(jié)雨量集中,年降水量為1100毫米。武漢活動積溫為"5150°C,年無霜期240天,年日照總時數(shù)2000小時。武漢與同氣候區(qū)的城市比較夏熱冬冷氣候區(qū)被分為三個子氣候區(qū),而重慶、武漢、南京、長沙同為四大火爐(舊的劃分),但重慶與武漢在一子氣候區(qū),南京與長沙則屬于另一子氣候區(qū),在此,將三個子氣候區(qū)的最具代表性的城市的氣候做一對比。成都的氣候成都屬于亞熱帶季風氣候,具有春早、夏熱、秋涼、冬暖的氣候特點,年平均氣溫16C,年降雨量1000毫米左右,主要集中在7、8月,春冬兩季干旱少雨,極少冰雪。成都的氣候具有兩個顯著的特征:多云霧,日照時間短;空氣潮濕。由于空氣潮濕,導致夏季雖然氣溫不高,卻顯得悶熱;冬季平均氣溫在5°C以上,但由于陰天多,空氣潮濕,因而顯得很陰冷。雖然武漢和成都都是亞熱帶季風氣候,但武漢夏季持續(xù)時間可以從5月中旬持續(xù)到10月中旬,夏季持續(xù)時間長,日照充足;成都氣候溫和,冬季不是很冷,夏季不是很熱,日照較少,年平均氣溫高于武漢,降雨較少,冬季干燥,多霧。南京的氣候南京屬亞熱帶季風濕潤氣候區(qū),年平均氣溫約15C,極端最高溫度39°C,最低-13.1C,具有氣候溫和,四季分明,冬冷夏熱、雨量充沛,年降雨量1200

毫米,光照充足,雨熱同季的特點。冬季受歐亞大陸氣團影響,天氣晴朗、寒冷、干燥。初夏受鋒面雨帶影響,南京進入梅雨季節(jié),降雨明顯增多,大、暴雨頻繁出現(xiàn)。盛夏,天氣晴燥,常會形成伏旱。春秋兩季是冬、夏交替過程中的季節(jié),多以干燥涼爽天氣為主。適宜植物生長的無霜期約225天。武漢與南京的年平均溫度、降雨量等相似,但武漢的春秋兩季短暫,南京卻四季分明,且有梅雨季節(jié)。武漢的夏季比南京持續(xù)時間長,平均溫度也高,因此武漢的夏季比南京更酷熱。圖4:中國三級地勢示意圖氣候差異的原因分析圖4:中國三級地勢示意圖武漢、成都、南京所代表的三個子氣候區(qū)的形成主要是受海陸差異和地形的影響(見圖4、圖5)。武漢夏季咼空被副熱帶咼氣壓控制,所以很熱,其次也受地形影響。。武漢在海拔較低的長江流域河谷中,河谷的地形特點尤如鍋底,四周山地環(huán)抱,地面散熱困難,使氣溫不斷升高;三是這些地方水田網(wǎng)密布,水汽多,濕度大,人體出汗后不易蒸發(fā),出汗的散熱效率大大降低,高溫加高濕,更使人感到悶熱。而像南京等城市更靠近海,長期受到海陸環(huán)流影響,氣候相對溫和,降雨豐富。成都則是屬于盆地,受盆地地形影響,氣流流通不暢,不利于熱量交換,,,電鼻j二弋三nifIIT.f雪懸嚴嘰f*"niLi.r■¥**,R4*#vC左星-i^r^-¥rtMyF事新上丫浮-j黃叱i八尸-耳十pm*/■ftlb-jW咔十*ifw*AJrJT』帖二>l'W-fBJUL.>.VJ.q1-*TjnrJff*1*:嶺沖樹:A.巴a勺衣鼻?innFiV*f\fMTyr『?-■?圖5圖5:夏熱冬冷氣候區(qū)地形圖適應武漢氣候特征的典型建筑武漢屬典型的夏熱冬冷地區(qū),按《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》,既要考慮圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能,又要考慮圍護結(jié)構(gòu)的蓄熱性能。里分武漢近代里分內(nèi)部以主次巷道合理分割,住宅采用單元聯(lián)排式布局,一般與主巷垂直。單元平面布局緊湊,功能較齊全,圍繞具有采光、通風功能、面積很小的天井向心布置,每戶住宅內(nèi)外通過前后天井有機過渡。里分內(nèi)住宅在空間上整齊劃一,秩序井然,多為兩層,且凈空高、進深大、外墻較厚,由設(shè)于中部的樓梯貫通上下層。整體環(huán)境具有一種和諧韻律,社區(qū)氛圍極其濃厚。初期里分住宅多為兩層,采用聯(lián)立成排的方式建造。結(jié)構(gòu)多為磚木結(jié)構(gòu),磚墻承重,墻厚多為240—490mm,用磚多為土窯磚(見圖6),具有較好的保溫

隔熱性能,順應了武漢地區(qū)夏熱冬冷的氣候特征。后期出現(xiàn)的里分住宅建造方式與結(jié)構(gòu)部件與初期里分住宅基本相仿,盡在房屋層數(shù)方面,出現(xiàn)了少量三四層樓,但絕大數(shù)還是二層樓。由于鋼筋混凝土,圖6:紅土磚隔熱性能,順應了武漢地區(qū)夏熱冬冷的氣候特征。后期出現(xiàn)的里分住宅建造方式與結(jié)構(gòu)部件與初期里分住宅基本相仿,盡在房屋層數(shù)方面,出現(xiàn)了少量三四層樓,但絕大數(shù)還是二層樓。由于鋼機制磚等新材料的出現(xiàn)與應用,開始采用鋼筋混凝土梁板,但仍是磚墻承重,以370mm墻與500mm居多。受地理位置、氣候影響,武漢里分住宅屋面以坡屋面為主。坡屋面多為出檐,坡勢陡,覆蓋面積較建筑面積要大,瓦片多為紅平瓦。屋頂也會設(shè)老虎窗,既增強了立面效果,也能圖7:坡屋面及老虎窗夠通風采光(見圖7)。圍護結(jié)構(gòu)多采用磚石砌塊,灰縫用平縫,與墻面平齊。武漢火車站武漢火車站獲得芝加哥雅典娜建筑設(shè)計博物館頒發(fā)的“2012年國際建筑獎”,成為當今世紀最新最美的建筑,如今,該車站是中國鐵路最美窗口。從圖片我們也可以看出武漢火車站似大鳥展翅,狀如江水波浪,具有超強的視覺空間(見圖8),而在這翩翩屋頂上,整齊的排列著一排排太陽能硅晶板(見圖9),向車站提供清潔的電能,使得及時在路數(shù)難耐的夏季,候車廳內(nèi)依然保持在26°C左右的舒適溫度。圖8:武漢火車站鳥瞰圖(來自百度圖片)除了用太陽能供電降溫外,車站還采用低熱源熱泵空調(diào),引用地下涼水來交換熱量。冬季則取地下熱水來調(diào)高室內(nèi)溫度。除了應對夏熱冬冷的氣候外,武漢火車站還采用了智能照明控制等節(jié)能環(huán)保技術(shù),大量的采用半透明符合新材料,充分采取自然光。

圖9:武漢火車站屋頂總結(jié):圖9:武漢火車站屋頂并將之與同氣候區(qū)的其他城市的氣候進行比較分析,有助于我們有針對性的對各個氣候區(qū)的建筑提出不同的建筑圍護架構(gòu),發(fā)展氣候適應性建筑,有助于環(huán)保建筑的發(fā)展。參考文獻:《建筑物理》中國建筑工業(yè)出版社《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》《民用建筑設(shè)計通則》百度詞條建筑物理上》課程調(diào)研報告(一)一、調(diào)研內(nèi)容從氣候分區(qū)角度分析武漢市氣候特征,并比較武漢市與同氣候區(qū)其它城市的氣候差異,試分析造成這些差異的原因;調(diào)研武漢市2-3個本地區(qū)氣候適應特征的典型建筑實例,并分析如何適應當?shù)貧夂虻模繌?大氣候區(qū)中對應選擇1個代表性城市,共5個,分析各城市氣候特征;列舉各城市中1個本地區(qū)氣候適應特征的典型建筑實例,并就如何適應當?shù)貧夂蜻M行闡述。二、要求1.調(diào)研內(nèi)容第一部分字數(shù)不少于150

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