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老师让你考虑气候,你只会用Ecotect?

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作者:喵喵吼
原文链接

在建筑设计的时候,如果老师要求大家考虑环境因素,我们会怎么做?

 

好多同学则会一窝蜂涌过来:“学姐,有没有Ecotect安装包?...跪求Vasari教程!...最近听说Autodesk出了Flow Design,有人会用吗?......”

 

好多同学都是设计好了之后用这类软件计算一下,得到了看起来高深莫测的彩色图后心满意足地去排版出图了。环境分析在学生时代成为了一个名存实亡的部分,很多作品看起来分析图狂拽酷炫,实际探究一下发现只是做了一个分析而已,对设计的优化改进没有任何帮助。

 

本次文章并不是去教大家如何用这些软件辅助设计,而是想灌输一种理念——在设计的时候从环境角度出发完成作品。而所有的一切,要从一本书说起。


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这本《建筑气象学 气候现形》是小编喵喵吼在台湾诚品书店偶然遇见的,一见倾心便带了回来。读完之后,发现里边介绍的关于建筑与气候的理论以及实践都挺有启发性,是通过设计项目来解读理论,不会看得想睡觉!在豆瓣一搜发现这本书还未在大陆发行,看的人很少啊!深觉可惜,于是想在此将其介绍给大家,也希望大家能和我们多多探讨交流哦~

 

作者简介

 

ROEWU是一个国际化的建筑工作坊,由爱尔兰建筑师Stephen Roe和台湾建筑师Chiafang Wu合作组成,工作室2004年成立于美国纽约,目前设立于英国伦敦。ROEWU在2005年赢得美国青年建筑师奖,并陆续得到各种竞赛奖项,也代表英国参与北京2006年建筑双年展。

 

ROEWU的两位合作设计师都来自处于大陆与海洋相遇的湍流区内的小岛,成长于变化多端、反复无常的天气环境中

也正是因为这段经历,他们的作品中处处可见气候与建筑的交互影响


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不过遗憾的是,这本书无论从配图、文字到排版样式等,都做得精致无比,但是在写这篇文章的时候想从作者的工作室官网上面找寻相关配图,结果居然没有!而且工作室的官网(http://www.roewu.com/)居然感觉停止更新了很久的样子,样式陈旧、内容简单、配图粗糙,感觉很难把这本书和作者的工作室想到任何联系。


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书中展示作者的一些相关项目汇总,由于没有扫描机,原谅小编拼的七零八落的


小编最近有些事务繁忙,要去古巴做一个课程设计(大家是不是很期待内容呢?),身边没有扫描仪,只好用手机拍照后简单地p一下,和大家一起分享~


提到自然

你脑海中是不是首先浮现出

绿油油的植物与风景?

想想全球变暖、雾霾多发……

只有在面对「气候」 条件时

建筑才真正与自然相遇


无论在户外的街道上、或是建筑里,空气里的温度、湿度以及气压都随处不同、与时变化

人们虽然看不见,却能深刻感受到,并且人人感受不同

 

那么,如何打造一个让人们以自己的身体感就能自然地栖居的空间?


仿生设计?——自然的再现

永续设计?——自然对建造技术的影响

提高绿化率?——一种调剂


这些都是我们平时最常用的「绿色设计方法」,然而它们都没有真正消除建筑与自然的对立关系。那么如何恢复建筑与自然的互利关系


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当气候成为设计思考的一环,空间就成了 气象学空间,作者试图找到「气候」「建筑」的崭新联系


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作者在书中提出的问题是:怎样去「形成」一种形式,能让这些自然力量最恰当地发挥?我们能否学习这些自然力运作的逻辑,并运用于都市环境中?


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让我们跟随作者从五个大气效应——热、风、光、压、雪——通过设计案例及思考,来寻找答案。

 

 

1

“热城市”项目

 

炎热地区的广场上,太阳可以把人烤熟了,上哪儿待着去?

怎样能满足一年不同季节、一天内不同时刻人们的活动需求呢?

比如早上在轻荫下打太极的老人、中午在浓荫处午餐的游人……

 

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Project 1  热动力学广场

 

作者采用一个可变化的滤光遮板系统,与不同的地景搭配,形成具有不同热动态特性的光影地景


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光影地景


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点分子动态场域分布及其所产生不同的线状形态


利用空气从较凉地区(高压力区)流动到较暖地区(低压力区)的动力学原理,建立可以区别出每一层的浮力通风塔,不仅可以加温、也可以转移阴影处。这种区别让空气可以从阴影处往通风排气之处移动,并产生令人感觉舒适的微风。但当太阳移动、广场上的阴影随之移动,也自然地会改变微风的方向,因此“阴影”、“风”与“景观”的关系也一直在变化中。


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光影变化产生温度高低并引发空气流动


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设计中的温度分布与渐变


人们会通过与生俱来对环境的感知和本能,来决定如何利用这些场所


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热对流模拟及相对应的活动


这就是广场与气候相呼应,而产生的「活动诱发性」 Affordance

小编觉得这个方案出发点简单而有趣,在有限空间里能应对气候容纳更多活动的可能性~

 

Project 2  热动力办公大楼


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 新加建建筑“热力学办公大楼地景”与原本建筑体量发生了互动关系,并且也带来了“屋顶地景”


这个项目的背景很特别,这个世界卫生组织的办公大楼里的使用者是来自世界各地的成员。


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南北温度差异大战尚且如此,更不要说全球各地的人对气候认知差异有多么大啦!

 

对此,本方案将办公大楼也按气候分成了不同区域:热带、亚热带、温带与极地。


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世界卫生组织有来自世界各地的工作人员,此设计能提供多种环境舒适感,可以根据自己的习惯寻找适合自己的位置


那工作呢?纯粹按照气候来分区,和以往的根据组织构架来分区,岂不是会影响工作效率?


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地面层平面图


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开放的办公空间围绕着八个中庭与一个内部街道


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建筑可持续设计策略:运用土壤恒温原理将空间埋在地表下,并用紧凑的空间组织及自然通风,配合导热与导冷的面板系统来补充热或冷,从而达到节能效果


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新增建体量与已有建筑之间形成的中庭开放空间


开放办公区内有多个服务核心,每个都是一个「热力学锚定」不同的温度舒适区,渐变过渡形成一个由细腻变化的微气候区所组成的连续空间——形成了便于交流合作的「社交区」


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建筑的环境策略还包括覆土、中庭、屋顶地景等


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弹性工作空间提供开放场域中不同空间氛围

 

作者对「热」主题的总结

热、空气与生命


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作者以一张透纳(Turner)的画作开场。本书中多次从艺术画作的视角来分析城市、气候和建筑,感叹当年学的艺术史还是很有意义的,要抓紧温习一下~ 


透纳的作品精准描绘了当时社会——工业城市的全面转型。他通过对烟雾的表达,成为了描绘铁路、工厂、煤矿与锅炉等运用的热力学的艺术大师。

 

「热力学影响建筑空间与形式的设计」,这将带来哪些影响呢?

 

作者举例,将设计建筑时原本只为增加环境舒适性与能源使用效率的空间,当做公共空间使用。


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比如香港汇丰银行,一层排气通道底部现已成为受欢迎的公共空间

图片来源于www.tripadvisor.com.tw


活动诱发性-Affordance,这个概念来自生态学,用来探讨人类行为。比如美食的气味、色泽触动味觉,楼梯引导人往上,椅子让人想坐下来休息……当然这不是一对一,而是一对多的关系,楼梯也可以让人想坐下来休息~

 

那么当城市环境都被大气所包围的时候,热力学该如何影响我们的行为呢?例如之前介绍的项目——热城市,就是通过一连串与地景相连的遮阴,提供空间各种不痛程度的舒适性,同时也诱发不同的活动。

 

比如在之前案例里,打太极的人们想感受微风,就选择了有微风的阴凉的区域;要午休的人们选择了最浓荫处;冬日暖阳,晒一晒也不错~

 

或许我们有机会能尝试以建筑作为工具来记录甚至操控大气效应,这个过程中最重要的是将建筑内部与周边的热能视觉化并加以运作的能力。随着科技的发展,让我们拭目以待吧~!

 

风 

2

“风城市”项目

 

Project3  Breeze Blocks微风区

 

作者生长在爱尔兰西北岸,海岸边石墙能在强风里挺立多年


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可以看到石头之间充满了孔隙,小风量可以透过这些孔隙穿出 ,流体力学模拟研究孔洞比例与风速及风压关系


作者因此受到启发,想要针对此地区探究新的构造学系统,探索开放空间中的稳定性,同时又能让人感知到「有风吹过」的动态。


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经过流体力学模拟,研究孔洞比例与风速以及风压的关系 


之后作者探索出了一种设计原型以及他们的拓扑关系。

 

小编认为,这种探索原型的方法也很让人受到启发呢!基本形:一个六边形与一个矩形,然后选定三个顶点为「锚点」,规则是矩形要与「锚点」发生联系(凸出了梯形)。然后开始变化,变化的参数有旋转角度、还有矩形的宽度。 具有动态感的几个单元便生成~


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原型参数化


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原型模型制作 


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墙面结合了材质的重量与风的轻


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分段立面展示了单元组合出多变的穿透性

 

作者对「风」主题的总结

造风——乱流中的材料形成

 

乱流Turbulence,具象地说是动荡的流体,抽象来看,作者用以指代「非线性的多重创造性」。不知道是湾湾的表述方式和我们差异较大还是什么原因,小编觉得他们的学术词汇好深奥啊,于是尽量简化给大家讲述了~

 

通过计算机模拟物质与环境的互动,作者的设计工作得以涉猎流体的非线性、乱流效应。

如何去驾驭这狂乱的力量呢?作者提出一种组织物质的另类方法:

 

单元聚积成整体时不是像以往的比如砖墙如此整齐划一,而是像大自然中的乱流一样,各个单元在形成过程中根据自己受到的环境影响而不同。再加上材料的功能特质——多变化的孔隙是物质形成过程中对乱流的反应,运用在材料上就成为了形成逻辑。


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达芬奇与舒文的「乱流」 


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建筑的「乱流」

 

光 

3

光之建筑”项目

 

Project 4  Light Curator 光的策划


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光应该是我们学生在这些气候条件中感到最熟悉的吧!谁在低年级时不曾迷恋过那些「大师之光」~  柯布之光~康之光~

 

那么我们可以有何创新呢?

 

作者给出的解答是,光不仅是修辞性的、具有神圣感的,更是要从气候的角度来考虑的因素。在台湾东海岸有一个因其地势而有显著山岳地形效应的小岛,这个岛位于温暖海洋的边缘(太平洋细线),近北回归线(24.5N),岛中央的山峰终年被云朵笼罩,山岳地形学效应应让某个地区始终都在阴影里,因此发展出独特、局部性凉爽的微气候。

 

这个项目使得作者以岛屿当作建筑设计的出发点——不只是一种隐喻,而是根据现有条件与气候效应来进行实际操作。岛上极端的气候表现是不是可以在较平常的地点,利用设计刻意夸大效果,以复制到较不极端的形式上。


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平面温度及光度规划图:温光区域将对应活动区域


作者用一种不同开放程度的人造云制造动态阴影,结合下方人工遮蔽物的高原,共同营造出一个可变气候的展览楼层。在建筑上方以不同开放程度的人造云制造飘动的阴影,随着季节、时间转换一年中每天都不同。下方有人工遮蔽物的高原和上方能让光穿透的云,共同营造出一个可变、可调整气候的展览楼层。根据室内气候条件的变化,就能衍生出展览计划,同时同步发展这些空间的使用。


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阴影及光照模拟 


是不是觉得似曾相识?随着气候而改变的建筑部分、营造不同的气候环境、诱发不同活动…… 是不是和第一个案例「热城市」思路很像呀?


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阴影及光度模拟+阴影及日光热度记录将引导布置原则


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以设计草模实验创造出地景之上的滤光云朵,在节能策略上则运用土壤恒温效果来减少能源使用


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透过公园地景进入展览馆


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藏于土坡中的展览馆空间

 

作者对「光」主题的总结

云雾效应——微粒、物质与感知


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达芬奇画战役一景 

图片来源于网页www.arts365.com.cn


在画作中,云是常用来充分再现光的生命性和多变性的物体。

 

在大自然中一样,云的形成是在一个一致的系统中提供可局部调整密度、开放性与方向、以造成局部不同效果的机会。

 

也就是说,一个像云一样的屋顶或帷幕,可以局部调整让更多光线进入空间,但仍维持整体形成过程的一致性。如此建筑设计便能发展出多变的采光,并打破传统光线与空间形式的关联性。


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大自然中云虽然都是由水分子结集而成,但是种类变化繁多


本书许多案例中,“云”都是被用来作为形成体系、结合类似真实云雾的材料聚积原理、组织与变化,以及局部可变动效果。建筑以雾、光等特性营造类似晕涂工法的效果,置身于不同的大气设定,像云一样呈现出种种反应。


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像云一样的光影细部 

 

压 

4

“PRESSURE”项目

 

Breathing Houses  会呼吸的房子

由风塑造——这个项目中七间房子是将形式与效能紧密结合的例子,基地在一个峭壁边缘,下方是森林,所以是以风来驱动自然空调的理想地点。不过根据土地使用的分区管制,这是一个高密度利用的地区,针对这个条件,设计以数字模拟风的效应,反复进行形式调整与效能分析。房子最后的形式有个让风可以穿梭其中的裂口、并以庭院来增加面街方向的垂直空调,造就了独特的建筑形式。


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看到这里“由风塑形”的住宅建筑,小编不禁想起来另一位面临毕业焦虑症小编大三时候和他的本科同学及师兄一起做的2014 第二届中国梦绿色建筑设计创意大赛面向未来的可持续性实验住宅竞赛,并获得了一等奖。当时建筑的场地选址位于广东省某处,设计的初衷希望能够借鉴当地的竹筒屋民居形式,结合“冷巷”、“拔风天井”、“风压通风”、“热压通风”等概念营造出一个少吸热,多通风的建筑环境。他们的策略是:将别墅的不同功能房间以简单的坡屋顶盒子进行标记,不同功能所赋予的体块尺寸大小有所不同,并在空间上将其摆在一个较为合理的地方,其旋转角度和适当高度变化成为参数控制变量,然后利用grasshopper中的遗传算法结合Ecotect等软件进行日照和通风的优化计算,得到一个较为合理的,并且功能也合理,造型还不错的方案进行深化。


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2014 第二届中国梦绿色建筑设计创意大赛面向未来的可持续性实验住宅竞赛一等奖方案部分图解,当时用grasshopper结合遗传算法得到了一堆建筑概念体块,然后大家就在众多”电脑下的鸡蛋“挑一个质量最好的进行深化


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这个造型可能算是”由风吹出来的建筑“吧,大小体块相互穿插形成空间的连通性,并且内部形成风的通道,也有内部天井、室内绿植、地面泳池、庭院水塘等一系列元素增加建筑散热性能。当时由于时间赶得紧就直接su导出提交了。


而在本书中,作者的这个方案概念和竞赛方案中蕴涵的道理有着不谋而合的地方:除了建筑周边的风以外,两倍高的室内空间连接了垂直的楼梯间以及面街单位的院子,让气流能在室内通畅。这样的规划不仅让空间开放,也让不同楼层间产生连续性,光线和空气可以穿过任何一个区域。空气在经过社区最低处的游泳池时会被冷却(我们竞赛中也有这么做!)然后上升到院子,最后从屋顶花园出去,持续将凉风带进屋子。通过这个程序,房子便能够呼吸,与周围环境换气!


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虚实体块与气压流动关系图解以及建筑的中庭、泳池与屋顶露台的关系剖面


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作者设计了以模糊流动的视觉效果组成的帷幕纹理作为建筑表皮

 

Exercise Hill  运动坡


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垂直通风塔在公园变成公共地景艺术


作者从山与大气出发,探究山-看得见的地景实体与大气-看不见的气候如何互相影响对方的形成,以及压力在其中的作用


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小坡公园接地面处创造出不同进入健身球场的方式


山可以看作影响了风的巨形地理建筑,如今都市建筑尺度已接近山岳,我们可以通过研究山岳地形学来探究建筑与气象空间的关系。


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地形云的气压模拟 


在运动坡这个案例中,基地在韩国大邱的公园内,基地本身高度变化很大,作者因此重组地势,创造出了一个有更佳微气候的“山” 。


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在坡上的通风塔不仅是公园景观,还可以通过烟囱效应引起室内空气流通。


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内部空间气压变化示意图


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小坡公园在一年四季不同时间段内的绿植颜色变化


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通风塔的细部设计


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作者对「压」主题的总结

山与大气——山岳地形与气象空间


Viollet le Duc 绘制地貌,并与六角晶体的分解相联系。运用剥露表层的方式观察藏在里面的力——结构诚实。


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勒·杜(Viollet-le-Duc)画的山脉


天空是在日夜之间快速变化的动态系统,大地则是较稳定、变化慢且有自己变异条件的矿藏系统,建筑则是建立在这两个系统之间,人类可创造出适合自身居住的独特气候区带。

制造天气效应的主要工具是建筑剖面,剖面成了天地间定义垂直“边界层”的中介。


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挪威国家艺术馆方案中艺术山的概念,将建筑转化为地形,运用山与海的温度气压变化创造开放与半开放空间


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光的策划方案剖面


由此,让平面规划与剖面配置自然结合,以创造出能够管理不可见密度状态与气流的建筑,可见形式与不可见气候条件直接产生相互作用,这种形式不只是不断地在被气候影响,也同时定义气候。

 

雪 

5

“SNOW”项目

 

在风雪之中,让人感受最深的也许是形式都被瓦解。在其中,视觉不再是最重要的感官;听觉、直觉、平衡感等在这时反而更重要。

 

关键在于量的激增(材料、表面、反射、光线、颜色等)与置身其中事物的运动——这两者也都是暴风雪的特质。

 

近年来许多艺术家渐渐摆脱对形式的专注而投入身临其境的沉浸式经验。

例如欧文、草间弥生…… 


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艺术家葛姆雷 Antony Gormley 「盲光」装置 5-1

 

插播一句!最近上海龙美术馆有Antony Gormley的「静止中的移动」展览

 

那么这种沉浸式体验该如何从装置扩展到城市景观呢?

 

让我们看看作者的尝试(其实个人感觉这部分作者更多地是提取气候中的元素做一些相应地艺术装置,和建筑的气候性能关系甚弱)

作者与台湾逢甲大学学生一起完成的艺术装置设计,将每个三角单元的纸片划分为14种不同的连续曲度,并进行相应编号分类后组合为一个墙体。


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沉浸在光与影的「九龙风雪」


而在九龙渡轮码头的公共空间,作者意图创作一个能让人们在繁忙市区中,享受有隐私感的小空间与视觉区隔。作者模拟了粒子跳跃,并且利用玻璃的光线敏感性(经几何学计算不同光线传播角度、材料密度等)来形成雾空间,还原人在风雪中的沉浸式体验。


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从无形体的粒子系统到具物质特性的组织生成 5-3 


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粒子动力与参数模型 5-4


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用不同材质尝试浓淡效果


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「光线敏感性」

 

关于ROEWU《建筑气象学  气候现形》这本书的介绍和概述就到此结束了。小编其实也喜欢书的题目中“气候现形”这四个字,因为这四个字的存在,将本是一个很教科书般严谨学术感打破,更多地是展示如何解读气候对于设计的启发,以及如何在设计中再现气候给我们带来的影响。如果说以后世界的发展是以可持续节能环保为主题,那么小编更多地希望各位设计师能够在设计的起始就带着气候环境要素进行设计思考,以环境启发、推动方案,而不是做好建筑之后利用各种附加手法和说辞来填补留下的浪费耗能等恶果。

 

回首国内本科教育,大家也都会被要求掌握日照、风模拟等软件技术,但是总觉得气候像一个“附加物”一样,难以真正地从气候出发,让建筑融合自然。因此看完ROEWU的书之后,希望能让大家能更多地在设计中带入环境性能的思考,而不仅仅用分析软件草草出图而已。不过好的是同济大学在这方面开设了大四城市热力学设计自选题专题,也是在这个方向做出课程实践探究的小Studio,有兴趣的同学可以关注一下哈!

 

加油!

 

END

以上图片及部分文字选自《建筑气象学》,感兴趣的同学可以搜索更多ROEWU事务所的探索和实践~或者网上购买这本可爱的小书~(网上真的没有找到电子版,小编都不得不手动拍照拼图)




感谢 TransAxis 授权分享

欢迎关注他们的微信公众号

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6条评论
陌说墨湮
陌说墨湮 2017-10-30 15:20:48 回复 0

诶我上次去台湾也买了这本书!虽然现在还看不懂0 0

齐齐猪
齐齐猪 2017-10-29 21:49:16 回复 0

小编 怎么能买到这本书呢

ioi
ioi 2017-10-29 11:20:48 回复 0

66666

范思量
范思量 2017-10-28 20:00:55 回复 0

. m、z你看没!

ioi
ioi 2017-10-28 12:08:37 回复 0

为什么出现了5条一样的评论

口口
口口 2017-10-28 10:40:38 回复 0

这其实是一个技术贴……

TransAxis TransAxis

作者:喵喵吼
原文链接

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