0 引 言

面对不断趋同化与世界化的压力，人们逐渐深刻认识到民族文化与地域性的重要性。地域化的建筑创作扎根于当地现实生活之中，体现了建筑所处地域的生活背景与历史文化。从某种意义上来讲，地域性建筑创作受到区域的文化背景、自然环境、气候特征、地理条件和建筑材料与技术等多种因素的影响，所形成的建筑风格更具标志性风格。地域性建筑的存在，不仅满足了建筑的基本使用功能，也满足了市民对于地域性文化诉求和思想观念的需要。因此，地域化的建筑创作思想打破了建筑本体的局限，不仅包括了对建筑内涵的更广泛认识，更强调了对地域文化的认可，以及建筑与自然的融合。

近些年来，随着人们对绿色建筑的关注度越来越高，其逐渐成为建筑行业的一大议题。建筑的地域性反映与绿色节能技术的设计从某种程度上是密切相关的。地域化建筑从广义上来讲，体现在利用现代材料与科技手段，融汇当代建筑创作原则，针对区域性的气候特征，更具地域文化特色的建筑，与传统的地域建筑相比具有更大的适应性。而绿色建筑从“生态”、“可持续”的角度出发，强调在建筑的寿命期内，最大限度地节约资源( 节能、节地、节水、节 材) 、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生。

地域化的建筑与绿色建筑从建筑创作上来讲，并非是建筑创作过程中的矛盾体，但从设计的出发点考虑，将两种思路结合在建筑创作上更具一定挑战性。合肥市青少年科技馆建筑设计正是从此思路出发，将地域性环境因素与绿色节能技术相结合。地域化的绿色建筑设计融入到建筑创造之中，是对地域性绿色建筑设计的一次有益尝试。

1 项目概况

合肥市青少年科技馆场地毗邻市大剧院、图书馆和博物馆，地理位置优越，四周均与城市干道相连，交通便利，其中北面和西面道路已建成。北临印山西路，南临钟山路( 拟建) ，东临泰山路和老干部活动 中 心，西 临 太 白 大 道。规划总用地面积约65473 m2，其中建设用地面积约 43595 m2，代征道路广场用地面积约 21878 m2。

青少年科技馆建筑设计主要功能要求为展览厅，实验室，舞蹈、音乐、艺术等培训教室，篮球场和羽毛球场等运动场地，小型快餐店，300 座以上多功能厅 1 个，中小会议室、办公室以及其他设备和储藏

辅助设施用房。建筑风格从创新和发展的角度考虑，立面造型要求富有时代特征，体现博览类建筑特征和城市特色。青少年科技馆的技术指标控制要求: 容积率不大于 1; 建筑密度 30% 左右; 绿地率不小于 20% ; 停车位按国家规范配置，同时应满足合肥市城市规划管理技术暂行规定; 建筑层数为多层。

2 设计构思

青少年科技馆设计在设计构思上紧紧抓住“青少年”和“现代”、“科技”几个方向，建筑形态在符合青少年的心理特征，活泼灵动的同时，建筑立面上推陈出新，突出科技感。自然界充满优美的曲线，比如白云、河流、花朵等，都是青少年喜闻乐见的自然事物。因此，设计以此为出发点。此外，青少年是祖国的花朵，而科技馆是青少年探知世界、获取知识的一种官方渠道，所以本次设计构思以花朵作为建筑形

态的母体。作为合肥市的市花，桂花由四瓣花瓣组572成，从设计构思上，桂花不仅是城市的代表，更是一种地域性文化的体现。此外，桂花的形态从设计功能上刚好与设计要求相符: 展览区、办公区、培训区和运动区。因此，合肥市青少年科技馆从设计构思上取名为“城市之花”( 图 1) 。

图 1 设计构思与体块生成

另外，作为现代科技馆建筑，不但在功能和形态上具有科技性之外，也从建筑的技术发展角度充分体现其绿色、生态方面的科技性。本方案设计将绿色节能技术与建筑造型设计相结合，充分考虑地域气候特征，针对建筑遮阳设计与非线性立面表皮、场地景观、自然采光、自然通风等技术展开一定技术分析研究，从总体目标上希望给予青少年一个新颖灵动、绿色节能的现代科技馆( 图 2) 。

图 2 科技馆总体鸟瞰图与效果

3 绿色设计策略

3． 1 区域气候环境分析

通过 Weather Tool 工具得出合肥市气象资料的分析图。从图中可以看出，合肥市风向有明显的季节性变化，冬季以偏北风为主，夏季以偏南风为主，春秋两季是风向转换季节，年平均风速在 1. 6 ～ 3. 3m / s 之间。年平均气温在 15. 7℃，相对湿度大约在55% ～ 95% 之间，表现为夏季热冬季冷，属亚热带湿润性季风气候( 图 3) 。

根据合肥市气候特征，采用 Ecotect 绿色设计分析 6 种节能设计技术对建筑内部环境的影响。从分析图可以看出，3 月到 11 月，被动式设计对改善建筑内部环境舒适度十分有利( 图 4) 。因此，在绿色节能设计中，针对建筑进行遮阳、采光、通风和场地光热辐射设计，对改善建筑舒适度和节约能源消耗有很大帮助。

3． 2 遮阳设计

合肥市位于江淮之间，全年气温变化特点是夏热冬冷，夏季太阳辐射量大，7 月平局气温为 27. 5℃

图 3 合肥市气象分析

图 4 被动式设计对比分析

～ 28. 5℃，有必要对建筑立面进行遮阳设计。通过节能分析软件 Ecotect 对建筑进行模拟计算，在夏季( 6 月 1 号 ～ 8 月 31 号) 中的 8: 00 ～ 18: 00 的这段时间里，4 栋建筑的立面日辐射量为 500 ～ 1500 Wh /m2，屋顶的日均辐射量为 3400 ～ 4200 Wh /m2 ( 图 5) 。

图 5 建筑表面太阳辐射分析

根据各栋建筑立面辐射量大小的差异，从小到大，分为 5 个层级。以 2. 4 m × 1. 2 m 的区域作为基本单元，辐射量少的区域，设置较小面积的表皮单元，辐射量大的，设置较大面积的表皮单元，按照辐射量分级，依次的表皮面积为 0. 86 m2、1. 15 m2、1. 50 m2、1. 67 m2 和 2. 02 m2 ( 图 6) 。

图 6  5 种表皮单元

以展览馆为例，依据立面上的辐射量等级来对应遮阳的造型的样式，以此类推，针对文化馆、办公楼和体育馆部分进行同样设计处理( 图 7) 。

图 7 不同功能建筑表皮生成分析( 从上至下依次为展览馆、文化馆、办公楼和体育馆)

3． 3 遮阳分析

外窗是解决建筑能耗损失的薄弱环节，合肥市青少年科技馆在设计上考虑了充分的遮阳设计问题。在遮阳设计上主要以镂空铝板方式。以展览馆南面 12 m × 24 m 的墙体为分析对象，对夏季( 6 月 1 日 ～ 8 月 31 日) 进行入射辐射分析，在没有遮阳的情况下，总入射辐射量在 24 × 104 Wh 左右，设置了铝板遮阳后，入射辐射量降低了近 51% ( 图 8) 。由此说明，遮阳设计使墙体入射的日辐射量减少了近一半，遮阳效果十分明显。

图 8 建筑设置遮阳构件前后辐射量对比

3． 4 场地辐射分析

太阳辐射能是一切绿色植物能量的唯一来源。合肥市太阳辐射年总量在 49. 7 MJ /m2。在温度≥10℃的时段，总辐射可达 3. 7 MJ /m2，有效辐射在1. 8 MJ /m2 左右。根据合肥当地的植物生长特征分析，生长期从 4 月 1 日到 10 月 31 日，太阳辐射能小于 3 MJ /m2 的区域适宜种植喜阴性植物，太阳辐射能为 3 ～ 6 MJ /m2 的区域适宜种植中性植物，太阳辐射能大于 6 MJ /m2 的区域适宜种植喜阳性植物。通过对科技馆场地辐射量的分析得知，建筑北面主广场，适宜种植少量乔木作点缀，周边的场地适宜种植落叶乔木和灌木，同时夏季也可以减低热岛效应。建筑架空平台下面辐射量小于 1 MJ /m2，不适宜种植植物，应以铺地为主。在架空平台中庭下，可以种植一到两棵落叶乔木，改善中庭附近的微环境( 图 9) 。

图 9 场地射分析

场地的景观设计考虑场地太阳辐射分析的影响，平台下适宜做铺地景观，根据场地入口到建筑一层入口的人行流线，设置导向性的非线性景观分割线，以求引导人们便捷地到达各个建筑入口。

3． 5 地下室自然采光分析

合肥市处于第 IV 类光气候区，室外天然光临界照度值为 4500Lux。通常情况下，地下室都是靠人工照明，解决地下室采光是节省能耗的有效措施之一。合肥青少年科技馆地下一层建筑空间大部分都在建筑主体下部。因此，在结合架空层的中庭下方，开设了三个半径为 2. 5 m，面积约 20 m2 的采光井，通过对其进行采光与照明分析，计算达到 50 lux 的全自然采光百分比达到 90% ～ 100% 的面积，覆盖面积大约有 500 m2。计算分析结果表明，60 m2 的 采光井可使约 600 m2 的车库达到自然采光要求( 图10) 。其余部分则在设计中考虑采用光导管技术解决采光问题。

图 10 地下室采光分析

3． 6 风环境分析

设定夏季东南风初始速度为 3 m / s，分别取 3个截面高度( 2 m、6 m 和 16 m) 进行风环境分析; 同理以冬季西北风初始速度为 3 m / s 进行模拟得出结果。分析结果表明，无论在夏季或冬季，4 个不同体量的建筑形体之间并未对风环境产生明显的不利影响。以夏季为例，在主导风向影响情况下，建筑的迎风区域风速约为 3 ～ 5 m / s，建筑相互之间形成的区域风速最大可达到 7 ～ 8 m / s，背风区域风速约在 0～ 1 m / s。数据分析说明了建筑整体在主导风向影响下，4 个不同的建筑周边均形成了良好的压力差，且不影响空气的顺畅流动，此种结果对于建筑周边的环境通风和建筑内形成良好的自然通风均有利( 图 11) 。

图 11 夏冬季节不同主导风向不同截面风环境分析

4 结 语

通过合肥市青少年科技馆建筑设计进行地域化建筑创作设计思考，同时将建筑的可持续发展与节能设计融入其中，是地域化绿色建筑设计的一次有益尝试。方案主要从遮阳、日照、通风三个方面进行节能设计，通过利用仿真软件模拟，得出建筑表皮的形式并分析其遮阳效果; 根据太阳辐射来设计场地景观; 设置采光井提高地下室照度; 通过调整建筑间距调整通风效果。

参 考 文 献:

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［2］ 张 雷，姜 立，叶敏青，等． 绿色建筑预评估系统相关技术的计算机实现［C］/ /第六届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集． 2010．

［3］ 张 宇，于 辉． 地域性建筑创作在自然环境问题中的策略做法［J］． 中外建筑，2008( 11) : 96-98．

［4］ 李 钢，李保峰，龚 斌． 建筑表皮的生态意义［J］． 新建筑，2008( 02) : 14-19．

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