地理气候与建筑.doc

地理气候与建筑

地理气候与建筑

建筑，最初不过是庇护人类活动的掩体。随着人类文明的演进，建筑呈现为秩序化、习俗化的空间形态，并且把各个时代的工巧匠心凝聚其中，以至在古典美学里被看作造型艺术之首。建筑由此而成了保存文化史迹最完整的载体。因此，回顾一种文明演化的历程，离不开考察它的空间形态及其生成秩序。而只有通过对整个建筑体系的认知和把握，方能够达到这样的目的。总所周知，某一地域建筑的特征与该地方的气候、地形和文化是紧密相连的，可以说建筑是人类适应自然气候环境更替的产物 ,建筑风格的千差万别是地理环境复杂多样的结果 ,其中气候条件是影响建筑风格的重要因素之一。对建筑而言,气候作为重要的环境因素, 直接刺激了居住“遮蔽所”的产生 。
自然地理环境是指一定社会所处的地理位置以及与
此相联系的各种自然条件的总和。从建筑学的角度可把自
然地理环境因素分为两大类，即自然地理景观因素与气候
因素，自然地理景观是指地理环境的自然形态因素———地
形、地貌等在性质上与其他区域有区别的地球表面的区域
景观，气候因素是指日照、风速、降雨、降雪、气温、湿度
等气象因素。这些气候因素与人体健康的关系 极为密切 ,气候的变化会直接影响到人们的感觉、 心理和生理活动。人类对气候的反应最明显也最直接的表现就是在自身的居住上 ,不同地区的人往往会根据居住地环境的不同建造出适合当地气候的房屋。气候因素直接影响建筑的功能、形式、维护结构等。
第一，降雨降雪量对建筑的影响。降雨多和降雪量大的地区，房顶坡度普遍很大，以加快泻水和减少屋顶积雪。中欧和北欧山区的中世纪尖顶民居就是因为这里冬季降雪量大，为了减轻积雪的重量和压力所致。我国云南傣族、拉祜族、佤族、景颇族的竹楼，颇具特色。这里属热带季风气候，炎热潮湿，竹楼多采用歇山式屋顶，坡度陡，达45°～50°；下部架空以利通风隔潮，室内设有火塘以驱风湿。这种高架式建筑在柬埔寨的金边湖周围、越南湄公河三角洲等地亦有分布。我国东南沿海厦门、汕头一带以及台湾的骑楼往往从二楼起向街心方向延伸到人行道上，既利于行人避雨，又能遮阳。湘、桂、黔交界地区侗族的风雨桥、廊桥亦是如此。降雨少的地区，屋面一般较平，建筑材料也不是很讲究，屋面极少用瓦，有些地方甚至无顶，如撒哈拉地区。我国西北有些地方气候干旱，降水很少，屋面平缓，一般只是在椽子上铺上织就的芦席、稻草或包谷秆，上抹泥浆一层，再铺干土一层，最后用麦秸拌泥抹平就行了。宁夏虽然也用瓦，但却只有仰瓦而无复瓦。这类房屋的防雨功能较差。如秘鲁首都利马气候炎热干燥，房屋多为土质，屋顶用草甚至用纸箱覆盖，城市亦没有完善的排水设施。降水量和降水强度关系到屋面、地面和地下排水系统的设计；另外，雨水通过墙壁上的缝隙向室内渗透时导致墙体内部发潮，从而降低热工性能；会使屋面油毡鼓泡、变形、裂缝，造成渗漏，会使墙面出现斑迹，影响美观，甚至使面层剥落的损坏。降雨多的地区，房顶坡度普遍很大，以加快泻水。降雨少的地区，屋面一般较平，建筑材料也不是很讲究，屋面极少用瓦，有些地方甚至无顶。降水多的地方，植被繁盛，建筑材料多为竹木；降水少的地方，植被稀疏，建筑多用土石；降雪量大的地方，雪甚至也是建筑材料，如爱斯基摩人的雪屋。
第二，温度对建筑的影响。温高的地方，往往墙壁较薄，房间也较大，反之则墙壁较厚，房间较小。通过调查西欧各地的墙壁厚度发现，英国南部、荷兰、比利时墙壁厚度平均为23厘米；德国西部、德国东部38厘米；波兰、立陶宛50厘米；俄罗斯则超过63厘米，也就是愈靠海，墙壁愈薄，反之墙壁愈厚。这是因为欧洲西部受强大的北大西洋暖流影响，冬季气温在0℃以上，而愈往东则气温愈低，莫斯科最低气温达-42℃。我国西北阿勒泰地区冬季漫长严寒，这里房子外观看上去很大，可房间却很紧凑，原来这种房屋的墙壁厚达83厘米，有的人家还在墙壁里填满干畜粪，长期慢燃，用以取暖。有些地方为了抵御寒冷，将房子建成半地穴式，我国东北古代肃慎人就住这种房子，赫哲族人一直到解放前还住着地窨子。一些气温高的地方，也选择了这种类型的地窨子，如我国吐鲁番几乎家家户户都有一间半地下室，是用来暑季纳凉的，据测量在土墙厚度80厘米的房屋内的温度如果为38℃，那么半地下室里的温度只有26℃左右。我国陕北窑洞兼有冬暖夏凉的功能，夏天由于窑洞深埋地下，泥土是热的不良导体，灼热阳光不能直接照射里面，洞外如果38℃，洞里则只有25℃，晚上还要盖棉被才能睡觉；冬天却又起到了保温御寒的作用，朝南的窗户又可以使阳光盈满室内。气温高的地方，往往将房屋隐于林木之中，据估计夏天绿地比非绿地要低4℃左右，在阳光照射下建筑物只能吸收10%的热量，而树林却能吸收50%的热量。我国云南省元阳县境内有一种特殊的房顶—水顶，平平的屋顶上又多了一汪水面，屋外阳光热辣，屋里却十分荫凉.
第三，光照对建筑的影响。室内光照能杀死细菌或抑制细菌发育，满足人体生理需要，改善居室微小气候。北半球中纬地区，冬季室内只要有3个小时光照，就可以杀死大部分细菌。因此从采光方面考虑，房屋建筑需注重三个方面：①采光面积，②房间间距，③朝向。气温高的地方，往往窗户较小或出檐深远以避免阳光直射。吐鲁番地区的房屋窗户很小，既可以避免灼热的阳光，又可以防止风沙侵袭。傣族民居出檐深远，一个目的是为了避雨，正所谓“吐水疾而溜远”，另一个目的是遮阳。有些地方还在屋顶上做文章，如我国西北一些地区“房屋覆以白垩”以反射烈日，降低室温。气温低的地方，窗户一般较大，以充分接收太阳辐射，但窗户往往是双层的，以避免寒气侵袭，如我国东北地区。宁夏的“房屋一面盖”也是为了充分利用太阳辐射。日本西海岸降雪量大，窗户被雪掩盖，因此常常还在屋顶上伸出一个个“脖子式”高窗，以弥补室内光照不足的状况。房屋之间的间距是有讲究的，尤其是城市中住宅楼建设更要注意。楼间距至少应从满足底楼的光照考虑。光照也是影响房屋朝向的因素之一。北半球中高纬地区房屋多座北朝南，南半球中高纬地区则多座南朝北，赤道地区房屋朝向比较杂乱，这与太阳直射点的南北移动有关。
第四，风对建筑的影响。风也是影响建筑物风格的重要因素之一，防风是房屋的一大功能，日本太平洋沿岸的一些渔村，房屋建好后一般用鱼网罩住或用大石块压住；我国台湾兰屿岛，距台风策源地近，台风强度大，破坏性极强，因此岛上居民雅美族人创造性地营造了一种“地窖式”民居。房屋一般位于地面以下1.5米～2米处，屋顶用茅草覆盖，条件好的用铁皮，仅高出地面0.5米左右，迎风坡缓，背风坡陡，室内配有火堂以弥补阴暗潮湿的缺点，还在地面上建凉亭备纳凉之用。我国冬季屡屡有多为西北风的寒潮侵袭，避风就是为了避寒，因此朝北的一面墙往往不开窗户，院落布局非常紧凑，门也开在东南角，如北京四合院。风还会影响房屋朝向和街道走向。在山区和海滨地区，房屋多面向海风和山谷风。大理位于苍山洱海之间，夏季吹西南风，冬春季节吹西风即下关风，下关风风速大，平均为4.2米/秒，最大可达10级，因此这里的房屋座西朝东，成为我国民居建筑中的一道独特风景。城市街道走向如果正对风向，风在街道上空受到挤压，风力加大，成为风口，因此街道走向最好与当地盛行风向之间有个夹角。在一些炎热潮湿的地方，通风降温成为房屋居住的主要问题，如西萨摩亚、瑙鲁、所罗门群岛等地区，房屋没有墙。现代住宅建筑比较讲究营造“穿堂风”，用来通风避暑。
第五，南北差异对建筑的影响。由于北方降水较少，北方建筑屋顶比较平坦，有利于白天晒东西。屋体比较厚实，有利于冬天保暖。
而南方由于一年到头降水较多，所以屋顶成倾斜状，有利于雨水的排泄，还比较容易通风散热。

气候条件是复杂而多变的。在中国 ,气候变化总体上受西太平洋暖湿气流和蒙古 - 西伯利亚高原 冷空气的影响 ,西部和北部地区为典型的大陆气候 ,夏季炎热少雨 ,冬季寒冷干燥 ;而东部和南部地区则 是明显的海洋气候 ,夏季湿润多雨 ,冬季温暖潮湿。同时 ,由于中国地域广阔 ,山地、 林地、 沙漠、 高原、 草 原、 丘陵等各种地形俱全 ,因此区域性气候也呈现出多种多样 ,而气候对居住环境的影响又是长期存在的。由于地理纬度、地势等条件的不同，各地气候相差悬殊。因此针对不同的气候条件，各地建筑的节能设计都有对应不同的做法。炎热地区的建筑需要遮阳、隔热和通风，以防室内过热；寒冷地区的建筑则要防寒和保温，让更多地阳光进入室内。将中国划分为了7个主气候区，20个子气候区，对各个子气候区的建筑设计提出了不同的要求。
分区代号
分区名称
气候主要指标
建筑基本要求
Ⅰ
ⅠA
ⅠB
ⅠC
ⅠD
严寒地区
1月平均气温≤-10℃
7月平均气温≤25℃
7月平均相对湿度≥50%
1、建筑物必须满足冬季保温、防寒、防冻等要求
2、ⅠA、ⅠB区应防止冻土、积雪对建筑物的危害
3、ⅠB、ⅠC、ⅠD区西部，建筑物应防冰雹、防风沙
Ⅱ
ⅡA
ⅡB
寒冷地区
1月平均气温-10~0℃
7月平均气温18~28℃
1、建筑物应满足冬季保温、防寒、防冻等要求，夏季部分地区应兼顾防热
2、ⅡA区建筑物应防热、防潮、防暴风雨、沿海地带应防盐雾侵蚀
Ⅲ
ⅢA
ⅢB
ⅢC
夏热冬冷地区
1月平均气温0~10℃
7月平均气温25~30℃
1、建筑物必须满足夏季防热、遮阳、通风降温要求，冬季应兼顾防寒
2、建筑物应防雨、防潮、防洪、防雷电
3、ⅢA区应防台风、暴雨袭击及盐雾侵蚀
Ⅳ
ⅣA
ⅣB
夏热冬暖地区
1月平均气温>10℃
7月平均气温25~29℃
1、建筑物必须满足夏季防热、遮阳、通风、防雨要求
2、建筑物应防暴雨、防潮、防洪、防雷电
3、ⅣA应防台风暴雨袭击及盐雾侵蚀
Ⅴ
ⅤA
ⅤB
温和地区
1月平均气温0~13℃
7月平均气温18~25℃
1、建筑物应满足防雨和通风要求
2、ⅤA区建筑物应注意防寒，ⅤB区建筑物应特别注意防雷电
Ⅵ
ⅥA
ⅥB
严寒地区
1月平均气温0 ~ -22℃
7月平均气温<18℃
建筑热工设计应符合严寒和寒冷地区相关要求
ⅥA
寒冷地区
Ⅶ
ⅦA
ⅦB
ⅦC
严寒地区
1月平均气温-5~ -20℃
7月平均气温≥18℃
7月平均相对湿度<50%
建筑热工设计应符合严寒和寒冷地区相关要求

ⅦA
寒冷地区

自然环境的多种多样，气候条件的复杂而多变，逐步形成了各地不同的民居建筑形式。四合院是北京地区的传统住宅，北京地区属暖温带、半湿润大陆性季风气候，冬寒少雪，春旱多风沙，因此，住宅设计注重保温防寒避风沙，外围砌砖墙，整个院落被房屋与墙垣包围，硬山式屋顶，墙壁和屋顶都比较厚实，庭院方正，利于冬季多纳阳光，东北气候寒冷，院子更加宽大。北京以南夏季西晒严重，院子变成南北窄长。西北风沙很大，院墙加高。 宁夏地处西北远离海洋，降水少、温差大，气候严寒，大陆性气候特征明显，冬春干旱多风沙，盛行偏北风，故住宅一般不开北窗。为保温防寒，采取厢房围院形式，且房屋紧凑，屋顶形式为一面坡和两面坡并存。陕北窑洞式住宅是黄土高原地区较为普遍的民居形式，黄土高原区气候较干旱，且黄土质地均一，具有胶结和直立性好的特性，土质疏松易于挖掘，而且具有冬暖夏凉的优越性。中国西北部地区气候干燥少雨、冬季寒冷、木材较少等自然状况，也为冬暖夏凉、十分经济、不需木材的窑洞，创造了发展和延续的契机。闽西南地区的客空人土楼是一种特殊农村住宅。土楼外形有方、圆之别，酷似宠大碉堡，其外墙用土、石灰、沙、糯米等夯实，厚1米，可达5层高；由外向内，屋顶层层下跌，共三环，主体建筑居中心，十几家甚至几十家人共居一楼，福建地处东南沿海地震带，气候暖热多雨，坚固的土楼既能防震防潮又可保暖隔热。南方天井民居中的“天井’其实也是院落，只是较小。中国南方炎热多雨而潮湿，人稠山多地窄，故重视防晒通风，布局密集而多楼房。天井民居以横长方形天井为核心，四面或左右后三面围以楼房，阳光射入较少。正房即堂屋前向天井，完全开敞，狭高的天井起着拔风的作用。各屋都向天井排水，外围耸起马头山墙，可防火势蔓延。

气候是生态系统中的一个非常重要的因素,传统建筑与气候的关系是十分密切的。建筑作为人类的庇护所,把人、建筑和环境紧密地联系在一起,不论是作为主体的人还是作为客体的建筑及其环境,都是整个生态系统的有机组成部分,它们相互协调共生,表现出对特定环境的适应性。建筑师应秉承生态、整体的设计思想,结合建筑场地的光热环境、地形地貌、植被绿化等自然条件,广泛吸收传统民居中的应对策略,因势利导使建筑融入自然,并与建筑环境协同发展,使建筑的形式、布局与不同的时空联系起来,并充分利用传统建筑的潜能,使其扬长避短,使设计朝着有利于建筑使用舒适性的方向发展。这对于建筑形式的多样化,对建筑理性传统的扬弃以及城市特色的创立和维护都具有积极的作用。

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