高校图书馆中庭天窗多目标优化设计研究——以中国石油大学(华东)古镇口校区西区学习中心为例

作     者：王扬 陈大鹏 黄锐聪 WANG Yang;CHEN Dapeng;HUANG Ruicong

作者机构：华南理工大学建筑学院 华南理工大学建筑设计研究院有限公司 亚热带建筑与城市科学全国重点实验室 

出 版 物：《南方建筑》 (South Architecture)

年 卷 期：2025年第1期

页      面：23-34页

学科分类：081302[工学-建筑设计及其理论] 08[工学] 0813[工学-建筑学] 

基　　金：“十三五”国家重点研发计划子课题(2020YFC1909903):再生砂粉预拌砂浆在装配式建筑工程中应用示范研究 广东省住房和城乡建设厅科技创新计划项目(2020-K14-015281):基于韧性城市理念的粤港澳大湾区大学校园规划与设计研究 

主　　题：多目标优化 中庭天窗 高校图书馆 视觉与非视觉效应 使用行为 

摘      要：随着我国高等教育的不断发展,高校师生对建筑空间提出了更高的要求。中庭空间是现代图书馆的核心空间,天窗作为中庭空间的顶部围护结构,对改善建筑采光、调节物理环境有着重要作用。以中国石油大学(华东)古镇口校区西区学习中心为案例,基于高校教学周期与图书馆使用行为,采用多目标优化策略,综合考量功能性与健康性空间需求,以标准采光系数占比(sDF)、日光眩光概率(DGP)、有效采光占比(sUDI)、昼夜节律频率(CF)、天窗不利辐射(Rad)为评价指标,探究高校图书馆中庭天窗设计方法。总结了天窗形态变量,构建了一个简化的参数化空间模型。前期开展了合理的预实验,梳理了各项参数的数值特征,形成了非视觉效应性能模拟基础数据。模拟寻优阶段采用了Rhino-Grasshopper参数化平台,借助环境性能模拟插件Ladybug Tools和寻优插件Wallacei进行优化求解。运算阶段共产生1800组数据和314项帕累托最优解。基于多阶段的方案验证机制,筛选阶段提取出适宜且多样的解决方案,明确了各决策变量与优化目标的作用关系。上述方法强调形态参数、行为特点、使用需求的关联,最大程度避免了传统建筑设计方法的主观思维,可以为中庭天窗设计提供参考。