本文是一篇建筑论文，笔者认为商业中庭是一个非常特殊的建筑空间，其设计参数对中庭物理环境的影响非常重要。因此，未来的研究可以结合建筑物理学领域，从多个角度深入探讨商业中庭设计的优化问题。
第1章绪论
1.1研究背景
1.1.1商业发展繁荣
随着我国商业繁荣和经济发展，居民的可支配收入越来越可观，城镇化进度正在稳步推进，市民的物质与精神需求也得到了进一步的提高。根据国家统计局数据显示（图1.1、图1.2），我国目前的人均可支配收入已经由2012年的16510元增长至2021年的35128元（国家统计局），期间年均增速达到了8.75%；我国的常住人口城镇化率也由2012年的51.27%提升至2021年的64.72%（国家统计局）。由此看出，我国人均可支配收入正在逐年增长，物质生活的提高已经不能够满足当下经济发展的趋势，越来越多的市民开始关注精神生活的需求；而城镇化率的提高也反映了会有更多的城镇建筑在我国拔地而起。目前随着国民收入增加，城镇化水平提高，商业发展繁荣，大大地刺激了市场经济，许多大型商业建筑在城市如雨后春笋般应运而生，同时也存在着一些老旧商业建筑为了迎合时代和社会的要求而更新迭代。这些现象都反映出我国的商业经济发展，带动商业建筑的升级提高，从而吸引市民顾客前往消费购物，刺激社会市场经济进一步发展，实现良性循环。
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1.2研究目的与意义
1.2.1研究目的
本论文的主要研究目的是，通过提出影响济南地区核心式商业中庭天然采光的商业中庭设计参数，对各个设计参数进行量化分析，探究中庭设计参数对商业中庭天然采光质量的影响作用和基本规律，基于参数化设计建立济南地区核心式商业中庭设计参数体系，并基于商业中庭设计参数体系对济南地区核心式商业中庭进行天然采光多目标优化研究，得到最佳中庭参数组合，为今后的济南地区核心式商业中庭天然采光优化设计提供参考和思路。具体研究目的：
1、提出当前核心式商业中庭现存问题和不足，具体方法包括文献检索、实地调研和问卷调查，并筛选出影响济南地区核心式商业中庭天然采光的主要中庭设计参数。将这些设计参数根据空间特征分类为三种设计参数：体形设计参数、天窗设计参数、遮阳设计参数。对每类设计参数再进行细分，归纳出十三种典型的设计参数。将每一类设计参数进行详细的调研与分析，根据相关规范与文献确定其对中庭采光的影响作用以及合理的取值范围。同时选取合适的天然采光评价指标，为仿真模拟以及天然采光优化提供理论依据与取值参考。
2、根据核心式商业中庭设计参数体系，使用参数化建模软件Rhino+Grasshopper以及建筑物理环境模拟软件Ladybug+Honeybee进行中庭天然采光模拟。对三类商业中庭设计参数分别进行年度动态采光模拟以及室内眩光模拟，根据模拟结果，对各个设计参数进行相关性分析以及敏感性分析。分析结果得到每个设计参数对天然采光的影响程度，排列出对核心式商业中庭天然采光主要影响参数，发现对天然采光影响程度最大的设计参数为天窗设计参数以及遮阳设计参数，从而提出天窗和遮阳（SAS（Skylight andShading））设计参数概念，为济南地区商业中庭天然采光多目标优化提供数据与理论支持。
3、对山东济南某老旧家具商业城中庭进行天然采光优化设计。分析SAS设计参数对天然采光和室内眩光的综合影响。使用多目标寻优工具Octopus对三种不同遮阳类型下的商业城中庭进行天然采光优化研究，根据帕累托前沿解集每种遮阳类型得到了十组最佳SAS参数解集，提出并总结优化后的中庭参数组合，为今后济南地区核心式商业中庭天然采光优化设计提供一定的参考与思路。
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第2章济南核心式商业中庭天然采光理论研究与现状调研
2.1商业中庭天然采光理论研究
2.1.1商业中庭
2.1.1.1商业建筑“商业建筑”是一种用于第三产业商业活动的建筑类型。它主要提供商业服务和盈利活动的场所，覆盖的建筑类型比较多，例如购物中心、商业中心、餐馆、酒店、百货超市、家具商业城、办公写字楼群等。本文中探讨的商业建筑主要是指从事商业售卖等行为的建筑物，例如购物中心、商业综合体、商业城等，这一部分建筑与居民的日常消费娱乐密切相关，并逐渐成为目前消费市场的主流建筑类型，有较强的的公共性和商业性。
随着我国城市转型为“生活型城市”，城市商业正在经历快速发展。以零售业为核心的商业已经成为扩大内需、优化经济结构的不可或缺的部分，同时商业也承担着满足城市居民消费需求和提高生活水平的职能。因此，城市商业中心作为商业职能的空间载体，在城市社会经济发展中扮演着越来越重要的角色[74]。并且随着人们消费观念的改变，从基础的物质追求也开始向物质精神双重追求开始发展，为了迎合人们变化的消费观念，各地的开发商也开始引入世界上流行的购物中心、商业综合体等新颖的商业建筑来吸引更多的顾客，“Shopping Mall”的概念也随之引入到国内，开始大放异彩。从而目前的商业建筑开始不仅是人们购物消费的场所，更是结合了多种功能元素为一体的综合性商业建筑，同时消费模式也从之前的购买所需物品变为了增加消费机会，用新颖活泼的购物模式尝试让顾客长时间停留于商业建筑内，从而增加顾客消费的机会，提升商业影响力[48]。
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2.2济南地区核心式商业中庭天然采光实地调研
2.2.1济南地区
根据我国《民用建筑热工设计规范》（GB50176-93），根据最冷月平均温度以及日平均温度的天数的指标，全国建筑热工设计分区共分为严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区以及温和地区五个分区。根据中国光气候区划，又分为I类、II类、III类、IV类和V类区（图2.12中国光气候区划图）。
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济南地区位于中国寒冷地区大部分，最为明显的特征就是冬天冷，夏天热，需要同时兼顾冬季保温与夏季隔热，同时也需要加强冬季太阳采光辐射以及夏季遮阳隔热。在寒冷地区，全年的温差较大，日照较为充足。春秋两季虽然时间较短，但气温变化明显。根据中国光气候区划图济南地区位于III类和IV类两个区域之间，光照时长约为2500h/年，光照资源十分丰富。本文为研究济南地区下的核心式商业中庭的天然采光优化，以山东济南为例，进一步开展实地调研与测量，了解目前的济南地区商业中庭现状情况，为下一步研究提供研究基础。
目前最新的采光性能评估方法是基于气候的采光建模（CBDM），CBDM是一种基于全年逐小时真实采光气候数据的动态方法，使采光模拟更加精确与可靠。同时CBDM提供了多种动态采光评价指标来评估采光性能。因此从https://energyplus.net/weather下载Shandong Jinan_CSWD.epw文件，作为后续动态采光模拟研究的天气文件。
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第3章 商业中庭设计参数对天然采光的影响研究 ............................ 57
3.1 基准模型和边界条件建立 ................................. 57
3.1.1 软件选择 ............................. 57
3.1.2 Ladybug+Honeybee 介绍 ................... 57
第4章 商业中庭天然采光模拟与敏感性分析 ........................... 75
4.1 体形设计参数模拟 .......................... 75
4.1.1 中庭尺寸模拟分析 .................. 75
4.1.2 室内反射率模拟分析 ............................. 80
第5章 核心式商业中庭动态采光和室内眩光的多目标优化设计 .. 102
5.1 多目标优化背景与调研........................ 102
5.2 天然采光多目标优化技术路线 ........................ 104
5.3 优化商业中庭采光实地调研 ...................... 105
第5章核心式商业中庭动态采光和室内眩光的多目标优化设计
5.1多目标优化背景与调研
随着商业繁荣和经济发展，我国有越来越多的商业建筑投入使用。它们使用绚丽的灯光吸引着顾客前来购物和消费，但同时也造成了大量的照明能耗。研究显示，商业建筑运营的能源相关碳排放量是住宅建筑运营的1.62倍[110]。为了视觉效果夜间的灯光照明或许是不可能避免的，但是白天的照明需求往往可以通过中庭天窗引入外界的太阳光线，这就可以让中庭为商业建筑节省大量照明能耗[6,52,98]，事实上，人工照明的应用会产生热量从而增加了冷负荷，约占总能耗的3-5％。减少人工照明的使用对于降低商业建筑的总能耗具有重要意义[35,51]。中庭虽然可以为建筑带来充分的采光以及太阳辐射，但由于天窗的隔热性能较差，中庭体积大，大量的光线进入等诸多因素会造成中庭存在夏季过热、冬季散热、能耗大以及眩光等不利情况。室内视觉舒适度也是室内设计的主要关注点，主要由采光控制的不适眩光有关[29,30]。正是因为存在这些问题，中庭设计通常会采用合适的遮阳设计控制太阳对中庭产生的不利影响[31,32]。但是过度的遮阳设计同样会影响到中庭天窗所带来的益处[33]。在设计阶段改变天窗与遮阳（SAS）设计参数对优化商业中庭的采光与视觉舒适度有着不同影响效应[34,35]，中庭天窗设计与遮阳设计的研究之前总是被分别考虑[6,56,98]，这就要求建筑师和设计师需要综合考虑天窗与遮阳设计参数对商业中庭的影响，结果可能会是矛盾的，从而造成商业中庭光环境的不舒适以及能源的浪费[36]。因此本章着重研究SAS设计参数的共同作用对商业中庭的采光和室内眩光的综合影响。
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第6章结语
6.1讨论与总结
中庭作为商业建筑中常见的部分，其室内天然采光质量的好坏直接影响到建筑使用者的舒适性和健康状况。商业中庭设计参数的取值对于中庭室内天然采光的质量有着至关重要的影响。本研究在进行前期调研、实地测量、问卷分析和软件模拟研究后，对十三个中庭设计参数进行了相关性与多元线性回归分析，探究每个设计参数对商业中庭采光质量的影响程度。
研究结果表明，天窗透射率、天窗开窗比和织物遮阳覆盖率是对中庭采光质量影响最显著的设计参数，而其余参数的影响程度相对较小。此外，本文发现天窗透射率、天窗开窗比和织物遮阳覆盖率也对中庭眩光产生了重要的影响，这表明这些参数在商业中庭的设计过程中必须被特别考虑。
根据对济南地区商业中庭设计参数敏感性分析的结果，得出了各项中庭设计参数对动态采光和室内眩光的影响程度。结果发现，天窗设计参数以及遮阳设计参数是对中庭采光质量影响最大的参数。因此，本文提出了中庭天窗和遮阳（SAS（Skylight and Shading））设计参数，并为商业中庭天然采光的多目标优化研究提供了理论数据和技术路线支持。
随后对天窗和遮阳（Skylight and Shading）设计参数对商业中庭采光以及室内眩光产生的影响作用进行了广泛的研究，运用了实地调研、软件模拟、回归分析以及多目标寻优等方法。根据商业建筑前期调研，目前常见的商业中庭采用三种遮阳方式，分别为无遮阳、织物遮阳以及百叶遮阳。分别对每种类型的商业中庭进行SAS设计参数模拟计算，并且进行各个参数的相关性分析。结果显示，天窗玻璃材质类型和百叶宽度与sDA的相关性较为不显著。其他SAS设计参数与sDA和DGP均存在显著相关性，说明SAS设计参数在不同遮阳条件下对采光和室内眩光都存在着不同的影响作用。
参考文献（略）