基于CNKI数据库的智能建筑设计与实现研究

孙京辉

(北京建工建筑产业化投资建设发展有限公司，北京 101300)

要促进智能建筑的发展，应为智能建筑提供完整的安保设施和市政设施，促进公共事业发展，确保智能建筑条件和环境符合绿色发展要求。基于CNKI数据库，对智能建筑设计进行了文献检索和分析，收集整理了2014-2020年的1 528份相关文献，探讨了我国智能建筑建设的研究进展和成果。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

以文献的量化理论为基础，结合citespace和network view，分析了CNKI数据库中1 528篇论文，通过绘制知识图，直观显示了智能建筑设计有关文献的内容及其相互关系。

1.2 数据来源

以CNKI数据库为数据源，选择时间为2014年1月1日-2020年1月1日收录的智能建筑相关文献，采用CNKI数据库网络高级检索模式，以智能建筑设计为采集对象，通过检索选择文献类型，获得1528篇论文，包括科学期刊、广泛的文章、会议报告、书籍和专题期刊。

2 智能建筑相关文献特征分析

2.1 文献时序分析

基于1 528个文档，确定文档数量随时间变化，如2014-2020年智能建筑设计的有关文献合计数量逐年增加，2014-2020年分别为6篇、34篇、87篇、187篇、334篇、417篇、295篇。2017年以后，科学期刊上发表的智能建筑文件数量急速增加，这可能是在国家相关政策的支持下，学者对智能建筑设计的研究更加深入了。

2.2 关键词分析

导入2014-2020年智能建筑设计相关的1 528个文件，选择1年的时间单位，选择keyword节点类型，按关键字分析时间线，显示出了478个节点，表示了478个关键字。前9个关键字可以分为3种：一是智能建筑。二是有关智能建筑施工的研究方向，主要包括建筑结构、围护结构和室内环境改善等研究。三是智能建筑研究的辅助工具，如BIM和信息技术。由此可知，建筑结构、围护结构和室内环境改善是智能建筑施工研究的热点，BIM利用信息技术将实体建筑数字化，促进了智能建筑的深入研究。相关专家学者对BIM技术研究的兴趣也与其在现代信息技术设计建设中的广泛应用相一致。在关键词变化的这些年份中，学者们更加关注相关关键词，最重要的因素之一是智能建筑物的结构设计，其突变强度为11.98，高于其他关键词。高频的工业化建议发生于2014-2017年，表1为该领域的主要作者情况，这是智能建筑文献快速增加的第一阶段。结合智能建筑的基本特征，对于智能建筑研究尚处于初步阶段，具有相对重要的现实意义。

表1 2014-2020年智能建筑设计与实现领域重要作者Tab.1 Important author in the field of intelligent building design and implementation from 2014 to 2020

2.3 涉及的期刊及学科分析

2014-2020年，国家建筑工程文献组出版了4本期刊，分别是《建筑工程技术发展》，共72期，占发文总数的4.7%；《建筑材料》共91期，占5.9%；《城市住宅》共54期，占3.5%；《架构》79期，占5.1%。

2014-2020年出版的智能建筑和设计相关文献，涉及最多的学科是建筑科学和工程学科，有1 211篇文献，占文献总量的79.3%。覆盖了计算机软件和计算机应用、工业经济、安全科学和灾害管理，分别为157、126和34篇文献，占比为10.3%、8.2%和2.2%。

学者们在智能建筑研究中最关注的是智能建筑设计的具体措施及计算机技术在组装式建筑中的应用，这说明智能建筑的发展依赖于建筑本身的研究，也依赖于信息化手段的研究和建筑的经济可行性。

2.4 作者与团队分析

通过选择节点类型“author”深入了解智能建筑的研究人员时间图，发送最多的信息是姜中金、刘洋等，根据所示的文献提交密度表明，提交者的数量逐年增加，随着时间的推移，每年提出大量文献的提交者的数量逐渐增加，但是提交者之间的联系不大。这表明越来越多的人正在研究智能建筑设计，但与传统建筑相比，智能建筑设计的建造尚处于早期阶段，缺乏深入研究。今后，随着业界的研究和发展的深入，相关作者之间的联系也会进一步加强。通过Citypace分析了进行合作的作者，姜中金、刘洋发展了最多的合作关系，合作成果最多，刘鹏重点研究了智能建筑中混凝土结构的公差控制及质量。刘鹏拥有最多的合作网络，每一篇文献都有3条以上的通信线路，表明每一篇文献都有3人以上的参与。通过Citypace软件进行了分析，共有7位作者合作过两次或两次以上。在筛选的基础上，对前5名的研究小组进行了密切的了解并进行了论证，发现高校和企业参加了许多协作小组。

图1 智能建筑机构合作网络图Fig.1 Intelligent building organization cooperation network diagram

3 智能建筑设计的具体研究情况

3.1 明确建筑结构

在设计智能建筑时，必须明确建筑的具体结构，达到理想的节能减排效果。普遍以通用开放空间结构为主，具有钢结构、纤结构等多种形式，开放空间提供了更大的布局灵活性，改善了智能建筑功能，产生了良好的视觉效果。对于空间设计要简洁，方便居民使用，开放空间结构。应不断丰富内部功能，为各种导线创造足够的空间，保证设备的有效配置，安全合理地铺设建筑管道。

3.2 合理设计围护结构

智能建筑中外壁的保温设计具有重要意义，需要合理设置保温层，达到理想的保温效果。可以在建筑物的外壁表面涂上热反射涂料，进一步提高智能建筑的隔热性能。屋顶保温设计应采取有效的绿化防晒措施，保证屋顶达到保温效果。如果建筑物是住宅楼，在设计屋顶时，为了满足人们的住房需求，必须采取有效的通风和降温措施。在平屋顶上安装空气箱，在屋顶的斜面上安装阁楼，可以充分利用智能建筑的所有资源。平面屋顶的设计中，除了选择浅颜色的屋顶外，还要及时涂抹热反射涂料，而地下车库的设计通常需要在地下室的天花板上安装绝热层。在设计智能建筑时，必须不断提高立面和外壁的隔热性能，在其中加入空心和真空惰性气体玻璃，在外壁上安装透明的反光膜，设计智能建筑的外窗时，必须保证足够的密封性。

3.3 改善建筑室内环境

遮阳设计。在墙壁设计中，应合理选择玻璃材料，保证其良好的导热性能。进行符合智能建筑要求的外墙窗户、玻璃外墙等施工，设置必要的防晒设施，通过可调整的外部光线达到预期效果。根据智能建筑太阳光照明要求和相关标准，合理设计智能建筑，结合有机景观，种植树木和各种植物，在南部和西部加强防晒效果，使智能建筑环境更加优美。

采光与照明设计。在设计智能建筑时，一般采用相关软件根据大楼的类型，模拟白天的照明情况进行设计，确保符合相关要求。正确计算窗和地面的面积，以此为基础设计房间的照明系数，可以使用各种方法，如在建筑物的外窗上安装散射板和反射板，提高包括多个信道照明的建筑物反射率，实现照明目的。为了确保地下室被充分照明，可以设计成半地下室，同时打开窗户，确保地下室的光线充足，还可以通过庭院设计、天窗使用等，使智能建筑获得更加丰富的光线。

通风与换气设计。在设计智能建筑时，必须确保建筑适合主导风向，要以人为中心，确保房间的自然通风，所有设计组件必须服从人的需求。如果夏天室外温度不高，为了降低智能建筑的内部温度，可以通过自然通风来达到降温目的，室外温度高时，应避免室外的热空气进入房间。为了避免窗户进入灰尘，污染智能建筑内部，要明确定义开放窗的大小和位置，在设计高层建筑时，必须考虑风速是否影响窗户的打开。

隔音降噪设计。智能建筑的设计需要确保建筑物的隔音和降噪效率，根据不同建筑对噪音的敏感性，确定是否需要放在小区周边，确保合适的交通量。智能建筑的位置接近市区的主要干线道路的情况下，为了提高墙壁和窗户的隔音效果，要尽量减少因车辆流量大而产生的噪音，设置特别的阳台和窗台，选择降噪效果好的装置，在智能建筑各重要场所设计适当的噪声控制和减震措施。在设计民用智能建筑物时，必须确保建筑物内有隔音和消音功能，符合相关规范和要求，一般通过安装减震板和弹性悬架装置进行设计。

保证室内空气质量合格。很多传统建筑材料会释放出有毒的危险物质，在选择智能建筑材料时，必须确保符合要求和标准，避免造成空气污染。在人口密度大的地区，要加强空气质量审计，确保审计系统具有良好的吸气和放气功能，自动调节室内空气，加强各种空气污染物的审计和装置所需的吸气装置。

3.4 设计无障碍设施

在设计智能建筑时，应充分利用无障碍概念，确保设计的每一部分都符合相关要求和规范，符合以人为中心的设计理念。在设计新的智能建筑时，应按照适用性要求，布置相关设施，方便人们外出。在人口密度高的公共建筑物内，对于可以自由进入的场所需要进行明确表示。

3.5 节约建筑材料

在设计建筑装饰要素时，必须考虑是否符合各自的功能，充分利用太阳能等自然可再生资源，在选择建材时，根据不同部件的要求，如选择墙面和窗户时，应选择合理的材料，确保可重复使用的材料质量。在设计商业大楼和办公大楼的智能建筑时，必须选择合理的绝缘材料，确保朴素的同时保证建材可以反复使用，减少浪费。选择材料时，根据大楼的位置，确保材料的安全性，选择可回收的废弃物作为原料，如在制造绝热材料时，可以以废弃物为原料。

4 结语

智能建筑需要科学的设计，在政府政策支持下，2014-2020年有关智能建筑的文献产量逐年增加。研究表明，围护结构和室内环境是智能建筑的研究热点，BIM技术是研究热点，合作出版文献的作者数量逐年增加。但是，在关键词研究中，与经济相关的关键词参考变少，有关碳排放和环境保护的研究文献较少。除了智能建筑本身外，需要加强经济和环境问题研究。