1.1 研究背景
阳光是物质世界的基础，是生命之源，人类作为自然人不管是从生理还是心理都对阳光有着本能的追求。光作为最基本的自然元素，能够被享受和回味，对自然光的需求是人的基本需求之一。 自然光赋予了建筑艺术魅力与精神世界。建筑中对于阳光的利用由来已久。 古今中外但凡优秀的建筑都与光线的巧妙利用密切相关。建筑利用天然光创造空间的光影变幻，罗马万神庙利用顶部采光洞营造室内的神秘气氛（如图 1.1），中国精美的木构窗户与多样的天窗形式将光线进行了艺术处理，丰富了室内空间的同时解决了采光问题（如图 1.2）。光与影是展现建筑空间、建筑造型、美化建筑环境的基本因素，将光影与建筑巧妙结合可以获得意境不凡的建筑空间效果。与人工照明相比，流动的自然光线赋予建筑诗意的光影变化。为人服务是建筑存在的基本价值，良好的天然光环境为人提供舒适环境的同时也是建筑的有机组成部分，既是艺术也是科学[1]。 对于人的健康而言，自然光是必不可少的。自然光的全光谱属性使自然光广泛应用于现代医疗中（如图 1.3）：紫外线有良好的杀菌作用；红外线加速伤口愈合，消除炎症。调查发现， 能够更好的接收天然采光的房间，更有利于病人的康复。漫长的生物进化的过程中，人形成对阳光的心理依赖，如同水、空气一样，成为心理需求的重要元素。人向往自然的天性决定阳光明媚的日子更使人感到精神振奋，带来积极乐观的情绪，相反阴沉黑暗的天气会令人感到消极和不安。阳光则指引我们知悉这个世界。光不但给予人们光明和温暖，更给予了人们安全、快乐和信心。
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1.2 研究范围
山东省位于中国东部沿海、黄河下游，总面积 15.8 万平方公里，山东半岛突出于渤海、黄海之中（如图 1.6）。济南市是山东省的省会，是山东政治、文化、教育中心，济南因境内泉水众多被称为“泉城”素有“四面荷花三面柳，一城山色半城湖”的美誉。 地处山东省中西部，南依泰山，北跨黄河，背山面水，是华北地区区域性重要城市。济南属暖温带季风气候，雨热同季。全省光照资源充足，降水季节分布很不均衡，淡水资源缺乏。办公建筑在中国的历史上可以一直追溯到古老的“官衙”，然而真正具有商业目的的“办公室”大约是伴随外国的炮舰与商人的涌入而逐渐在那些开放的商埠生长起来。从 1980 年代初到 1990 年代末，各种“写字楼”、“中心”、“广场”在中国拔地而起。细究起来，人类生活的主要主旋律就是居住与工作，所以以此目的服务的建筑对于人类的健康生活显得更加重要，其中办公建筑扮演着引人注目的角色。21 世纪的今天，信息、交流、思维的碰撞，对比任何时候都迫切。而办公室作为“信息的集散、加工与再创造的场所”在社会生活中不可或缺。
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第 2 章 山东地区办公建筑天然采光现状分析
2.1 山东地区的光气候特点
地理位置决定了光气候环境也直接影响天然采光条件。建筑可利用的自然光很大程度上要受当地的地理纬度与天气状况的影响。山东省全境位于北纬 33°22.9ˊ~38°24ˊ和东经 114°47.5ˊ~122°42.3ˊ之间，是中国光、热资源最丰富的地区之一。 山东省光照资源丰富，太阳总辐射量在 5016~5852 MJ/m2·a（如图 2.1），光照时数年均 2500 小时左右（如图 2.2）1。按照建筑热工分区来说，山东属于寒冷地区，四季分明，夏季炎热多雨，冬季晴朗干燥，降水季节分布很不均衡，全年降水量有 60～70％集中于 6、7、8 三个月，易形成涝灾，日照百分率为 52～65％，太阳辐射强。济南市位于北纬 36°40′，东经 117°00′，南临泰山，北跨黄河。为半湿润季风气候，各个季节具有明显的主导风，四季分明，从济南市风玫瑰图可见夏季和过渡季主导风向南偏西南，冬季主导风为东偏东北风（图 2.3）。春、秋过渡季节干旱少雨，夏季较为炎热，冬季寒冷少雪，年平均气温为 13.8℃，年日照时数约 1900 小时，年均总辐射量在 5760~6120 MJ/m2·a（如图 2.4）。
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2.2 济南汉峪金谷
济南汉峪金融商务中心项目位于高新区汉峪片区，玉顶山与莲花山之间，经十路南北两侧(图 2.6）。汉峪金谷总占地 1200 亩，规划建筑总面积 410 万平方米。项目分东西两个片区，其中凤凰路以西为 A 区，占地面积 730 亩，分为 8 个地块，分布 39 座高层与超高层建筑和一座 330 米的地标性超高层建筑，建筑面积 300 万平方米；凤凰路以东为 B 区，占地面积 500 亩，分为 6 个地块，分布 10 栋高层与超高层建筑，11 栋大型商业建筑，建设面积 100 万平方米，总投资约 60 亿元（图 2.7）。同时，地下规划建设有 2.8 万个车位的大型停车场和独特的环路系统，并为将来的地下轨道交通预留了 2 个站点接口。
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第 3 章 办公建筑天然采光设计策略
3.1 场地分析 ..... 30
3.2 总图设计 ..... 30
3.2.1 建筑朝向 ........ 31
3.2.2 建筑的环境 .... 31
3.2.3 建筑布局和体形 .... 32
3.3 天然采光形式分析 .... 33
3.4 本章小结 ...... 53
第 4 章 办公建筑天然采光设计应用
4.1 水利发展大厦设计概述 ......... 54
4.2 水利发展大厦建筑设计 ......... 60
4.3 水利发展大厦天然采光设计策略分析 ....... 78
4.4 本章小结 ...... 87
第五章 结论与展望
5.1 研究成果与创新 ....... 88
5.2 论文不足之处及后续的研究 ......... 89
第 4 章 办公建筑天然采光设计应用——山东水利发展大厦
4.1 水利发展大厦设计概述
山东，因居太行山以东而得名，简称“鲁”，省会济南，先秦时期隶属齐国、鲁国，故而别名齐鲁。山东地处华东沿海、黄河下游、京杭大运河中北段，是华东地区的最北端省份[18]。山东是儒家文化发源地,称孔孟之乡。济南市位于山东省中西部，南依泰山，北跨黄河，背山面水，又因济南境内泉水众多，被称为“泉城”，素有“四面荷花三面柳，一城山色半城湖”的美誉，具有自己鲜明的特色。基地正南隔城市主干道经十路与抗震减灾中心相对，正北紧邻和润幸福城小区。正西紧邻刚刚投入使用的山东省煤田地质局综合业务楼。基地东侧隔唐冶西路为待建公共绿地。经十路为城市主干道，规划道路红线宽 70 米，双向 8车道，沿经十路地块主要为公共设施用地和商住混合用地，其界面体现一定的公共性（图 4.3）。唐冶西路城市主干道，规划道路红线宽 60 米，双向 8 车道，沿唐冶西路主要为商住用地（图 4.4）。
结论
本文通过山东地区办公建筑天然采光的现状分析，总结出了现存问题，主要体现在四个方面：1）天然采光的“量”不足；2）天然采光的“质”有待提升； 3）天然采光辅助系统匮乏。针对以上问题，对办公建筑中常用的天然采光方式进行的分析总结。针对最普遍的侧窗采光、庭院采光进行模拟分析其适用特点并结合实地调研，从所发现的实际问题出发，探讨相应的对策。应用于山东水利发展大厦建筑设计中，最后从总体布局、平面布局、合理天然采光方式的选择及环境及细部设计五个方面分析天然采光的应用效果。结合相关理论研究成果和调研实例的分析总结，得出以下主要结论：
（1）山东地区办公建筑的总平面设计方面：应优先选择南偏东 15°~南偏西 5°的朝向范围，当采用围合或半围合的布局时，庭院间距宜大于高度的 1/2。
（2）平面布局方面：小进深多层裙房应优先选择一字形和凹字形平面布局，并根据需要选择厅的形状。高层办公建筑中设置中庭与空中庭院是很好的优化天然采光提升空间品质的有效措施。
（3）中庭设计方面：通过对中庭各层采光特点的模拟分析，就整个采光效果来看，高宽比宜控制在 3/1 的范围内，当进深过大，可以使用棱镜窗采光口和设置反射装置、增大中庭上部的界面材质的反射比，提高中庭界面中下部的漫射比等措施提升中庭采光品质。
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参考文献（略）
