主动设计

主动设计是一套促进身体活动的建筑和规划原则。建筑、景观或城市设计中的主动设计将身体活动融入居住者的日常生活中,例如步行到商店或复印。主动设计涉及城市规划者、建筑师、交通工程师、公共卫生专业人员、社区领导者和其他专业人员,他们在建筑场所鼓励将体育活动作为生活的一个组成部分。虽然不是主动设计的固有部分,但大多数采用“主动设计”的设计师也关心他们建筑的生产寿命和他们建筑的生态足迹。虽然生活和建筑的生态足迹等领域不是“主动设计”的一部分,大多数设计师确实在他们的工作中考虑到了他们。

在北美,Active design也被称为Healthy community design,这种设计是规划设计社区,让人们更容易过上健康的生活。健康的社区设计提供了重要的好处:通过将房屋、企业、学校、教堂和公园建设得更近,从而减少对汽车的依赖,以便人们可以更轻松地在它们之间步行或骑自行车。为人们提供锻炼身体和参与社交活动的机会,将其作为日常生活的一部分,改善公民的身心健康。允许人们(如果他们选择)原地养老并终生留在一个反映他们不断变化的生活方式和不断变化的身体能力的社区中。

健康场所是为改善在其境内生活、工作、学习和娱乐的所有人的生活质量而设计和建造的场所——人们可以在各种健康、可用、可访问和负担得起的选择中自由做出选择。鼓励混合土地使用和更大的土地密度,以缩短家庭、工作场所、学校和娱乐场所之间的距离,使人们可以更轻松地步行或骑自行车前往。提供良好的公共交通,以减少对汽车的依赖。建立良好的步行和自行车基础设施,包括安全地远离汽车交通的人行道和自行车道,以及良好的路权法和清晰、易于遵循的标志。确保所有收入水平的人都能获得负担得起的住房。*创建社区中心,人们可以在那里聚集和交流,作为他们日常活动的一部分。并提供进入绿地和公园的通道。

在英国
Sport England 认为,建筑环境可以发挥重要作用,鼓励人们将身体活动作为日常生活的一部分,使社区能够过上更积极和健康的生活方式。 2007 年,Sport England 和 David Lock Associates 发布了 Active Design,其中提供了一套设计指南,以帮助在新开发项目的设计和布局中促进体育和体育活动的机会。该指南分两个阶段制定。第一阶段(2005 年)开发了三个关键的主动设计对象,即改善可达性、增强舒适性和提高意识(“3 A”)。第二阶段包括两次利益相关者会议(2006 年 5 月和 10 月),将“3A”扩展为基于标准的方法。这些标准形成了 2007 年发布的指南。该指南得到了 CABE、卫生部和文化媒体和体育部的支持。

2014 年,Sport England 举行了一次由包括城市规划和公共卫生专业人员在内的一系列机构和个人组成的利益相关者会议,讨论主动设计在当前的规划和健康环境中是否仍然相关,他们得出的结论是。该指南进行了修订,保留了“3A”,并针对主动设计的十项原则完善了基于标准的方法。修订后的 Active Design 于 2015 年发布,并得到了英国公共卫生部门的支持。

2016 年,《主动设计:通过体育和体育活动规划健康和福祉》入围皇家城市规划研究所 (RTPI) 卓越规划奖。Active Design 入围“卓越社区与福祉规划”类别。

2017 年,Sport England 准备了两部动画电影,Sport England 的主动设计和主动设计的十项原则,以及三个进一步的案例研究。

主动设计原则正越来越多地嵌入到建筑环境实践和场所营造设计中,越来越多的英格兰地方当局在规划政策中参考了英格兰体育的主动设计指导。2018 年,主动设计被纳入修订后的“埃塞克斯设计指南”(由埃塞克斯郡议会编写并得到英格兰体育协会的支持)的原则。

在纽约
认识到缺乏身体活动是缩短寿命的一个重要因素,特别是因为它会促进肥胖、高血压和高血糖,这些都是早逝的先兆,纽约市负责规划的人制定了一套指导方针,其中包括,他们希望通过促进身体活动来促进健康。他们于 2010 年 1 月发布了这些指南。这些指南也是基于对建筑寿命和生态成本的担忧,这通常被称为“可持续设计”。该指南的推动力始于 2006 年,纽约市健康与心理卫生局 (DOHMH) 随后与美国建筑师协会纽约分会合作举办了一系列称为“适合城市”会议的会议。

这个过程产生了四个关键概念: 建筑物应该鼓励用户和游客在其中进行更多的身体活动 城市应该提供易于使用的休闲空间,并鼓励各种年龄、兴趣和能力的体育活动 城市中的交通系统应该鼓励身体活动活动并应保护非机动车辆的使用 城市、市场区域和建筑物应提供方便的食物和健康的饮食环境 来自纽约市的积极设计运动遍布美国和世界各地。

目标
疾病会导致工作效率低下。工作中效率低下的员工会对公司和社区人民造成伤害。积极的设计不仅在身体上而且在精神上和社会上都致力于影响公共健康。例如,交通中的主动设计为行人、骑自行车者和过境骑手提供安全和充满活力的环境。它创造了鼓励用户和访客在建筑物内进行更大身体运动的建筑物。休闲场所的积极设计为不同年龄、兴趣和能力的人塑造了游戏和活动空间。此外,改善食物可及性可以改善最需要它的社区的营养。

效果
关于实施主动设计概念的影响的研究很少,但他们普遍同意增加居住者的身体活动。搬到积极的设计建筑似乎对工人的身体健康有益,但工人对新工作环境的生产力的看法各不相同。一项研究报告称,员工搬入活跃的设计大楼后,每天坐着的时间减少了 1.2 小时。自我评价的工作质量或与工作相关的动机没有显着提高,但在这些方面没有负面反馈。

执行
积极的设计理念可用于改造或重新利用现有建筑和景观。一些元素包括加宽人行道和人行横道;安装降低行驶速度的交通平静元素;使楼梯易于接近、可见、有吸引力且光线充足;使行人和骑自行车者更容易进入公园、广场和游乐场等休闲区。如果休闲场所在步行距离之内,人们将更有可能活跃起来。

采用主动式设计方案存在许多问题。发展中社区并不总是接受新的建筑和生活形式。积极设计的整合可能会与确保历史文化的生存发生冲突。乡土建筑可能会因被认为不足或不舒服而被放弃。

主动结构
主动结构(也称为智能或自适应结构)是一种机械结构,能够根据环境的变化改变其配置、形式或特性。主动结构还指与传统工程结构(例如,桥梁、建筑物)不同,需要不断运动并因此需要输入功率以保持稳定的结构。活动结构的优势在于它们可以比传统的静态结构大得多:一个例子是空间喷泉,一座伸入太空的建筑。

活动的结果是一种更适合其所承载载荷的类型和大小的结构。例如,梁的方向变化可以降低最大应力或应变水平,而形状变化可以使结构不易受到动态振动的影响。适应性结构的一个很好的例子是人体,其中骨骼承受范围广泛的载荷,而肌肉会为此改变其配置。考虑携带背包。如果上半身没有通过前倾的方式稍微调整整个系统的重心,这个人就会倒在他们的背上。

除承载部分外,活动结构还包括三个整体组件。它们是传感器、处理器和执行器。就人体而言,感觉神经是收集环境信息的传感器。大脑充当处理器来评估信息并决定采取相应的行动,从而指示作为执行器做出反应的肌肉。在重型工程中,已经有一种新兴趋势,将激活融入桥梁和圆顶中,以最大限度地减少风和地震载荷下的振动。

航空工程和航天工程一直是发展现代主动结构的主要动力。飞机(和航天器)需要适应,因为它们在其生命周期中会暴露于许多不同的环境,因此会受到载荷。在发射之前,它们会承受重力或静载荷,在起飞过程中,它们会承受极端的动态和惯性载荷,并且在飞行中它们需要处于最小化阻力但促进升力的配置中。自适应飞机机翼已投入大量精力来生产一种可以控制边界层和湍流分离的机翼。

许多太空结构利用适应性来应对太空中的极端环境挑战或实现精确的精度。例如,空间天线和镜子可以被激活到精确的方向。随着空间技术的进步,一些敏感设备(即干涉光学和红外天文仪器)要求精确到几纳米的位置,而支撑活动结构的尺寸则有几十米。

设计
市场上现有的人造执行器,即使是最复杂的执行器,也几乎都是一维的。这意味着它们只能沿着 1 个轴伸展和收缩,或绕 1 个轴旋转。能够向前和向后移动的执行器被称为双向执行器,与只能在一个方向上移动的单向执行器相反。执行器的限制能力将主动结构限制为两种主要类型:基于线性执行器的主动桁架结构和基于旋转执行器的机械臂。

一个好的主动结构有很多要求。首先,它需要易于启动。驱动应该是节能的。因此,非常僵硬并且强烈抵抗变形的结构是不合乎需要的。其次,最终的结构必须具有结构完整性以承载设计载荷。因此,驱动过程不应危及结构的强度。更准确地说,我们可以说:我们寻求一种主动结构,在该结构中,某些成员的致动将导致几何形状发生变化,而不会显着改变其应力状态。换句话说,同时具有静态确定性和运动确定性的结构最适合驱动。

应用
主动控制技术应用于土木工程、机械工程和航空航天工程。尽管大多数土木工程结构是静态的,但在一些土木结构中使用主动控制来部署以抵抗地震载荷、风载荷和环境振动。此外,建议将主动控制用于限制人为干预的损坏容忍目的。科尔克马兹等人。演示了用于桥梁损伤容限和部署的主动控制系统的配置。