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建筑师视角下建筑设计多目标优化决策方法研究

建筑师视角下建筑设计多目标优化决策方法研究

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作者：霍然山东建筑大学

学位级别：硕士

在气候变暖趋势已成为全球议题的背景下,建筑领域节能减碳逐渐受到人们关注,随着人民生活质量不断提升,使用者对建筑室内环境的要求也越来越高,传统以单目标为主的建筑性能优化设计已逐渐无法满足当前的设计需求。近年来,越来越多的学... 详细信息

在气候变暖趋势已成为全球议题的背景下,建筑领域节能减碳逐渐受到人们关注,随着人民生活质量不断提升,使用者对建筑室内环境的要求也越来越高,传统以单目标为主的建筑性能优化设计已逐渐无法满足当前的设计需求。近年来,越来越多的学者以双目标、三目标为优化对象进行建筑性能模拟研究,但该方法通常由具有能源专业背景的模拟顾问完成,在建筑师群体中普及率不高,且存在建筑性能优化变量选取过多、对多目标优化所得非支配解集难以进行“优中选优”并确定最终设计方案等仍待解决的研究问题。已有部分研究者基于客观赋权方法对多目标优化结果的进行决策,但这种方法削弱了建筑师在方案选择中的话语权,而对于建筑方案设计与优化,基于建筑师个人设计视角和空间营造等主观经验对方案的指导价值是不容忽视的。为了弥补现有研究不足,本文开展了基于建筑师视角下建筑设计多目标优化决策方法研究。首先,针对既有建筑多目标优化研究中存在的缺乏建筑师视角下优化变量确定方法的问题,调研我国现行建筑节能设计标准与国家建筑领域节能政策,归纳我国建筑性能优化设计重点与未来发展方向,总结近五年国内外建筑学领域核心文献中建筑优化目标、优化变量和约束条件的选择,对居住建筑、办公建筑、教育建筑的建筑性能优化问题特征进行研究。总结得出我国建筑性能优化问题关键参数集,提出建筑师视角下建筑性能优化变量确定方法。其次,对建筑多目标优化过程和决策过程予以完善,对优化过程,对基于代理模型的优化方法和优化工具进行全面详细的梳理;对决策阶段,引入基于主客观组合赋权-TOPSIS评价的多属性决策方法对建筑性能优化方案进行评价、选择,此方法在面对高维复杂决策问题,可以在保持决策数据分布合理性的同时,科学地将建筑师的主观设计意向融入决策过程,实现了建筑师视角下的方案评价与决策。为了验证本文提出的决策方法,以寒冷地区中小学建筑为例,选择建筑全生命周期碳排放量、建筑运行能耗、全自然采光百分比为优化目标,基于BP-神经网络结合遗传算法对其进行多目标优化,之后用主客观组合权重下的TOPSIS评价模型对其进行排序、决策,并从赋权优越性和决策结果有效性两个角度对此方法进行验证,最终证明此种方法适于对建筑多目标优化问题进行决策。

关键词：建筑多目标优化多属性决策建筑师视角建筑性能提升

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