發(fā)布時間：2020-05-16 19:39

【摘要】：在我國現(xiàn)代化建設的迅猛步伐下,隨著建筑能耗的增加,對建筑的節(jié)能減排的需求也在與日俱增。由于建筑設計的復雜性,傳統(tǒng)的設計方法已經(jīng)無法滿足當代建筑多需求的現(xiàn)狀,其定性分析與離散性的進化過程也無法準確達到建筑能耗等建筑物理性能的最優(yōu)要求。本文以參數(shù)化設計為基礎,融合了遺傳算法作為進化算法的支撐,結合建筑建模、物理性能預測模擬與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等方面的專業(yè)計算機軟件,以iSIGHT的優(yōu)化計算框架為平臺,搭建了基于遺傳算法的以物理性能為驅動的建筑優(yōu)化設計平臺,進而完成了由原始方案進行不定目標的物理性能優(yōu)化驅動的設計方法。在優(yōu)化設計的前期,為精簡方案中設計變量的個數(shù),僅留存與優(yōu)化目標關系更大、敏感性更高的變量,節(jié)約優(yōu)化成本,利用正交表進行正交試驗分析,確定了相關性更高的設計變量。本文的研究對象是位于湖北省武漢市的辦公建筑,應用前文的優(yōu)化設計平臺,首先進行了以熱工能耗最小化作為研究對象的單目標優(yōu)化分析。對優(yōu)化完成的設計變量取值結果,針對目標函數(shù)取表現(xiàn)較為優(yōu)秀的解作為優(yōu)秀解集,并通過比較解集之間各個設計變量的共性,歸納出真正使建筑物理性能表現(xiàn)優(yōu)秀的精英基因類型,以及與之相對應的設計方案。同時,以建筑全年熱工能耗最小化、建筑室內的熱不舒適度最小化和室內日光采光系數(shù)最大化作為三個目標函數(shù),進行多目標優(yōu)化分析,并同樣進行了精英基因類型的提取與設計方案的獲得。最后,通過上述所得到的基因類型,基于建筑物理性能優(yōu)化的驅動,總結出針對夏熱冬冷地區(qū)的不同體量、不同形態(tài)的辦公建筑的設計策略,為設計者提供了相應的指導與幫助。本文立足于建筑物理性能的優(yōu)化,在多個學科并行合作的基礎上,總結出了一套基于優(yōu)化設計平臺的行之有效的設計手法,而設計平臺并不是給出某種單一的最優(yōu)解,而是在優(yōu)秀解集中整合出有彈性與包容性的設計變量的共性區(qū)間。在實際的建筑設計案例中,一個具有寬容度,并可以確保建筑物理性能表現(xiàn)優(yōu)良的設計變量取值范圍,往往更具有參考價值和操作空間。這種著眼于較優(yōu)解集而非最優(yōu)解的優(yōu)化設計手法,也為建筑優(yōu)化設計的研究提供了一個新的方向。
【圖文】：

圖 1-1 基于遺傳算法的建筑物理性能優(yōu)化平臺與多平臺的交叉（3）對獲得的優(yōu)化結果進行寬容性選擇，從較為優(yōu)秀的精英個體的集合中運用類型學和聚類分析等手段找尋他們的區(qū)間性的精英共性基因，從而總結出對建筑設計有真正指導意義的針對性的設計策略。1.3.2 研究意義本文的研究意義在于建立了更為可靠與高效的基于遺傳算法的建筑物理性能驅動的優(yōu)化設計平臺，并在此基礎上進行了補充和延伸，優(yōu)化的同時對優(yōu)化結果并通過類型上的分析與研究總結出相對優(yōu)秀的精英基因以及指導性的設計策略，極大方便了設計者的使用與參考，，使其有法可依。本文的設計方法與建筑設計理論、優(yōu)化與設計決策、建筑建模及物理性能預測平臺、數(shù)據(jù)分析理論、優(yōu)化設計結果分析與應用都有相互的交集。本文的研究意義主要分為以下幾點：（1）對傳統(tǒng)綠色建筑設計方法的改進

了精確優(yōu)化某類物理性能的限制，而得到的結果往往法律法規(guī)和設計規(guī)范，距離真正的優(yōu)化設計還相差甚計中，所提取和控制的建筑各項設計參數(shù)，不僅控制也相應地直接控制著建筑物在特定地區(qū)氣候條件下的數(shù)同樣響應著各類性能模擬預測軟件的需求，所以通模型為媒介，進行建筑物的性能模擬。能優(yōu)化設計平臺，需要完成自動化尋優(yōu)的任務。有優(yōu)的算法支持，就可以脫離人力的對靜態(tài)方案的手動中循環(huán)對動態(tài)方案進行優(yōu)化，找尋符合要求的優(yōu)秀解設計的性能。圖 1-2 傳統(tǒng)優(yōu)化設計流程
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU201.5;TP18

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 趙晴;;能源的發(fā)展趨勢[J];青春歲月;2013年06期

2 劉瑞江;張業(yè)旺;聞崇煒;湯建;;正交試驗設計和分析方法研究[J];實驗技術與管理;2010年09期

3 徐衛(wèi)國;黃蔚欣;靳銘宇;;過程邏輯——“非線性建筑設計”的技術路線探索[J];城市建筑;2010年06期

4 張偉捷;晉文;盛曉康;;基于CFD建筑熱環(huán)境模擬的建筑方案優(yōu)化設計研究[J];暖通空調;2010年03期

5 黃蔚欣;徐衛(wèi)國;;非線性建筑設計中的“找形”[J];建筑學報;2009年11期

6 付祥釗;孫嬋娟;;長江流域居住建筑節(jié)能思路及技術體系研究[J];暖通空調;2009年10期

7 宋保維;李楠;;iSIGHT在多目標優(yōu)化問題中的應用研究[J];火力與指揮控制;2008年S2期

8 付祥釗;楊李寧;馬曉雯;顧群;;夏熱冬冷地區(qū)居住建筑空調能耗預測[J];暖通空調;2007年11期

9 江億;我國建筑耗能狀況及有效的節(jié)能途徑[J];暖通空調;2005年05期

10 韓承偉;林棟;;極差分析與方差分析的比較和應用[J];內蒙古農(nóng)業(yè)科技;1979年05期

相關會議論文 前2條

1 杜信池;周軼凡;;基于全生命周期成本的建筑優(yōu)化研究[A];信息·模型·創(chuàng)作——2016年全國建筑院系建筑數(shù)字技術教學研討會論文集[C];2016年

2 晉文;齊靜;魏一然;;基于CFD建筑熱環(huán)境模擬的建筑方案優(yōu)化設計研究[A];全國暖通空調制冷2008年學術年會資料集[C];2008年

相關博士學位論文 前2條

1 韓昀松;嚴寒地區(qū)辦公建筑形態(tài)數(shù)字化節(jié)能設計研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

2 魏靜萱;解決單目標和多目標優(yōu)化問題的進化算法[D];西安電子科技大學;2009年

相關碩士學位論文 前10條

1 蘇艷嬌;基于遺傳算法的建筑節(jié)能多目標優(yōu)化[D];深圳大學;2017年

2 崔芳芳;基于BIM技術綠色低能耗建筑集成設計方法與優(yōu)化研究[D];云南農(nóng)業(yè)大學;2017年

3 許馨尹;基于聚類分析的建筑氣候分區(qū)模型及節(jié)能控制研究[D];西安建筑科技大學;2017年

4 張帥;嚴寒B區(qū)被動式低能耗多層居住建筑圍護結構優(yōu)化設計研究[D];長春工程學院;2017年

5 王南;基于遺傳算法的建筑節(jié)能集成優(yōu)化設計初探[D];西南交通大學;2016年

6 駱耀輝;基于優(yōu)化算法的參數(shù)化建筑設計探究[D];西南交通大學;2015年

7 李海全;基于遺傳算法的建筑體形系數(shù)及迎風面積比優(yōu)化方法研究[D];華南理工大學;2015年

8 申杰;基于Grasshopper的綠色建筑技術分析方法應用研究[D];華南理工大學;2012年

9 喬姍姍;基于遺傳算法優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡在建筑工程投標報價中應用的研究[D];揚州大學;2012年

10 成三彬;建筑日照分析及日照約束下最大容積率的計算[D];安徽理工大學;2011年

本文編號：2667211