隨著城市化的逐步發(fā)展,非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)高層辦公建筑數(shù)量與日俱增,建設(shè)量增大帶來的能耗攀升對城市環(huán)境有著巨大的影響。與此同時(shí),復(fù)雜性科學(xué)理論及計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展使建筑設(shè)計(jì)方法及建筑形態(tài)表征逐漸向著新的交叉領(lǐng)域邁進(jìn)。針對其能耗問題,本文試圖從形態(tài)設(shè)計(jì)的角度,以被動(dòng)式清潔能源及太陽輻射能的利用為目的,通過建構(gòu)日照輻射得熱導(dǎo)向下的多目標(biāo)建筑形態(tài)節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,以輔助決策者快速權(quán)衡及制定節(jié)能設(shè)計(jì)策略。論文首先從多目標(biāo)優(yōu)化方法應(yīng)用于性能目標(biāo)尋優(yōu)的目的出發(fā),以建筑平面及建筑剖面為分析視角,通過對多目標(biāo)優(yōu)化模型建構(gòu)的要素,優(yōu)化參量、優(yōu)化目標(biāo)、約束條件、變形邏輯的確定,對建筑信息模塊進(jìn)行構(gòu)建。其次,加入日照輻射得熱模擬模塊及空間有效利用率計(jì)算模塊,對擬定優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行性能模擬及計(jì)算,通過對建筑幾何形態(tài)于建筑性能的影響機(jī)制進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)譯及參數(shù)化程序編寫,建構(gòu)了建筑性能計(jì)算模塊及建筑幾何信息模塊,緊接著加入多目標(biāo)優(yōu)化模塊,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化模型的建構(gòu)。最后,結(jié)合案例對建筑形態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化模型進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用,通過分析優(yōu)化結(jié)果來驗(yàn)證其輔助設(shè)計(jì)策略制定的應(yīng)用效果,最終證明研究可以提高非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)高層辦公建筑形態(tài)設(shè)計(jì)效率,輔助性能目標(biāo)導(dǎo)向下的設(shè)計(jì)策略制定,并提高設(shè)計(jì)策略制定效率。從非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)高層辦公建筑的形態(tài)發(fā)展趨勢及設(shè)計(jì)手法出發(fā),研究首次將非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)高層辦公建筑中常用的形態(tài)生成手法,投射到支持精準(zhǔn)描述的幾何形態(tài)生成邏輯中,相比既有高層建筑參數(shù)化生成方式而言,更貼近既有建筑設(shè)計(jì)理論的同時(shí),保證了所生成自由曲面工程描述的精準(zhǔn)度,降低后期施工難度。這為研究所建立的多目標(biāo)優(yōu)化模型奠定了更加廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU243
【部分圖文】：

論文研究框架

第 2 章 非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)高層辦公建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)解析基于對非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)高層辦公建筑研究背景及節(jié)能現(xiàn)狀的分析，研究意圖引入多目標(biāo)優(yōu)化方法，來建構(gòu)高層建筑非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)節(jié)能優(yōu)化模型，來改善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的困境。本章將從多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)流程出發(fā)，對非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)高層辦公建筑多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了解析。2.1 非標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)高層辦公建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)流程建筑設(shè)計(jì)本身涉及的問題通常是多方共同耦合作用的博弈問題，因此傳統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)方法存在許多發(fā)展限制及困境，大致表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，傳統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)是建立在設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，或是反復(fù)試錯(cuò)的基礎(chǔ)上的，且摻雜較多主觀判斷因素，其效率較低且結(jié)果不一定準(zhǔn)確。另一方面，傳統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)基于大量的試錯(cuò)經(jīng)驗(yàn)，能對性能目標(biāo)產(chǎn)生有效的優(yōu)化，但通常只能保證某一個(gè)性能目標(biāo)的優(yōu)化。若想滿足呈反作用影響的目標(biāo)達(dá)成共識，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)無法達(dá)成，因而需要引入?yún)?shù)化優(yōu)化的方法來解決多性能的平衡問題。

建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)在遮陽設(shè)施或自身形態(tài)的遮擋下產(chǎn)生的陰影被稱之為日影，也叫自遮擋。在陰影中的部分建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)無法接受到太陽直接輻射。如下 2-3 圖所示幾種建筑外立面與太陽之間的成角關(guān)系，方位角分別表示為ε、γ、a，并且偏東即定義為負(fù)，偏西即定義為正，正南則定義為零[79]。① 建筑外立面傾角 θ:是建筑外立面與地平面所成的夾角。② 建筑外立面方位角 γ:建筑外立面法線于地平面上的投影與正南向的夾角，被稱為建筑外立面方位角。

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本文編號：2823213