基於數字信息技術的建築模組化設計最佳化方法研究

《基於數字信息技術的建築模組化設計最佳化方法研究》是依託天津大學，由辛善超擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於數字信息技術的建築模組化設計最佳化方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：辛善超
• 依託單位：天津大學

項目摘要

針對現階段模組化設計中模組形式單一、模組設計如何與建造對接的問題，本課題重新審視建築模組化設計的生成機制，運用數字信息技術，從模組單元設計最佳化研究、模組群體組合最佳化研究及最佳化設計的建造可行性研究三個層面展開：首先，運用參數化工具，結合圖形語法與建造邏輯進行編程，使實體模組向信息模組轉化，通過參數設定拓展模組形式生成的可能性與適應性；其次，在利用算法邏輯實現模組組合形式多樣性的基礎上，運用空間句法分析、3D虛擬現實技術，從量化角度對空間組合進行最佳化求解；最後，運用Kangaroo、SAT2000、Revit信息模型技術，驗證模組單元及其組合的建造可行性並對設計形成反饋。課題提出基於數字信息技術的模組化設計方法，更新與最佳化現有模組化設計的形式生成與空間操作模式，促進模組化設計向建造順利轉化，為實際套用提供指導。

結題摘要

項目基於現階段模組化設計中模組形式單一、模組設計如何與建造對接的問題，課題重新審視模組化建築系統內設計、建造的生成機制與操作方式，主要研究內容如下：①構建建築模組化認知圖景。釐清學科內部模組化定製設計的內涵與特徵，將模組與模數、原型、分形相關理論進行關聯性研究，對模組化設計運行特徵、存在優勢、局限性進行總結歸納；②基本建築原型模組研究。以合院、L型等基本建築形式和空間組織為基礎模組參照，求解生成元與生成路徑，還原形式生成蹤跡；③基於數字信息技術的模組單元設計最佳化研究。基於基本建築原型模組變形規則、空間拓補關係，結合圖形語法設定，從“尺度”、“可變性”“輕質性”更改模組的可變參量，生成“邏輯相同”而“形態相似”的模組單元，拓展模組形式生成的可能性與適應性；④基於數字信息技術的模組群體組合最佳化研究。基於參數化編程的“生成”式組合設計，結合圖示轉化、組合模擬和算法運算進行模組組合空間設計，求解定製參數與設定方法，歸納基於參數化編程的“生成”式組合設計方法；運用空間句法、性能模擬解析了基於品質、環境和結構性能的模組組合最佳化方法，完成單體模組與模組組合的空間設計方法及其參數化定製設計方法，最佳化需求與設計的對接方式，建立以數字信息技術影響下的模組化定製設計方法；⑤模組化最佳化設計操作下的建造可行性研究。利用參數化平台內的外掛程式及相關分析軟體對其進行物理性能驗證，獲得初步驗證結果；將模型賦予材料屬性，導入結構分析軟體，生成更加精確的計算分析模型；基於 Revit 信息平台，整合相關專業人員的設計數據，完善模組的層級系統，驗證模組單元及其組合的建造可行性，對設計形成反饋；⑥理論套用和案例實踐。對研究成果進行套用實踐，驗證其可行性。研究提出模組化建築設計最佳化方法，並使其與建造形成有效對接，促進建築系統向更高層級遞進。