淺談多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

高經(jīng)緯

摘 要：在工程項(xiàng)目之中，其工程設(shè)計(jì)屬于一個(gè)共同完成的多學(xué)科參與的重要環(huán)節(jié)。未來(lái)建筑工程設(shè)計(jì)會(huì)因?yàn)楦鱾€(gè)學(xué)科之間彼此相互產(chǎn)生的耦合效應(yīng)，以此產(chǎn)生的有利效益比各個(gè)學(xué)科單獨(dú)運(yùn)作所產(chǎn)生的效益要明顯許多，所以其發(fā)展方向會(huì)逐步調(diào)節(jié)為以多學(xué)科為基礎(chǔ)，同時(shí)具有整合功能，提高優(yōu)化效益，最大程度的在建筑設(shè)計(jì)中將各個(gè)效應(yīng)體現(xiàn)出來(lái)。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)應(yīng)用；MDO；項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU201 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）09-0134-01

輕重信息評(píng)價(jià)一直會(huì)在傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)階段中體現(xiàn)出來(lái)，因此，在每個(gè)部分最優(yōu)解空間之中利用多學(xué)科的耦合關(guān)系，進(jìn)一步建立參數(shù)的信息數(shù)字化，以此建模，從而在整體中找到優(yōu)化解。

1 多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化為何要在建設(shè)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)用

多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化稱(chēng)之為MDO，是通過(guò)利用工程系統(tǒng)以及探索各個(gè)學(xué)科之間相互作用的協(xié)同機(jī)制，從中進(jìn)一步計(jì)算出更為復(fù)雜的系統(tǒng)，衍生出其子系統(tǒng)的一種方式方法理論。在建筑的設(shè)計(jì)領(lǐng)域之中，多學(xué)科的設(shè)計(jì)應(yīng)用在各個(gè)學(xué)科之間能夠充分的利用與發(fā)展，有利于整合出最優(yōu)的建筑設(shè)計(jì)系統(tǒng)，尤其是MDO在實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科的并行設(shè)計(jì)后，可以增強(qiáng)設(shè)計(jì)的效果，以及大大節(jié)約設(shè)計(jì)的時(shí)間。其中有三個(gè)主要階段在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中體現(xiàn)：分別為方案設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)，以及最終建設(shè)前的施工圖設(shè)計(jì)。在整個(gè)工程建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，多方面的學(xué)術(shù)知識(shí)都會(huì)涉及到建筑學(xué)以及經(jīng)濟(jì)學(xué)的相關(guān)學(xué)科知識(shí)，并會(huì)在設(shè)計(jì)方案的過(guò)程當(dāng)中被運(yùn)用到。因此，整個(gè)過(guò)程可謂是一個(gè)多方面應(yīng)用知識(shí)的整合，概括的設(shè)計(jì)過(guò)程。在現(xiàn)階段，各學(xué)科之間存在著或多或少的交流壁壘，沒(méi)有得到充分的整合優(yōu)化，所以多學(xué)科知識(shí)在其涉及應(yīng)用中，嚴(yán)重影響了整個(gè)建設(shè)工程設(shè)計(jì)的效率，進(jìn)而出現(xiàn)浪費(fèi)人力、物力以及時(shí)間損耗嚴(yán)重等一些列的問(wèn)題[1]。

解決以上問(wèn)題的關(guān)鍵所在要先實(shí)現(xiàn)各個(gè)學(xué)科共享問(wèn)題，并且在獨(dú)立動(dòng)態(tài)化以及獨(dú)立靜態(tài)化等理論的發(fā)展演變之后，加上均衡優(yōu)化理論的加入，各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)資源在設(shè)計(jì)中得以充分體現(xiàn)，并且MDO同時(shí)也影響著整個(gè)工程建筑設(shè)計(jì)中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。

2 在建筑工程設(shè)計(jì)中多學(xué)科的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)方法在項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)過(guò)程之中分為三個(gè)階段：首先，提出設(shè)計(jì)建議；然后對(duì)其進(jìn)行可行性分析；最后判斷，并且給出最終決策。

在起初的設(shè)計(jì)過(guò)程之中，不應(yīng)該只對(duì)某一個(gè)或整體項(xiàng)目進(jìn)行單一分析，而是應(yīng)該把設(shè)計(jì)方案放在首要位置進(jìn)行關(guān)注。然而在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，大量的時(shí)間都被浪費(fèi)在了信息的管理與執(zhí)行上，在于信息的準(zhǔn)確性評(píng)估卻幾乎不占多少比重[2]。

如果今后的設(shè)計(jì)過(guò)程中采用MDO，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程之中，軟件基本就能完成大量的工作。MDO技術(shù)對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是一個(gè)革命性的技術(shù)，對(duì)于各項(xiàng)參數(shù)，工程師不再需要花費(fèi)大量精力以自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，只需要在相關(guān)制定的規(guī)則和參數(shù)在設(shè)計(jì)空間以及定義過(guò)程中進(jìn)行輔助。以不同的方案作為比較，與傳統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，最終得出決策，這對(duì)于工作量可以大大減少，確保工作效率可以得到有效的提升。

3 多學(xué)科設(shè)計(jì)在建筑工程設(shè)計(jì)中的優(yōu)化應(yīng)用

3.1 建筑模型的建立

通過(guò)對(duì)數(shù)字物體對(duì)象化，以數(shù)字物體來(lái)表現(xiàn)真實(shí)世界中的建筑構(gòu)件，行為模型與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)之間動(dòng)態(tài)捕捉所表現(xiàn)出來(lái)的參數(shù)建模的整個(gè)信息整合稱(chēng)為建筑模型。真實(shí)世界中的建筑所具備的信息以及屬性在通過(guò)參數(shù)化技術(shù)建模后可以實(shí)現(xiàn)，并且還具有相互作用的關(guān)系，這樣就大大減少了設(shè)計(jì)工作在管理建筑構(gòu)件時(shí)的智能性，保持了最初的設(shè)計(jì)意圖，減少了重復(fù)性。一般多學(xué)科產(chǎn)品都會(huì)滿(mǎn)足人類(lèi)智能參與的需要，建立設(shè)計(jì)對(duì)象樹(shù)，從而使得建筑模型擁有足夠的靈活度以及柔軟度。

3.2 模塊劃分

將原來(lái)的系統(tǒng)進(jìn)行劃分，細(xì)分成為多個(gè)子系統(tǒng)，為了滿(mǎn)足項(xiàng)目建筑，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，所有涉及到的每一個(gè)學(xué)科以及相關(guān)要求的特性，從一開(kāi)始的獨(dú)立求解，再到各個(gè)子系統(tǒng)之間的有效關(guān)系進(jìn)行耦合分析，最終所有耦合變量在整個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行協(xié)調(diào)，以便對(duì)所有子系統(tǒng)之間的目標(biāo)達(dá)成進(jìn)行滿(mǎn)足，如此便得出最終的整體最優(yōu)解。

3.3 多學(xué)科之間的耦合

在所有的學(xué)科之間，為了得到整體性最高的最優(yōu)解，在理想狀態(tài)之下，其之間必須保持沒(méi)有耦合關(guān)系，并且相互之間互為獨(dú)立。在能源的可行解空間中與結(jié)構(gòu)的可行解空間之中得到一個(gè)共同可解的空間作為組合優(yōu)化的最主要目的，但是因?yàn)轳詈蠀?shù)具有一定不可控的沖突性，所以只能獲得優(yōu)化解的空間，而無(wú)法在共同解空間之中將最優(yōu)解出來(lái)。最終，利用MDO技術(shù)，設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)了這種以可靠數(shù)據(jù)作為支撐，利用直觀(guān)可視化的代替方案，利用軟件來(lái)對(duì)各種變量進(jìn)行平衡，從而為最終設(shè)計(jì)方案的確定做出輔助選擇。

4 結(jié)語(yǔ)

MDO技術(shù)大大縮短了設(shè)計(jì)在工程項(xiàng)目建筑過(guò)程中所需的循環(huán)時(shí)間，對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品的優(yōu)化質(zhì)量有著一定的幫助，并且對(duì)于更多代替方案提供了更多、更高的可操作性。同時(shí)，對(duì)于科學(xué)性的決策以及自動(dòng)化信息都有較為明顯的提升。MDO技術(shù)在項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)之中的使用，龐大的解空間以及超大的運(yùn)算要求是對(duì)技術(shù)人員的一種考驗(yàn)，不過(guò)在建筑工程設(shè)計(jì)中，MDO的大量使用必然會(huì)促使MDO技術(shù)變得日益成熟。

參考文獻(xiàn)

[1]康強(qiáng).淺談建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].門(mén)窗，2014，（12）：211-212.

[2]張曉寧.解析多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].城市建筑，2013，（20）：50.