基于光环境优化的建筑复合表皮生形算法研究

发布时间：2020-04-25 05:24

【摘要】：在参数化设计的技术背景与可持续发展的社会背景下,随着算法设计和性能驱动设计方法的日趋成熟,建筑正向复杂化与非标准化的趋势发展。建筑表皮作为现代建筑审美特征、文化特质直观的外在表达,同时作为调节建筑内外物理环境重要的界面,其设计方法与设计目标愈发多元化。新兴几何指导下的算法所具备的逻辑理性、可快速修改、可扩展的特质,使其广泛应用于建筑表皮生形中,同时在多目标优化算法的协同下,形式与性能可以实现更好的平衡。因此对选用何种算法、如何实现算法进行建筑表皮生形的研究显得尤为重要。本研究以建筑复合表皮的发展方向与类型为切入点,探索参数化设计环境下的建筑复合表皮设计特征;深入研究参数化设计与生形算法,总结并提炼出其可适用于建筑表皮生形的部分,并将生形算法整合归纳,构建一套可以复用的生形算法库;以建筑光环境优化为例,探索建筑复合表皮多目标优化的可塑性,使设计师在前期设计阶段可以兼顾建筑表皮的形式与其影响下的建筑内部性能,从而进行快速的方案比较与选择,提高设计效率。基于此,本研究主要进行了以下几部分的工作:首先,通过文献阅读和案例收集,回溯了建筑表皮的发展历程,并提出了当下建筑表皮的发展趋势。通过整理大量先锋事务所的建筑表皮实践案例,归纳后将建筑复合表皮分为可变式与固定式两大类。依次对各类表皮的构成特点进行了分析,并结合实际案例进行解读。(第二章)其次,对算法设计的本体进行了探讨,包括算法设计的概念、设计流程,明确了算法设计的特点与优势,再结合建筑领域列举了算法设计在不同设计阶段的应用。介绍了本文使用的算法设计技术平台Rhino、Grasshopper和Ghpython,对其运行原理、功能特点以及应用范围进行了阐述。(第三章)第三,通过跨学科原理分析与算法建模,厘清了适用于建筑复合表皮的生形算法,归类为镶嵌、分形、折叠、多边形、编织和干扰六种。通过算法设计平台对其进行实现,使之成为可以被反复应用的算法生形规则。再从算法的逻辑对当下各种先锋的建筑表皮设计进行了分析与介绍。(第四章)最后,运用建模模拟和统计分析方法进行多目标优化生形实验。基于建筑复合表皮生形算法和建筑光环境的优化理论,将二者整合为一个完整的优化设计工作方法,选取广州国际金融中心建筑形体为对象进行了实验。建立了算法生形工作流程,使之成为符合表皮生成逻辑、可复用、可扩展的生形程序。结合数据统计分析,提出了优化设计策略。(第五章)
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU-80

【参考文献】