淺析性能化建筑的方案優化設計

■聶云峰 ■武漢市民用建筑設計研究院，湖北 武漢 430014

目前，全球環境陷入了一個生態危機當中，為了能積極的進行應對，提出了可持續發展的策略。所以，我國大部分行業都積極的響應號召，尤其是建筑行業，近年來，有效的將計算機運用到建筑性能數值的分析技術當中。與此同時，我國推行了綠色建筑標準，建筑性能受到極大的重視。

1 性能化建筑優化設計的內容

建筑的性能種類非常的多，其中包括了經濟、光質量、噪聲等級、私密性、空氣質量等。下面將其性能分成幾類，我們來一一進行了解與分析。

1.1 經濟性能

在建筑中，經濟的性能作為每一個建筑工程項目都要重點考慮的性能之一，投資方對其也是非常關注。而設計團隊與投資方產生矛盾也是因為經濟效益。因為在建筑經濟性能中，最大的一個特點就是從表面上看它與其它性能有沖突的地方。也就是說如果在建筑中提升某一個物理性能，那就會直接導致總投資相應增多。所以，有很多專家會將建筑中的經濟性能當做是優化重點。其實建筑經濟性能是一項能夠進行量化的性能。

1.2 物理性能

物理性能化在建筑中非常的多樣以及復雜，尤其是在熱、光、聲等方面有極大的表現。而建筑物理性能中結構以及力學在很大程度上能夠使建筑安全性得到保障，因此有了一整套的結構標準對其進行約束。而其中的熱、光以及聲則是“生態、可持續、綠色”等建筑在進行設計時非常重要的一個部分。目前大部分綠色建筑的評估標準對建筑中的熱、光、聲都有了很多規定。

1.3 文化、美學的性能

在建筑中，除了經濟、物理以及空間等可以進行量化的性能之外，在建筑中還是存在不能進行量化的文化以及美學等性能。尤其是建筑學科悠長的發展歷史，使人們以往的審美觀都被科學或社會發展等影響，產生了極大的變化。在設計中，建筑中的文化以及美學等性能會對其決策造成影響。但是因為不能進行量化，所以這一類的性能，在進行評估時多數都是以主觀的角度來進行判斷，所以也因此有很多爭議產生。對于這一性能必須要用科學合理的方法來進行處理，只有這樣，才能發揮其性能最大的作用。

1.4 空間使用性能

在進行建造建筑以及設計的時候，主要目的是想建立多個空間組合能滿足人們娛樂、工作以及生活等。所以，在建筑當中，最基礎的性能就是空間使用的性能，因為其基本性，所以在進行方案設計的時候，對這一性能的考慮最詳細。而且空間使用性能與造型和形體有很密切的聯系，所以大部分建筑在進行方案設計的時候會先行對空間使用性能進行詳細分析。

2 性能化建筑優化設計的影響

綠色建筑不斷在推廣，所以建筑性能設計也對以往傳統的建筑設計產生了極大的影響，其問題主要在兩個方面有體現。下面我們來具體了解一下。

2.1 創新設計工具

專業的不同在很大程度上也造成了使用軟件工具的差異化，而即使是相同的模型軟件，專業不同其模型建立的格式以及方法也會有很大的區別。因為介入了模擬的分析工具，所有常見的數據運輸問題也因此出現，例如將模型直接的導入進去會使幾何信息出現缺失等問題。就算是重新進行建模，其功能也完全比不上其設計軟件，設計軟件可以在很大程度上減少幾何問題的出現，但是建模會使很多幾何的問題簡單的被處理，導致建筑的方案缺少真實。

2.2 延長設計周期

在建筑中需要利用各種科學模擬的分析工具來進行方案性能的預測與設計，其設計過程當中會有時間的要求，因為必須要劃分一段時間來進行設計。不過，在建立模擬模型與分析軟件中，整個計算時間都會造成設計過程周期的延長。而在現階段，綠色建筑的項目一般都是等方案設計完后再將其綠色技術利用進來。在其中添加綠色的材料以及設備，再將模擬分析的結果進行補充，最后進行審核，這在很大程度上會使性能化建筑方案的設計成被動的狀態。而其方案設計以及模擬工作的合理性與銜接的時間中也有很多地方的不足，所以使綠色建筑設計的效率低下。

3 方案設計的重要性

在指導建設活動中，其性能原則已經成為了一項設計的基本原則。從建筑性能被專業所影響的方面來看，因為其建筑方案的設計階段會使建筑的性能產生很大的影響，所以，其設計方案的建筑師就會認真考慮建筑設計中其性能的原則，這時候就需要到很多種類的模擬分析工具，其建筑師必須要準備的了解每一個工具的具體使用原理以及防范，在對其初始的方案反復的進行預測。以工作效率的方面來看，以往傳統的建筑設計的軟件以及模擬分析的軟件在進行設置參數以及建立模型當中其傳輸數據的方式還有很多地方有缺陷，而模擬分析的工作一般是在設計方案完成后才進行的，在很大程度上是并非是成為了一個指導工具的設計而是一種結果的驗證工具，所以導致了性能化建筑設計的工作出現了逐漸試錯以及其性能的目標模糊等問題，所以降低了性能分析工具使用的效率。所以引用了高效率的優化方法，使設計工程有一個良好的發展流程。

4 方案性能化優化設計具體方法

以一個技術層面來分析，其性能化建筑方案優化設計其方法的本質是，有效的將一套有模擬分析以及方案設計的流程來進行性能的模擬分析結構獲取到，再向其設計的方法進行自動的反饋，以此來依照過程與目標的參數間對比的結果，使方案源的參數設計能進行自動的調整，最后能達到其目標參數中所提出的要求，而一種或者是多種的建筑性能的優化也就完美實現了。所以在進行流程設計的時候一定要具體以及精確的制作一整套的參數傳遞的系統，將其設計優化的過程控制住，而一般構成的步驟可分為5 步。

第一步，設定源參數，首先，要在方案的建模端處生成一個或者是多個有要求的最初方案，而且還要先將其方案參數化。第二步，在模擬的分析軟件當中合理的將設計的信息轉入，認真參考步驟一的設計方案，再從中來選擇好所需要的環境參數、幾何信息以及物性參數等等，再將它們很好的往性能模擬的分析程序端中進行傳送。第三步，獲取過程中的參數，在性能的模擬分析程序當中，要依照已被接受的數據再將其制定的性能進行有效的計算。第四步，對比目標參數以及過程參數。當性能的結果出來之后，再將與其早已設定好的目標來進行對比，如果與目標的參數相符合，那就可以將設計的流程結束，如果不能相符，那就必須要進入性能的優化了。第五步，性能優化，如果在步驟4中沒有其結果數據沒有與目標的參數相吻合，那么就必須啟動自動或者人工的方法將設計的方案進行調整，再重新回到步驟2 中，再進行流程的重復設計。

在這個設計的流程當中，是作為一個會進行多次循環的尋優方式，而至于其循環的次數那就要根據很多的因數來決定,其中包括了原有的方案當中的科學性與合理性，還有其設計時在進行性能目標的預設時的嚴格程度，以及自動或者人工對設計方案進行有效調整所運用的模式等。

5 結束語

終上所述，在性能化建筑的方案中，優化設計是非常符合時代潮流與發展的方案設計，將其融入至方案的設計當中，在很大程度會使綠色建筑的概念在現今的社會中實現的更好。在優化設計中，各個模塊之間都有其特色及作用，合理的進行應用，才能發揮其最大的作用，使優化設計的效果達到最佳。

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