淺談多學科設計優化在建筑工程設計中的應用

高經緯

摘 要：在工程項目之中，其工程設計屬于一個共同完成的多學科參與的重要環節。未來建筑工程設計會因為各個學科之間彼此相互產生的耦合效應，以此產生的有利效益比各個學科單獨運作所產生的效益要明顯許多，所以其發展方向會逐步調節為以多學科為基礎，同時具有整合功能，提高優化效益，最大程度的在建筑設計中將各個效應體現出來。

關鍵詞：設計應用；MDO；項目建筑設計

中圖分類號：TU201 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0134-01

輕重信息評價一直會在傳統的建筑設計階段中體現出來，因此，在每個部分最優解空間之中利用多學科的耦合關系，進一步建立參數的信息數字化，以此建模，從而在整體中找到優化解。

1 多學科設計優化為何要在建設工程設計中應用

多學科設計優化稱之為MDO，是通過利用工程系統以及探索各個學科之間相互作用的協同機制，從中進一步計算出更為復雜的系統，衍生出其子系統的一種方式方法理論。在建筑的設計領域之中，多學科的設計應用在各個學科之間能夠充分的利用與發展，有利于整合出最優的建筑設計系統，尤其是MDO在實現了多學科的并行設計后，可以增強設計的效果，以及大大節約設計的時間。其中有三個主要階段在項目設計中體現：分別為方案設計、初步設計，以及最終建設前的施工圖設計。在整個工程建筑設計的過程當中，多方面的學術知識都會涉及到建筑學以及經濟學的相關學科知識，并會在設計方案的過程當中被運用到。因此，整個過程可謂是一個多方面應用知識的整合，概括的設計過程。在現階段，各學科之間存在著或多或少的交流壁壘，沒有得到充分的整合優化，所以多學科知識在其涉及應用中，嚴重影響了整個建設工程設計的效率，進而出現浪費人力、物力以及時間損耗嚴重等一些列的問題[1]。

解決以上問題的關鍵所在要先實現各個學科共享問題，并且在獨立動態化以及獨立靜態化等理論的發展演變之后，加上均衡優化理論的加入，各項優勢資源在設計中得以充分體現，并且MDO同時也影響著整個工程建筑設計中的每一個環節。

2 在建筑工程設計中多學科的優勢

傳統方法在項目建筑設計過程之中分為三個階段：首先，提出設計建議；然后對其進行可行性分析；最后判斷，并且給出最終決策。

在起初的設計過程之中，不應該只對某一個或整體項目進行單一分析，而是應該把設計方案放在首要位置進行關注。然而在傳統設計的過程之中，大量的時間都被浪費在了信息的管理與執行上，在于信息的準確性評估卻幾乎不占多少比重[2]。

如果今后的設計過程中采用MDO，在整個設計過程之中，軟件基本就能完成大量的工作。MDO技術對于工程師來說是一個革命性的技術，對于各項參數，工程師不再需要花費大量精力以自己的經驗進行判斷，只需要在相關制定的規則和參數在設計空間以及定義過程中進行輔助。以不同的方案作為比較，與傳統的技術進行對比，最終得出決策，這對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 多學科設計在建筑工程設計中的優化應用

3.1 建筑模型的建立

通過對數字物體對象化，以數字物體來表現真實世界中的建筑構件，行為模型與關系數據庫之間動態捕捉所表現出來的參數建模的整個信息整合稱為建筑模型。真實世界中的建筑所具備的信息以及屬性在通過參數化技術建模后可以實現，并且還具有相互作用的關系，這樣就大大減少了設計工作在管理建筑構件時的智能性，保持了最初的設計意圖，減少了重復性。一般多學科產品都會滿足人類智能參與的需要，建立設計對象樹，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

將原來的系統進行劃分，細分成為多個子系統，為了滿足項目建筑，在設計過程中，所有涉及到的每一個學科以及相關要求的特性，從一開始的獨立求解，再到各個子系統之間的有效關系進行耦合分析，最終所有耦合變量在整個系統中進行協調，以便對所有子系統之間的目標達成進行滿足，如此便得出最終的整體最優解。

3.3 多學科之間的耦合

在所有的學科之間，為了得到整體性最高的最優解，在理想狀態之下，其之間必須保持沒有耦合關系，并且相互之間互為獨立。在能源的可行解空間中與結構的可行解空間之中得到一個共同可解的空間作為組合優化的最主要目的，但是因為耦合參數具有一定不可控的沖突性，所以只能獲得優化解的空間，而無法在共同解空間之中將最優解出來。最終，利用MDO技術，設計師發現了這種以可靠數據作為支撐，利用直觀可視化的代替方案，利用軟件來對各種變量進行平衡，從而為最終設計方案的確定做出輔助選擇。

4 結語

MDO技術大大縮短了設計在工程項目建筑過程中所需的循環時間，對于整個產品的優化質量有著一定的幫助，并且對于更多代替方案提供了更多、更高的可操作性。同時，對于科學性的決策以及自動化信息都有較為明顯的提升。MDO技術在項目建筑設計之中的使用，龐大的解空間以及超大的運算要求是對技術人員的一種考驗，不過在建筑工程設計中，MDO的大量使用必然會促使MDO技術變得日益成熟。

參考文獻

[1]康強.淺談建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J].門窗，2014，（12）：211-212.

[2]張曉寧.解析多學科設計優化在建筑工程設計中的應用[J].城市建筑，2013，（20）：50.