模塊建筑參數化平面優化及智能化結構設計方法

陳圣格，周 婷，陳志華，劉佳迪

(天津大學 a.國際工程師學院; b.建筑學院; c.建筑工程學院，天津 300072)

模塊建筑是以單個房間為模塊單元，在工廠完成預制，運輸至現場安裝，以可靠的連接方式組裝成整體的建筑形式。模塊建筑作為一種新興的建造體系，在經濟、環保、節能及建造周期等方面優勢突出，具有廣闊的發展前景，是建筑領域重點發展方向之一。Lawson等[1-2]介紹了模塊建筑平面布置、空間組合以及模塊單元功能，在建筑結構方面對多高層模塊化建筑結構體系進行了研究，提出可依據建筑中整體功能性的不同要求決定模塊單元的組合方式、模塊的布置及安裝順序，最終形成一種混合裝配式模塊輕鋼結構。國內外學者[3-8，13-17]在模塊建筑結構性能和優化算法上做了很多研究。王蔚等[9]從建筑學的角度對箱體空間體積與尺寸限值和箱體的組合問題進行了研究，提出了合理的設計優化策略和建筑設計方法。陳志華等[10-11]分析了鋼框架模塊結構體系，將模塊單元間的節點連接分為鉸接與剛接2種形式，對其進行了有限元對比分析。申杰[12]在建筑組團、單體建筑和局部構件3個不同尺度的設計層次，實現了建筑組團室外風環境優化、單體建筑節能優化和外遮陽構件優化3個具體應用。

我國在模塊建筑參數化設計、平面多目標優化體系和模塊整體結構優化等方面的研究起步較晚，急需對鋼結構模塊建筑進行結構和性能等多個層次的系統性研究，針對鋼結構模塊建筑從建筑方案、結構設計和多目標優化等方面形成一套相對成熟的方法和技術，為鋼結構模塊建筑的產業化和標準化奠定基礎，推動多學科交叉在模塊建筑中的應用?！?br>