基于参数化设计平台的建筑性能优化流程研究

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1、基于参数化设计平台的建筑性能优化流程研究AResearchontheProcessofBuildingPerformanceOptimizationBasedonParametricDesignPlatform专业学位类别：建筑学作者姓名：罗毅指导教师：刘刚副教授冯伟教授天津大学国际工程师学院二零一七年十二月摘要本文以参数化设计平台为基础，将寒冷地区公共建筑作为研究载体，分析设计人员在方案设计阶段对建筑性能模拟优化的需求，总结出具有一般意义的建筑性能模拟优化流程，继而借助具体案例阐释流程在解决不同层级和需求的问题中所发

2、挥的作用。具体研究内容由两部分组成。（1）归纳基于参数化设计平台的一般性建筑性能模拟优化流程。本文分采用以“控制深化”为工作基础，以“反馈优化”为主要手段的模拟优化策略；细分建筑性能优化需求，并对初始变量和目标函数进行梳理；借助Grasshopper及其性能模拟插件Lagybug&Honeybee&Butterfly以及优化插件Galapagos和Octopus实现几何参数与性能模拟软件OpenFOAM、EnergyPlus以及Daysim的相互关联，并以模拟数据为基础，利用遗传算法实现方案优化。（2）建筑性能模拟优化

3、流程在寒冷地区公共建筑案例中的应用。本文按照三个不同层级选取寒冷地区教育建筑、交通建筑和办公建筑作为案例，展示建筑性能模拟优化流程的具体应用；针对几何变量、材料与构造变量和运行变量三类变量，阐释各类变量的输入方式；根据设计层次，选择建筑风环境、热环境和光环境以及能耗性能评价指标的不同组合方式作为目标函数；借助参数化平台数据后处理的优势，展示模拟优化结果可视化与数据分析的方法。本文的创新点在于首次将OpenFOAM软件引入参数化设计平台进行室外风环境模拟优化；利用多目标优化算法解决不同建筑性能优化之间的矛盾，同时考虑建筑

4、物理性能与其它性能之间的协调；在一定程度上提高了建筑性能模拟优化的便捷性与优化结果的多样性。关键词：参数化平台，建筑性能优化，公共建筑，遗传算法ⅠABSTRACTThisresearchisbasedontheparametricdesignplatform;anditsresearchobjectistheprocessofbuildingperformanceoptimization.Takingthecasesofpublicbuildingsincoldregionascarriers,thispaperana

5、lysesthearchitects’requirementsofsimulationandoptimizationinschematicdesignphase,whichcanbesummarizedasabuildingperformancesimulationandoptimizationworkflowwithgeneralsignificance.Afterwards,therequirementsofbuildingperformancesimulationandoptimizationarecombine

6、dwiththeapplicationcharacteristicsofparametricdesignplatform.Thespecificcasesareusedtoexplaintheroleofoptimizationworkflowinsolvingtheproblemsondifferentlevelsanddemands.Thespecificresearchcontentconsistsoftwoparts.(1)Summarizingtheworkflowofbuildingperformances

7、imulationandoptimizationwithgeneralsignificancebasedonparametricdesignplatform.Thestrategyofbuildingperformancesimulationandoptimizationtakes"controlleddeepening"asworkfoundationand"feedbackoptimization"asthemainmethodofthebuilding.Thedemandsegmentationismadefor

8、buildingperformanceoptimization;andtheinitialvariablesandobjectivefunctionsfortherelatedsubdivisiondemandsareincluded.Tocombinethesubdivisiondemandswiththeapplication