طراحی پارامتریک و شبیه سازی چندهدفه برای بهینه سازی همزمان فرم، سازه و انرژی در ساختمان های بلندمرتبه

پژوهش حاضر با هدف ارائه چارچوبی یکپارچه برای بهینه سازی همزمان فرم معماری، عملکرد سازه ای و مصرف انرژی در ساختمان های بلندمرتبه با استفاده از طراحی پارامتریک و الگوریتم های بهینه سازی چندهدفه انجام شده است. روش تحقیق کمی و مبتنی بر شبیه سازی کامپیوتری بود که در آن یک ساختمان اداری بلندمرتبه ۳۰ طبقه در اقلیم گرم و خشک تهران به عنوان نمونه موردی انتخاب و با استفاده از پلتفرم پارامتریک گرس هاپر، شبیه ساز انرژی پلاس و الگوریتم ژنتیک مرتب سازی نشده (NSGA-II) مدل سازی و بهینه سازی گردید. پارامترهای متغیر شامل نسبت ابعاد پلان، ارتفاع طبقات، نسبت پنجره به دیوار، زاویه چرخش ساختمان و نوع سیستم سازه ای (قابی، دیاگرید و هسته مرکزی با بادبند) بودند. سه هدف اصلی بهینه سازی شامل کاهش مصرف انرژی سالانه، کاهش وزن سازه و افزایش آسایش حرارتی در فضاهای داخلی تعریف شدند. یافته ها نشان داد که جبهه های بهینه شده پارتو (Pareto) قادرند مصرف انرژی سالانه را بین ۷ تا ۱۲ درصد، وزن سازه را بین ۱۵ تا ۲۸ درصد کاهش دهند و هم زمان شاخص آسایش حرارتی را تا ۱۸ درصد بهبود بخشند. تحلیل حساسیت پارامترها نشان داد که نسبت ابعاد پلان و نوع سیستم سازه ای بیشترین تاثیر را بر هر سه هدف بهینه سازی دارند. همچنین سیستم سازه ای دیاگرید با زاویه مورب ۶۵ درجه بهترین تعادل را بین کاهش وزن سازه و مصرف انرژی ارائه داد. این پژوهش نتیجه می گیرد که رویکرد یکپارچه طراحی پارامتریک و بهینه سازی چندهدفه می تواند به عنوان یک ابزار تصمیم گیری علمی در مراحل اولیه طراحی ساختمان های بلندمرتبه مورد استفاده قرار گیرد و به معماران و مهندسان در دستیابی به طرح های هم زمان کارآمد از نظر انرژی، سازه و آسایش کمک کند.

کلیدواژه ها:

طراحی پارامتریک ، ساختمان بلندمرتبه ، مصرف انرژی ، عملکرد سازه ای ، آسایش حرارتی