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优化设计

优化设计是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础,以计算机为手段,根据设计所追求的性能目标,建立目标函数,在满足给定的各种约束条件下,寻求最优的设计方案。

第二次世界大战期间,美国在军事上首先应用了优化技术。1967年,美国的R.L.福克斯等发表了第一篇机构最优化论文。1970年,C.S.贝特勒等用几何规划解决了液体动压轴承的优化设计问题后,优化设计在机械设计中得到应用和发展。随着数学理论和电子计算机技术的进一步发展,优化设计已逐步形成为一门新兴的独立的工程学科,并在生产实践中得到了广泛的应用。通常设计方案可以用一组参数来表示,这些参数有些已经给定,有些没有给定,需要在设计中优选,称为设计变量。如何找到一组最合适的设计变量,在允许的范围内,能使所设计的产品结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低(即技术经济指标最佳),有市场竞争能力,同时设计的时间又不要太长,这就是优化设计所要解决的问题。

①建立数学模型。

②选择最优化算法。

③程序设计。

④制定目标要求。

⑤计算机自动筛选最优设计方案等。通常采用的最优化算法是逐步逼近法,有线性规划和非线性规划。

优化设计就是在满足设计要求的众多设计方案中选出最佳设计方案的设计方法。

在建筑设计领域,一种较为普遍的场景是:设计师在局促的设计费和紧迫的时间压力下,将设计规范转换成图纸,只要能按时提交设计,甲方通过,不延误工期即为完成任务,缺失了设计本身的整体规划感和创作感,拿到图纸的开发商亦没有时间比选,开始马不停蹄地建造,投入了大量的成本,却难以成就高品质项目,很可能还会因为选材设备的安排不合理,承担未来高额的运行费用。

房地产优化使设计进一步完善

优化设计并不是一道算术题,也没有唯一正确的答案。优化是在追求设计水平进一步合理化和进一步提升。清华城市规划设计研究院副院长袁昕如是说。"优化在基础层面抛弃一些不合理的因素,找到更好的解决方案。是否合理的评判不尽相同,但是对于不同的专业,在不同的项目上目标是一致的。对于开发商来讲就是在保证建筑安全与功能的同时节省成本。"

优化的过程,并不是要等发现"病症"去补救,而是必须在设计之前就开始。清城华筑建筑设计研究院副院长陈首春比喻,就跟中医治病一样,"上工治未病",要真正的大医是在生病之前把病诊断出来。建筑也是一样。正是开发商追求工期完工的速度以及对于设计费用的要求,使得设计不能够在开发商预想的时间和费用下做得那么完善,所以需要咨询、优化、设计一起做,需要设计师用智慧和经验去做优化的设计。

建筑优化空间有多大,什么样的建筑需要优化?以清华城市规划设计研究院副总工程师王昌兴多年的经验来看,常规的建筑,设计开发经验会相对多一些,有比较成熟的做法,优化空间比较少。越复杂的地形,越复杂的使用功能,优化的空间就越大。高层乃至超高层的建筑最有优化空间。

房地产优化三重价值

开发商最关注的就是安全、品质和成本。然而做到三者兼顾并不简单。在提升安全度舒适度的同时,往往会增加成本的投入。而单纯为了减少成本投入,却易导致品质下降。设计师恰恰能够通过优化设计,来保障建筑安全和功能、提升品质并有效控制和减少成本。

建设项目前期的设计影响整个项目工程建安投资的80%以上。其中,结构成本分别占到普通住宅和普通公建,建安成本的70%以上和50%以上。通过实施机电优化,新建建筑可节能30%-50%;既有建筑可节能10%-30%。而一个好的消防设计方案能够给投资商带来3%~15%的经济效益和更安全的建筑作品,在消防设施上能节约10%~20%的工程造价。

作为品牌房地产企业,万达集团,多年来也在探索房地产项目优化的道路。万达商业管理有限公司工程部常务副总孙多斌表示,开发商要优化的是让产品的安全性更高、产品的品质更好、而投入的成本相对最少,如何将三点很好地结合到一起,需要开发商和设计师共同努力。万达很早起就开始关注房地产优化并深刻体会到了优化的益处,确实为直接的运营节省了很多费用:以广州白云万达广场项目为例,为优化投入了200多万,运行费用反而节省了700多万。

打破规范误区 挖掘优化空间

设计规范是设计师创作的标尺,同时也会成为限制发挥的禁锢。这就需要设计师辩证地理解规范。一些新的建筑形式和材料,可能在规范里面并没有明确的说明,因此,照抄照搬规范并不可取。

优化,需要设计师创造性地解读和理解规范,而不是死板地在规范束缚下做出不合理高耗能的建筑。清华消防科学技术研究所所长李振锁认为,"辩证地理解规范,不是超越规范,而恰恰是弥补了空白。"他举例,如果按老规范配变压器,电缆,但是末端是节能灯,资源浪费非常大,因此需要系统化地配置资源。

跨专业协作 优化前置

优化涵盖的内容很广,是一个涉及建筑、结构、机电、消防等多领域的协调作用的过程。在整个建筑完成的过程中,为了实现建筑整体效果的最大化,就需要跨专业的协作。王昌兴揭示,跨专业配合有一个"躲"和"让"的技巧。 "有的设计,设备、机电、结构各占一层空间,层高4.2米的建筑,可能做出来的净高只有2.6米。没有跨专业的好的配合,既浪费空间、浪费材料又影响了舒适度。"

优化设计又为初中同步测控。

为中高学生们学习服役的一本好的练习书。

图书信息

书 名: 优化设计

作 者:艾科夫 ,刘宝成 译

出版社: 中国人民大学出版社

出版时间: 2009-1-1

ISBN: 978730 0101682

开本: 16开

定价: 36.50元

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