基于遗传算法的建筑生成设计

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在数字化的今天,程序早已不再是程序员的专利,非专业人士如建筑师也能通过易懂的程序语言与被打包好的程序在可视化界面上设计简单的程序让电脑完成特定的工作,这不只局限于重复性的劳动,也包括让电脑辅助设计。本文讨论的就是CAAD中的一个新领域,建筑生成设计,并以冰橇赛道遮阳设计作为载体详细探讨。本次生成设计中使用的算法是遗传算法。相较于传统的,被广泛认同的分析(Analysis),综合(Synthesis),评估(Evaluation)设计三流程。在建筑生成设计中,建筑师在综合环节不再仅仅依赖于自己的经验知识与创造力,而是可以通过制定规则让计算机生成大量的备选方案。针对某些特殊的建筑,如本次的冰橇赛道遮阳,计算机生成技术还具有额外的优势,它能够在生成设计阶段就加入节能测算等评估,使评估中的一部分内容也融合到设计中,从而使最终的成果拥有更高的质量,更容易通过评估。本文希望能通过冰橇遮阳设计这个典型案例探讨建筑生成技术在具体应用中的方法与步骤,包括如何将多专业的要求,如遮阳,赛道,结构等拆解成参数输入程序,如何制定合适的规则以及评价方法。并初步探讨基于遗传算法的建筑生成设计在复杂系统中的优势与劣势。本文一共分为四个章节,第一章节绪论讨论了建筑生成技术的优势与意义。第二章节介绍了项目的区位情况,第三章节介绍了具体的设计思路,其中包括:剖面原型设计,原型要素拆解和各要素的评价函数研究。第四章展示了笔者设计的最终成果,其中包括:最终程序,程序验证,以及验证程序后使用程序设计的冰橇赛道遮阳建筑图纸。除此之外,还总结了各个赛道遮阳构件的变化规律,初步探讨了与生成设计相对应的结构以及遗传算法使用中的优势与问题。
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