توسعه ابزار پشتيبان طراحي براي طرح بندي اوليه سازه اي در تعامل با طرح معماري ساختمان هاي بنايي

دكتري

چكيده در فرايند طراحي كلاسيك، طرح بندي سازه اي مشتمل بر انتخاب اندازه و جانمايي مطلوب المان هاي سازه اي بر روي يك طرح معماري، با اتمام مرحله اوليه طراحي معماري و آغاز مرحله تفصيلي طراحي معماري انجام مي پذيرد. اين در حاليست كه در مراحل تفصيلي طراحي ميزان اثر گذاري تصميمات طراحي بر قابليت هاي عملكردي بنا كاهش پيدا مي كند. به اين منظور رويكرد تحويل پروژه يكپارچه IPD سعي در بازتعريف فرايند طراحي بگونه اي دارد كه تصميمات طراحي تا حد ممكن به سوي مراحل بالادستي و آغازين پروژه به طور همزمان انتقال يابند. مهمترين ابزاري كه امكان تغيير استراتژي از فرايند كلاسيك طراحي به رويكرد IPD را امكان پذير مي سازد استفاده از ابزار ديجيتال به عنوان پشتيبان طراحي است. در اين راستا اين پژوهش، يك ابزار تعاملي براي توليد مدل يكپارچه معماري- سازه اي معرفي مي كند كه در مكانيابي بهينه المان هاي سازه اي به طراح كمك مي كند. فرايند طراحي تعاملي معرفي شده در اين ابزار با هدف توليد تعاملي يك طرح معماري و سپس توليد و جانمايي خودكار المان سازه اي شامل ديوارهاي باربر، ستون ها، تيرها و دال ها بر روي آن توسعه مي يابد. اين پژوهش براي سازه هاي بنايي مناسب سازي شده است. براي توسعه اين ابزار، اين رساله در دو گام اصلي تعريف شده است: 1. مدل سازي اوليه معماري و 2. بهينه يابي طرح بندي سازه اي بر روي مدل معماري توليد شده. در گام اول، چارچوب اوليه براي طراحي معماري بر اساس مجموعه اي از الزامات سازه اي بالاخص الزامات لرزه اي و معماري، تعريف و اعمال شده است. در گام دوم، طرح بندي سازه اي بر اساس مدل معماريِ طراحي شده، در شش مرحله 1. توليد شبكه سازه اي اوليه، 2. تخمين بار وارده بر اعضاء، 3. محاسبه ظرفيت باربري المان هاي سازه اي، 4. پايدار سازي شبكه سازه اي ناپايدار، 5. بهينه يابي ستون ها و 6. بهينه يابي كلي طرح بندي سازه اي مي شود كه از بالاترين طبقه ساختمان آغاز شده و براي ساير طبقات به ترتيب ادامه پيدا مي كند. روش پيشنهادي اين رساله، به صورت بي درنگ، پايداري يك مدل سازه اي اوليه را به صورت تقريبي تحليل كرده و پيشنهاداتي براي چگونگي استقرار بهينه اعضاء سازه در طبقات را در اختيار طراح مي گذارد. اين روش با هدف به حداكثر رساندن يكپارچگي ميان طرح سازه اي و طرح معماري با استفاده از الگوريتم بهينه يابيِ mixed-Integer نوين، تلاش مي كند به صورت بهينه، بار را ميان ديوارهاي موجود و كمترين تعدادِ مورد نيازِ ستون هاي سازه اي اضافه شده به طرح توزيع كند. به منظور تاييد اعتبار نتايج، روش هاي پيشنهادي از دو منظر مورد ارزيابي قرار گرفته اند. مهم ترين هدف بهينه يابي با استفاده از ابزار ديجيتال، دستيابي به پاسخ هاي بهينه ايست كه حصول آن توسط طراح مستلزم سعي و خطاي فراوان بوده و در هنگام افزايش آلترناتيوهاي موجود براي حل يك مسئله به دشواري امكان پذير است. از اين روي براي ارزيابي ميزان بهبود نتايج حاصله از اين ابزار نسبت به روش هاي كلاسيكِ دستي طرح بندي سازه اي، مقايسه آماري تطبيقي بكار گرفته شده است. همچنين به منظور اثبات درستي محاسبات سازه اي ساده سازي شده كه به جهت افزايش سرعت محاسبات بكار گرفته شده اند، نتايج سازه اي با نتايج محاسبات به روش اجزاي محدود مقايسه شده اند. واژه‌هاي كليدي: طراحي مقدماتي چند منظوره، طراحي به كمك رايانه، طرح بندي سازه اي، ساختمان‌هاي بنايي، طراحي تعاملي، بهينه يابي توپولوژيك سازه اي، تطبيق پذيري آيين نامه اي لرزه اي.

189217

دانشگاه علم و صنعت ايران

معماري

دكتر فاطمه مهديزاده سراج - دكتر هاشم هاشم نژاد