基于Galapagos和Octopus的自然采光优化设计方法论证——以机构养老建筑居室侧向采光口为例

摘要

随着计算机仿真模拟和参数化设计等技术在建筑设计领域内的不断深化，以建筑物理性能为出发点的研究已经得到很大程度的发展。这种设计方法将建筑的自然采光、通风、热负荷等指标作为最终的设计目标，利用参数化设计工具将控制建筑生成的参数与最终模拟得到的物理性能指标相联动。通过遗传算法、帕累托前沿等优化算法对物理指标进行自动择优，然后将得到的优化解反馈到控制参数中，进而得到物理性能最佳时的建筑方案。这种设计方法不仅大大解放了人工试错环节中浪费的人力，同时也为设计拓宽了方向。 本文基于这种设计方法，以机构养老建筑中的居室侧向采光口为例，对其进行以照度和眩光情况为目标的形状和角度的自然采光设计优化。在对建筑自然采光进行设计优化时，必然涉及到评价的具体指标。本文通过阅览国内外相关文献，总结既有的自然采光静态评价指标（如采光系数、照度值等）以及全年动态评价指标（sDA、ASE、UDI等）的优劣，选择更为合理的动态指标。同时，本文还结合老年人特殊的视觉生理，对评价指标进行了调整。 确定研究对象和评价指标后，本次研究利用Grasshopper平台上的参数化设计工具以及Galapagos和Octopus优化算法运算器，展开对机构养老建筑的侧向采光口形状和角度优化的实验。通过对实验数据的对比分析，验证了这种优化设计方法的可行性和必要性。

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