论文题目：高层住宅参数化被动式节能设计研究 ——以武汉地区为例
摘要：随着社会经济的不断发展,人们越来越意识到在整个方案设计阶段中的各项参数将直接影响建筑的各项性能（建筑采光、通风、能耗等）。为此在建筑设计中引入物理性能分析,但是在当前的绿色建筑设计中,建筑设计与性能分析分工独立,流程重复琐碎。本论文用参数化反向设计思路,将被动式影响因素作为变量,结合人工升级网络和遗传算法,建立快速预测模型,寻求优化的被动式组合方案。以高层住宅为例,提出了具体的方法和实施步骤,其计算分析结果为建筑性能优化设计提供有益参考。论文的研究内容如下:第一、二章对方案阶段参数化设计过程、遗传算法的理论及其应用、高层住宅被动式节能设计影响与各项性能之间的关系等几个方面进行资料收集与分析。并将被动式参数化节能设计流程与方法进行归纳与总结。第三、四章在理论研究的基础上,对方案阶段性能分析的内容及关键问题进行分析,对基于人工神经网络和遗传算法的优化方法进行剖析,提出反向设计思路,并构建基于此原理的建筑性能优化方法具体应用流程。第五、六章以夏热冬冷地区的武汉高层住宅为案例,其中第五章以立面遮阳为实际案例,采用反向设计原理,利用参数化被动式遮阳设计分析筛选出更具科学性的遮阳方案;第六章以高层住宅多目标优化为例,建立建筑信息模型,建立建筑能耗的单目标优化模型和与光环境状况以及舒适度结合的多目标优化预测模型,针对多组数据样本进行训练测试,寻求优化的被动式设计组合方案,形成高层住宅适用性被动式节能调控策略与技术措施。
关键词：高层住宅;遗传算法;参数化设计;性能分析;被动式设计
学科专业：艺术设计（专业学位）
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 我国高层住宅节能现状
1.1.2 绿色建筑设计
1.1.3 参数化设计的兴起
1.2 国内外研究现状综述
1.2.1 参数化建筑设计国内外研究现状
1.2.2 基于性能分析的绿色建筑研究现状
1.2.3 基于遗传算法的绿色建筑设计研究现状
1.3 研究内容、目的及方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究意义
1.3.3 研究方法
1.4 研究技术路线
第2章 参数化建筑性能设计
2.1 参数化设计平台
2.1.1 概述
2.1.2 参数化设计思路
2.1.3 Grasshopper介绍
2.2 遗传算法
2.2.1 概述
2.2.2 遗传算法的思路与流程
2.2.3 遗传算法在绿色建筑中的运用
2.3 优化算法
2.3.1 单目标优化算法
2.3.2 多目标优化算法
2.4 本章小结
第3章 高层住宅被动式节能设计分析
3.1 高层住宅节能技术
3.2 建筑方案阶段被动式节能影响因素
3.2.1 建筑布局
3.2.2 平面形式
3.2.3 体形系数
3.2.4 围护结构热工性能
3.2.5 遮阳形式
3.2.6 窗墙比
3.2.7 建筑层数
3.3 本章小结
第4章 被动式参数化节能设计分析
4.1 被动式参数化节能反向设计流程
4.1.1 设置参数(变量、常量)
4.1.2 参数化建模
4.1.3 优化设计流程
4.2 被动式参数化节能设计方法
4.2.1 人工神经网络方法
4.2.2 数学相关性分析
4.2.3 建立快速预测模型
4.3 本章小结
第5章 高层住宅参数化遮阳设计
5.1 选取案例
5.1.1 选取案例依据
5.1.2 案例概况
5.1.3 问题分析
5.2 参数化遮阳设计
5.2.1 参数化遮阳设计思路
5.2.2 参数化遮阳设计过程
5.3 遮阳方案对比分析
5.4 本章小结
第6章 基于多目标优化的高层住宅参数化被动式设计
6.1 选取案例
6.1.1 选取案例依据
6.1.2 案例数据测试
6.1.3 案例数据分析
6.2 针对节能的住宅优化设计系统组成
6.2.1 建筑形体的参数化生成
6.2.2 评价生成的建筑形体
6.2.3 形成自动优化设计过程
6.3 优化设计
6.3.1 常量取值
6.3.2 模型设置
6.3.3 优化设计结果分析、验证及应用
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 研究结论
7.2 未来工作展望
参考文献
致谢