浅谈多学科设计优化在建筑工程设计中的应用

高经纬

摘 要：在工程项目之中，其工程设计属于一个共同完成的多学科参与的重要环节。未来建筑工程设计会因为各个学科之间彼此相互产生的耦合效应，以此产生的有利效益比各个学科单独运作所产生的效益要明显许多，所以其发展方向会逐步调节为以多学科为基础，同时具有整合功能，提高优化效益，最大程度的在建筑设计中将各个效应体现出来。

关键词：设计应用；MDO；项目建筑设计

中图分类号：TU201 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0134-01

轻重信息评价一直会在传统的建筑设计阶段中体现出来，因此，在每个部分最优解空间之中利用多学科的耦合关系，进一步建立参数的信息数字化，以此建模，从而在整体中找到优化解。

1 多学科设计优化为何要在建设工程设计中应用

多学科设计优化称之为MDO，是通过利用工程系统以及探索各个学科之间相互作用的协同机制，从中进一步计算出更为复杂的系统，衍生出其子系统的一种方式方法理论。在建筑的设计领域之中，多学科的设计应用在各个学科之间能够充分的利用与发展，有利于整合出最优的建筑设计系统，尤其是MDO在实现了多学科的并行设计后，可以增强设计的效果，以及大大节约设计的时间。其中有三个主要阶段在项目设计中体现：分别为方案设计、初步设计，以及最终建设前的施工图设计。在整个工程建筑设计的过程当中，多方面的学术知识都会涉及到建筑学以及经济学的相关学科知识，并会在设计方案的过程当中被运用到。因此，整个过程可谓是一个多方面应用知识的整合，概括的设计过程。在现阶段，各学科之间存在着或多或少的交流壁垒，没有得到充分的整合优化，所以多学科知识在其涉及应用中，严重影响了整个建设工程设计的效率，进而出现浪费人力、物力以及时间损耗严重等一些列的问题[1]。

解决以上问题的关键所在要先实现各个学科共享问题，并且在独立动态化以及独立静态化等理论的发展演变之后，加上均衡优化理论的加入，各项优势资源在设计中得以充分体现，并且MDO同时也影响着整个工程建筑设计中的每一个环节。

2 在建筑工程设计中多学科的优势

传统方法在项目建筑设计过程之中分为三个阶段：首先，提出设计建议；然后对其进行可行性分析；最后判断，并且给出最终决策。

在起初的设计过程之中，不应该只对某一个或整体项目进行单一分析，而是应该把设计方案放在首要位置进行关注。然而在传统设计的过程之中，大量的时间都被浪费在了信息的管理与执行上，在于信息的准确性评估却几乎不占多少比重[2]。

如果今后的设计过程中采用MDO，在整个设计过程之中，软件基本就能完成大量的工作。MDO技术对于工程师来说是一个革命性的技术，对于各项参数，工程师不再需要花费大量精力以自己的经验进行判断，只需要在相关制定的规则和参数在设计空间以及定义过程中进行辅助。以不同的方案作为比较，与传统的技术进行对比，最终得出决策，这对于工作量可以大大减少，确保工作效率可以得到有效的提升。

3 多学科设计在建筑工程设计中的优化应用

3.1 建筑模型的建立

通过对数字物体对象化，以数字物体来表现真实世界中的建筑构件，行为模型与关系数据库之间动态捕捉所表现出来的参数建模的整个信息整合称为建筑模型。真实世界中的建筑所具备的信息以及属性在通过参数化技术建模后可以实现，并且还具有相互作用的关系，这样就大大减少了设计工作在管理建筑构件时的智能性，保持了最初的设计意图，减少了重复性。一般多学科产品都会满足人类智能参与的需要，建立设计对象树，从而使得建筑模型拥有足够的灵活度以及柔软度。

3.2 模块划分

将原来的系统进行划分，细分成为多个子系统，为了满足项目建筑，在设计过程中，所有涉及到的每一个学科以及相关要求的特性，从一开始的独立求解，再到各个子系统之间的有效关系进行耦合分析，最终所有耦合变量在整个系统中进行协调，以便对所有子系统之间的目标达成进行满足，如此便得出最终的整体最优解。

3.3 多学科之间的耦合

在所有的学科之间，为了得到整体性最高的最优解，在理想状态之下，其之间必须保持没有耦合关系，并且相互之间互为独立。在能源的可行解空间中与结构的可行解空间之中得到一个共同可解的空间作为组合优化的最主要目的，但是因为耦合参数具有一定不可控的冲突性，所以只能获得优化解的空间，而无法在共同解空间之中将最优解出来。最终，利用MDO技术，设计师发现了这种以可靠数据作为支撑，利用直观可视化的代替方案，利用软件來对各种变量进行平衡，从而为最终设计方案的确定做出辅助选择。

4 结语

MDO技术大大缩短了设计在工程项目建筑过程中所需的循环时间，对于整个产品的优化质量有着一定的帮助，并且对于更多代替方案提供了更多、更高的可操作性。同时，对于科学性的决策以及自动化信息都有较为明显的提升。MDO技术在项目建筑设计之中的使用，庞大的解空间以及超大的运算要求是对技术人员的一种考验，不过在建筑工程设计中，MDO的大量使用必然会促使MDO技术变得日益成熟。

参考文献

[1]康强.浅谈建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].门窗，2014，（12）：211-212.

[2]张晓宁.解析多学科设计优化在建筑工程设计中的应用[J].城市建筑，2013，（20）：50.