模块建筑参数化平面优化及智能化结构设计方法

陈圣格，周 婷，陈志华，刘佳迪

(天津大学 a.国际工程师学院; b.建筑学院; c.建筑工程学院，天津 300072)

模块建筑是以单个房间为模块单元，在工厂完成预制，运输至现场安装，以可靠的连接方式组装成整体的建筑形式。模块建筑作为一种新兴的建造体系，在经济、环保、节能及建造周期等方面优势突出，具有广阔的发展前景，是建筑领域重点发展方向之一。Lawson等[1-2]介绍了模块建筑平面布置、空间组合以及模块单元功能，在建筑结构方面对多高层模块化建筑结构体系进行了研究，提出可依据建筑中整体功能性的不同要求决定模块单元的组合方式、模块的布置及安装顺序，最终形成一种混合装配式模块轻钢结构。国内外学者[3-8，13-17]在模块建筑结构性能和优化算法上做了很多研究。王蔚等[9]从建筑学的角度对箱体空间体积与尺寸限值和箱体的组合问题进行了研究，提出了合理的设计优化策略和建筑设计方法。陈志华等[10-11]分析了钢框架模块结构体系，将模块单元间的节点连接分为铰接与刚接2种形式，对其进行了有限元对比分析。申杰[12]在建筑组团、单体建筑和局部构件3个不同尺度的设计层次，实现了建筑组团室外风环境优化、单体建筑节能优化和外遮阳构件优化3个具体应用。

我国在模块建筑参数化设计、平面多目标优化体系和模块整体结构优化等方面的研究起步较晚，急需对钢结构模块建筑进行结构和性能等多个层次的系统性研究，针对钢结构模块建筑从建筑方案、结构设计和多目标优化等方面形成一套相对成熟的方法和技术，为钢结构模块建筑的产业化和标准化奠定基础，推动多学科交叉在模块建筑中的应用。……