63

Post p w mo!liwo"ciach modelowania i analizy form geometrycznych przy u!yciu narz dzi kom-puterowych pozwala na symulowanie dzia#ania ró!nych aspektów budynku na wczesnych etapach projektowania architektonicznego. W architekturze, in!ynierii i budownictwie w porównaniu z innymi dziedzinami przemys#u, np. przemys#em samoloto-wym, mo!liwo"ci technik komputerowych do ca#o-"ciowego, wielobran!owego modelowania, analizo-wania i optymalizowania rozwi$za% projektowych

nie s$ w pe#ni wykorzystywane. Poprzez porów-nanie etapów procesu projektowego w dziedzinie projektowania architektonicznego i projektowania samolotów, zwracaj$c uwag na sposób obs#ugi da-nych i integracji technik, uwidocznione zosta#y du!e ró!nice w zakresie automatyzacji pewnych proce-sów projektowych1.

Obecnie w bran!y architektonicznej rola archi-tekta, na pocz$tkowym etapie procesu projektowe-go, ogranicza si do stworzenia uk#adu funkcjo-

A comparison of the phases of the design process in the Þ eld of architectural design and aircraft design, with particular con-sideration of the differences in data handling and technique integration, has shown large differences in the automation of certain design processes. In the Þ eld of architectural design, operating in an environment where it is possible to create par-ametric models in which logic guidelines such as construction

guidelines are programmed, will allow designing buildings whose structural and functional layout are better integrated and optimized.

Keywords: structural optimisation, genetic algorithm, evolu-tionary architecture

STRUCTURAL OPTIMISATION FOR ARCHITECTS

ABSTRACT

Poprzez porównanie etapów procesu projektowego w dziedzinie projektowania architektonicznego i projektowania samolotów, zwracaj$c uwag na sposób obs#ugi danych i integracji technik, uwidocznione zosta#y du!e ró!nice w zakresie automatyzacji pewnych procesów projektowych. W projektowaniu architekto-nicznym, operowanie w takim "rodowisku, w którym mo!liwe jest tworzenie modeli parametrycznych, które w swojej logice

maj$ zaprogramowane wytyczne, np. konstrukcyjne, umo!liwi projektowanie budynków, których uk#ad strukturalny i funkcjo-nalny s$ ze sob$ lepiej zintegrowane i zoptymalizowane.

S#owa kluczowe: optymalizacja strukturalna, algorytm gene-tyczny, architektura ewolucyjna

OPTYMALIZACJA STRUKTURALNA DLA ARCHITEKTÓW

AGATA PASTERNAK

STRESZCZENIE

1 F. Flager, J. Haymaker, A Comparison of Multidisciplinary

Design, Analysis and Optimization Processes in the Building

Construction and Aerospace, CIFE Technical Report, Stanford University, Stanford 2009.

64

1. Optymalizacja strukturalna dla architektów1. Structural optimisation for architects

65

nalnego i zaproponowania uk#adu przestrzennego, który dopiero w kolejnym etapie poddawany jest szczegó#owym analizom strukturalnym czy aku-stycznym. Wyniki tych analiz zostaj$ uwzgl dnio-ne w projekcie poprzez wprowadzenie niewielkich modyÞ kacji przestrzennych, ale pewna cz "& roz-wi$za% – potencjalnie bardziej optymalnych – nie jest brana pod uwag , poniewa! za bardzo ingeruje w zaproponowane za#o!enia wyj"ciowe.

Projekt zadaszenia stacji metra w Neapolu jest przyk#adem wykorzystania procedur optymaliza-cyjnych w architekturze. Sprzeczne warunki, jakie zadaszenie mia#o spe#nia&, by#o powodem do zasto-sowania genetycznych algorytmów w procesie pro-jektowym. Aspekty architektury ewolucyjnej zosta#y równie! zawarte w projekcie Stacji Ratowniczo-Ba-dawczej Wulkanu Orizaba poprzez stworzenie pro-gramu optymalizuj$cego, opartego na algorytmie ewolucyjnym, dzi ki czemu konstrukcja budynku zosta#a uproszczona tak, aby zminimalizowa& liczb typów elementów konstrukcyjnych.

Istotna dla poszukiwania optymalnych rozwi$-za% funkcjonalnych i przestrzennych jest mo!liwo"& interaktywnego projektowania formy, z uwzgl d-nieniem wytycznych wynikaj$cych z innych bran!. Operowanie w takim "rodowisku, w którym mo!-liwe jest tworzenie modeli parametrycznych, które w swojej logice maj$ zaprogramowane wytyczne, np. konstrukcyjne, umo!liwi projektowanie budyn-ków, których uk#ad strukturalny i funkcjonalny s$ ze sob$ lepiej zintegrowane i zoptymalizowane (il. 1).

BibliograÞ a

F. Flager, J. Haymaker, A Comparison of Multidisci-plinary Design, Analysis and Optimization Processes in the Building Construction and Aerospace, CIFE Techni-cal Report, Stanford University, Stanford 2009.

http://expedition.uk.com/

Agata Pasternak, mgr in . arch.

Wydzia! Architektury Politechniki Warszawskiej

STRUCTURAL OPTIMISATION FOR ARCHITECTS

AGATA PASTERNAK

The progress in modelling and analysis of geomet-rical forms with the use of computer techniques has allowed architects to simulate the workings of different features of a building at an early stage of the design process. In architecture, engineering and construction, in contrast to other industries such as aircraft industry, the potential of computer tech-niques to provide comprehensive, multifactor mod-elling, analysis and optimisation of design solutions has never been fully appreciated. A comparison of the phases of the design process in the Þ eld of archi-tectural design and aircraft design, with particular consideration of the differences in data handling and technique integration, has shown large differences in the automation of certain design processes.1

In contemporary architecture, the initial stage of the design process only requires the architect to propose a functional and spatial system, whose detailed structural and acoustic analysis follows at a later stage. The results of this analysis are then taken into consideration as minor spatial adjust-ments, but other potential solutions – possibly more advantageous – are never taken into account since they would disturb the original vision.

An example of how optimisation techniques can be used in architecture is the rooÞ ng of a Naples underground station. The mutual exclusiveness of the requirements the rooÞ ng was to meet forced the designers to implement genetic algorithms in the design process. Some aspects of evolutionary

1 F. Flager, J. Haymaker, A Comparison of Multidisciplinary

Design, Analysis and Optimization Processes in the Building

Construction and Aerospace, CIFE Technical Report, Stanford University, Stanford 2009.