روش ها و الگوریتم های بهینه سازی در طراحی معماری و شهرسازی، راهکارهای ریاضی پایه (مقاله علمی وزارت علوم)

چکیده

طراحی ساختمان فعالیتی کاملاً پیچیده و چندوجهی است که در آن تیمی از طراحان تلاش می کنند بین پارامترهایی متنوع و متضاد که خود تابعی از قیدهای متنوع هستند تعادل برقرار کنند. به دلیل همین پیچیدگی، ابزارهای شبیه سازی عملکرد ساختمان ابداع شده اند و به دنبال آن، استفاده از روش های بهینه سازی، عموماً به عنوان ابزار تصمیم گیری آغاز شده است. پژوهش حاضر مروری بر روش ها و الگوریتم های بهینه سازی مورد استفاده در طراحی ساختمان است و تلاش می کند تا علت انتخاب آنها را کشف کند، مسایل عملی و قابلیت های آنها را نشان دهد و خصوصیات کلیدی آنها را معرفی نماید. عدم شناخت معماران نسبت به این موضوعات و عقب ماندگی آنان نسبت به سایر رشته های مربوط به طراحی و نگهداری ساختمان، اهمیت موضوع را دوچندان می کند. مهم ترین اصل برای انتخاب استراتژی بهینه سازی مناسب، طبقه بندی الگوریتم های بهینه سازی و همچنین انتخاب الگوریتم مناسب برای یک مساله مشخص است. به همین دلیل پژوهش های متعددی در این حوزه بررسی شده اند و براساس آن، الگوریتم های بهینه سازی طراحی معماری به سه دسته تکاملی، جست وجوی مستقیم و ترکیبی تقسیم بندی شده اند. یافته ها نشان می دهد الگوریتم های تکاملی و به خصوص الگوریتم ژنتیک کاربرد بیشتری از سایر الگوریتم ها در بهینه سازی داشته است. در این پژوهش ها متغیرهای کلی طراحی نیز مصالح ساختمانی، فرم و جهت ساختمان، طراحی و ساختار سایه اندازی و نیز سیستم تهویه متبوع، بوده اند. در ضمن، تعداد مقالات پژوهشی که از این الگوریتم ها برای بهینه کردن طراحی ساختمان استفاده کرده اند، هنوز در مقابل تعداد مقاله های بهینه سازی کنترل ساختمان، خیلی کم است.