Multi-performance based computational design in architecture: Integrated high-rise buildings

Abstract

Mimari tasarım insan oğlunun ihtiyaçlarını karşılamak için sanat ve bilim bilgisini beraberinde getirir. Yüksek yapılar varoluşundan bu yana, insan yaşamı için en önemli yapı türlerinden biri olmuştur. Bu sebepledir ki uygun tasarım alternatiflerine ulaşabilmek için, farklı uzmanlık alanlarında bir çok kriteri bünyesinde barındırırlar. Bu araştırmanın temel amacı tasarım değişkenlerine, tanımlanan hedeflere, ve kısıtlama ihlallerine dayanan, çoklu performans kriterlerinin tümleştirildiği `Bilişimsel Yüksek Yapı C-HR` olarak adlandırılan, bilişimsel yüksek yapı tasarım modelini geliştirmektir. Bunun yanı sıra tasarım değişkenleri, tanımlanan hedefler ve kısıtlama ihlalleri doğrultusunda uygun yüksek binaları keşfetmek başlıca hedefler arasındadır. Bu hususta NSGA-II ve DE evrimsel algoritmaları modele uygulanmıştır. Sekiz yüz uygun yüksek yapı alternatifi üreterek sekiz optimizasyon süreci, farklı kısıtlama ihlallerine dayalı olarak iki durumda gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon işlemlerinin sonucu doğrultusunda, farklı algoritma sonuçlarının değerlendirmesi ve yüksek yapılar üzerindeki etkisini ele alan dört karşılaştırma yapılmıştır. Sonuç olarak, evrimsel hesaplamaların ve çoklu performans kriterleri kapsamında tümleşik tasarım yaklaşımının faydaları tartışılmıştır. Anahtar sözcükler: Çoklu Performans Değerlendirmesi, Bilişimsel Tasarım, Tümleşik Tasarım Yaklaşımı, Yüksek Binalar, Evrimsel Algoritmalar

Architectural design requires art and science knowledge in order to fulfil mankind's needs. Since high-rise buildings were first established, they have been one of the most important building types for human beings. That is why these buildings include many criteria, which belong to different areas of expertise in order to achieve suitable design alternatives. The main goal of this research is to develop a computational design model for high-rise buildings, based on the integration of multi-performance criteria, which is titled as `Computational High-Rise C-HR`. Through this development, it is aimed to discover suitable high-rise buildings based on design variables, defined objectives, and constraint violations. In this respect, NSGA-II and DE evolutionary algorithms are implemented in the model. Eight optimization processes have been studied by generating eight hundred suitable high-rise alternatives for two cases based on different constraint violations. According to results of optimization procedures, four comparisons have been done while evaluating the results of different algorithms and their affect on high-rise buildings. In conclusion, benefits of evolutionary computation and integrated design approaches for multi-performance criteria have been discussed. Keywords: Multi-Performance Evaluation, Computational Design, Integrated Design Approach, High-Rise Buildings, Evolutionary Algorithms