Multi-objective computational design in architecture
Mimaride çok amaçlı bilişimsel tasarım
- Tez No: 423949
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET FATİH TAŞGETİREN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Mimarlık, Industrial and Industrial Engineering, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Çok Amaçlı Mimari Tasarım, Tasarım Optimizasyonu, Evrimsel Algoritmalar, Restoran Tasarım Optimizasyonu, Yüzen Yapılar, Otel Odası Tasarımı ve Bilişimsel Tasarım, Multi-Objective Architectural Design, Design Optimization, Evolutionary Algorithms, Differential Evolution, Constraint Handling, Restaurant Layout Optimization, Floating Settlements, Hotel Room Design and Computational Design
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yaşar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Bu tezde kısıtlı tek amaçlı ve kısıtlı çok amaçlı reel sayı optimizasyon yöntemleri incelenmiştir. Bu incelemeden elde edilen tecrübe dahilinde bu yöntemler bilişimsel tasarım teknikleri kullanılarak mimariye uygulanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, CEC 2006'da sunulan kıyaslama fonksiyonları dikkate alınmıştır. Önerilen algoritma (EDE algoritması) bu test fonksiyonlarına uygulanmıştır ve rekabet edebilen sonuçlar elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında çok amaçlı reel sayı optimizasyonu ile ilgilenilmiştir. Bu kısımda da EDE algoritması çok amaçlı fonksiyonlarda test edilmiştir. Aynı zamanda, NSGA-II ve DE algoritmaları daha önceki mimari tasarım problemlerinde iyi bir performans gösterdiği için bu algoritmalar literatürde en ünlü olan çok amaçlı test fonksiyonlarına uygulanmıştır. Algoritmaların kapsamlı literatür taramalarından ve kısıtları ele alma yöntemlerinin sunumundan sonra özgün mimari uygulamalar aranmıştır. Çok amaçlı kısıtlı üç örnek mimari çalışma tanımlanmıştır. İlk uygulamada, toplam karı artırmayı ve yatırım maliyetini azaltmayı amaçlayan restoran tasarım probleminin NSGA-II, JDE ve EDE algoritmalarından elde edilen sonuçları sunulmaktadır. Algoritmalar mimarinin aşina olduğu Parametrik Tasarım Ortamına uyarlanmıştır. JDE algoritması NSGA-II ve EDE algoritmalarından daha iyi performans göstermiştir ve Pareto'da çıkan sonuçlar tatminkardır. Elde edilen bilgilere göre, çok amaçlı bakışın restoran tasarımına uygulandığı ilk örnektir. İkinci uygulamada, yüzen mahalle kavramsal tasarımının bilişimsel yöntemlerden faydalanılarak geliştirilmesine odaklanılmıştır. Kavramsal tasarım için uygulama bölgesi İzmir'de bir sahil kasabası olan Urla olarak seçilmiştir. Tasarımın seçilen bölgedeki dört adadan faydalanılarak geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışma iki temel konuyu içermektedir. Birincisi mahallenin içerisindeki her bir fonksiyonun ulaşılabilirlik, rüzgardan korunma ve görünürlük amaçlarına göre ve teknik ya da teknik olmayan kısıtlar doğrultusunda dört ada arasına veya çevresine uygun yerleşim bulmaktır. Diğer konu ise birinci optimizasyon modelinden elde edilen koordinatların üzerine en kısa yürüme algoritmasını kullanarak fonksiyonlar arası yürüme yollarını yaratmak ve uygun bir form oluşturmaktır. Fonksiyonların yerleşimi için rüzgardan korunma ve görünürlük amaçları çatıştığı ve ulaşılabilirlik ile görünürlük amaçları çatıştığı için çok amaçlı evrimsel algoritmalardan faydalanılmıştır. Algoritma karşılaştırmasına göre, NSGA-II, DE algoritmasından daha iyi, EDE algoritması da JDE algoritmasından daha iyi sonuçlar vermiştir. Üçüncü uygulamada sualtı otel odası tasarımı için elde edilen Pareto optimal tasarım sonuçları bulunmaya çalışılmıştır. Problemde, otel odasının sualtı ve suüstü katlarının nasıl bir şekilde olacağına odaklanılmıştır. Çok amaçlı problemin formülleri, maliyet enazlaması ve gölge performası ençoklaması hedeflerine bağlı olarak tasarlanmıştır. Uygulanabilir sonuçlar ve ilgi çekici tasarımlar elde edilmiştir. Mimarinin mükemmelliğe ulaşma ihtiyacı ve karmaşık yapısından dolayı, daha iyi performans gösteren algoritmalar aranmaktadır. Bu durum, bir algoritma bir problemde çok iyi performans gösterirken başka bir problemde güzel sonuçlar vermeyebileceği ile de açıklanabilir. Bu tez, yukarıda bahsedilen konuları içeren 5 üniteden oluşmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis examines the real-parameter optimization methods through constrained single objective and multi-objective test functions. Based on this experience, it presents applicability of these methods in architectural manner using computational design techniques. In the first phase of the study, benchmark functions presented in CEC 2006 have been considered. Proposed algorithm (EDE algorithm) has been applied to test the functions and competitive results have been gathered. Second phase of the study was regarded to the multi-objective constrained real parameter optimization. This part also required testing EDE algorithm through multi-objective constrained test functions. On the other hand, since NSGA-II and JDE algorithms have already yielded good performance on previous architectural problems; they have been implemented again to the most famous constrained multi-objective test functions in the literature. After the deep revision of the selected algorithms and presentation of the constraint handling methods that have been used, novel architectural applications have been sought. Three multi-objective constrained architectural case studies have been defined. The first application presents the results obtained by NSGA-II, JDE and EDE algorithms on a restaurant layout optimization problem that tries to maximize total profit while minimizing investment. The algorithms were implemented in a Parametric Design Environment that is familiar in the architectural practice. It is demonstrated that the JDE algorithm achieved slightly better performance than NSGA-II and EDE algorithms in terms of hypervolume calculation, and achieve promising results when the Pareto front approximation is examined. To the best of knowledge about literature, this is the first application of multi-objective approach for restaurant design. Application 2 focuses on the conceptual design and the development of a floating neighborhood by taking advantage of computational methods. An application to a concept design of a floating neighborhood in the region of Urla – a coastal town close to İzmir in Turkey, has been studied. The scenario that has been addressed concerns the development of an efficient floating settlement between four islands that are local to the study region. This study is revolved around two issues. The first one is about configuration of the functions (accommodation, marine, yacht club, public area) in order to maximize accessibility, wind protection and visibility subject to both technical and nontechnical constraints. The second issue is to find a suitable form, generated by shortest walk algorithm that decides how to create roads between functions where their places are gathered from optimization solutions. For the configuration of these functions, since wind protection and visibility objectives, as well as accessibility and visibility are conflicting with each other, multi-objective evolutionary algorithms have been used. With respect to the algorithm comparison, it is found that NSGA-II performs better than DE algorithm while EDE has better performance than JDE. In application 3, Pareto optimal design solutions have been tried to find for a specific case study which is floating underwater hotel room design. The problem is shaping both underwater part and superstructure part of the hotel room. A multi-objective problem was formulated by considering the minimization of total cost and the maximization of shading performance. It is demonstrated that the solutions are all feasible and have sensible shapes. Due to the perfection requirement in architecture for both technical ad aesthetic scopes, as well as its complexity, better performing algorithms or constraint handling methods were tried to be obtained. This can be also justified by the fact that one algorithm that has good performance in one problem may not have a good performance on other problems. It can be defined by“No Free Lunch”. This thesis is consisted of 5 chapters which include all of these subjects.
Benzer Tezler
- An algorithm aided design approach for using daylight in early phases of architectural design
Mimari tasarımın erken evrelerinde gün ışığını kullanan algoritma destekli bir tasarım yaklaşımı
MAHMUT CAN KOÇAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA ALAÇAM
- Evolutionary design assistants for architecture
Mimarlık için evrimsel tasarım asistanları
N. ONUR SÖNMEZ
Doktora
İngilizce
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU ERDEM
PROF. DR. İKBAL SEVİL SARIYILDIZ
- Bambu malzeme davranışına bir model olarak kabuk strüktür tasarım ve şekil optimizasyonu
Shell structure design and shape optimization as a model for material behavior of bamboo
ESRA DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL
- Sürdürülebilir toplu konut yerleşmesi tasarımı için Pareto genetik algoritmaya dayalı bir model önerisi: SSPM
A model for sustainable site layout design with pareto genetic algorithm: SSPM
YAZGI AKSOY
- Kabuk yapılar için evrimsel algoritma tabanlı parametrik tasarım önerisi
Evolutionary algorithm based parametric design proposal for shell structures
İHSAN ERDEM ER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
MimarlıkYıldız Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ TOGAN TONG