Информационно-пространственная оптимизация объектов архитектуры

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТОГУ

Информационно-пространственная оптимизация объектов архитектуры

Литвиненко H.C., Лучкова В.И.

Хабаровск, Россия

Абстракт

В статье рассматриваются фундаментальные принципы организации и развития системы оптимизации архитектурного пространства.

Целью данного исследования является разработка методики оптимизации информационно-пространственной модели (структуры) объектов архитектуры. В ходе изучения и синтеза полученных данных из проведенных сравнительных анализов мировых архитектурных систем модулей и пропорций, а также анализа архитектурно-технологических задач оптимизации (организации) современных объектов архитектуры, были разработаны принципы системы оптимизации архитектурных объектов.

Освещены основные пункты концепции методики информационно-пространственной оптимизации модели (структуры) объектов архитектуры. На основе сравнительного анализа основных систем модулей и пропорций в архитектуре определены характеристики основы методики (программы) оптимизации современных архитектурных объектов -- модуль (пространственная единица).

Разрабатываемая методика оптимизации может использоваться как самостоятельный продукт, так и совместно с системой информационного моделирования здания (BIM). Данная методика позволит анализировать уже существующие архитектурные сооружения, оценивая их эффективность. Рассматривая данную концепцию как принцип программного обеспечения для помощи в проектировании, при определённых обстоятельствах (обладание максимальным количеством необходимой информации) возможна автоматическая генерация вариантов планировок архитектурных объектов.

Ключевые слова: оптимизация, архитектура, информационное пространство, система, структура, модуль, BIM, проектирование.

Abstract

Litvinenko N. S., Luchkova V. I.

PNU, Khabarovsk, Russia

INFORMATION-SPATIAL OPTIMIZATION OBJECTS OF ARCHITECTURE

The article deals with the fundamental principles of the organization and optimization of the architectural space of the system.

The aim of this study is to develop techniques to optimize the information and the spatial model (structure) of objects of architecture.

In the course of the study and synthesis of findings from a comparative analysis of the world's architectural modules systems and proportions, and analysis aarchitectural and technological optimization problems (organization) of modern architecture objects and principles of the system optimization was a designed architectural object, covering the main points of the concept of technique information and spatial optimization model (structure) of objects of architecture.

On the basis of a comparative analysis of the main systems of modules and proportions in architecture are defined methodology based on the characteristics (of the program) optimization modern architectural objects -- a module (spatial unit).

The developed optimization technique can be used as a standalone product or in conjunction with a system of building information modeling (BIM). This technique allows analyzing the existing architectural structures, estimating its efficiency. Considering the concept of software as a principle for assistance in designing, under certain circumstances (possession of the maximum amount of information required) options for automatic generation planning architectural objects are possible.

Stepwise subtraction method (exceptions) is a timely application of regulatory restrictions to the planned space in order to create the most effective architectural spaces.

Keywords: optimization, architecture, information space, system, structure, module, BIM, design.

1. Анализ современного проектирования архитектурных объектов

XXI век -- век тотальной экономии и рационализации потребления ресурсов. Активно развивается процесс глобализации. Расширяют влияние транснациональные корпорации. Будущее мира стремится к объединению в единую виртуальную сеть. Ведётся подробная оцифровка всего земного шара (рельеф, города, архитектурные объекты) Google Earth. Основная задача времени -- унификация любых процессов.

В согласии с классической детерминистической картиной мира -- обладание наибольшим количеством настоящих данных позволяет наиболее точно понимать и предугадывать окружающие процессы. Данное утверждение справедливо и для проектирования архитектурного пространства. Распоряжение максимальным объёмом данных о ситуации будущего сооружения, даёт возможность произвести наиболее оптимизированный и эффективный архитектурный объект.

Осуществляется переход к новым прогрессивным методам проектирования объектов архитектуры и градостроительства, такие как BIM (Building Information Modeling -- информационное моделирование сооружений) с открытой спецификацией данных для упрощения взаимодействия в строительной индустрии (Industry Foundation Classes) [1, c. 203]. Так же активно развиваются новые способы считывания пространственной информации, которые позволяют получать высокоточные информационные и цифровые 3D модели объектов архитектуры (ЛНС -- лазерное наземное сканирование) и градостроительства (ГИС -- геоинформационные системы) [2, c. 14]. Взаимодействие данных систем позволяет синтезировать новые инструменты для оптимизации всех параметров структуры окружающего пространства.

Развитие 3D принтеров ведёт к тому, что настоящей ценностью становится не произведенный продукт, а информация, с помощью которой можно тиражировать объекты в неограниченном количестве.

2. Информационно-пространственная оптимизации объектов архитектуры

Метод поэтапного вычитания. Сегодня при строительстве нового архитектурного объекта учитывается огромное количество ограничений: действующее государственное законодательство, регулирующее градостроительную деятельность; нормативная база по проектированию и строительству; строительные нормы и правила; санитарные нормы и правила; межгосударственные стандарты в области строительства и др.

Нормативная база разрабатывалась в течение продолжительного времени и постоянно совершенствуется с учётом растущих потребностей и развитием технологий. Регулируя процессы проектирования и строительства, данная нормативная база позволяет создавать безопасные и эффективные архитектурные объекты [1, c. 224]. Данный принцип является основой информационно-пространственной оптимизации объектов архитектуры.

Метод поэтапного вычитания (исключения) -- своевременное применение нормативных ограничений к проектируемому пространству в целях создания наиболее эффективного архитектурного пространства (сооружения). Т.е. фактически пространство проходит через ряд фильтров (ограничения) исключая неблагоприятные элементы.

Таким образом, появляется возможность информационно-пространственной оптимизации объектов архитектуры и градостроительства с помощью создание трёхмерной модели архитектурного объекта, с присвоением ей максимального числа физических параметров материального мира. архитектурный информационный моделирование здание

3. Основные этапы информационно-пространственной оптимизации объектов архитектуры

1. Существующая ситуация. Для разработки и пояснения основных принципов методики оптимизации архитектурных объектов, была построена примитивная модель городской застройки (существующая архитектурная среда).

2. Анализ пространства. В существующую архитектурную среду внедряется информационный объём (поле), заполняющий свободное пространство между существующими объектами застройки.

3. Слепок доступного пространства. Исключая существующие объекты застройки, вычисляется слепок доступного физического пространства. Данный элемент является заготовкой проектируемого архитектурного объекта.

4. Анализ объектов градостроительного ограничения. Выявляются элементы, накладывающие зоны ограничивающие размещение вновь возводимых объектов согласно ограничениям градостроительного плана города: территории транспортной инфраструктуры и инженерных сетей, охранные зоны природных и промышленных объектов, функциональное назначение территории согласно плану застройки территории города и др.

5. Формирование объёмов градостроительных ограничений. Нормативные зоны выявленных элементов градостроительных ограничений выражаются в виде объёмов пересекающиеся со слепком доступного физического пространства (заготовкой).

6. Анализ ситуационных ограничений. Выявляются элементы, накладывающие зоны ограничивающие размещение вновь возводимых объектов согласно санитарным нормам.

7. Формирование объёмов ситуационных ограничений. Нормативные зоны выявленных элементов санитарных ограничений выражаются в виде объёмов пересекающиеся со слепком доступного физического пространства (заготовкой).

8. Вычитание объёмов пространства. Выявляются зоны наложения, которые показывают наиболее неблагоприятные элементы слепка доступного физического пространства.

9. Объём доступного пространства, полученный в ходе вычитания неблагоприятных зон, является обработанной заготовкой проектируемого объекта. Необходим для дальнейшего анализа городской застройки (существующая архитектурная среда).

10. Объём доступного пространства внедряется в существующую застройку для анализа следующих ограничений.

11. Анализ высотных ограничений. Выявляются территориальные элементы, накладывающие зоны ограничивающие высотность (этажность) вновь возводимых объектов согласно градостроительному плану города. Учитываются зоны подлёта воздушного транспорта.

12. Вычитание объёмов пространства. Выявляются зоны наложения, которые показывают наиболее неблагоприятные элементы слепка доступного физического пространства.

13. Объём доступного пространства внедряется в существующую застройку для анализа следующих ограничений.

14. Анализ инсоляционных ограничений. Учитывается потребность существующей застройки в инсоляции. Формируется объём инсоляционного потока с зонами наложения, которые показывают наиболее неблагоприятные элементы заготовки проектируемого объекта (пространства).

15. Объём доступного пространства. Формируется максимальный объём пространства будущего архитектурного объекта. Уже на данном этапе он имеет уникальную структуру, характерную для данной ситуации.

16. Деление объёма на функциональные группы. Разделение на основные функциональные объёмы в зависимости от специфики будущего архитектурного объекта. Данный этап подчиняется определённой системе правил сопряжения различных функциональных объёмов (дальнейшая разработка).

17. Деление на функциональные подгруппы. Основные глобальные функциональные объёмы объекта разделяются на локальные зоны. Детальная проработка внутренней функциональной схемы объекта. Каждый вид (объем) сооружений состоит из группы функциональных правильно сопряженных объемов. В свою очередь каждый функциональный объем состоит из пространственных зон подфункций.

18. Оптимизация функциональных объёмов. Принцип работы основан на трехмерной структуризации пространства объекта (архитектуре) [3, с. 64]. Данный фрактальный принцип членения здания на информационно-пространственные объемы сохраняется до организации личного (моторного) пространства человека определяемого эргономическими правилами.

19. Пространственная схема объекта -- информационный каркас объекта

20. Формирование конструктивно-материальной схемы. На основе пространственной схемы проектируемого объекта разрабатывается конструктивная структура с учётом применяемых материалов и методов возведения. Рассчитывается стоимость строительства.

21. Модель объекта. Заключительная информационно-пространственная модель.

Заключение

Модуль -- архитектурная пространственная единица (операционная категория) объема функционально используемого человеком. Изменчивость, деформация и адаптация -- главные характеристики метода оптимизации современных архитектурных и градостроительных объектов. На основе данных характеристик возможно прогнозирование и модернизация, а так же разработка новых моделей и программ информационно-пространственной оптимизации (гармонизации) современных архитектурных и градостроительных объектов.

Разрабатываемая методика оптимизации может использоваться как самостоятельный продукт, так и совместно с системой информационного моделирования здания (BIM)- Данная методика позволит анализировать уже существующие архитектурные сооружения, оценивая его эффективность. Рассматривая данную концепцию как принцип программного обеспечения для помощи в проектировании, при определённых обстоятельствах (обладание максимальным количеством необходимой информации) возможна автоматическая генерация вариантов планировок архитектурных объектов, позволяет быстро сгенерировать множество вариантов информационно-пространственных и функциональных моделей разрабатываемого объекта.

Список использованных источников и литературы

1. Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks, Kathleen Liston. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors; John Wiley & Sons, Inc, 2011. -- 611 p.

2. Wang Kai, Katy Lee, Zhou Jie. Infographics and Data Visualizations; Design MediaPublishing Limited, 2013. -- 350 p.

3. Evans, Robin. The Projective Cast: Architecture and Its Three Geometries; Cambridge, MA: MIT Press 2005. -- 324 p.

Размещено на Allbest.ru