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谈可持续建筑的递阶设计方法

摘要:递阶设计是一种分析与设计方法,在建筑的可持续设计中具有重要作用。文章对递阶层次的类别及其关系进行了研究,并对设计过程中的四个关键步骤进行研究。运用递阶设计方法能得到比较细化的可持续性能分析结论,特别适合于大型或复杂的方案设计。

关键词:可持续建筑;递阶设计;模型;路径

1层次结构模型

递阶设计法①根据可持续建筑项目的目标确定该方法的分析、评估和决策内容,在系统分析基础上,连续性分解目标对象,得到下级子目标,再对接具体措施,与项目的各种方案形成对接,通过若干有序的递阶层次搭建起一个描述系统功能或特征的内部独立的结构树,然后辅之以数学权重方法计算出各个要素的重要性指数,并依其大小确定各个措施的优劣等级,进而为项目的分析评估与方案决策提供依据。该设计法既不单纯地倚重数学运算,也不片面地只注重逻辑推理,而是把两方法有机结合,使庞大或复杂的模糊对象变得清晰、确切,将难以量化的设计问题简化为多层次单目标的要素构成问题,其基本原理是重要性排序组合的原理,层次结构分析模型(下图)由五类层次要素组成:①目标层:建筑项目所要实现的总体可持续目标,一般不具有操作性,此单一要素是项目方案的决策指向和理想结果。②准则层:由目标层分化成的若干分析维度和项目方案总则,归并和概括各项具体指标,是总目标引导下规约项目方案的高层次要旨。③指标层:由准则层细化而成的项目方案的确切要求和分析评估要素,是最下层的众基础目标型要素,也是衡量目标与准则达到程度的评价指标。④措施层:一大列达成目标的实际操作性具体措施,作为中间环节衔接方案层与三个目标(评价)层,其各子要素是实现项目所有目标的最基本控制单元。⑤方案层:供分析、评估的备选方案或迭代方案,包括若干带有具体措施的项目总方案、子方案等的完整设计方案。可持续建筑设计中的递阶层次分析模型递阶设计分析模型有“宏观———中观———微观”、“主观———客观”两个层次结构类型,其本身也是一个非常庞杂的系统,一环连一环,环中再套环,各层次之间是一种明确的从属和影响关系,从上侧的目标层和下侧的方案层向中间指向措施层,各个层级间的元素关联性也清晰明了。该模型很好地拟合起分析过程中的需求因素与策略因素,使方法过程结构化、层次化、系统化,并采用相对标度对定量的与不可量化、显性与隐性因素做统一测度,进而把问题处理变得简单化、方便化,同时又不失严格性和精确性。作为分析、评估、决策方法的具体表达,结构层次模型具有适应性、简明性、整体性和组织性等特点,反映出该设计方法深刻的“分析———决策”外化机制和“目标———评价”效用机制。在运用层次结构理论开展分析活动时,有三个会影响到分析质量但易被忽视的操作内容值得注意。首先,必须要在进行分析之前,充分理解建筑项目的设计意图,在此基础上对整个项目有一个清晰的整体把握,并通过项目前期调研与分析获得尽可能多的量化信息。其次,在分析过程中要尽力追求分析者的经验与理性的平衡,留意分析过程中人为因素的可能影响,避免层次结构和权重值不够精确、过于主观等问题②。再次,应依据各层次间诸多要素的两两关系属性,将项目及方案整体分解为若干要素部分,运用每一个关键节点所存在的阶段结论及信息传递的作用效果,进行有目的、有侧重、有步骤的探索、分析与评价。正确的方法操作才能保证要素分析、策略组合、方案评估、项目决策四个方面应有的方法目的。

2递阶四节

可持续建筑项目中递阶设计法的操作流程是一个搭建层次结构模型并在其基础上做分析、出结论的过程,通过层级、关联、系数、决策四个关键步骤环节,以带有直观性和准确度的系统综合分析对项目和方案做出评价与决策。

2.1构造递阶结构

面对建筑项目中的分析对象,首先要理清可持续目标、需要解决的问题、所涉及的要素,再根据对项目要求的初步分析以及项目的有关条件,将所有要素以目标、准则、指标、措施的不同属性进行分组归类,并按照最高层、两个或多个中间层、最低层的秩序排列起来,构成一个由上至下、逐渐细分、各层次之间具有明确逻辑性隶属关系的层级结构,这是递阶设计法运用的首要环节。层次及其要素的组织形式较为多样③,应根据建筑项目的大小、难易、复杂程度做具体内容的确定与划分,尽量在合理的范围内减少层次和要素数量,避免出现后续工作量剧增、分析评价效率降低、错误几率增高的现象,为确立要素关系和进一步的分析做好基础工作。

2.2建立层级关联

在层状组合的要素中,如果发现下(上)层的某个要素对上(下)层的一个或几个要素存在着一定程度的贡献、归属(支配、制约)的关系,即应做更深入详尽的要素作用研究,排除不必要的要素联系,在对项目或方案存在切实影响的要素关联间构建一条连接。当对每个要素都完成一对一(多)的连接后,层次结构模型便已初步建立起来,层级要素结构中呈现的是复杂网络状的两两关联。越是下层的要素越不宜形成过多的关系连接,个别元素跨层连接的现象也应尽量避免④,这些情况都将会为权重的设定造成困难[1],使分析结果的不一致性加大[2],故在实际操作中必须悉心定夺,建立一个要素关联条理明晰、递阶关联层级清晰的分析模型。

2.3测算要素重要性

要素重要性的计算是较复杂且有难度的分析环节,就一个要素的计算往往会牵涉多个相关要素和许多影响因素,这是一个逐一分析、相互对比、反复权衡的数值导出过程。从最高层开始向下比较每一个下层相关要素之间对于上层要素的相对重要性,将这些判断用数值表示出来,即是各层次要素的相对权重。此分析计算过程并非一个完全由上至下的单向定权重过程,如果在分析初期就确定要突出某一要素的重要性,则从下至上过程更容易计算出该要素的权重。通过各要素的相对权值,可以很容易地推算出实现项目总目标对该要素的需求系数,即该要素对于最高层的绝对重要性。对层次要素的作用和关系进行量化处理,是展开项目分析活动的重要准备,使递阶层级模型可以为分析、评估、决策提供关键内容与主要依据。

2.4方案选择与调整

为建筑项目确定一个最优方案,是递阶设计法最主要的目的和作用。通过对时间、人员、成本、方法、程序、技术、工具、平台等方案实施运作单元的综合考量,评估各备选方案中每一项措施所需要的人力物力财力,以及所产生的设计效果,用权重方法换算出方案与所采用措施之间的关联程度,再推算方案中每项措施对项目总目标的贡献系数,即措施在项目中的实际重要性。将方案中各措施的贡献系数做加法汇总,便可换算出每一个备选方案的贡献系数,依据其数值的大小可以将方案的优势等级进行排序,便可以此进行方案选择。若最佳方案依然存在迭代的空间,则应继续探索措施拟合方式,直至找出分析模型评价结果最优的项目决策方案。

3结论

递阶设计法是可运用于可持续建筑设计中的重要的整体系统性分析与决策方法[3],特别适用于多目标、多层次、多因素的大型或复杂项目[4]。它采用数学方法描述分解与综合的复杂思维过程,以定性和定量相结合的路径进行建筑项目的细化研究与方案决策,其过程所涉及的项目问题本质、要素及内在关系分析相对较为透彻。递阶设计法主要运用在设计的前中期分析和方案选择与调整阶段,可促进设计人员对项目要素的结构化深入认知,利于决策者以系统化、数学化和模型化的形式实现对建筑项目及方案过程做出正确的把握。

参考文献

[1]朱建军.层次分析法的若干问题研究及应用[D].东北大学,2005.

[2]武广.我国风险投资项目评估模型的探究[D].华东师范大学,2008.

[3]刘心报.GDSS环境下的群体推理方法及群体层次分析法研究[D].合肥工业大学,2002.

[4]王肖宇.基于层次分析法的京沈清文化遗产廊道构建[D].西安建筑科技大学,2009.

[5]谢思思,褚冬竹.可持续建筑设计思路与方法实践[J].工业建筑,2019,49(08):54-59+136.

作者:高云庭 单位:广东白云学院

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