街区风环境的鲁棒优化理论与方法

书名：街区风环境的鲁棒优化理论与方法
作者：巫溢涵著
ISBN：978-7-5772-1937-0
出版社：华中科技大学出版社
出版日期：2025.05
本文通过三个典型案例验证代理模型优化法在不同设计情景下的实用性对街区风环境展开研究。案例一是在街区更新背景下，探索如何尽量减小局部改造项目对街区风环境的负面作用。研究以广州某老旧街区为例，在其内部拆建地块上新建一栋建筑，通过调整建筑面宽、进深、高度和朝向四个设计变量优化设计方案。首先使用Box-Behnken方法对采样方案进行规划，以响应曲面模型拟合新建建筑设计变量与平均风速的关系。然后引入整体错误率和满意度函数来调控方案的鲁棒水平，以遗传算法筛选方案，从而确保优化设计方案切实可行。案例二以同一街区更新项目作为实验场域，探索了以提升街区内部数个人群密集活动点位的局部风舒适性、风安全性为目标的风环境优化问题。在该案例中研究结合拉丁超立方体采样法和高斯过程回归模型对建筑形态和多个测点处风速的关系进行拟合，将冬、夏季风环境局部舒适度和代理模型预测质量作为优化目标，最终使用多目标优化算法获取不同鲁棒水平控制下的优化设计方案。案例三以某居住街区开发项目为案例，探索了以提升夏季通风环境和项目利润为目标的新开发街区的通风设计问题。研究使用参数化方法生成400个样本方案，对样本进行风场模拟后，使用高斯过程回归和渐进梯度回归树模型对街区形态参数与风环境指标的关系进行拟合；考虑到街区空间布局的复杂性，建立了多精度代理模型以平衡运算量和求解准确性，并利用进化算法对方案进行迭代，生成最终优化设计方案。