تحلیل بهینه فرم ساختمان‌های بلند در راستای ارتقاء زیست‌پذیری و بهره‌وری انرژی شهری با استفاده از پلاگین کارامبا

چکیده

در دهه‌های اخیر، توسعه روزافزون ساختمان‌های بلندمرتبه در کلان‌شهرها به یکی از شاخص‌های اصلی گسترش عمودی شهرها بدل شده است. این سازه‌ها نه‌تنها به دلیل الزامات خاص در طراحی و اجرا از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند، بلکه به‌عنوان عناصر شاخص در سیمای شهری، نقشی کلیدی در هویت‌بخشی فضایی ایفا می‌کنند. از مهم‌ترین چالش‌های طراحی ساختمان‌های بلند، انتخاب فرم‌های معماری است که هم‌زمان بتوانند الزامات زیبایی‌شناسی، بهره‌وری سازه‌ای و پایداری در برابر بارهای جانبی نظیر زلزله را تأمین کنند.

پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر هندسه پلان طبقات و مقیاس‌ ارتفاعی آن‌ها بر عملکرد سازه‌ای ساختمان‌های بلند، با بهره‌گیری از روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک در محیط گرسهاپر و افزونه کارامبا انجام شده است. در این راستا، جابجایی جانبی به‌عنوان شاخص آسیب‌پذیری لرزه‌ای و وزن واحد سطح سازه به‌عنوان شاخص کارایی سازه‌ای، به‌عنوان توابع هدف مورد تحلیل قرار گرفته‌اند. با اجرای تحلیل چندهدفه و تعریف متغیرهای هندسی در قالب یک مدل پارامتریک، مجموعه‌ای از فرم‌های بهینه تولید شد که بسته به اولویت‌های طراحی، می‌توانند مبنای تصمیم‌گیری طراح قرار گیرند. یافته‌های پژوهش حاکی از آن است که فرم‌های دارای پلان بام ساده (سه‌ضلعی) و مقیاس فشرده در ارتفاع، عملکرد بهتری از منظر لرزه‌ای و وزن دارند. از سوی دیگر، نتایج نشان می‌دهد که پاسخ نهایی طراحی صرفاً یک جواب قطعی ندارد، بلکه در قالب «مجموعه جواب‌های پارتو» طراح می‌تواند بر اساس معیارهایی چون زیبایی بصری، هماهنگی با اقلیم و بستر پروژه، فرم نهایی را انتخاب نماید. تحلیل نهایی مدل‌ها در محیط پارامتریک گرسهاپر انجام شده و نتایج آن در قالبی قابل تعمیم برای پروژه‌های مشابه با شرایط متنوع اقلیمی و سازه‌ای قابل بهره‌برداری است.