33449

طراحي مولد پلان و فرم و سازه ساختمان ويلايي با استفاده از الگوريتم‌هاي هايبريد قاعده محور و داده‌محور

ارشد

معماري فناوري

1401

1403/11/16

دكتر مرتضي رهبر / دكتر احمد اخلاصي

دكتر عباس تركاشوند

معماري

در دهه‌هاي اخير، هوش مصنوعي به‌عنوان يكي از ابزارهاي كليدي در فرايند طراحي معماري و توليد پلان‌هاي ساختماني مطرح شده است. روش‌هاي متداول مبتني بر يادگيري ماشيني (train-based) عمدتاً بر اساس تحليل داده‌هاي پيشين اجرا مي‌شوند كه منجر به كاهش قابل‌توجه كنترل معماران بر روند طراحي مي‌گردد. اين رويكردها غالباً فاقد توجه كافي به ضوابط معماري، مقررات سازه‌اي و استانداردهاي طراحي بوده و در بسياري از موارد، نقش و سبك معمار ناديده گرفته مي‌شود. خروجي‌هاي حاصل از اين رويكردها عموماً محدود به تصاوير دوبعدي، پلان‌هاي ابتدايي و مدل‌هاي سه‌بعدي غيرقابل‌اجرا است كه فاقد كارايي مطلوب در مراحل عملياتي و اجرايي هستند. در اين پژوهش، به‌منظور غلبه بر محدوديت‌هاي مذكور، از يك سامانه مبتني بر قواعد (rule-based) بهره گرفته شده است. اين روش، امكان اعمال كنترل دقيق‌تري بر فرايند طراحي را فراهم ساخته و قابليت انطباق با استانداردهاي معماري و سازه‌اي متناسب با هر پروژه را مهيا مي‌سازد. فرايند طراحي از طريق دريافت يك توصيف متني از سوي كاربر در ارتباط با ويژگي‌هاي سايت پروژه آغاز مي‌شود. متن ورودي با استفاده از فناوري پردازش زبان طبيعي (NLP) تحليل شده و اطلاعات كليدي موردنياز استخراج مي‌گردد كه مبناي مراحل بعدي طراحي را تشكيل مي‌دهد. سپس، داده‌هاي استخراج‌شده به متغيرهاي طراحي تبديل شده و فرايند طراحي آغاز مي‌گردد. اين فرايند شامل دو مرحله اصلي است: در مرحله نخست، قوانين چيدمان و ابعاد در محدوده تعريف‌شده توسط كاربر اعمال شده و منجر به توليد اوليه طرح معماري (generate) مي‌شود؛ در مرحله دوم، با استفاده از شبكه‌بندي محدوده (grid) و اعمال مجموعه‌اي از قوانين بهينه‌سازي، نحوه چيدمان و ابعاد فضاها بهينه‌سازي (optimize) مي‌گردد. در ادامه، با بهره‌گيري از همين شبكه‌بندي و قوانين سازه‌اي مرتبط با نوع سازه انتخابي توسط كاربر، فرايند طراحي سازه انجام مي‌شود. علاوه بر اين مراحل، جزئيات تكميلي نظير مشخصات متريال‌هاي انتخاب‌شده توسط كاربر نيز كه در متن ورودي قيد شده است، مورد تحليل قرار گرفته و در خروجي نهايي اعمال مي‌شود. نهايتاً، محصول نهايي اين فرايند، يك فايل اطلاعات ساختمان (BIM) در نرم‌افزار رويت (Revit) است كه قابليت استخراج انواع خروجي‌هاي اجرايي نظير نقشه‌هاي فني، جداول مصالح و مستندات ساخت را دارد. در نتيجه، الگوريتم ارائه‌شده توانسته است يك طرح جامع و اجرايي معماري را ايجاد نموده و به‌عنوان خروجي نهايي، يك فايل BIM جامع همراه با تمامي مدارك موردنياز را در اختيار كاربر قرار دهد. اين سيستم قابليت ارائه به‌عنوان يك محصول تجاري را داراست و مي‌تواند در شركت‌هاي معماري و مهندسي به‌منظور بهينه‌سازي فرايند طراحي، كاهش هزينه‌ها و افزايش دقت و كارايي مورداستفاده قرار گيرد.

1404/02/17

Generative design of building plans, forms, and structures for villa architecture using hybrid rule-based and data-driven algorithms

2/4/2026 12:00:00 AM

In recent decades, artificial intelligence has emerged as a key tool in the architectural design process and the generation of building plans. Conventional train-based methods primarily operate by analyzing past data, which significantly reduces the architects' control over the design process. These approaches often lack adequate consideration of architectural regulations, structural codes, and design standards, and in many cases, the architect's role and style are overlooked. The outputs of such approaches are generally limited to 2D images, basic plans, and non-executable 3D models, which lack the desired efficiency for practical and operational stages. In this study, a rule-based system has been employed to overcome these limitations. This approach allows for greater control over the design process and ensures compliance with architectural and structural standards specific to each project. The design process begins with receiving a textual description from the user regarding the project's site characteristics. The input text is analyzed using Natural Language Processing (NLP) technology to extract the essential information required for subsequent design stages. The extracted data is then converted into design variables, initiating the design process. This process comprises two primary stages: initially, layout and dimensional rules are applied within the user-defined boundary, resulting in the generation of an initial architectural design. Subsequently, optimization is performed by subdividing the entire area into a grid and applying a set of optimization rules to enhance space arrangements and dimensions. Following this, the structural design process is carried out using the same grid system and structural regulations corresponding to the user-selected structural type. In addition to these stages, supplementary details such as the materials specified by the user in the initial text input are also processed and incorporated into the final output. Ultimately, the final product of this process is a Building Information Modeling (BIM) file in Autodesk Revit, which provides the capability to generate various output formats, including technical drawings, material schedules, and construction documentation. As a result, the proposed algorithm successfully generates a comprehensive and executable architectural design and delivers a complete BIM file, inclusive of all required documentation, to the user. This system has the potential to be introduced as a commercial product, offering architectural and engineering firms a solution to optimize the design process, reduce costs, and enhance precision and efficiency.

هوش مصنوعي , طراحي ساختمان , الگوريتم بر پايه قوانين , طراحي سازه ساختمان , الگوريتم‌هاي قاعده محور , الگوريتم‌هاي داده محور , طراحي مولد

Artificial Intelligence , Building Design , Rule-Based Algorithm , Building Structural Design , Rule-Based Algorithms , - Data-Driven Algorithms , Generative Design

Mohammad Moazeni Afarani

Morteza Rahbar