基于多元數(shù)據(jù)量化決策的建筑設(shè)計創(chuàng)新可拓優(yōu)度評價方法

基于多元數(shù)據(jù)量化決策的建筑設(shè)計創(chuàng)新可拓優(yōu)度評價方法

建筑創(chuàng)新評價是建筑創(chuàng)新理論與建筑評價理論的交叉研究。在建筑創(chuàng)新評估研究中，我們通常使用主觀評估方法進行建筑評價。隨著數(shù)學和計算機科學的發(fā)展和普及，定量評價方法和定性評價方法逐漸受到建筑創(chuàng)新評估研究者的興趣。可拓理論是以物元理論、可拓集合和可拓邏輯為主要支柱而形成的知識體系.它從定性和定量的角度出發(fā),研究和解決事物可變性的規(guī)律,從而為人們認識、分析和解決現(xiàn)實世界中的矛盾問題提供了一種新的方法理論體系.由于建筑設(shè)計創(chuàng)新的程度是由諸多單項指標綜合作用的結(jié)果,所以需要把各單項指標綜合起來進行評價分析.將多元數(shù)據(jù)量化決策的可拓優(yōu)度評價方法應(yīng)用于影響因素較多的建筑設(shè)計創(chuàng)新評價領(lǐng)域,可以有效地量化評定建筑作品的創(chuàng)新性;并且,當用建筑創(chuàng)新優(yōu)度值來表示建筑作品創(chuàng)新性的大小時,可以進行多方案的創(chuàng)新度排序.本文提出建筑設(shè)計創(chuàng)新可拓優(yōu)度評價法.建筑設(shè)計創(chuàng)新可拓優(yōu)度評價法的3個步驟是:1)根據(jù)物元理論建立一個與建筑作品創(chuàng)新屬性相對應(yīng)的評價指標及量綱(衡量條件集);2)利用賦權(quán)方法給定每個層級指標的權(quán)系數(shù);3)進行調(diào)查,對調(diào)查結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析,計算建筑創(chuàng)新優(yōu)度值.為了驗證建筑設(shè)計創(chuàng)新的可拓優(yōu)度評價方法在實踐中的具體應(yīng)用的可行性,本文進行了一次小規(guī)模的實驗性調(diào)查,以某高校建筑學科的研究生作為評價者,對香港中國銀行大廈(建筑A)與香港匯豐銀行總部大廈(建筑B)進行建筑設(shè)計創(chuàng)新評價,并對這2座建筑的創(chuàng)新度進行排序.本文結(jié)合這次實驗性調(diào)查論述了建筑設(shè)計創(chuàng)新可拓優(yōu)度評價方法.1中國建筑建筑功能創(chuàng)新的多元主體衡量條件集可拓理論的邏輯細胞是物元,把質(zhì)與量結(jié)合起來的物元是以事物、特征及事物關(guān)于該特征的量值組成的三元組,記作R=(N,c,v).物元概念反映了質(zhì)與量之間的關(guān)系,可以更貼切地描述客觀事物的變化過程.本文用物元分析的方法分析建筑作品的創(chuàng)新程度.通過對建筑作品創(chuàng)新性進行物元分析,可以得到建筑作品創(chuàng)新性的特征集.例如可以用物元形式將香港中國銀行大廈和香港匯豐銀行總部大廈表示如下:RA={香港中國銀行大廈形式創(chuàng)新以正方形、三角形為母題功能創(chuàng)新無柱大空間靈活布置?滿足不同建筑功能需要技術(shù)創(chuàng)新巨柱結(jié)構(gòu)}RB={香港匯豐銀行總部大廈形式創(chuàng)新以巨大桁架為母題功能創(chuàng)新開敞大空間靈活布置?滿足不同建筑功能需要技術(shù)創(chuàng)新懸掛結(jié)構(gòu)}根據(jù)建筑作品創(chuàng)新性的特征集建立1個與之相應(yīng)的2級指標體系:第1級指標為建筑作品的形式創(chuàng)新、功能創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新;第2級指標為第1級指標的子系統(tǒng).形式創(chuàng)新系統(tǒng)包括建筑的形狀、色彩、肌理、抽象元素和形式規(guī)則手法創(chuàng)新等等.建筑功能創(chuàng)新包括基于人體活動尺度的創(chuàng)新、使用過程和使用特點的創(chuàng)新,涉及人的生活方式、活動情形和各種不同的使用目的等內(nèi)容.建筑創(chuàng)新技術(shù)包括建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、建筑施工、建筑設(shè)備和建筑經(jīng)濟等.當然建筑還有其他創(chuàng)新屬性涉及各種意識形態(tài)領(lǐng)域的價值(見表1).同時,需建立一個與特征集相對應(yīng)的衡量條件集.設(shè)定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ這5個等級,由高到低遞進表示建筑在各個特征要素上的衡量條件,取值為區(qū)間.其中:Ⅰ的取值區(qū)間是,“Ⅰ”計算值為1,代表的評語是“很好”;Ⅱ的取值區(qū)間是(2,4],“Ⅱ”計算值為3,代表的評語是“好”;Ⅲ的取值范圍是(4,6],“Ⅲ”計算值為5,代表的評語是“一般”;Ⅳ的取值區(qū)間是(6,8],“Ⅳ”計算值為7,代表的評語是“差”;Ⅴ的取值區(qū)間是(8,10],“Ⅴ”計算值為9,代表的評語是“很差”.2德爾菲法權(quán)系數(shù)對于不同功能類型的建筑作品的創(chuàng)新評價重點有所不同,或側(cè)重形式創(chuàng)新,或側(cè)重功能創(chuàng)新,或側(cè)重技術(shù)創(chuàng)新,或側(cè)重其中的某2個方面.因功能類型不同,在具體評價過程中,需要選定適當?shù)脑u價要素,同時要對權(quán)系數(shù)給予不同的側(cè)重.待評的2座建筑都屬于銀行綜合辦公樓,所以針對這一類型建筑的創(chuàng)新性特點構(gòu)建每級權(quán)系數(shù).運用帶有信任度的德爾菲法構(gòu)造權(quán)系數(shù).其特點在于通過組織1個專家小組,集中專家的經(jīng)驗與意見,確定各指標的權(quán),并在不斷的反饋和修改中得到比較滿意的結(jié)果.首先,選擇建筑學領(lǐng)域中既有實際工作經(jīng)驗又有較深理論修養(yǎng)的專家;其次,將待定權(quán)數(shù)的因素和有關(guān)資料以及統(tǒng)一的確定權(quán)數(shù)的規(guī)則發(fā)給選定的各位專家,根據(jù)下式請他們獨立地給出各因素的權(quán)系數(shù).因素ci的權(quán)系數(shù)為αi,則α=(α1,α2,…,αn)且n∑i=1αi=1(1)進而,回收結(jié)果并計算各因素權(quán)系數(shù)的均值與標準差;最后將計算的結(jié)果及補充資料返還給各位專家,要求專家在新的基礎(chǔ)上重新確定權(quán)系數(shù).直至各因素權(quán)系數(shù)與其均值的離差不超過預(yù)先給定的標準為止,也就是各專家的意見基本趨于一致,以此時各因素權(quán)系數(shù)的均值作為該因素的權(quán)系數(shù).(見表1)3香港基礎(chǔ)建筑建筑節(jié)能創(chuàng)新能力分析在建立建筑作品創(chuàng)新性特征集的指標體系、衡量條件集以及評價系數(shù)的基礎(chǔ)上,需要制作建筑作品創(chuàng)新性調(diào)查問卷.在實驗中,選擇10位建筑學專業(yè)的碩士研究生作為評價者進行問卷式調(diào)查,獲得關(guān)于建筑創(chuàng)新性各特征的評價.其中評語項的數(shù)據(jù)為選擇該項的人數(shù).在此基礎(chǔ)上,計算待評建筑的創(chuàng)新優(yōu)度值.具體步驟是:①求出各因素的量值的幾何平均數(shù);②確定各因素量值的關(guān)聯(lián)度;③根據(jù)優(yōu)度計算公式計算待評建筑的創(chuàng)新優(yōu)度值.首先將調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果中各因素的量值——矩陣轉(zhuǎn)化為數(shù)值,采用重心法求出每個矩陣的幾何平均數(shù)作為矩陣的量值為ˉx=5∑i=1miXi/5∑i=1mi(2)其中,m(i=1~5)為統(tǒng)計表中各個選項的統(tǒng)計結(jié)果,即選擇該評語項的人數(shù);Xi為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ指標所對應(yīng)的計算值,得到ˉx為各因素的量值矩陣的幾何平均數(shù),并以此作為各因素的計算量值.其次利用簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)確定待評建筑創(chuàng)新性的各因素量值的關(guān)聯(lián)度為K(x)=(10-x)/10(3)其中x為各因素的計算量值,計算得到K(x)是各因素量值的關(guān)聯(lián)度.最后根據(jù)優(yōu)度計算公式計算待評建筑的創(chuàng)新優(yōu)度值為C(Νj)=αΚ(Νj)=(α1,α2,?αn)(k1jk2j?knj)(j=1?2???m)(4)其中,計算得到C(Nj)是建筑的創(chuàng)新優(yōu)度值;α是各因素的權(quán)系數(shù).利用式(2)~(4)對表1中的調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行計算,得出香港中國銀行大廈的創(chuàng)新優(yōu)度值為:C(A)=0.6875;香港匯豐銀行總部大廈的創(chuàng)新優(yōu)度值為:C(B)=0.6493.C(A)>C(B),即香港中國銀行大廈的創(chuàng)新優(yōu)度略大于香港匯豐銀行總部大廈的創(chuàng)新優(yōu)度.通過計算衡量條件的取值區(qū)間,可以得知各衡量條件對應(yīng)的C值范圍,“Ⅰ”的取值范圍為[0.8,1];“Ⅱ”的取值范圍為[0.6,0.8];“Ⅲ”的取值范圍為[0.4,0.6];“Ⅳ”的取值范圍為[0.2,0.4];“Ⅴ”的取值范圍為(0.2,0).所以香港中國銀行大廈(建筑A)與香港匯豐銀行總部大廈(建筑B)的創(chuàng)新優(yōu)度都屬于“Ⅱ”(好).通過對調(diào)查數(shù)據(jù)的分析可以看到,評價者對功能創(chuàng)新普遍沒有給予足夠的重視,這與調(diào)查對象選定有關(guān),評價者對2座建筑的功能并不是十分熟悉.在對香港中國銀行大廈的調(diào)查中,人們普遍把它的形式創(chuàng)新作為重點,把技術(shù)創(chuàng)新放在次要位置,由此可以看出,香港中國銀行大廈的形式創(chuàng)新是其創(chuàng)新性的主要表現(xiàn);而在對香港匯豐銀行總部大廈的調(diào)查中,人們對它的形式創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新表現(xiàn)出一種均衡的關(guān)注,香港匯豐銀行總部大廈的創(chuàng)新性表現(xiàn)為綜合創(chuàng)新.4建筑作品創(chuàng)新屬性的模型化表達建筑設(shè)計創(chuàng)新可拓優(yōu)度評價法是建立在調(diào)查基礎(chǔ)上的定性與定量結(jié)合的評價方法.把可拓學理論中的優(yōu)度評價方法應(yīng)用于建筑設(shè)計創(chuàng)新評價中,具有其他方法所沒有的一些優(yōu)越性.首先體現(xiàn)了科學性,可拓模型能客觀地反映建筑作品創(chuàng)新屬性的真實情況;其次體現(xiàn)了可靠性、可拓理論和數(shù)學模