建筑設(shè)計(jì)方案的模糊優(yōu)選模型及其應(yīng)用

1、<p>　　建筑設(shè)計(jì)方案的模糊優(yōu)選模型及其應(yīng)用</p><p>　　摘要：雖然模糊綜合判斷的模型在各個(gè)行業(yè)中應(yīng)用廣泛，但它由函數(shù)來確定，所以其主觀任意性較強(qiáng)，并且會(huì)隨著函數(shù)組合的不同結(jié)果也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。為了解決這項(xiàng)問題，研究人員建立起模糊優(yōu)選模型并將其應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)方案的選擇環(huán)節(jié)中。本文針對建筑設(shè)計(jì)方案中模糊優(yōu)選模型的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)地分析，以供相關(guān)人員參考。 </p><p>

2、;　　關(guān)鍵詞：建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)方案；模糊優(yōu)選；應(yīng)用 </p><p>　　工作人員常常需要對多個(gè)方案根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)，因?yàn)橹挥胁拍苓x擇出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，其涉及面較廣，需要考慮的因素較多，具有很強(qiáng)的不確定性及模糊性。所謂優(yōu)選模糊性就是存在于優(yōu)劣間的中介過渡性，而對于一定標(biāo)準(zhǔn)來說，優(yōu)選是在有限范圍內(nèi)的一些非劣解中開展的，所以具有一定的相對性。本文筆者以模糊數(shù)學(xué)中的相關(guān)定義為基礎(chǔ)，建立起針對方案集中任一元素的模糊

3、優(yōu)選模型。 </p><p>　　一、建筑行業(yè)設(shè)計(jì)方案模糊優(yōu)選模型 </p><p><b>　?。ㄒ唬┙⒕仃?</b></p><p>　　將多個(gè)能夠滿足設(shè)計(jì)條件的建筑方案組成方案集，根據(jù)多個(gè)指標(biāo)評價(jià)方案的優(yōu)劣，那么就會(huì)建立起以多個(gè)目標(biāo)特征值為基礎(chǔ)的矩陣。 </p><p>　　1、確定定性目標(biāo)的特征值。對美觀、功能

4、等這些定性目標(biāo)來說，評價(jià)各個(gè)方案時(shí)，可以采用模糊數(shù)及語言變量的方法來實(shí)施。語言變量的詞集包括中、優(yōu)、良、差及較差。模糊數(shù)可以用來表示定性目標(biāo)中語言變量值隸屬函數(shù)的評價(jià)。 </p><p>　　2、確定定量目標(biāo)的特征值。對于用于平面的定量目標(biāo)來說，例如：工程造價(jià)、使用系數(shù)等，應(yīng)采用貨幣量或者實(shí)際指標(biāo)來確定。 </p><p>　?。ǘδ繕?biāo)的相對優(yōu)屬度相關(guān)矩陣的確定 </p>

5、<p>　　1、越大越優(yōu)的目標(biāo)。對于這類目標(biāo)來說，主要有以下兩種情況：根據(jù)相對隸屬度的相關(guān)定義，如果將方案集中目標(biāo)最大特征值取出，那么其對優(yōu)相對隸屬度就應(yīng)為1，如果取出的是其最小特征值，那么其對優(yōu)相對隸屬度就應(yīng)為0，，從而形成參考系統(tǒng)，得出目標(biāo)的對優(yōu)相對隸屬度的公式。即 </p><p>　　其中x 用來表示方案j的目標(biāo)i特征值；x 用來表示目標(biāo)i在方案集中的最大特征值；x 用來表示目標(biāo)i在方案集中的

6、最小特征值。 </p><p>　　2、越小越優(yōu)的目標(biāo)。對于這類目標(biāo)來說，其主要內(nèi)容為：根據(jù)相對隸屬度的相關(guān)定義，如果將方案集中目標(biāo)最小特征值取出，那么其對優(yōu)相對隸屬度的值就為1，如果將方案集中目標(biāo)最大特征值取出，那么其對應(yīng)的目標(biāo)最大特征值的對優(yōu)相對隸屬度就應(yīng)為0，從而構(gòu)成參考系統(tǒng)，得出目標(biāo)規(guī)格化的公式，即 ，然后對以上兩個(gè)公式進(jìn)行優(yōu)化，能夠得出目標(biāo)相對優(yōu)屬度的矩陣。 </p><p>　

7、?。ㄈ?quán)重向量的確定 </p><p>　　所謂權(quán)重實(shí)際上就是該值能夠體現(xiàn)出某個(gè)目標(biāo)對于其它目標(biāo)來說的重要程度，由該值組成的向量就稱為權(quán)重向量。 目標(biāo)集中個(gè)數(shù)的多少應(yīng)以工程實(shí)際需求為依據(jù)，決策人根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)來決定。 </p><p>　　（四）確定出理想狀態(tài)下的最優(yōu)方案和最劣方案 </p><p>　　參照相對優(yōu)屬度的相關(guān)定義，我們可以得出最優(yōu)最劣方案實(shí)際上就是參

8、考體系中的兩個(gè)極點(diǎn)。 </p><p>　?。ㄎ澹⒏鞣桨概c最優(yōu)方案和最劣方案間的距離計(jì)算出來 </p><p>　　根據(jù)相關(guān)公式，能夠得出目標(biāo)相對優(yōu)屬度的向量，而要想求出方案與最優(yōu)劣方案間的差異，工作人員可以利用廣義歐式距離表示出來，具體公式如下： </p><p>　　其中d 用于表示方案j最優(yōu)方案間的歐式距離；w 用來表示相對于目標(biāo)i來說的權(quán)重；而r 用來表示

9、對于方案j來說其目標(biāo)i的優(yōu)屬度。 </p><p>　　，該公式是方案j和最劣方案之間的歐式距離。 </p><p>　　（六）建立完善方案的優(yōu)化準(zhǔn)則，并求出各個(gè)方案中的相對優(yōu)屬度 </p><p>　　假設(shè)用u 來表示方案j的對優(yōu)相對隸屬度，用u 來表示方案的對劣相對隸屬度，那么我們可以得出以下公式，即u =1-u ，其中u 用來表示方案j的對優(yōu)相對隸屬度，而u

10、用來表示方案j的對劣相對隸屬度。 </p><p>　　在模糊集合的相關(guān)論述中指出可將隸屬度定義為權(quán)重，那么方案j和最優(yōu)方案間的權(quán)距離可以表示為： ，而方案j和最劣方案間的權(quán)距離則可以表示為 ，那么其優(yōu)化準(zhǔn)則為：方案j的加權(quán)與最優(yōu)距離和劣距離的平方和的最小值，其具體函數(shù)應(yīng)表示為： 。為了使F（u ）最小，應(yīng)使 ，由此我們能夠用歐式距離來表示模糊優(yōu)選模型，即 ，其中u 用來表示方案j的優(yōu)屬度，d 用來表示方案j和最

11、優(yōu)方案間的歐式距離，d 用來表示方案j和最劣方案間的歐式距離。當(dāng)u 無限趨近于1時(shí)，則說明優(yōu)屬度程度越高。對該公式進(jìn)行多次取值計(jì)算，并根據(jù)大小進(jìn)行排序，哪個(gè)方案的u 值最大，它就是該建筑的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 </p><p>　　模糊優(yōu)選模型的物理、數(shù)學(xué)意義如下：1、如果方案的距優(yōu)距離小于其距劣距離，那么方案的相對優(yōu)屬度應(yīng)大于0.5。2、如果方案的距優(yōu)距離大于距劣距離時(shí)，那么其相對優(yōu)屬度應(yīng)小于0.5。3、如果方案的距

12、優(yōu)距離等于0，距劣距離等于1時(shí)，那么該方案就是整個(gè)建筑的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。4、如果方案的距優(yōu)距離等于劇烈距離都等于0時(shí)，那么該方案就為最劣方案。 </p><p>　　二、模型實(shí)例的分析 </p><p>　　對某學(xué)校的教學(xué)樓設(shè)計(jì)建筑方案，目前有多種設(shè)計(jì)方案可供選擇。如何使建筑方案更加科學(xué)合理，主要需從設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性、新穎性、工程造價(jià)、建筑平面的使用系數(shù)及環(huán)境協(xié)調(diào)五點(diǎn)進(jìn)行考察。而以任務(wù)書為依

13、據(jù)，經(jīng)過多位專家和相關(guān)人員的研究認(rèn)為：新穎性在整個(gè)方案中最為重要，然后是實(shí)用性、環(huán)境協(xié)調(diào)、平面的使用系數(shù)，最后為工程的總造價(jià)。 </p><p>　?。ㄒ唬┙ㄖ繕?biāo)特征值的矩陣確定。在該過程中，首先應(yīng)聘請一些專家對設(shè)計(jì)方案的新穎性、環(huán)境協(xié)調(diào)及實(shí)用性進(jìn)行評估，劃分等級，進(jìn)而得出對優(yōu)隸屬度的數(shù)值。 </p><p>　?。ǘ┠繕?biāo)相對隸屬度的矩陣確定。根據(jù)上文我們可以得出在目標(biāo)因素的集合中主要

14、有新穎性、環(huán)境協(xié)調(diào)、實(shí)用性、平面的使用系統(tǒng)及工程造價(jià)五個(gè)目標(biāo)。我們可以對上文中的目標(biāo)的對優(yōu)相對隸屬度和越小越優(yōu)的目標(biāo)規(guī)格化公式進(jìn)行規(guī)劃，從而得出目標(biāo)的相對優(yōu)屬度的矩陣。 </p><p>　?。ㄈ┠繕?biāo)權(quán)重向量的確定。以設(shè)計(jì)任務(wù)書中的相關(guān)要求為依據(jù)，經(jīng)專家和相關(guān)人員進(jìn)行研究后，確定目標(biāo)的權(quán)重向量。 </p><p>　　（四）建筑設(shè)計(jì)最優(yōu)方案和最劣方案的確定 </p><

15、;p>　?。ㄎ澹┯?jì)算出各個(gè)方案和最優(yōu)方案及最劣方案間的距離。工作人員可以根據(jù)上文中的方案與優(yōu)劣兩個(gè)方案間的距離公式得出。 </p><p>　　三、建筑設(shè)計(jì)方案的層次優(yōu)選分析結(jié)構(gòu)模型 </p><p>　　模糊優(yōu)選模型的基礎(chǔ)是在評價(jià)指標(biāo)體系中創(chuàng)建層次結(jié)構(gòu)模型，相關(guān)人員應(yīng)在全面分析項(xiàng)目的實(shí)際需要和工程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，抓實(shí)問題本質(zhì)，進(jìn)而構(gòu)建出較為合理和科學(xué)的層次分析的機(jī)構(gòu)模型，這樣能夠逐層

16、分解一些較為復(fù)雜的決策問題，并將其在各個(gè)層次上以各因素間互不影響為原則進(jìn)行組合，進(jìn)而形成層次分明的結(jié)構(gòu)模型，該模型是多層次的。而該層次的次數(shù)、問題復(fù)雜程度及各個(gè)層次上的因素?cái)?shù)均與方案設(shè)計(jì)的詳盡程度有直接關(guān)系，工作人員需根據(jù)工程的實(shí)際需要進(jìn)行確定。 </p><p><b>　　結(jié)語： </b></p><p>　　綜上所述，我們可以得出，建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選在決策過程中

17、擁有多個(gè)目標(biāo)，為了能夠?qū)ζ溥M(jìn)行有效地評價(jià)，應(yīng)建立完善的模糊優(yōu)選模型，這樣能夠很大程度上保障設(shè)計(jì)工作更加科學(xué)及合理。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 陳守煜.工程模糊集理論與應(yīng)用[J].北京國防工業(yè)，2008（9） </p><p>　　[2] 王國利 梁國華 呂涑琦.基于改進(jìn)定權(quán)法的多目標(biāo)模糊優(yōu)選