付瑤 王梓通 張?zhí)旌?Fu Yao Wang Zitong Zhang Tianheng

建筑設計參數(shù)是指建筑設計過程中的相關變量，是可以輸入的物理或功能特征的量化數(shù)值，分為設計理論層面、建筑環(huán)境層面和建筑性能層面。隨著綠色建筑和建筑數(shù)字化的發(fā)展，建筑設計開始強調多專業(yè)的設計協(xié)同，但隨之而來的大量設計參數(shù)讓設計師們難以準確地進行決策。同時，不同的設計目標導向，也導致建筑師的設計決策方向及對設計參數(shù)的偏重存在不同。因此，如何篩選特定目標導向的主要設計參數(shù)，構建并優(yōu)化設計評價指標，是助力建筑師提高決策效率的有效方法。

1 設計參數(shù)研究現(xiàn)狀

目前對設計參數(shù)的研究多集中在設計通則、設計規(guī)范及設計原理等方面，具體內容包括各專業(yè)領域內的參數(shù)確定、影響因素分析及參數(shù)優(yōu)化等內容。如樊新穎分析了熱工設計參數(shù)的確定方法及參考依據；余曉平探討了室內空氣設計參數(shù)取值對空調能耗的影響；朱新榮探討了建筑風環(huán)境設計參數(shù)對室內環(huán)境的影響；Seon-Yeong Jeong預測并評估了建筑主要設計參數(shù)對室外熱環(huán)境的影響并進行了優(yōu)化。參數(shù)的選取除了主觀經驗的篩選之外，還采用了統(tǒng)計調查、敏感性分析等方法。如李沁對145棟公共建筑進行統(tǒng)計分析，采用統(tǒng)計學相關性方法分析了影響建筑能耗的功能參數(shù)；張海濱等通過調研89棟住宅，對影響住宅節(jié)能效果的設計參數(shù)進行了分析統(tǒng)計；楊柳等采用EnergyPlus模擬對影響建筑暖通空調系統(tǒng)及年總能耗的設計參數(shù)進行了敏感性分析；Per Heiselberg等采用OAT方法對設計參數(shù)進行了篩選，并提出一種運用概率密度的敏感性分析方法。這些研究均是對特定單一目標或結果提出的，而且相對集中在建筑環(huán)境，以及建筑能耗、節(jié)能等方面。目前國內外鮮有對建筑設計參數(shù)整體篩選的研究，其優(yōu)化評價指標仍需綜合考慮。因此，本文基于信息的文本挖掘技術方法，以現(xiàn)行規(guī)范文本及科學知識文獻為依托，探索多目標導向的設計參數(shù)指標篩選方法。

2 建筑設計參數(shù)評價體系指標的篩選及構建

2.1 指標篩選的原理及方法

2.1.1 篩選原理

研究采用德爾菲-文本挖掘耦合技術對設計參數(shù)指標進行篩選，該技術源于德爾菲法及文本挖掘技術。德爾菲法是一種綜合性的咨詢方法，核心是通過匿名的方式，經有效組織的多輪咨詢，使專家意見趨于一致，得到比較統(tǒng)一且可靠的結果；文本挖掘技術是數(shù)據挖掘領域的重要技術之一，從文本數(shù)據中提取有用的信息，進而發(fā)現(xiàn)文本知識。該技術目前在建筑科學領域的應用主要集中在基于語義分析或網絡用戶輿情的建筑評價、基于文本聚類的趨勢探討、基于情感分析及網絡可視化的空間格局分析等。

2.1.2 篩選方法及流程

指標篩選依據專家征詢的意見對決策或評價的特定問題進行預測和分析。首先，采用文本挖掘的術語提取技術，對建筑類文本數(shù)據進行術語提取，構建語料庫，并對術語進行甄別，得到設計參數(shù)術語語料庫。其次，針對該語料庫，分別運用德爾菲專家評價法和文本挖掘技術中的計算特征權值法，依據指定目標或結果導向對設計參數(shù)的重要性進行判別。最后，將兩種評價方法的結果進行耦合，得到設計參數(shù)指標綜合重要性權值，后續(xù)對各參數(shù)按照權值進行篩選（圖1）。

1 篩選流程

2.2 設計參數(shù)評價體系構建

對于不同設計研究目標，通過梳理、查閱相關文獻及資料，可初步構建設計參數(shù)的評價體系框架。將評價結構模型劃分為目標層、準則層、指標層、指標內容。目標層一般以主要的設計性能為根本指導方針；準則層參照已出臺的相關規(guī)范、標準及國際上認可的評價體系，從目標的多個方面進行評價；指標層是指影響設計參數(shù)的多種評價要素；指標內容則對應建筑設計過程中明確涉及的各項具體內容。根據評價體系框架而構建的設計參數(shù)評價體系模型，采用綜合評價方法來確定設計參數(shù)評價體系的權重系數(shù)，一般情況可用層次分析法（AHP）、模糊綜合評價、數(shù)據包絡分析（DEA）、人工神經網絡（BP）等評價方法。

3 “綠色、健康”導向的設計參數(shù)評價體系應用

在對北京2022冬奧會延慶賽區(qū)雪上項目非競賽場館及其附屬設施的設計方法研究中，以“綠色、健康”為目標導向提出同時滿足“山地條件”和“四季運營”的多目標設計參數(shù)指標體系，并建立“設計參數(shù)—驗證評估”的反饋機制。采用德爾菲-文本挖掘的方法對設計參數(shù)指標進行篩選，采用層次分析法構建設計參數(shù)的指標評價體系，以驗證并評估山地條件下奧運村及其附屬設施在規(guī)劃布局、建筑體量空間、建筑環(huán)境、景觀體系等方面的要求。針對方案構建設計參數(shù)體系，并對其效果進行反饋。

3.1 基本數(shù)據采集

為構建準確的篩選評價，基本數(shù)據采集以國家現(xiàn)行出版的建筑類圖書、規(guī)范、標準的術語及科技知識文獻為主，并采用jieba算法對基礎數(shù)據進行分詞并標記詞性。同時，統(tǒng)計并整理規(guī)范中的建筑術語作為基礎提取術語，得到專業(yè)術語語料庫共7 032詞。由于設計參數(shù)類術語的專業(yè)性需人工甄別，保留定量類術語或涉及數(shù)量、度量、等級等參數(shù)特征的術語，最終得到設計參數(shù)語料庫共1 168詞。

3.2 設計參數(shù)指標篩選

3.2.1 文本挖掘指標篩選

由于奧運村及附屬設施的非競賽場館屬性，在指標篩選的過程中暫不考慮體育建筑領域的指標，而以奧運村指南為主。因此，文本挖掘的基礎以“綠色、健康”為目標導向，在Python中采用jieba算法載入建筑類專業(yè)術語語料庫，運用改進的TF-IDF算法對數(shù)據文本進行特征權值計算，得到各文本中設計參數(shù)的TF-IDF特征值。對“綠色、健康”目標的文本數(shù)據進行設計參數(shù)評判計算，得到“綠色”目標導向的設計參數(shù)258項，“健康”目標導向的設計參數(shù)174項。對“綠色、健康”雙目標設計參數(shù)的文本數(shù)據進行耦合計算，最終得到各個文本判別權重共340項（圖2）。

2 設計參數(shù)的文本判別權重（Top30,n=340）

3.2.2 德爾菲指標篩選

針對冬奧場館設計，需要強調運動員村的特殊地理位置，以及運維奧運賽事相關事宜的條件。指標篩選根據特殊條件進行了德爾菲主觀評價，以“綠色、健康”為目標，將設計參數(shù)指標進行總結分類，共得到9類二級指標、36類三級指標。同時，研究小組向從事大型體育建筑及相關設計領域、雪上運動及運動醫(yī)學領域、環(huán)境衛(wèi)生及環(huán)境心理學領域的22人專家組發(fā)放問卷，進行三輪咨詢，采用SPSS進行統(tǒng)計分析，由此可知專家評價意見咨詢結果顯著可信；專家評價意見的總體協(xié)調程度較一致（Kendall's W=0.452）；專家的權威程度、熟悉程度較好（權威系數(shù)Cr=0.70，熟悉系數(shù)Cs=0.71），總體咨詢結果可靠（總體判斷系數(shù)Ca=0.85）。指標集中意見的程度較高，沒有較大意見分歧（變異系數(shù)均<0.25）。對專家結果進行統(tǒng)計計算，得到德爾菲主觀評價判別權重（圖3）?？梢钥闯觯瑢＜乙恢抡J為室內空氣環(huán)境、安全措施、室內通風、視覺舒適、熱舒適等設計參數(shù)的重要性較高。

3 德爾菲主觀評價設計參數(shù)類別排序

表2 健康目標層評價體系框架

3.2.3 設計參數(shù)指標篩選

項目最終的設計參數(shù)將得到的文本挖掘客觀評價判別權重，結合德爾菲指標進行耦合計算，得到設計參數(shù)的耦合評價權重共340項。按照篩選界值=|均數(shù)-標準差|，權重高于界值的則入選，低于界值的則剔除的原則進行篩選。同時刪除一些產生歧義或具有多種限定詞的設計參數(shù)，如比例、日照、節(jié)點等。篩選后，得到“綠色、健康”目標導向下的設計參數(shù)指標共105項（圖4）。

4 綠色健康設計參數(shù)指標篩選結果

3.3 設計參數(shù)評價體系構建

3.3.1 評價體系框架

根據冬奧會非競賽場館設計的“綠色、健康”目標導向，綜合所征求的有關單位和專家研討評議結果，并參照現(xiàn)行的國內外相關標準進行分析整理，初步確立了參數(shù)評價體系框架。通過設計參數(shù)指標篩選，對得到的105項定量指標進行總結分類，結合相關奧運村建設條件、現(xiàn)行標準規(guī)范等補充定性類設計參數(shù)，確定了指標評價體系中關鍵的指標內容180項（表1,2）。

表1 綠色目標層評價體系框架

3.3.2 指標權重計算

項目研究通過AHP法構建判斷矩陣，將不同層級指標進行兩兩比較，計算設計參數(shù)評價體系指標權重。由于指標內容數(shù)量較多，因此結合實際目標情況分解指標層次，分別邀請8位專家對其進行評價計算。運用SPSSAU錄入和計算篩選后的重要性比較數(shù)據，得出評價指標AHP權重計算結果。根據層次分析法結果的一致性檢驗方法，檢驗判斷矩陣，均有較好的一致性（CR<0.1），滿足一致性檢驗的要求，最后得到“綠色、健康”目標導向的冬奧會非競賽場館設計參數(shù)評價指標體系。

通過對總體指標選項進行綜合計算排序分析（圖5），可以發(fā)現(xiàn)設計參數(shù)指標內容綜合權重前10名主要集中在室內空氣環(huán)境、室外安全措施、室內材料選用、室內安全措施、場地選址、總體規(guī)劃、室內通風、熱舒適、總體能源規(guī)劃9項指標層中，其中室內空氣環(huán)境的指標數(shù)量最多。前50名的指標內容中，除節(jié)材與材料資源利用準則層指標，其他均有涉及，節(jié)地與規(guī)劃選址、健康室外環(huán)境兩項的準則層指標占比最多，其次為人體感知舒適指標。

5 綠色健康設計參數(shù)指標體系綜合權重排序（Top50,n=180）

4 結語

本研究對建筑領域的設計參數(shù)指標進行了綜合整理和計算，為設計師提供了一種有效的建筑設計參數(shù)指標篩選方法，即德爾菲-文本挖掘方法，并構建了設計參數(shù)評價體系。通過文本挖掘技術手段，實現(xiàn)了對復雜、龐大的建筑設計參數(shù)重要性的定量確定。同時，根據不同項目、不同建筑、不同設計目標因素，運用主觀的德爾菲評價體系，提供特殊問題條件下的設計參數(shù)篩選策略。

通過實例，對多目標導向的建筑設計參數(shù)指標篩選方法進行了分析。在冬奧會非競賽場館設計涉及的340項設計參數(shù)中，以“綠色、健康”為目標導向，針對山地條件下的項目設計特性，遴選出105項相關設計參數(shù)指標，并綜合確定180項指標內容。通過AHP評價計算，得到冬奧會非競賽場館設計參數(shù)評價體系，對設計參數(shù)體系及效果進行反饋分析，提供有效的基礎數(shù)據。

本方法可以快速、準確地反映建筑設計參數(shù)指標在不同目標下的重要性，有效避免設計師對設計參數(shù)重要程度判斷的主觀局限性。該方法打破一般認識的經驗判斷和復雜的敏感性分析，通過定量與定性結合的方法對設計參數(shù)進行篩選。其重要性評價，可以輔助設計師的決策參考，同時也為其他建筑評價指標篩選提供了一種新的思路。

①Jieba 是自然語言處理技術系統(tǒng)中一種開源的分詞系統(tǒng)，具有較高的使用頻率和準確率，同時還具有標注詞性、TF-IDF 權重計算等附加功能。

1-5 作者自繪

1,2 作者自繪