A parametric approach to environmental impact assessment of structural systems in early-stage design: Development of a user-oriented tool for intuitive feedback and informed decision-making

Abstract

Byggbranschen spelar en avgörande roll i att minska utsläppen av växthusgaser i en tid då klimatfrågan är mer aktuell än någonsin. Den bärande stommen kan stå för 60% av en byggnads utsläpp under byggskedet. Därför är det viktigt att kunna bedöma miljöpåverkan från olika stomlösningar redan i tidiga skeden av designprocessen, när möjligheten att påverka är som störst, men osäkerheten också hög. Trots detta inkluderas konstruktionsperspektivet ofta sent i dagens arbetsflöden, vilket försvårar integrerade och klimatmedvetna beslut. Det finns därför ett tydligt behov av verktyg som möjliggör tidig utvärdering av bärande system i samspel med arkitektonisk utformning. I detta examensarbete har ett parametriskt verktyg för snabb utforskning och jämförelse av olika stomalternativ i tidiga skeden utvecklats. Verktyget kombinerar parametrisk modellering, konstruktionsprinciper och livscykelanalys för att möjliggöra en effektiv och transparent bedömning av klimatpåverkan. Utvecklingen har skett utifrån användarnas perspektiv med definierade användarprofiler, iterativt prototyparbete och scriptbaserad implementering. Verktyget är främst riktat till konstruktörer men underlättar också samarbete med arkitekter och andra aktörer i designprocessen. Användaren kan generera olika stomlösningar och få sammanställda resultat kring klimatpåverkan och dimensioner för bärande element. Fokus har varit på användarvänlighet, tydlig visuell återkoppling och hög prestanda. Verktyget är modulärt uppbyggt för att hantera flexibla geometrier och dimensioneringen baseras på tabellvärden lagrade i en utbyggbar databas. Verktyget är baserat på ett antaget system av fritt upplagda bjälklag, balkar och pelare. En lastnedräkning utförs av verktyget och har verifierats med handberäkningar. Två fallstudier har genomförts för att vägleda arbetet och utvärdera verktygets praktiska användbarhet. Den första fokuserade på den parametriska funktionaliteten och samlade in feedback från handledare inom akademin och branschen. Den andra utgick från ett verkligt byggprojekt i tidigt skede och genomfördes som en workshop där arkitekter och ingenjörer samarbetade. Verktygets potential att stödja tvärdisciplinär dialog och snabb iteration av designalternativ kunde verifieras. Arkitektens användning av resultaten i kommunikationen med beställaren understryker dess praktiska relevans. Framtida utveckling kan bygga vidare på det implementerade verktyget och att djupare studera hur det kan stödja tvärdisciplinärt samarbete och informerade beslut. Potentiell utveckling av verktyget kan inkludera en utökad databas och optimeringsfunktioner.