減少地板材料的使用可提高建築的可持續性，因為它可以減少結構的環境足跡。然而，建築工程助理教授Nathan Brown表示，只把這一目標放在首位可能會導致一些不必要的影響，比如房間裡的回聲或樓層間傳播的噪聲。
賓夕法尼亞州立大學的研究人員探索了一種最佳化混凝土樓板聲學和結構效能的方法。他們的研究結果在《建築工程雜誌》（Architectural Engineering）三月印刷版之前線上發表。
“我們令人興奮的研究結果是，形狀結構可以提高建築的隔聲效能，同時減少結構系統的具體碳排放，”建築工程博士生、論文的第一作者Jonathan Broyles說。
為了開始他們的研究，該團隊使用3D建模軟體建立了由許多可移動控制點連線的曲線組成的形狀混凝土板。當程式移動這些點時，研究人員為程式提供了引數，允許軟體生成各種具有現實的、自定義約束的可能設計。
為了繼續努力找到一個好的設計——這個過程被稱為最佳化——研究人員需要在兩個方面測試生成的設計的效能。他們分析了結構特性，以滿足建築工程標準，以及聲學特性，以減少不良聲音。
該論文的通訊作者Brown說：“傳統的最佳化關注於一個值作為設計的好壞，但在這種情況下，我們有兩個值:一個是評估結構效能，另一個是聲學效能。”“我們建立了一個帶有一些變數的模型，並使用計算機演算法來透過潛在的設計，同時針對兩種值找到更好的選擇。”
該團隊使用了一些方程來告知他們的最佳化約束條件。除了考慮質量之外，為了減少質量以減少製造和安裝平板所需要的排放，研究人員還考慮了形狀和剛度。根據Brown的說法，將這些變數對聲學特性的影響忽略掉，就可以降低聲波在平板上的傳播能量。
透過最佳化，研究人員確定了混凝土板的設計，比傳統形狀的板使用更少的混凝土，並保持良好的聲學效能。Brown說，這些發現為混凝土地板的設計奠定了基礎，可以在不影響可持續性的前提下，最佳化與聲音的更好互動。
該團隊計劃應用這項研究中使用的方法來理解在聲學以外的領域中可持續性和效能之間的權衡。根據Brown的說法，探索這種聯絡可以帶來更可持續的建築，不會影響生活質量。
Brown說：“這是我對設計過程感興趣的地方，尤其是建築元件，它們必須做許多不同的事情，實現許多定量的效能目標，同時仍然具有質量特徵，使建築成為我們想要居住的地方。”“我的核心研究議程主要是考慮我們可以衡量的量化目標，同時仍給予設計師自由和靈活性來思考這些定性方面的問題。”
資訊源於：The Pennsylvania State University
