12月11日上午，柏林工业大学Timo Hartmann教授受邀来访清华大学建设管理系，并在新土木馆100讲堂为第二十六期“李楠研究小组系列学术邀请报告”作了题为“复杂建筑仿真建模提高建成环境对气候适应的韧性”的学术报告。本次报告由陈嘉宇副教授主持，到场嘉宾包括陆新征教授、林佳瑞助理研究员等。报告同步开启现场直播，实时在线人数约90人。
图1 本次报告线下活动现场图
报告以Kim Stanley Robinson的科幻小说《2312》引入，讲述极端天气的出现给未来一百年的地球带来的生存危机。Hartmann教授强调在高温、干旱、飓风、洪水、地震等极端天气下，建筑是防御灾害、保护人们生命安全的第一道防线，我们需要思考如何提高建筑的韧性。
本次报告主要分为两部分，第一部分Hartmann教授介绍了研究团队关于建筑开展的本体论相关工作；第二部分以建筑性能仿真为例，介绍了建筑仿真模型的开发及案例应用。
报告的第一部分，Hartmann教授首先强调了建筑是个复杂系统，建筑本身以及建筑更新过程的复杂性都需要被研究者们所考虑到，但目前没有明晰的概念框架可支持从业者开展特定的工作，因此其研究团队基于本体论方法开发了一系列知识框架。本体论（ontology）的概念来源于哲学，是对特定领域知识的映射，是关于现实世界的基本结构和实体的研究，旨在理解存在的本质和不同实体之间的联系。报告中，Hartmann教授介绍了其研究团队分别针对建筑环境、建筑性能仿真、生命周期消耗、建筑更新工作、自动化检查、火灾应急响应等开展的本体论研究工作，这类研究工作能够生成一个通用框架，为各领域工程师提供知识框架。
图2 针对建筑环境基于本体论建立知识框架
报告的第二部分聚焦于建筑性能仿真模型。Hartmann教授及团队首先建立了建筑性能仿真模型，收集了包括能源消耗等数据在内的建筑真实性能数据，校准理论模型的参数。然后通过敏感性分析识别影响特定的建筑性能仿真结果输出的最重要的参数，对参数进行优化和校准，并展示了校准后与真实情况极其接近的结果。最后，Hartmann教授展示了如何将建筑仿真模型应用于实际案例，包括建筑更新构件选择、天气变化和周围环境对建筑能源消耗的影响以及预测未来的天气变化带来的高温天气对建筑的影响等研究工作。
图3 基于建筑性能仿真模型分析天气对能源消耗的影响
报告最后，Hartmann教授提出未来愿景，希望通过将各类仿真技术集成数字孪生平台，帮助提高建成环境在气候变化影响下的韧性。Hartmann教授也提到将于2024年在Elsevier发布新书《BIM for Building Renovation》。
图4 集成各类仿真技术应对天气变化影响
