MIT研究通过算法优化桥梁和其他结构的碳足迹.md

MIT研究通过算法优化桥梁和其他结构的碳足迹
原文标题：Minimizing the carbon footprint of bridges and other structures
链接：https://news.mit.edu/2025/zane-schemmer-minimizing-carbon-footprint-structures-0110

• 文章类别：新闻报道

---

内容整理：

文章框架：

├── 研究背景
│   ├── Zane Schemmer的背景与研究动机
│   ├── 传统结构设计的局限性
├── 研究方法
│   ├── 离散拓扑优化算法
│   ├── 多材料优化与制造可行性
├── 研究成果
│   ├── 降低结构碳足迹的潜力
│   ├── 实际应用案例
├── 研究意义
│   ├── 桥梁设计的可持续性
│   ├── 结构工程与建筑设计的融合
└── 未来展望
    ├── MAD设计奖学金的影响
    ├── Zane Schemmer的未来研究方向

文章内容：

• 研究背景

  • Zane Schemmer的背景与研究动机
    Zane Schemmer是MIT Morningside Academy for Design（MAD）的研究员，专注于通过算法优化结构设计，以减少桥梁和其他建筑的碳足迹。他曾在加州大学伯克利分校学习土木与环境工程，专注于抗震设计。在MIT，他通过算法优化结构设计，以实现功能、减少碳足迹并生成可制造的设计。
  • 传统结构设计的局限性
    传统结构设计往往忽视了材料选择对碳足迹的影响。尽管一些研究试图优化结构设计以减少碳排放，但这些设计往往过于复杂，难以在实际中建造。Schemmer的研究旨在通过算法优化，将设计从计算机转化为实际可建造的结构。

• 研究方法

  • 离散拓扑优化算法
    Schemmer和团队开发了一种离散拓扑优化算法，能够通过材料选择和结构设计减少桥梁或其他结构的碳足迹。该算法考虑了材料的获取难度、产地与建筑地点的距离以及制造和运输过程中的碳排放。
  • 多材料优化与制造可行性
    算法的核心在于能够在高度约束的解空间中考虑多种材料，生成用户指定的力流设计。例如，通过用木材替代部分钢材，减少钢材的使用量，从而创建混合结构，既满足功能需求，又显著降低碳足迹。

• 研究成果

  • 降低结构碳足迹的潜力
    在2024年9月的IASS会议上，Schemmer展示了该算法能够将桥梁或其他结构的碳足迹减少高达20%。这一成果通过优化材料选择和结构设计实现，同时确保设计的可制造性。
  • 实际应用案例
    Schemmer优化了德克萨斯州大柏树湾流上的一座19世纪末的混合钢木桁架桥。他还设计了三种不同版本的张拉整体塔，展示了算法在实际项目中的应用潜力。

• 研究意义

  • 桥梁设计的可持续性
    该研究为桥梁和其他结构的设计提供了一种新的、更可持续的方法，通过优化材料使用和结构设计，显著减少碳排放。
  • 结构工程与建筑设计的融合
    Schemmer认为，100年前建筑和结构工程并非两个独立的职业，而是相互融合的。他的研究旨在重新整合这两者，以实现更高效的设计和建造。

• 未来展望

  • MAD设计奖学金的影响
    MAD设计奖学金为Schemmer提供了与其他领域专家交流的机会，帮助他从不同角度思考设计优化问题。
  • Zane Schemmer的未来研究方向
    Schemmer将继续在MIT攻读博士学位，探索如何将其他领域的创新理念与工程知识相结合，进一步优化桥梁和其他结构的设计。

文章标签：
#碳足迹优化， #结构设计， #可持续工程， #算法应用

---