Dual-Layer Sustainable Optimization Framework: An Application to Building Structure Floor Design

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a systematic optimization framework combining span and system-level strategies for embodied carbon reduction, with empirical validation.

🏢実務担当者:Engineers can use DLSOF to achieve significant embodied carbon reductions in early design stages, with demonstrated 52% reduction potential.

🏛政策担当者:Supports development of building codes and LCA standards for embodied carbon.

建設業界は世界の炭素排出の主要な要因の一つであり、建設資材と運用エネルギーの両方がネットゼロ目標達成における重要な要素として認識されている。構造システムは体化炭素集約型であることから、初期段階での大幅な炭素削減が可能である。本論文は、二層型持続可能最適化フレームワーク（DLSOF）を紹介する。これは、システムレベルの代替とスパンレベルの最適化を統合し、体化炭素（EC）に焦点を当てた単一のライフサイクルアセスメント（LCA）アプローチを採用する方法論であり、様々な建設タイプや気候地域に適用可能である。DLSOFを検証するため、鉄筋コンクリート建物の代表的なモデルが2つ選定され分析された：一つは代替構造システムに焦点を当てたもの、もう一つは標準スラブ構成のスパン最適化に焦点を当てたものである。結果は、ほとんどの場合において、スパン最適化が体化炭素の33%削減を達成し、システムレベルの代替がほとんどの場合において約30%の削減を達成することを示している。二層型アプローチは、従来のベースライン設計と比較して、体化炭素の約52%削減を達成する。不確実性分析は設計およびデータ入力の変動性を示すが、体化炭素削減の全体的な傾向は一貫している。結果は、初期構造設計段階の重要性を強調している。技術者にとって、DLSOFは実践的な設計経路を提供し、様々な地理的状況において多様な持続可能性目標に対応する柔軟性を提供する。本研究は、設計最適化と体化炭素評価を体系的に統合することにより、低炭素構造設計のための再現可能かつ移転可能なモデルを確立するものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The construction industry is one of the primary global contributors to carbon emissions, with both construction materials and operational energy recognized as critical factors in achieving net-zero goals. Given that structural systems are embodied carbon-intensive, significant early-stage carbon reductions are possible. This paper introduces the dual-layer sustainable optimization framework (DLSOF), a methodology that integrates system-level substitution with span-level optimization and a single life-cycle assessment (LCA) approach focused on embodied carbon (EC) that is applicable to various construction types and climate regions. To validate DLSOF, two representative models of reinforced concrete buildings were selected for analysis: one focused on alternate structural systems and the other on span optimization for a standard slab configuration. The results indicate that, in most cases, span optimization achieves a reduction in embodied carbon of 33%, whilst system-level substitution, in most cases, achieves a reduction of approximately 30%. The dual-layer approach, in comparison to conventional baseline designs, achieves approximately a 52% reduction in embodied carbon. Uncertainty analysis indicates variability in design and data inputs, but the overall trend of embodied carbon reduction remains consistent. The results highlight the critical nature of the early structural design stage. For engineers, the DLSOF provides a practical design pathway, and it offers flexibility to accommodate diverse sustainability goals across varying geographical contexts. This study establishes a replicable and transferable model for low-carbon structural design by systematically integrating design optimization with embodied carbon assessment.

• semanticscholar https://www.mdpi.com/2076-3417/16/8/3917/pdf?version=1776429594first seen 2026-06-29 06:55:33 · last seen 2026-08-14 05:42:15