Conforming to future changes in buildings: A component-oriented detailing strategy

The conventional approach to building design typically involves rigid structures with interdependent relations between building materials, components, systems, and spatial elements. However, buildings should be able to adapt and transform over time to accommodate various needs such as maintenance, repairs, functional changes, aesthetical enhancements, and technological improvements. Recognizing the drawbacks of the non-adaptable building structures in current practices, this study proposes a component-oriented decision-making strategy to extend the useful life of buildings and foster a more adaptable and sustainable built environment. The proposed strategy investigates the necessary feedback mechanisms throughout the building`s lifecycle, from the early design phase to the use phase, aiming to ensure continuous changeability in building components. In order to assess how such a strategy could facilitate the management of the building’s beneficial life cycle with control over the components, an architectural detailing example, and a case study were examined. The framework suggested in this study aims to enhance the adaptability of buildings by assisting architects in the design phase with alternative selections at the component scale. To that end, an architectural detail was evaluated in the early design phase by developing the system architecture model. Design Structure Matrix was employed to breakdown building structure and analyze the relationships between building components. This analysis was supplemented with information including geometric evaluations of components, connections, assembly sequences, and service life compatibility of components. The working mechanism of the designated feedback system was visualized with an anticipated interface for digital design tools. For the use phase, the aim of the suggested strategy is to improve building operations by informing occupants about the building structure’s transformability and recommending efficient timing for maintenance and changes. The operational flow of the feedback mechanism was presented for an educational setting, using a digital twin of the building coupled with necessary data sets and sensor networking. Overall, this strategy not only develops the initial considerations of architectural detailing in the early design process but also improves change management in building components during the use phase, thereby contributing to a more adaptable and sustainable built environment.Alternate abstract:Bina tasarımına yönelik geleneksel yaklaşım tipik olarak yapı malzemeleri, bileşenleri, sistemleri ve mekânsal elemanları arasında birbirine bağlı ilişkilere sahip katı yapıları içerir. Ancak binaların bakım, onarım, işlevsel değişiklikler, estetik iyileştirmeler ve teknolojik gelişmeler gibi çeşitli ihtiyaçları karşılayacak şekilde zaman içinde uyum sağlayabilmesi ve dönüşebilmesi gerekir. Mevcut uygulamalardaki uyarlanamayan bina yapılarının dezavantajlarının farkında olan bu çalışma, binaların kullanım ömrünü uzatmak ve daha uyumlu ve sürdürülebilir bir yapılı çevreyi teşvik etmek için bileşen odaklı bir karar verme stratejisi önermektedir. Önerilen strateji, erken tasarım aşamasından kullanım aşamasına kadar binanın yaşam döngüsü boyunca gerekli geri bildirim mekanizmalarını araştırarak bina bileşenlerinde sürekli değişkenlik sağlamayı amaçlamaktadır. Böyle bir stratejinin, bileşenlerin kontrolü ile binanın faydalı yaşam döngüsünün yönetimini nasıl kolaylaştırabileceğini değerlendirmek için bir mimari detaylandırma örneği ve bir vaka çalışması incelenmiştir. Bu çalışmada önerilen çerçeve, bileşen ölçeğinde alternatif seçimlerle mimarlara tasarım aşamasında yardımcı olarak binaların uyarlanabilirliğini arttırmayı amaçlamaktadır. Bu amaçla erken tasarım aşamasında sistem mimarisi modeli geliştirilerek mimari bir detay değerlendirildi. Bina yapısını parçalamak ve bina bileşenleri arasındaki ilişkileri analiz e mek için Tasarım Yapısı Matrisi kullanıldı. Bu analiz; bileşenlerin geometrik değerlendirmeleri, bağlantılar, montaj sıraları ve bileşenlerin hizmet ömrü uyumluluğu gibi bilgilerle desteklendi. Belirlenen geri bildirim sisteminin çalışma mekanizması, dijital tasarım araçları için beklenen arayüz ile görselleştirildi. Kullanım aşaması için önerilen stratejinin amacı, bina sakinlerini bina yapısının dönüştürülebilirliği hakkında bilgilendirerek ve bakım ve değişiklikler için verimli zamanlama önererek bina operasyonlarını iyileştirmektir. Geri bildirim mekanizmasının operasyonel akışı, binanın dijital ikizi ve gerekli veri setleri ve sensör ağı kullanılarak bir eğitim ortamı için sunuldu. Genel olarak bu strateji, yalnızca erken tasarım sürecindeki mimari detaylandırmanın ilk değerlendirmelerini geliştirmekle kalmaz, aynı zamanda kullanım aşamasında bina bileşenlerindeki değişim yönetimini de geliştirir, böylece daha uyumlu ve sürdürülebilir bir yapılı çevreye katkıda bulunur.