Geri Dön

Hastane poliklinik blokları tasarımı için bir optimizasyon model yaklaşımı

An optimisation model approach for the design of hospital outpatient blocks

PDF İndir

  1. Tez No: 985628
  2. Yazar: MUHAMMED FATİH ÇETİNTAŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. NESİP ÖMER EREM
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mimarlık, Architecture
  6. Anahtar Kelimeler: Poliklinikler-hastane, Outpatient clinics-hospital
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Mimari Tasarım Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Mimarlık, insanlığın temel ihtiyaçlarından biri olan barınmayı tasarlayan ve bu tasarımın uygulanması görevini üstlenen meslek dalıdır. İnsanlık tarihi boyunca mimarlar, barınma ihtiyacını karşılamak amacıyla yeni icatlara ve gelişen yaşam tarzlarına uyum sağlayarak kendilerini sürekli geliştirmişlerdir. Çağın gerekliliklerine ayak uydurmuşlardır. Günümüze kadar hem yaşam şekli hem de ortaya çıkan ihtiyaçlar çeşitlenmiştir. Bu süreçte mimarlık mesleği de gelişmiş, buna paralel olarak uzmanlık alanları ortaya çıkmıştır. Mimarlık mesleğinin uzmanlık dallarından biri olan“mimari tasarım”bakış açısıyla, günümüzde inşa edilen yapılar, işlevleri ve kullanıcı gruplarına göre şu şekilde sınıflandırılabilir: Konut Yapıları, Turizm Yapıları, Sağlık Yapıları, Ulaşım Yapıları, Ticaret Yapıları, Eğitim Yapıları, Kültürel Yapılar, Karma Kullanımlı Yapılar, Endüstriyel Yapılar, Spor Yapıları, Eğlence Yapıları, Müze Yapıları, Kamu Yapıları, Teknolojik Yapılar ve Rezerv Yapılar. Tüm bu yapı türleri arasında sağlık yapıları, işlevsel açıdan en karmaşık yapı grubudur. Bu durum hem işlevsel ilişkiler hem de hizmet verdiği kullanıcı grubu ile olan ilişkisi ve büyüklüğü açısından rahatlıkla ifade edilebilir. Tam da bu nedenle, sağlık yapıları çalışma alanı olarak seçilmiştir. Çalışmanın temel amacı, alternatif poliklinik plan tipleri için bir model oluşturmak ve mevcut tasarım ve üretimleri değerlendirerek optimum bir çözüm önerisi geliştirmektir. Tasarım-teknoloji arayüzünde gerçekleştirilmek istenen, tasarım girdilerini rasyonelleştirmektir. Çalışmada üretken tasarım yöntemlerinden yararlanılarak karmaşık fonksiyonlu sağlık yapıları türlerinden olan hastanelerin poliklinik alanları için ön tasarım aşamasında bir veri seti ve model önerilmiştir. Bu doğrultuda ele alınan problem ise, işlevsel ilişkilerden yoksun hastane polikliniklerinin tasarımlarını ve polikliniklerin bir araya geliş biçimini, teknoloji yardımıyla ilişki temelli bir modele dayandırmaktır. Ayrıca, mimari tasarım programları aracılığıyla optimum bir tasarım tabanı oluşturmak ve bu tasarım tabanını model oluşturulmasında kullanmaktır. Çalışma kapsamında temel olarak şu soruya cevap aranmaktadır: 'Hastane polikliniklerinde kullanım optimizasyonu sağlamak için nasıl bir tasarım modeline ihtiyaç vardır?' Hem işlevsel ilişkiler, hem de hizmet verdiği kullanıcı grubu ve yapı büyüklüğü açısından en karmaşık yapı gruplarından biri olan sağlık yapıları içinde en kapsamlı işlev alanına sahip olan hastaneler çalışma alanı olarak seçilmiştir. Çalışmada üretken tasarım yöntemleri kullanılmıştır. Çalışma, 100 yataklı devlet hastaneleri poliklinikleri üzerine odaklanmıştır. İşlevsel ilişkilerden yoksun hastane polikliniklerinin tasarımları ve bir araya geliş biçimleri, teknoloji yardımıyla ilişki temelli bir modele dayandırılmıştır. Bu kapsamda tasarım-teknoloji arayüzünde , tasarım girdileriyle optimum çözüme ulaşılması amaçlanmıştır. Çalışmada karma bir yöntem benimsenmiş ve tasarım analizi olarak biçim grameri ile tasarım yardımcısı olarak genetik algoritma kullanılmıştır. İlk olarak, hastane poliklinik planları biçim grameri çerçevesinde analiz edilmiş ve poliklinik mekânları boyutlarıyla birlikte ortaya konulmuştur. Alan-boyut ilişkileri elde edilmiş ve ortalama mekân boyutları hesaplanmıştır. Bu bağlamda incelenen hastane planları mekânsal ilişkileriyle birlikte ortaya konmuş ve kural dizileri oluşturulmuştur. Genetik algoritma ile mekân üretimi için Rhino programının Grasshopper eklentisi ve Galapagos modülü kullanılarak bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen model bir devreyle tanımlanmıştır. Bu devre, ilişki temelli optimizasyon modeli (relation-based optimization - Rbo) olarak adlandırılmıştır. Her bir plan tipi (U, H, T, L vb.) için genetik algoritma ile yüzlerce plan alternatifi verilerden üretilmiştir. Çalışmada yararlanılan biçim grameri ve genetik algoritma yöntemlerinde; biçim gramerinin oluşturduğu kurallar, genetik algoritma üretimlerinin temelini oluşturmuştur. Genetik algoritma yöntemi ve bu model yardımıyla daha hızlı bir çözüm elde edilmiştir. Bu durum, görme yoluyla zihnin algı becerileriyle göz ardı edilen durumların yerine, nesnel bir ifade mantığına dayanmasıyla açıklanabilir. Genetik algoritmanın gücü buradadır ve bu avantajıyla tasarım çeşitliliği sunar. Ön yargıdan uzak ve çok sayıda seçeneğe sahip olan bu yöntemde, tasarım tabanı için geniş veri yelpazesi elde etmek mümkündür. Genetik algoritmada rastgele seçim tekniğiyle üretken tasarım alternatifleri elde edilmiş, elde edilen tasarımlar başlangıçta belirlenen kurallar ve standartlar çerçevesinde yorumlanmıştır. Bu çalışma, tasarımcı ve kullanıcı için erişim ve planlama verimliliği açısından optimum çözüme sahip bir model sunmayı hedeflemiştir. Çalışmanın bir model aracılığıyla tasarımcıya, erken tasarım aşamasında alternatif çözümler geliştirmesi konusunda yol göstermesi beklenmektedir. Bu çalışma kapsamında her bir plan tipi (U, H, T, L vb.) için ayrı poliklinik çözümleri üretilmiştir. Her iki yöntemle tüm veri setleri uygulandığında benzer sonuçlar elde edilse de, genetik algoritma yöntemi çok daha kısa sürede yüzlerce sonuç üretmektedir. Çalışmada optimum çözüm önerisi için geliştirilen modelin oluşumu, hem zaman kullanımı, hem de performans açısından sunulmuştur. Bu çalışma ile tasarımcı ve kullanıcıya, erişim ve planlama verimliliği açısından optimum çözüme sahip bir model sunulması amaçlanmıştır. Bu çalışmanın ilerleyen çalışmalara katkısı tek katlı poliklinikler/poliklinik tasarımları için altlık ve veri sağlamasıdır. Bu çalışmada göz ardı edilen ve ilerleyen çalışmalarda ele alınabilecek konu ise yapı bloklarının bir bütün halinde taşıyıcı sistemleri ile birlikte düşünülerek bir model geliştirilmesi olacaktır. Çalışma kapsamında birden fazla yöntemden yararlanılmış olup, bu yöntemlerin hem hastane tasarım standartlarını baz alması hem de bütüncül bir şekilde entegre edilmesi, tasarımcıya erken tasarım aşamasında kural tabanlı bir model önerisi sunmaktadır. Kural tabanlı tasarım önerisi ile çalışma, tasarımcıya çeşitli yerleşim seçenekleri üreterek ve bunu sayısal bir veri çerçevesinde ele alarak tasarımcının yeni çözümler keşfetmesine yardımcı olacaktır. Çalışmanın temel problemi olarak ele alınan mesafe optimizasyonunun çözümü için KAP (Karesel atama problemi 'QAP (Quadratic Assignment Problem') tekniğinden faydalanılmıştır. Çalışmada elde edilen modelin ürettiği sonuçları test etmek için kullanılan bir değerlendirme tekniği olan KAP (Karesel atama problemi 'QAP (Quadratic Assignment Problem') ile kullanıcı odaklı kriterler belirlenmiş ve alternatif üretimler sayısallaştırılarak, ön yargıdan uzak bir biçimde sonuçlar elde edilmiştir. Bu sayede en uygun çözüm olan plan alternatifi seçme olanağı tanınmıştır. KAP'ın entegre edilmesiyle mevcut literatürde eksik olan çok değişkenli ve bütüncül bir optimizasyon çerçevesi sunmaktadır. Mesafe, girişe yakınlık, kullanım sıklığı ve mekânsal ilişkileri aynı anda dikkate alınarak geliştirilen model; hasta akışını iyileştirmekte, yürüme mesafelerini azaltmakta ve operasyonel verimliliği artırmaktadır. Bu yönüyle çalışma, mimarlık ve sağlık tasarımında saydam, tekrarlanabilir ve veri temelli bir yöntem önermesi bakımından bilimsel açıdan özgün bir katkı sunmaktadır. Bu çalışma, mimari tasarım sürecinde alternatif yerleşimlerin üretimi ve değerlendirilmesi amacıyla, biçim grameri ve genetik algoritma tabanlı bir karar destek modeli geliştirerek literatüre çok boyutlu katkılar sunmaktadır. Halihazırda var olan çalışmalar çoğunlukla yalnızca tek bir kritere odaklanırken; bu tez çalışması hasta hareketliliği, kullanım sıklığı, birimler arası işlevsel ilişkiler, girişe yakınlık ve sağlık standartlarına uyum gibi birçok parametreyi eş zamanlı olarak dikkate alan çok ölçütlü bir optimizasyon modeli ortaya koymaktadır. Bu yönüyle çalışma, literatürdeki önemli bir boşluğu doldurmaktadır. Geliştirilen bu çözüm ile en uygun ilişkiler ağının ortaya çıkarıldığı, mimarlar için ilk tasarım evresinde karar verme yöntemi geliştirilmesine destek olan ve oluşturulan sistem ile farklı karmaşık yapı tipolojilerinin de uygulanmasının mümkün olduğu bir karar destek modeli elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Architecture is a professional discipline responsible for designing shelter, one of humanity's basic needs, and for ensuring the implementation of such designs. Throughout human history, architects have continually developed themselves by inventing new solutions and adapting to evolving lifestyles to meet the need for shelter. They have kept pace with the necessities of the times. Over time, both living styles and emerging needs have diversified. In this process, the field of architecture has advanced, and parallel to this, specialized subfields have emerged. From the perspective of one such specialization—architectural design—buildings constructed today can be classified by their functions and user groups as follows: Residential Buildings, Tourism Buildings, Healthcare Buildings, Transportation Buildings, Commercial Buildings, Educational Buildings, Cultural Buildings, Mixed-Use Buildings, Industrial Buildings, Sports Buildings, Entertainment Buildings, Museum Buildings, Public Buildings, Technological Buildings, and Reserve Buildings. Among all these building types, healthcare buildings are functionally the most complex. This complexity can easily be explained in terms of their functional relationships, the user groups they serve, and their scale. For this very reason, healthcare buildings were chosen as the focus of this study. The primary aim of the study is to develop a model for alternative outpatient clinic plan types and, by evaluating existing designs and productions, to propose an optimal solution. The goal at the design-technology interface is to rationalize design inputs. Using generative design methods, a data set and model have been proposed for the preliminary design stage of hospital outpatient clinic areas, which are among the complex-function healthcare building types. The problem addressed in this context is to base the design and configuration of outpatient clinics—often lacking functional relationships—on a relationship-based model with the help of technology. Additionally, the aim is to create an optimal design base using architectural design software and to use this base for model development. The central research question is:“What kind of design model is needed to ensure usage optimization in hospital outpatient clinics?”Hospitals, with the most comprehensive range of functions among the most complex building groups in terms of functional relationships, user groups, and size, were selected as the study's focus. Generative design methods were employed. The study focused on outpatient clinics in 100-bed state hospitals. Designs and configurations of hospital outpatient clinics lacking functional relationships were based on a relationship-driven model with technological support. At the design-technology interface, the aim was to achieve optimal solutions using rational design inputs. A hybrid method was adopted in the study, utilizing shape grammar for design analysis and genetic algorithms as design assistants. Initially, hospital outpatient clinic plans were analyzed using shape grammar, and clinic spaces were mapped along with their dimensions. Area-size relationships were established and average space dimensions calculated. Hospital plans were then analyzed for spatial relationships, and rule sets were created. For space generation using genetic algorithms, a model was developed using Rhino's Grasshopper plugin and Galapagos module. The model was defined by a circuit and termed the Relation-Based Optimization (RBO) model. For each plan type (U, H, T, L, etc.), hundreds of plan alternatives were generated based on data using genetic algorithms. In the shape grammar and genetic algorithm methods used, the rules formed by shape grammar laid the foundation for the genetic algorithm's output. The genetic algorithm enabled faster solution generation. This can be attributed to its reliance on an objective logic of expression rather than the mental perception abilities influenced by visual bias. This is the power of genetic algorithms—they offer diverse design solutions. This method, free from bias and offering numerous alternatives, allows for a broad data spectrum to support the design base. Through random selection techniques in the genetic algorithm, generative design alternatives were created and interpreted according to predefined rules and standards. The study aims to present a model that offers an optimal solution for accessibility and planning efficiency for both designers and users. The model is expected to guide designers in developing alternative solutions during the early design phase. For each plan type (U, H, T, L, etc.), separate outpatient clinic designs were developed. Although both methods yielded similar results when applied to the full data sets, the genetic algorithm method produced hundreds of results much more quickly. The model developed for optimal solution proposals was presented in terms of both time efficiency and performance. This study aims to offer designers and users a model with an optimal solution in terms of access and planning efficiency. It also lays a foundation and provides data for future studies, particularly for single-story outpatient clinic designs. One topic not addressed in this study but worth exploring in future research is developing a model that considers the building blocks as a whole, along with their load-bearing systems. he study employed multiple methods, and the integration of these methods—based on hospital design standards and holistically integrated—provides a rule-based model proposal to designers at the early design stage. With this rule-based design proposal, the study helps designers explore new solutions by generating various layout options within a numerical data framework. To solve the main problem of distance optimization, the Quadratic Assignment Problem (QAP) technique was used. Using QAP, an evaluation technique, user-centered criteria were established, alternative designs were quantified, and results were obtained objectively and free from bias. This enabled the selection of the most suitable plan alternative. Integrating QAP offers a multivariable and holistic optimization framework, addressing a gap in current literature. The model, considering distance, proximity to entrances, usage frequency, and spatial relationships simultaneously, improves patient flow, reduces walking distances, and enhances operational efficiency. In this regard, the study offers a scientifically original contribution by proposing a transparent, repeatable, and data-driven method in architectural and healthcare design. By developing a decision-support model based on shape grammar and genetic algorithms, this study makes a multi-dimensional contribution to the literature regarding the generation and evaluation of alternative layouts during the architectural design process. While most existing studies focus on a single criterion, this thesis presents a multi-criteria optimization model that considers patient mobility, usage frequency, functional relationships between units, proximity to entrances, and compliance with healthcare standards. It thus fills a critical gap in the literature. The developed solution supports the creation of a decision-making model for architects during the early design phase and offers a system that can be applied to other complex building typologies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    80370

    Sağlık sistemlerinde bekleme hattı modellerinin kullanımı ve geliştirilen simülasyon modelinin bir polikliniğin hasta kabul sistemine uygulanması

    Başlık çevirisi yok

    RİAN DİŞÇİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1986

    Tıbbi Biyolojiİstanbul Üniversitesi

    Biyoistatistik ve Tıp Bilişimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YAKUT IRMAK

  2. Tez No

    549698

    IgA nefropatisi saptanan hastaların böbrek biyopsipiyeslerinde C4d boyanma paterninin prognoza etkisi

    The effect of c4d painting on kidney biopsy material of patients whose have kidney iga nephropathy to prognosis

    SERRA ALPÖZEN

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    NefrolojiAdnan Menderes Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YAVUZ YENİÇERİOĞLU

  3. Tez No

    765535

    Tip 2 diyabetli bireylerde verilen teknoloji temelli eğitimin ve izlemin diyabet yönetimine etkisi

    The effect of technology-based education and follow-up on diabetes management in individuals with TYPE 2 diabetes

    FADİME YEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İç Hastalıklarıİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    İç Hastalıkları Hemşireliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURAY ENÇ

  4. Tez No

    455399

    Hastane poliklinik bekleme alanlarının mekânsal açıdan değerlendirilmesi

    Evaluation of hospital policlinic waiting areas from spatial

    MUHAMMED FATİH ÇETİNTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Hastanelerİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NESİP ÖMER EREM

  5. Tez No

    690543

    Hastane poliklinik bekleme alanlarının yaşlı kullanıcılar için kapsayıcı tasarım ölçütleri bağlamında incelenmesi

    Investigation of hospital polyclinic waiting areas in the context of inclusive design criteria for old users

    BEGÜM SENA MERAM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İç Mimari ve DekorasyonKto Karatay Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM DEMİRKAN

Geri Dön