3.約束條件
約束條件也叫約束函數(shù),是設(shè)計變量本身或者設(shè)計變量之間應(yīng)遵循的限制條件的數(shù)學表達式。
在優(yōu)化過程中,設(shè)計變量不斷改變其數(shù)值,以望達到目標函數(shù)的最小值。但設(shè)計變量的改變要受到限制和約束,設(shè)計變量在設(shè)計中的取值范圍、上下邊界也都必須有一定的限制,它們都是設(shè)計變量的函數(shù)。
為了保證幕墻結(jié)構(gòu)能正常工作,在設(shè)計每一
構(gòu)件時,首先要使構(gòu)件在外力作用下不破壞,即每一構(gòu)件要有足夠的
強度。第二要考慮構(gòu)件在外力作用下要變形,但變形不能超過某一允許范圍,即每一構(gòu)件要有足夠的
剛度。最后,構(gòu)件在外力作用下,可能原來的形狀不能繼續(xù)維持而要突然改變,即原來的平衡形式不能保持穩(wěn)定。幕墻構(gòu)件設(shè)計時,應(yīng)當考慮以上三方面以及參數(shù)本身、構(gòu)造方面的要求,以數(shù)學表達式的方式寫出。但對具體工程的具體構(gòu)件,往往有時只考慮某些主要方面,有時可以以強度為主要的,有時則可能以剛度為主要的。假如所設(shè)計的構(gòu)件能符合強度、剛度和
穩(wěn)定性的要求,就認為設(shè)計是安全的。
一般而言,梁在設(shè)計中應(yīng)考率強度、剛度、
整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定。軸心受拉構(gòu)件應(yīng)考慮強度和剛度。軸心受壓構(gòu)件應(yīng)考慮強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度。拉彎構(gòu)件應(yīng)考慮強度和剛度。壓彎構(gòu)件應(yīng)考慮強度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度。
幕墻結(jié)構(gòu)的連接通常有
焊接、鉚釘連接和
螺栓連接。與
主體結(jié)構(gòu)的連接有前置式的
預(yù)埋件連接,后置式的
膨脹螺栓連接(有的省市禁用)、
化學錨栓連接、穿透螺栓連接等。
約束條件的建立主要依據(jù)《
玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(
JGJ102-2003)、《
金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》(
JGJ133-2001)、《
點支式玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)程》(CECS127:2001)、《
鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(
GB50017-2003)、《
高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ99-98)等相關(guān)國家和行業(yè)標準的要求。
4.優(yōu)化方法
尋求的過程,是設(shè)計編寫計算機程序,然后在計算機上完成的,軟件的設(shè)計是件十分繁重的工作,是應(yīng)用最優(yōu)化方法的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和難點。
我們設(shè)計、編寫了通用軟件,用于建筑幕墻的優(yōu)化設(shè)計。這套軟件可用于一維問題、n維問題,線性規(guī)劃、
非線性規(guī)劃,無約束問題、有約束問題,等式約束和不等式約束問題。應(yīng)用結(jié)果表明,軟件有以下特點:實用性強、通用性好,收斂速度快、數(shù)位穩(wěn)定性好、計算精確度高,便于操作、效果明顯。
5.優(yōu)化結(jié)果的分析評判
對優(yōu)化的結(jié)果要檢查與評價其合理性,對所得到的優(yōu)化參數(shù)要考慮是否需進行調(diào)整或圓整,要考證優(yōu)化結(jié)果的正確性和實用性。
三、結(jié) 束 語
建筑幕墻是關(guān)系到人民生命財產(chǎn)安全的行業(yè),國家實行生產(chǎn)許可證制。對建筑幕墻的要求是,安全可靠,實用美觀和經(jīng)濟合理。
當前,建筑幕墻市場供求不平衡,“粥少僧多”,競爭激烈,相互壓價,有的地方單價已經(jīng)壓得很低,若低價
中標,再憑主觀臆斷降低材料的質(zhì)量和數(shù)量,將會埋下嚴重的質(zhì)量隱患。
建筑幕墻作為一種結(jié)構(gòu),假如過于保守地強調(diào)安全可靠,強度儲備過大,選用了過大的截面尺寸或者優(yōu)質(zhì)材料,就意味著過重的結(jié)構(gòu)重量或材料費用,勢必造成成本的加大,材料的浪費,經(jīng)濟上的損失和效益的低下。
但如果片面地、盲目地追求經(jīng)濟效益和利潤,甚至偷工減料,就可能使得工程不安全,最終會釀成質(zhì)量事故。
優(yōu)化設(shè)計就是解決安全與經(jīng)濟效益之間矛盾的最佳選擇,在確保安全可靠的前提下,獲取極大的經(jīng)濟效益。所謂“君子愛財,以道取之。”
實踐表明,最優(yōu)化設(shè)計除安全適用外,可做到重量最輕(可節(jié)省10%~14%左右的材料)、成本最低、節(jié)省能源、加工制作和安裝施工勞動力最省、工期最短。使建筑幕墻設(shè)計做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量。
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