一、概 述
建筑幕墻的優化設計是最優化設計方法在建筑幕墻設計領域的應用。幕墻的最優化設計，簡單的說，就是從所有可能的設計方案中，尋求最優的設計方案，以最大限度地滿足設計所提出的目標。
尋求最優方案的方法是最優化方法，最優化的理論和方法是隨著計算機的迅速普及而發展起來的，正因為最優化的宗旨是追求最優目標，這就決定了它的應用價值，最優化問題的解決意味著在相同條件下獲得最優的方案、最好的效果和最優的經濟指標。最優化的應用和推廣，必將使建筑幕墻的設計提高到一個新水平。
目前,幕墻的設計，多采用類比法，參考已有的設計或經驗數據，進行分析對比，從而確定所需的設計參數。也有選擇有限的幾種方案進行計算，最后根據設計要求確定一組較好的設計參數。一般來說，這樣確定的設計方案，不是最佳的設計方案。但是，如果采用最優化方法進行設計，則可以獲得最佳的設計方案。
最優化設計方法，是根據設計要求建立數學模型，選用有效的最優化計算方法，設計編寫優化軟件，在計算機上完成設計計算，最后獲得最佳的設計方案。
二、建筑幕墻優化設計一般步驟
幕墻優化設計首先要解決的關鍵問題就是將工程實際問題轉化成數學模型,建立數學模型的三個基本要素是:目標函數,設計變量和約束條件。
1．目標函數
目標函數是設計所追求的目標，它是用來衡量設計方案優劣的目標。幕墻優化設計可以是優化結構形式、確定優化的
截面尺寸、成本最低、生產率最高等。
目標函數分單目標函數和多目標函數。單目標函數的求解比較簡明準確，而多目標函數的求解比較繁瑣。
當前，幕墻優化設計開展的工作主要是優化截面尺寸，使得幕墻的結構重量最輕。
2．設計變量
幕墻的一個設計方案,一般可用一組參數來表示,在這些參數中,有的是預先確定的,即在設計過程中
固定不變的量,即設計常量,如材料的
彈性模量E、材料的
泊松比γ、材料的
線膨脹系數α、材料的
強度設計值等等；有些參數實質上不是常量,但在某些具體問題中可以看成常量,如
風荷載,它是與地區、建筑物高度、建筑物所處的
地面粗糙度、建筑物的體型等有關的量,但有的時候、有的情況下，可以作為常量處理。另一類是在優化過程中經過逐步調整、最后達到最優值的獨立參數,叫做設計變量。優化設計的目的就是使各個設計變量達到最優的組合。優化截面尺寸的設計中,截面的幾何參數、物理參數就是設計變量。
應當指出,合理地確定
荷載和作用,是幕墻設計中十分重要的工作,作用在幕墻上的荷載有重力荷載、風荷載、
雪荷載,此外還有使結構產生
變形和
內力的作用,有
地震作用、
溫度作用。如果取值過大,所設計的結構尺寸會偏大,造成浪費；如果過小,則所設計的結構不夠安全。
設計變量的個數就是優化問題的維數,若有n個設計變量X
1,X
2,…,X
n的優化問題,變量按一定次序排列就構成一個數組.設計變量的個數越多,設計自由度就越大,容易得到比較理想的設計方案,但隨之而來的是,使設計復雜起來,優化計算更加困難,所以,應盡量減少設計變量的數目,將一些參數定為設計常量,而只將那些對目標函數影響較大的設計參數確定為設計變量,以使優化設計容易進行。
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