一、概 述
建筑幕墙的优化设计是最优化设计方法在建筑幕墙设计领域的应用。幕墙的最优化设计，简单的说，就是从所有可能的设计方案中，寻求最优的设计方案，以最大限度地满足设计所提出的目标。
寻求最优方案的方法是最优化方法，最优化的理论和方法是随着计算机的迅速普及而发展起来的，正因为最优化的宗旨是追求最优目标，这就决定了它的应用价值，最优化问题的解决意味着在相同条件下获得最优的方案、最好的效果和最优的经济指标。最优化的应用和推广，必将使建筑幕墙的设计提高到一个新水平。
目前,幕墙的设计，多采用类比法，参考已有的设计或经验数据，进行分析对比，从而确定所需的设计参数。也有选择有限的几种方案进行计算，最后根据设计要求确定一组较好的设计参数。一般来说，这样确定的设计方案，不是最佳的设计方案。但是，如果采用最优化方法进行设计，则可以获得最佳的设计方案。
最优化设计方法，是根据设计要求建立数学模型，选用有效的最优化计算方法，设计编写优化软件，在计算机上完成设计计算，最后获得最佳的设计方案。
二、建筑幕墙优化设计一般步骤
幕墙优化设计首先要解决的关键问题就是将工程实际问题转化成数学模型,建立数学模型的三个基本要素是:目标函数,设计变量和约束条件。
1．目标函数
目标函数是设计所追求的目标，它是用来衡量设计方案优劣的目标。幕墙优化设计可以是优化结构形式、确定优化的
截面尺寸、成本最低、生产率最高等。
目标函数分单目标函数和多目标函数。单目标函数的求解比较简明准确，而多目标函数的求解比较繁琐。
当前，幕墙优化设计开展的工作主要是优化截面尺寸，使得幕墙的结构重量最轻。
2．设计变量
幕墙的一个设计方案,一般可用一组参数来表示,在这些参数中,有的是预先确定的,即在设计过程中
固定不变的量,即设计常量,如材料的
弹性模量E、材料的
泊松比γ、材料的
线膨胀系数α、材料的
强度设计值等等；有些参数实质上不是常量,但在某些具体问题中可以看成常量,如
风荷载,它是与地区、建筑物高度、建筑物所处的
地面粗糙度、建筑物的体型等有关的量,但有的时候、有的情况下，可以作为常量处理。另一类是在优化过程中经过逐步调整、最后达到最优值的独立参数,叫做设计变量。优化设计的目的就是使各个设计变量达到最优的组合。优化截面尺寸的设计中,截面的几何参数、物理参数就是设计变量。
应当指出,合理地确定
荷载和作用,是幕墙设计中十分重要的工作,作用在幕墙上的荷载有重力荷载、风荷载、
雪荷载,此外还有使结构产生
变形和
内力的作用,有
地震作用、
温度作用。如果取值过大,所设计的结构尺寸会偏大,造成浪费；如果过小,则所设计的结构不够安全。
设计变量的个数就是优化问题的维数,若有n个设计变量X
1,X
2,…,X
n的优化问题,变量按一定次序排列就构成一个数组.设计变量的个数越多,设计自由度就越大,容易得到比较理想的设计方案,但随之而来的是,使设计复杂起来,优化计算更加困难,所以,应尽量减少设计变量的数目,将一些参数定为设计常量,而只将那些对目标函数影响较大的设计参数确定为设计变量,以使优化设计容易进行。
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