Критерии и методы оптимального проектирования

Любая задача строительного проектирования является многовариантной, т.е. имеет множество возможных решений, отличающихся всеми или большинством сравниваемых показателей. Для того чтобы из всего многообразия варьируемых параметров сделать обоснованный выбор, необходимо иметь ограниченное число формализованных критериев оптимальности конструкции. Такими оценочными критериями являются масса или стоимость материала конструкций, трудозатраты на их изготовление, транспортирование, монтаж и эксплуатацию.

В том случае, когда варьируемые параметры имеют геометрическую природу (например, размеры сечения конструкции или ее элементов) и вся конструкция выполнена из одного материала, критерием оптимальности является минимум ее массы.

Когда конструктивно однотипные элементы выполняются из разных материалов, существенно отличающихся удельной прочностью и стоимостью, в качестве оценочного критерия используется стоимость материала конструкций.

Для сравнения вариантов, отличающихся не только геометрическими размерами и материалом, но и конструктивными решениями и, в связи с этим, технологией и трудоемкостью изготовления, в качестве оценочного критерия используется заводская себестоимость конструкций.

Варианты, отличающиеся количеством монтажных элементов, их габаритами и весом, условиями поставки и степенью заводской готовности, имеют различные показатели стоимости конструкций, транспортных расходов и трудоемкости монтажа. В этом случае в качестве интегрального оценочного критерия используется стоимость конструкций «в деле», которая отражает в денежном выражении единовременные затраты на создание здания или сооружения.

Необходимо отметить, чем более обобщенными являются оценочные критерии, тем больше данных необходимо для их определения и тем труднее это сделать на стадии принятия основных технических решений (стадии разработки Технического проекта), когда детальные расчеты конструкций еще не выполнены.

Оптимальными параметрами конструкции или конструктивного комплекса являются такие параметры, которые, безусловно, отвечают требованиям организации производственного процесса, надежности, долговечности и ремонтопригодности, в то же время минимизируют значение принятого оценочного критерия (расхода или стоимости материала, стоимости конструкции «в деле» или объема приведенных затрат).

Для определения оптимальных параметров конструкции могут быть использованы методы сравнения конкурентоспособных вариантов, построения функции качества (веса, стоимости) и исследования ее на минимум, применен аппарат математического программирования для решения линейных, нелинейных и динамических задач. Из перечисленных методов определения оптимальных параметров сравнение вариантов является наиболее простым и доступным при «ручном» (неавтоматизированном) проектировании, в то же время значительно уступая строгим математическим методам в точности получаемых результатов.

В курсовом проекте в учебных целях предлагается выполнить сравнение двух из трех возможных вариантов компоновочной схемы, используя компоновку конструктивной схемы каркаса и поперечной рамы для одного из выбранных вариантов. При этом необходимо внести корректировку в изменение собственного веса надкрановой H_в и подкрановой H_н частей колонны, а также веса стены в пределах этих частей (при вариантах с шагом колонн 6 и 12 м изменяется высота подкрановой балки, от которой зависит назначении высот H_в и H_н).

Элементами каркаса, определяющими, в основном, его материалоемкость и стоимость, являются несущие конструкции покрытия (прогоны, стропильные фермы), подстропильные фермы, подкрановые балки и колонны. Количество типоразмеров основных несущих конструкций и их общее количество для каждого варианта находятся, исходя из заданных размеров здания и принятой компоновочной схемы.

Поиск по сайту: