基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法及应用与流程

本发明涉及一种钢筋混凝土梁造价计算方法，特别是一种基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法。

背景技术：

1、在实际工程中，钢筋混凝土梁通常会受到弯矩、剪力和扭矩的作用。钢筋混凝土肋梁的配筋不仅需要满足承载能力极限状态的验算(主要为正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力和扭曲截面承载力)，也需要满足正常使用极限状态的验算(主要为挠度和裂缝的要求)。而且，钢筋混凝土楼板通常和钢筋混凝土梁整浇，这种梁被称为肋梁。肋梁的受力性能往往需要考虑楼板作为t形受压翼缘的贡献。

2、通常，钢筋混凝土结构的设计人员和研究非常希望通过某个参数，能够直接确定出钢筋混凝土梁的经济配筋率以及经济造价。然而，大多数现有研究和方法存在着各种局限：1)只对矩形梁截面进行了分析，没有考虑t形翼缘的作用；2)主要集中于纯受弯工况的分析，没有考虑实际工程中的弯剪扭的共同作用；3)仅考虑纵筋和混凝土的造价，箍筋和腰筋的造价没有计入。因此，大多数现有研究和方法得出的经济造价与经济配筋率对实际工程缺乏指导意义；此外，通过手工计算的梁配筋率的方法往往较为复杂且计算量庞大，计算效率低下，不便于实际设计中的推广和使用。因而，亟需研发一款新的计算方法和工具，以满足设计和分析工作的准确性和方便性需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法。本发明能够实现钢筋混凝土梁经济造价的参数化计算和梁设计方案的高效比选。

2、本发明的技术方案：基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，包括以下步骤：

3、a、钢筋混凝土梁的参数输入，得到初始梁参数；

4、b、对初始梁参数进行处理，生成梁信息库；

5、c、利用计算模块对梁信息库中的信息进行计算，输出所有有解的梁信息库数据以及最经济造价梁信息库bimin数据。

6、前述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法中，步骤a中，钢筋混凝土的参数包括梁工况信息、梁几何信息、梁材料信息、梁正常使用极限要求以及梁试算尺寸范围信息。

7、前述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法中，梁工况信息，包括弯矩、剪力、扭矩；

8、梁几何信息，包括跨度、翼缘宽度和/或厚度；

9、梁材料信息，包括混凝土和钢筋的单价以及强度标号；

10、梁正常使用极限要求，包括裂缝限值和挠度限值；

11、梁试算尺寸范围信息，包括最大和最小梁宽、梁高，以及尺寸间隔。

12、前述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法中，步骤b中，初始梁参数的处理过程为：

13、b1、根据梁试算尺寸范围信息，生成梁宽矩阵b(i,1)(m行，i＝1～m)和梁高矩阵h(1,j)(n列,j＝1～n)；

14、对梁宽矩阵b和梁高矩阵h进行逐项组合，得到m*n个梁尺寸组合，生成m*n个梁信息库bi(i,j)；并将梁尺寸数据存入对应的梁信息库bi(i,j)中；

15、b2、读取梁工况信息、梁几何信息、梁材料信息和梁正常使用极限要求的输入信息，检索材料信息库获得具体的材料属性，分别存入每个梁尺寸数据对应的梁信息库bi(i,j)；

16、b3、生成一个空的经济造价梁信息库bimin。

17、前述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法中，步骤c中，利用计算模块对m*n组梁信息库从bi(1,1)到bi(m,n)进行逐一计算；计算模块包括纵筋求解、箍筋求解、腰筋求解、裂缝求解、挠度求解和价格求解。

18、前述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法中，计算步骤如下：

19、c1、分别求解梁纵筋as、箍筋ast和腰筋ast；如果均有解，将求解结果存入该梁信息库，继续进行下一步运算；如果存在无解项，则该梁信息库bi(i,j)计算终止，跳至下一梁信息库bi(i,j)的计算；

20、c2、读取步骤c1求得的梁纵筋as，先后进行裂缝和挠度验算；当梁纵筋as满足裂缝和挠度要求时，进行下一步运算；反之，进入试算循环，于每一步中令梁纵筋as增大一定数值并再次进行挠度和裂缝验算，直到满足要求——输出梁纵筋as，存入梁信息库bi(i,j)，进行下一步运算；或者，梁纵筋as超出定义的配筋率范围，则判定为无解，该梁尺寸计算终止，跳至下一梁信息库bi(i,j)的计算。

21、c3、进行梁造价计算；梁造价计算包括混凝土造价、梁纵筋造价、梁箍筋造价和梁腰筋造价，将计算结果存入该梁信息库bi(i,j)；继续进行下一梁信息库bi(i,j)的计算；

22、c4、当m*n组梁信息库bi(i,j)均计算完毕后，输出所有有解的梁信息库bi(i,j)数据，以及最经济造价梁信息库bimin数据。

23、前述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法中，步骤c3中，将计算所得的该梁信息库bi(i,j)的梁造价与最经济造价梁信息库bimin的梁造价作一比对，若计算所得的该梁信息库bi(i,j)的梁造价小于最经济造价梁信息库bimin的梁造价，则用该梁信息库bi(i,j)数据替换最经济造价梁信息库bimin数据；当最经济造价梁信息库bimin为空时，直接将该该梁信息库bi(i,j)数据写入bimin。

24、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、1)本发明能够快速求解给定工况、材料、尺寸信息下的钢筋混凝土梁的配筋，并计算梁的造价；

27、2)本发明能够通过批量试算梁尺寸结果从而快速找出最经济方案；

28、3)由于本发明将工况信息、材料数据输入均实现了参数化控制，因此本方法可以快速获得多种目标工况和材料条件下的方案比选结果。

29、4)本发明可以考虑梁在受弯剪扭共同作用下的复杂工况，可以计入箍筋和腰筋的造价，可以考虑梁的挠度和裂缝验算，可以考虑t形翼缘的作用。因此，本发明对于实际工程设计具有较好的指导意义。

30、5)相比传统手工计算方式，该发明的自动化分析计算更佳快速，准确和高效。

技术特征：

1.基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，其特征在于，步骤a中，钢筋混凝土的参数包括梁工况信息、梁几何信息、梁材料信息、梁正常使用极限要求以及梁试算尺寸范围信息。

3.根据权利要求2所述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，其特征在于：梁工况信息，包括弯矩、剪力、扭矩；

4.根据权利要求3所述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，其特征在于，步骤b中，初始梁参数的处理过程为：

5.根据权利要求4所述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，其特征在于：步骤c中，利用计算模块对m*n组梁信息库从bi(1,1)到bi(m,n)进行逐一计算；计算模块包括纵筋求解、箍筋求解、腰筋求解、裂缝求解、挠度求解和价格求解。

6.根据权利要求5所述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，其特征在于，计算步骤如下：

7.根据权利要求6所述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，其特征在于：步骤c3中，将计算所得的该梁信息库bi(i,j)的梁造价与最经济造价梁信息库bimin的梁造价作一比对，若计算所得的该梁信息库bi(i,j)的梁造价小于最经济造价梁信息库bimin的梁造价，则用该梁信息库bi(i,j)数据替换最经济造价梁信息库bimin数据；当最经济造价梁信息库bimin为空时，直接将该该梁信息库bi(i,j)数据写入bimin。

8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法。

技术总结
本发明公开了一种基于目标优化算法的钢筋混凝土梁造价计算方法，包括以下步骤：A、钢筋混凝土梁的参数输入，得到初始梁参数；B、对初始梁参数进行处理，生成梁信息库；C、利用计算模块对梁信息库中的信息进行计算，输出所有有解的梁信息库数据以及最经济造价梁信息库BImin数据。本发明能够实现钢筋混凝土梁经济造价的参数化计算和梁设计方案的高效比选。

技术研发人员：孙殿宇,任光勇,胡达敏,陈德毅
受保护的技术使用者：浙江绿城建筑设计有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13