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
数学模型的一般形式：
minf（）
∈En
其中，=[x1，x2，x3，…,xn]T
s.t.
Si()≥0i=1,2,…,m
hj()=0j=1,2,…,l(l﹤n)
幕墙优化设计首先要解决的关键问题就是将188金宝博平台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
=[x1，x2，…,xn]T是设计变量。
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X1,X2,…,Xn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。
3．约束条件
约束条件也叫约束函数，是设计变量本身或者设计变量之间应遵循的限制条件的数学表达式。
在优化过程中，设计变量不断改变其数值，以望达到目标函数的最小值。但设计变量的改变要受到限制和约束，设计变量在设计中的取值范围、上下边界也都必须有一定的限制，它们都是设计变量的函数。
为了保证幕墙结构能正常工作，在设计每一构件时，首先要使构件在外力作用下不破坏，即每一构件要有足够的强度。第二要考虑构件在外力作用下要变形，但变形不能超过某一允许范围，即每一构件要有足够的刚度。最后，构件在外力作用下，可能原来的形状不能继续维持而要突然改变，即原来的平衡形式不能保持稳定。幕墙构件设计时，应当考虑以上三方面以及参数本身、构造方面的要求，以数学表达式的方式写出。但对具体188金宝博平台的具体构件，往往有时只考虑某些主要方面，有时可以以强度为主要的，有时则可能以刚度为主要的。假如所设计的构件能符合强度、刚度和稳定性的要求，就认为设计是安全的。
一般而言，梁在设计中应考率强度、刚度、整体稳定、局部稳定。轴心受拉构件应考虑强度和刚度。轴心受压构件应考虑强度、整体稳定、局部稳定和刚度。拉弯构件应考虑强度和刚度。压弯构件应考虑强度、整体稳定、局部稳定和刚度。
幕墙结构的连接通常有焊接、铆钉连接和螺栓连接。与主体结构的连接有前置式的预埋件连接，后置式的膨胀螺栓连接（有的省市禁用）、化学锚栓连接、穿透螺栓连接等。
约束条件的建立主要依据《玻璃幕墙188金宝博平台技术规范》（JGJ102-2003）、《金属与石材幕墙188金宝博平台技术规范》（JGJ133-2001）、《点支式玻璃幕墙188金宝博平台技术规程》（CECS127：2001）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）等相关国家和行业标准的要求。
4．优化方法
寻求的过程，是设计编写计算机程序，然后在计算机上完成的，软件的设计是件十分繁重的工作，是应用最优化方法的关键环节和难点。
我们设计、编写了通用软件，用于建筑幕墙的优化设计。这套软件可用于一维问题、n维问题，线性规划、非线性规划，无约束问题、有约束问题，等式约束和不等式约束问题。应用结果表明，软件有以下特点：实用性强、通用性好，收敛速度快、数位稳定性好、计算精确度高，便于操作、效果明显。
5．优化结果的分析评判
对优化的结果要检查与评价其合理性，对所得到的优化参数要考虑是否需进行调整或圆整，要考证优化结果的正确性和实用性。
三、结束语
建筑幕墙是关系到人民生命财产安全的行业，国家实行生产许可证制。对建筑幕墙的要求是，安全可靠，实用美观和经济合理。
当前，建筑幕墙市场供求不平衡，“粥少僧多”，竞争激烈，相互压价，有的地方单价已经压得很低，若低价中标，再凭主观臆断降低材料的质量和数量，将会埋下严重的质量隐患。
建筑幕墙作为一种结构，假如过于保守地强调安全可靠，强度储备过大，选用了过大的截面尺寸或者优质材料，就意味着过重的结构重量或材料费用，势必造成成本的加大，材料的浪费，经济上的损失和效益的低下。
但如果片面地、盲目地追求经济效益和利润，甚至偷工减料，就可能使得188金宝博平台不安全，最终会酿成质量事故。
优化设计就是解决安全与经济效益之间矛盾的最佳选择，在确保安全可靠的前提下，获取极大的经济效益。所谓“君子爱财，以道取之。”
实践表明，最优化设计除安全适用外，可做到重量最轻（可节省10%～14%左右的材料）、成本最低、节省能源、加工制作和安装施工劳动力最省、工期最短。使建筑幕墙设计做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
