考慮成本和環境影響的RC梁可持續優化

章玉容，徐雅琴，袁偉斌，王龍龍

(1.浙江工業大學 土木工程學院，浙江 杭州 310023;2.杭州市商貿旅游集團有限公司 浙江 杭州 310003)

建筑業是一個典型的高消耗、高排放行業，面臨著巨大的節能減排壓力。建筑行業與環境問題密切相關，其能耗占全球總能耗的25%～40%[1]，二氧化碳排放量約占全球溫室氣體排放量的76%[2]。傳統的土木工程結構優化往往以成本最小化、重量最小化和尺寸優化作為優化目標，例如，俞銘華等[3]對鋼筋混凝土單筋梁進行成本優化來尋求最小成本下梁的截面尺寸和配筋率，王向[4]通過優化框架的尺寸和配筋，使得其成本降低14.22%。隨著可持續意識的提高以及國家對節能減排的要求越來越嚴格，如何降低結構/構件的環境影響并提高其可持續性，已成為結構工程師亟需解決的問題之一。建筑行業是材料和能源消耗大戶，通過結構優化設計，微小的材料用量降低就能較大幅度地減少建筑業的總環境影響。可持續優化設計旨在考慮結構/構件安全性能滿足要求的前提下，尋求成本和環境影響最優的設計方案。Yeo等以成本和內含能(內含碳排放)為優化目標，對鋼筋混凝土矩形梁[5]和鋼筋混凝土框架[6]進行了結構設計優化，內含能(碳排放)最優方案比成本最優方案可減少5%～10%的環境影響。由此可知略微提高結構/構件的成本，可有效降低其能源消耗或碳排放。Paya等[7]通過模擬退火法對兩跨四層的鋼筋混凝土框架的成本、可施工性、整體安全和可持續性進行多目標優化，結果表明與成本最小方案相比，某一增量成本可接受的方案將具有更好的可施工性和安全性，且可持續性更佳。……