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申请/专利权人：广州五羊建设机械有限公司;广州建筑股份有限公司;广州市建筑集团有限公司

摘要：本发明提供一种实现利润最大化的塔吊结构设计方法。根据塔吊结构设计要求，所述结构全参数化数学模型、所述结构安全性能约束模型、所述塔吊生产成本数学模型，构建出塔吊结构生产利润最优的数值优化模型，通过智能寻优算法，得到所述数值优化模型的最大值。所述结构设计方法能够大幅降低传统塔吊结构的生产成本，自动生成新的塔吊结构设计方案，提升塔吊结构的设计效率，提高塔吊结构的生产利润。

主权项：1.一种实现利润最大化的塔吊结构设计方法，其特征在于，按照客户对塔吊结构性能要求，确定塔吊结构的工作性能参数，选择塔吊结构的初始设计方案；根据塔吊结构初始设计方案，确定塔身基础节、起重臂和平衡臂上与塔吊结构生产利润有关的结构参数，该结构参数设定为可变设计参数，并为其变量设置变化区间；其余结构参数设定为固定设计参数；根据所述可变设计参数与固定设计参数，形成全参数化的塔吊结构设计方案，建立结构设计方案的安全性能约束模型；判断所述塔吊结构设计方案的安全性能约束模型是否满足国家塔吊设计规范的要求；如果不满足，即通过智能寻优算法改变可变设计参数的变量值，形成新的塔吊结构设计方案和安全性能约束模型；如果满足，即继续以下步骤：建立所述塔吊结构设计方案与塔吊结构生产成本之间的数学函数表达式；建立以可变设计参数为优化参数、以塔吊结构生产成本最低为目标函数、以满足结构安全性能为约束条件的塔吊结构的数值优化模型；建立的数值优化模型为：优化变量：{[X],[Y],[Z],[D]}＝{[X1,X2…X5],[Y1,Y2…Y4*m],[Z1,Z2,…Z4],[D,Hd1,Hd2...Hdr+1]}；目标函数：MinT_P＝T_P|purchasing+T_P|processing+T_P|management；约束条件：公式2公式3λk*F0≤FG；其中，[X]为塔身基础节的构件截面表征参数：X1为主弦杆的构件截面表征参数；X2为斜腹杆的构件截面表征参数；X3为第一横腹杆1的构件截面表征参数；X4为第二横腹杆2的构件截面表征参数；X5为斜撑杆的构件截面表征参数；[Y]为起重臂的构件截面表征参数：m为起重臂的节数；Y1-Ym为1-m节臂上弦杆的构件截面表征参数；Ym+1-Y2m为各节臂下弦杆的构件截面表征参数；Y2m+1-Y3m为各节臂斜腹杆的构件截面表征参数；Y3m+1-Y4m为各节臂水平直腹杆斜腹杆的构件截面表征参数；[Z]为平衡臂的构件截面表征参数：Z1为一节臂上弦杆的构件截面表征参数；Z2为一节臂下弦杆的构件截面表征参数；Z3为斜腹杆的构件截面表征参数；Z4为水平斜直腹杆的构件截面表征参数；[D]为塔身基础节、起重臂、平衡臂的外形尺寸参数：D为塔身基础节轮廓宽度；Hd1,Hd2,…,Hdr+1为起重臂的臂架高度参数，r表示起重臂中变节臂数量；T_P表示塔吊结构的生产成本，塔吊结构的生产成本与生产利润负相关：T_P|purchasing为构件的采购成本模型；T_P|processing为构件的加工成本模型；T_P|management为构件的管理成本模型；公式1中k＝1,2,3,4,5,6代表塔吊六种危险加载工况；和分别表示第k种工况条件下，塔身基础节、起重臂和平衡臂的最大综合应力；LXii＝1,2,…5，LYjj＝1,2,…4*m，LZtt＝1,2,3,4分别统计了塔身基础节、起重臂和平衡臂上所有构件的长度；公式2中表示第k个载荷工况下起重臂根部连接的水平静位移；h、h1和h2分别基础节高度、上下支座高度和过渡节高度；公式3中，λk为第k个载荷工况下结构线性屈曲分析得到的载荷因子，FG为塔吊的起重载荷，F0为结构线性屈曲分析时预加载的初始力；通过智能寻优算法,在可变设计参数变量的整个变化区间内，搜索满足国家塔吊设计规范安全性能要求，同时结构生产成本最低的可变设计参数变量值；形成最终的塔吊结构设计新方案。

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