模板工程設計最佳化

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姓名

朱煌林(Huang-Lin Chu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系在職專班

論文名稱

模板工程設計最佳化
(DESIGN OPTIMIZATION OF CONCRETE FORMS)

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摘要(中)

本研究在發展最佳化模式，用來幫助營造業節省模板施工費用，目前傳統木模板實際施工情形是沒效率且不安全，時常發生工安意外造成損失。學術界曾利用窮舉法求解模板最佳化設計的組合，唯此法是一種沒有效率且費時冗長的計算方式，而所得的結果又未必真正達到最佳化。本研究為改善以往的問題在安全性及經濟性的原則下發展最佳化模式，其範圍包括柱、牆、版模板應力分析與設計。
本研究自行發展二種模式(1)非線性整數規劃模式；本模式屬於NP-hard問題，利用LINGO程式可求解出局部最佳解，如與窮舉法比較時具有實用及快速求解等優點。(2)動態規劃模式；此啟發解法是由動態規劃觀念發展而成，如與窮舉法比較可以快速收斂節省不必要的運算過程。在實際測試中此二種模式所獲得的成果幾乎一致

摘要(英)

This paper presents a designed optimal method to reduce cost for Concrete formwork. The traditional construction industry has been inefficient and unsafe, therefore many accidents occurred from time to time to cause a great amount of damage. The enumerative algorithm has been used by academies as the optimal designed combination for the formwork. However, the formula is considered as inefficient and time consuming; furthermore, the result couldn’t guarantee to achieve the best result. The main goal of this research is to improve the existing problems regarding safety and cost to have the best model. The model includes the analyze and design of the column, wall, and the slab formwork system.
The research of this paper has developed into two models (1) Integer nonlinear program model – NP-hard problems. We can use LINGO to solve local optimum. In comparison with enumerative algorithm, the above model is more practical, easy, and efficient. (2) Dynamic program model – an heuristic algorithm developed from dynamic program concept. In comparison with the enumerative algorithm, the above model can save a lot of time in unnecessary calculation procedure. In reality test for two models nearly obtain to same results.

關鍵字(中)

★ 模板工程
★ 最佳化

關鍵字(英)

★ Concrete formwork
★ LINGO

論文目次

中文摘要……………………………………………………………..Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………..Ⅱ
誌謝…………………………………………………………………..Ⅲ
目錄…………………………………………………………………..Ⅳ
表目錄………………………………………………………………..Ⅴ
圖目錄………………………………………………………………..Ⅵ
第一章緒論
1.1 研究背景與動機……………………………………………………1
1.2 研究目的與範圍……………………………………………………2
1.3 研究方法與流程……………………………………………………3
第二章文獻回顧
2.1 模板工程之研究歷程………………………………………………5
2.2 非線性規劃解析方法…………………………………….………13
2.3 動態規劃解析方法……………………………………….………16
2.4 結語…………………………………………….………………..20
第三章最佳化決策模式建立
3.1 非線性規劃求解方式……………………….……………………21
3.2 動態規劃求解方式………………………….……………………27
3.3 檢核模式與最大間距模式…………………………….…………32
3.4 結語……………………………….………………………………32
第四章範例測試與敏感度分析
4.1 基本資料分析…..……………………………………….………34
4.2 範例測試……………………………….…………………………37
4.3 敏感度分析……………..………………….…………………..48
4.4 結語…………………….…………………………..…………..58
第五章結論與建議
5.1 結論…………………………….…………………………………59
5.2 建議……………………………….………………………………60
參考文獻
附錄一
附錄二
表目錄
表2-1 牆模板之澆置速度、最大壓力與混凝土溫度關係表….…….6
表2-2 柱模板之澆置速度、最大壓力與混凝土溫度關係表………..8
表2-3 最大側壓表(JASS 5)………………………………………...9
表2-4 最大側壓P與澆置速度、模板高度關係表(t/m2)..……….10
表2-5 各種文獻對作業載重大小的建議…………….…………….12
表4-1 傳統工程現場直接人工構成百分比與工料比………………35
表4-2 軀體工程部位模板面積比%及模板材料重量……………….35
表4-3 木材單位體積換算表…………………………………………36
表4-4 木材交易價格表……………………………………………..37
表4-5 施工案例與單一材料組合成本比較表………………………42
表4-6 模板材料基本資料……………………………………………43
表4-7 多組材料組合(最大間距模式)成本比較表…………………44
表4-8 各決策模式成本分析比較表………………………………..46
表4-9 牆模板材料成本與高度關係表……………………………..49
表4-10 柱模板材料成本與高度關係表……………………………..50
表4-11 版模板材料成本與厚度關係表……………………………..52
表4-12 牆模板材料成本與容許變位關係表………………………..53
表4-13 柱模板材料成本與容許變位關係表………………………..54
表4-14 版模板材料成本與容許變位關係表………………………..55
表4-15 各種決策方式的比較….…………………………………….58
圖目錄
圖1-1 本研究的流程…..….……………………………..………4
圖2-1 以公式(2-2)、(2-3)所建立澆置速度、最大壓力與混凝土
溫度之間關係(A.C.I.)…………….…….…….…………7
圖2-2 以公式(2-1)、(2-4)所建立澆置速度、最大壓力與混凝土
溫度之間關係(A.C.I.)…………………………….……..9
圖2-3 以表2-3所建立澆置速度、最大壓力與模板高度之間
關係(JASS 5 )…………………………………….…….…10
圖2-4 傳統模板設計流程圖………………………..…………….14
圖2-5 Hanna,S.模板設計流程圖……………………………..….15
圖2-6 動態規劃模式示意圖…………………..………………...18
圖3-1 模板設計流程圖-非線性整數規劃模式……………..…..22
圖3-2 模板設計流程圖-動態規劃模式…………………..……..28
圖3-3 本研究之動態規劃模式示意圖..………………….……..29
圖4-1 牆模板組立圖…………………….………………………..39
圖4-2 獨立模板組立圖…………………………………….……..40
圖4-3 樓板，樑模板組立圖………………………………….……41
圖4-4 多組材料組合(牆模板)路徑成本比較圖………….……..44
圖4-5 多組材料組合(柱模板)路徑成本比較圖………….……..45
圖4-6 多組材料組合(版模板)路徑成本比較圖………………...45
圖4-7 單一材料組合決策方式與成本比較圖…………………….47
圖4-8 多組材料組合決策方式與成本比較圖…………………….47
圖4-9 牆模板高度變化影響圖…………………………………….49
圖4-10 柱模板高度變化影響圖……………………….…………..51
圖4-11 版模板厚度變化影響圖…………………………………….52
圖4-12 牆模板容許變位變化圖………………….….…………… 53
圖4-13 柱模板容許變位變化圖…………………………………… 54
圖4-14 版模板容許變位變化圖……………….…………………. 55
圖4-15 作用力與成本的比較變化圖(最大間距模式)………….. 56
圖4-16 作用力與成本的比較變化圖(LINGO模式)…….………… 56

參考文獻

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指導教授

顏上堯(Shang-Yao Yan)

審核日期

2002-6-29

推文