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建築問題


巴蒂 (Bhatti, 2000, pp. 3-5) 提出的一個假設性的建築設計問題,屬於帶約束的最佳化問題。為了節省供暖和製冷的能源成本,一位建築師希望設計一個長方體建築,該建築部分位於地下。設 n 為樓層數(因此必須是正整數),d 為建築的地下深度,h 為建築的地上高度,l 為建築的長度,以及 w<l 為建築的寬度(寬度小於長度)。所需的樓面面積至少20000 m^2,地塊尺寸要求 w,l<50 m,建築形狀被指定為 l/w=phi黃金比例,約 1.618),每層樓高 3.5 米,建築外露表面的供暖和製冷成本估計為 $100/m^2,並且已指定年度氣候控制成本不應超過 $225000。然後,問題要求最小化建造該建築必須挖掘的體積。

這等價於最小化函式

 f=dlw
(1)

受以下約束條件的限制

d+h=3.5n
(2)
1=1.618w
(3)
100(2hl+2hw+lw)<225000
(4)
0<=l<=50
(5)
nlw>=20000
(6)
n>=1
(7)
d,h>=0.
(8)

存在一個相當大的引數空間區域,可以給出接近最優的解(並且都在問題指定的精度範圍內),其中 fd=81.028397 米、h=13.471603 米、w=21.396330 米時(對應於 n=27l=34.619990),f=60021.0 m^3 附近取得最小值。


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參考文獻

Bhatti, M. A. Practical Optimization Methods with Mathematica Applications. New York: Springer-Verlag, 2000.

在 中被引用

建築問題

引用方式

Weisstein, Eric W. "建築問題." 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/BuildingProblem.html

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