基于综合成本系数驱动的多功能一体化复合外墙板公差分配优化方法

苏群山; 徐笑东; 吴远超; 白卫峰; 苑晨阳

doi:10.3724/j.gyjzG25072101

基于综合成本系数驱动的多功能一体化复合外墙板公差分配优化方法

doi: 10.3724/j.gyjzG25072101

1. 河南省第二建设集团有限公司, 郑州 450000;
2. 华北水利水电大学, 郑州 450000

基金项目:

“十四五”国家重点研发计划（2022YFC3801400）。

详细信息

作者简介:
苏群山，正高级工程师，主要从事建筑工程施工技术研究。电子信箱：17637839799@163.com

计量
- 文章访问数: 17
- HTML全文浏览量: 6
- PDF下载量: 0
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2025-07-21
- 网络出版日期: 2026-04-11
- 刊出日期: 2026-02-20

A Tolerance Allocation Optimization Method of Multifunctional Integrated Composite Exterior Wall Panel Driuen by Comprehensive Cost Coefficient

1. Henan D R. Construction Group, Zhengzhou 450000, China;
2. North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450000, China

摘要

摘要: 针对多功能一体化复合外墙板在制作、预埋件及主体结构预埋件公差分配中的复杂问题，结合改进的遗传算法，提出了一种基于综合成本系数驱动的公差分配优化方法。根据各公差在水平向与竖直向之间的协同作用，建立了包含墙板之间纵缝、横缝和对角线的二维尺寸链分析模型；构建以综合成本系数之和最小化为目标的优化函数，确定公差及尺寸链模型的约束条件；将不同公差等级编码为染色体，随机生成初始种群，通过计算每个个体的适应度（优化函数的倒数）进行选择、交叉和变异操作，并引入精英主义原则，通过迭代得出了满足约束条件的最优公差分配方案。通过具体实例对比分析，该方法确定的分配方案较传统遗传算法降低综合成本系数11.25%，为多功能一体化复合外墙板的公差分配提供理论支撑。
- 综合成本系数 /
- 复合外墙板 /
- 改进的遗传算法 /
- 公差分配
Abstract: Aiming at the complex problems of tolerance allocation in the manufacture， embedded parts of the main structure of multifunctional integrated composite exterior wall panel， combined with the improved genetic algorithm， a tolerance allocation optimization method driven by comprehensive cost coefficient was proposed. A two-dimensional chain analysis model including longitudinal joints， transverse joints， and diagonal lines between wallboards was established based on the synergistic effect of various tolerances in the horizontal and vertical directions. An optimization function was constructed to minimize the sum of comprehensive cost coefficients， and the constraints of tolerance and dimensional chain models were determined. Different tolerance levels were encoded as chromosomes， and the initial population was randomly generated. The selection， crossover and mutation operations were carried out by calculating the fitness of each individual （the reciprocal of the optimization function）， and the elitism principle was introduced. Finally， the optimal tolerance allocation scheme satisfying the constraint conditions was obtained iteratively. Through the comparison and analysis of specific examples， the allocation scheme determined by this method can reduce the comprehensive cost coefficient by 11.25% ，compared with the traditional genetic algorithm method， and provide theoretical support for the tolerance allocation of multifunctional integrated composite exterior wall panels.
- comprehensive cost coefficient /
- composite exterior wall panel /
- improved genetic algorithm /
- tolerance allocation

HTML全文

参考文献(21)

[1]	刘晨昱，吴京，顾云凡，等. 装配式建筑预制构件自动化安装方法［J］. 清华大学学报（自然科学版），2024，64（12）：1-10.
[2]	袁振民，张琦，常远，等. 耦合协调度视角下装配式建筑精益施工能力与效益关系评估研究［J］. 系统工程理论与实践，2022，42（9）：2540-2550.
[3]	王林华，陈耀文，刘衍，等. 装配式建筑预制墙板综合评价研究综述［J］. 建筑科学，2025，41（2）：1-8.
[4]	GUNAWARDENA T，MENDIS P. Prefabricated building systems-design and construction［J］. Encyclopedia，2022，2（1）：70-95.
[5]	BURGESS R A. Aspects of dimensional control in the production of large precast concrete units［J］. The International Journal of Production Research，1972，10（2）：113-127.
[6]	罗小勇，刘鹏. 装配式建筑公差理论及其工程应用［M］. 北京：中国建筑工业出版社，2020.
[7]	董霜. 基于尺寸链的装配式混凝土结构安装公差控制方法研究［D］. 长沙：中南大学，2022.
[8]	张弘，黄杰，崔巍文，等. 面向设计建造一体化的装配式建筑误差理论初探［J］. 新建筑，2022（4）：31-35.
[9]	刘鹏，罗小勇，陈颖，等. 装配式建筑混凝土构件公差控制研究［J］. 建筑结构，2018，48（增刊2）：699-706.
[10]	刘鹏，陈颖，罗小勇，等. 装配式建筑混凝土构件公差控制国内外标准分析［J］. 建筑科学与工程学报，2018，35（6）：41-49.
[11]	LONG H，LUO X，LIU J，et al. The analysis and application of installation tolerances in prefabricated construction based on the dimensional chain theory［J］. Buildings，2023，13（7）：1799.
[12]	高晓明，郁银泉，李晓明，等. 基于概率统计的我国装配式建筑公差体系［J］. 工业建筑，2020，50（8）：5-9.
[13]	LIU P，CHEN Y，LUO X，et al. Dimensional tolerance control for prefabricated building components［J］. ACI Structural Journal，2019，116（4）：101-114.
[14]	于涛，李道辉，韩义强，等. 基于粒子群算法的公差分配优化方法［J］. 工具技术，2016，50（9）：109-112.
[15]	程彬彬，黄美发，庞静娜，等. 面向公差原则的装配体公差优化分配［J］. 机械设计与制造，2024（8）：152-155.
[16]	梁洛萌，陈松航，陈豪. 基于遗传算法的立体仓库分拣优化［J］. 信息技术，2022（1）：16-20.
[17]	张梦婷，于淼，孔凡文. 基于遗传算法的装配式建筑项目资源均衡［J］. 土木工程与管理学报，2020，37（5）：169-175.
[18]	张永亮，陈旭，姚家胜，等. 基于改进遗传算法的电机公差优化设计［J］. 机械强度，2021，43（3）：608-614.
[19]	EIBEN A E，AARTS E H L，HEE K M V. Global convergence of genetic algorithms：a markov chain analysis［J］. Springer Berlin Heidelberg，1990，496：3-12．
[20]	张康锋，李蓓智，王庆霞. 串行布置的多装配尺寸链组公差分配优化设计［J］. 制造业自动化，2022，44（6）：12-16.
[21]	CHASE K W，GREENWOOD W H，LOOSLI B G，et al. Least cost tolerance allocation for mechanical assemblies with automated process selection［J］. Manufacturing Review，1990，3（1）：49-59.