施工总平面图设计的优化方法

在施工总平面图设计时，对施工场地服务区域分配、仓库位置确定及管线道路布置采用一些优化计算方法，将会使设计变得更为经济合理。常用的优化计算方法有：场地分配优化法、区域叠合优化法、选点归邻优化法和最小树选线优化法。

1．场地分配优化法

场地分配优化法是根据施工场地情况和专业工程施工要求，对场地进行合理分配，以达到优化配置施工场地服务区域。

【例5-1】 某施工场地可划分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四块，供C1、C2、C3、C4四个专业工程使用，其中场地Ⅰ可供C1、C2、C3三个专业工程使用，场地Ⅱ可供C2、C3、C4三个专业工程使用，场地Ⅲ只能供专业工程C4使用，场地Ⅳ可供C3、C4专业工程使用。试确定最优场地分配方案。

解 求解这一问题的基本方法可采用矩阵表法。

首先将场地和专业工程作为行和列，形成如表5-16所示的矩阵表，以表示各场地与各专业工程之间的场地利用关系。表中的“○”表示该场地可供对应的专业工程使用，“×”表示不能供对应的专业工程使用。场地分配的原则是：一个专业工程只能占用一块场地，而一块场地只能有一个（或没有）专业工程占用。

（1）沿着列方向寻找只能占用一块场地的专业工程。找出后，将其对应处的“○”涂成实心黑点“●”，并把同该实心黑点同行同列的其他圆圈划掉，如表5-17的第1行与第1列。只能占用一块场地的工程是C1，占用的场地是Ⅰ。

（2）按照上述方法，在划去一行一列后余下的矩阵表里，重复上述步骤，得到表5-17的结果。表上的实心黑点就表示各专业工程占用对应的场地情况，即C1→Ⅰ，C2→Ⅱ，C3→Ⅳ，C4→Ⅲ，就是本例的最优场地分配方案。

表5-16场地和专业工程矩阵表

表5-17最优场地分配表

当采用该法求得的最优方案不是唯一确定的时候，还需要采用其他方法加以确定。

2．区域叠合优化法

生活福利设施的布置应力求位置适中，各服务点的受益大致均衡，可采用区域叠合优化法来确定。其方法步骤如下：

（1）在施工总平面图上将各服务点的位置一一列出，按各点所在位置画出外形轮廓图。

（2）将画好的外形轮廓图剪下，进行第一次折叠，折叠的要求是：折过去的部分最大限度地重合在其余面积之内。(www.xing528.com)

（3）将折叠的图形展开，把折过去的面积用一种颜色涂上（或用一种线条、阴影区分）。

（4）再换一个方向，按以上方法折叠、涂色。如此重复多次（与区域凸顶点个数大致相同次数），最后剩下一小块未涂颜色区域，即为最优点即最适合区域。

3．选点归邻优化法

各服务点对各种生产性临时设施的需要量一般是不同的，要确定其最佳位置必须要同时考虑需要量与距离两个因素，使总的运输吨公里（t·km）数最小，即满足目标函数

式中 S——从i点到j点的总运输t·km数；

Qj——服务点j的需要量；

Dij——i点到j点的距离。

（1）道路为无环路的枝状。此时选择最优设场点可忽略距离因素，概括为“道路没有圈，检查两个端，小半归邻站，够半就设场”。其方法步骤是：①计算所有服务点需求量的一半；②比较Qj与Qb：Qj≥Qb，则j点为最佳设场点；若Qj＜Qb，则合并到邻点j-1处，j-1点用量变为Qj＋Qj-1。以此类推，一直到累加够半时为止。

（2）道路为有环形道路。当道路有环路时，最优点一定在服务点或道路交叉点上。其方法步骤：①计算所有服务点需求量总和的一半Qb；②比较各支路上各服务点Qj与Qb：Qj≥Qb，则j为所求最优场点，否则，将其归入邻点；③若支路上各点均Qj＜Qb，则比较环路上各点Qj与Qb，若Qj≥Qb，则j为最优场点；④若环路上亦无Qj≥Qb点，则计算环路上各服务点与道路交叉点的运输t·km数。

其中，Si的最小值点即为最优设场点。

4．最小树选线优化法

在布置给排水、蒸汽、动力、照明等线路时，为了减少动力损耗、节约建设投资、加快临时设施建造速度，可采用最小树方法，确定最短线路。其方法步骤如下：

（1）将供应源与需求点的位置画出（先勿连线）。

（2）依次连接距离最短的连线，原则是：①连线距离从小到大；②各连线不能形成闭合圈。

（3）当供应源与需求点全部被连接时，表明最小树已经找出，最短线路即为该最小树。