淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-2608201516542000
中文論文名稱 應用MATLAB GUI開發建築風載重計算分析系統
英文論文名稱 The development of a building wind load calculation and analysis system using MATLAB GUI
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 土木工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Civil Engineering
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生中文姓名 葉建廷
研究生英文姓名 Chien-Ting Yeh
學號 602380270
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2015-07-13
論文頁數 89頁
口試委員 指導教授-王人牧
委員-鄭啟明
委員-陳振華
中文關鍵字 建築設計風載重計算  MATLAB  GUI  ANN 
英文關鍵字 building design wind load  MATLAB  GUI  ANN 
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 近年電腦運算速度日益提升,程式的人性化也越趨重要,使用者圖形化介面(GUI)將可幫助使用者更容易使用與操作程式,但是往往使用者介面需要更多額外的記憶體或是更快的處理器才能避免開發使用者介面導致原始程式之運算效率降低太多,而受益於電腦效能提升,價格趨於平價後,相關的應用將更容易實現。
當使用者需要應用程式來執行運算時,例如使用工程運算的程式,應用程式所需的運算功能,將透過MATLAB內的變數轉換等處理後,將運算完畢的結果傳回使用者介面上,由於MALAB可處理大量運算以及儲存的功能,使用者可透過MATLAB建立的使用者介面完成繁雜的程式運算處理且能夠更輕巧但是卻不影響原有的功能。
本論文研究之出發點在於探討使用MATLAB內建之介面與簡易控制項目應用於工程計算方面的可行性,由風工程中風載重計算程式為測試標的,將過去建築設計風載重專家系統之網頁與手機版本為基礎,藉由此系統在一般個人電腦上使用MATLAB內建之介面進行開發與測試,探討其效益。
研究方法是在MATLAB上以m-file撰寫圖形化使用者介面(GUI),並結合原先的類神經估算程式與風載重計算程式開發在一般作業系統下執行的程式。並以MATLAB建立輸入和輸出的介面,藉由此介面,使用者可輸入建築物的基本資料、尺寸與結構特性等資料,進而將使用者輸入的資料進行運算。最後,將計算完成的結果傳送至輸出的使用者介面,予使用者參考。期望能讓不甚了解程式的使用者能夠更容易、更輕鬆地執行相關的程式,並應用在更多的工程領域上。
英文摘要 In recent years, the increasing speed of computers makes program humanization more important. Graphical user interfaces (GUI) help users to use programs more easily. However, user interfaces often need more memory or faster processors to avoid large drop of calculation efficiency of the original program. Benefit from the improvement of computer performance and inexpensive price of computer hardware, the relevant applications are easier to implement.
When the user needs to use application programs to perform computation such as engineering calculation. The calculation function of an application is carried out using MATLAB’s internal variable exchanges. When MATLAB completed calculation, the answer returns to the user interface. Due to MALAB is capable of large amount of computing and storage, users can use MATLAB user interface to establish programs to process complex calculations and keep the programs lightweight without affecting their original functions.
The starting point of this thesis is to discuss the feasibility of using MATLAB’s built-in interface and simple control programs to engineering computational aspects. Using wind engineering wind load calculation as a test subject, based on the previously developed building design wind load expert system (both web and mobile version), a system was developed and tested using MATLAB built-in interface on a general PC to explore its benefits.
The research methodology is to write graphical user interface (GUI) by MATLAB m-file, and combine it with the original artificial neural networks estimating and wind load calculation program to form a program package running on MS Windows. Using MATLAB to establish input and output interface, with this interface users can enter basic information, dimensions and structural characteristics of buildings, etc., and then the program calculates users’ input data. Finally, the results show on output user interface to provide users with information. The expectation is to let nonprogrammers to use technical programs easier. The model can also be applied to other engineering fields.
論文目次 目 錄 I
圖 目 錄 IV
表 目 錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究方法 4
1.4 研究內容 5
第二章 文獻回顧 6
2.1 圖形化介面 6
2.1.1 物件導向程式 6
2.1.2 Visual Basic 7
2.1.3 Java 8
2.1.4 MATLAB GUI 9
2.2 MATLAB GUI於其他領域之應用 12
2.2.1 即時目標辨識 12
2.2.2 晶片程式控制系統 12
2.2.3 機器人系統 13
2.2.4 生物訊號處理 13
2.3 設計風載重 14
2.3.1 計算流程 17
2.3.2 介面設計 17
2.4 設計風載重於Android平台上之應用研究 20
2.4.1 系統架構 20
2.4.2 計算流程 22
2.4.3 介面設計 23
第三章 系統分析與設計 24
3.1 系統分析 24
3.1.1 使用者需求 24
3.1.2 制定提供使用者的服務 25
3.2 開發環境架設 26
3.2.1 Simulink 26
3.2.2 GUIDE 27
3.2.3 傳統程式碼撰寫m-file 30
3.3 系統設計流程 31
3.4 系統寫作 32
3.4.1 介面設計 32
3.4.2 歡迎頁面 35
3.4.3 參數輸入頁面 36
3.4.4 說明頁面 37
3.4.5 預覽頁面 39
3.4.6 計算模組 42
3.4.7 切換頁面模組 44
3.4.8 關閉程式模組 44
3.4.9 檔案輸出模組 45
3.4.10 MATLAB APPS 48
3.4.11 MATLAB執行檔 51
第四章 系統展示 54
4.1 系統規格 54
4.2 輸入頁面展示 54
4.3 預覽頁面展示 65
4.4 運算結果頁面展示 67
4.5 系統驗證 75
4.6 相容性測試 83
第五章 結論與建議 84
5.1 結論 84
5.2 未來與展望 85
參考文獻 87

圖目錄
圖 1‐1 研究流程 ..................................................................................... 4
圖 2‐1 握把圖形階層關係圖 ............................................................... 10
圖 2‐2 順風向設計風力計算流程 ....................................................... 15
圖 2‐3 橫風向及扭轉向設計風力計算流程 ........................................ 16
圖 2‐4 VB 介面輸入頁面 ....................................................................... 18
圖 2‐5 VB 介面計算結果頁面 ............................................................... 19
圖 2‐6 手機介面開發架構 ................................................................... 21
圖 2‐7 整體系統架構 ........................................................................... 21
圖 2‐8 系統設計流程圖 ....................................................................... 22
圖 2‐9 介面模組架構圖 ....................................................................... 23
圖 3‐1 Simulink 運算流程 ...................................................................... 27
圖 3‐2 GUIDE 預設樣板 ......................................................................... 28
圖 3‐3 GUIDE 空白樣板 ......................................................................... 28
圖 3‐4 GUIDE 空白樣板製作使用者介面 ............................................. 29
圖 3‐5 GUIDE 對話框樣板 ..................................................................... 29
圖 3‐6 傳統程式碼撰寫使用者介面.................................................... 31
圖 3‐7 系統架構流程圖 ....................................................................... 32
圖 3‐8 系統架構圖 ............................................................................... 33
圖 3‐9 歡迎頁面程式 ........................................................................... 35
圖 3‐10 參數輸入頁面程式 ................................................................. 36
圖 3‐11 結構係數與阻尼比說明頁面程式 .......................................... 38
圖 3‐12 座落位置說明頁面程式 ......................................................... 38
圖 3‐13 設計風速說明頁面程式 ......................................................... 39
圖 3‐14 預覽頁面程式 ......................................................................... 41
圖 3‐15 各樓層高度設定程式 ............................................................. 41
圖 3‐16 即時繪製建築物程式 ............................................................. 42
圖 3‐17 樓層高度防呆程式 ................................................................. 42
圖 3‐18 運算結果頁面程式 (1) ........................................................... 43
圖 3‐19 運算結果頁面程式 (2) ........................................................... 44
圖 3‐20 頁面切換程式 ......................................................................... 44
圖 3‐21 關閉本系統程式碼 ................................................................. 45
圖 3‐22 檔案輸出模組按鈕程式碼 ..................................................... 45
圖 3‐23 匯出成功提示視窗程式碼 ..................................................... 45
圖 3‐24 檔案輸出模組按鈕執行情形.................................................. 46
圖 3‐25 檔案輸出成功提示視窗 ......................................................... 46
圖 3‐26 匯出之文字檔 ......................................................................... 47
圖 3‐27 匯出之Excel 檔 ....................................................................... 47
圖 3‐28 自行建立之MATLAB APPS ...................................................... 48
圖 3‐29 Package App .............................................................................. 49
圖 3‐30 Package App 輸入完資訊 ......................................................... 49
圖 3‐31 Package App 完成後訊息 ......................................................... 50
圖 3‐32 MATLAB App 安裝提示訊息 .................................................... 50
圖 3‐33 MATLAB App 安裝後狀況 ........................................................ 51
圖 3‐34 MATLAB 封裝設定(1) ............................................................... 52
圖 3‐35 MATLAB 封裝設定(2) ............................................................... 52
圖 3‐36 MATLAB 封裝完成後訊息 ........................................................ 53
圖 4‐1 使用者介面歡迎頁面 ............................................................... 55
圖 4‐2 歡迎頁面不同意按鈕點選後警訊視窗 .................................... 55
圖 4‐3 基本參數輸入頁面 ................................................................... 56
圖 4‐4 系統適用說明頁面 ................................................................... 56
圖 4‐5 地況A 說明頁面 ....................................................................... 58
圖 4‐6 地況B 說明頁面 ....................................................................... 58
圖 4‐7 地況C 說明頁面 ....................................................................... 59
圖 4‐8 設計風速說明頁面 ................................................................... 59
圖 4‐9 結構係數說明頁面 ................................................................... 60
圖 4‐10 阻尼比說明頁面 ..................................................................... 60
圖 4‐11 設計風速選擇坐落地區選單.................................................. 61
圖 4‐12 設計風速同地區僅單一設計風速值時顯示狀況 .................. 61
圖 4‐13 離島地區島嶼設計風速值查詢顯示 ...................................... 62
圖 4‐14 離島島嶼歸屬於之縣市查詢顯示 .......................................... 62
圖 4‐15 輸入異常訊息(1) ..................................................................... 63
圖 4‐16 輸入異常訊息(2) ..................................................................... 63
圖 4‐17 輸入異常訊息(3) ..................................................................... 64
圖 4‐18 預覽頁面 ................................................................................. 65
圖 4‐19 高度值異常訊息(1) ................................................................. 66
圖 4‐20 高度值異常訊息(2) ................................................................. 66
圖 4‐21 結果顯示頁面 ......................................................................... 67
圖 4‐22 範例一輸入頁面 ..................................................................... 69
圖 4‐23 範例一結果顯示頁面 ............................................................. 69
圖 4‐24 範例二輸入頁面 ..................................................................... 71
圖 4‐25 範例二各樓層高度輸入 (1) ................................................... 71
圖 4‐26 範例二各樓層高度輸入 (2) ................................................... 72
圖 4‐27 範例二結果顯示頁面 ............................................................. 72
圖 4‐28 範例三輸入頁面 ..................................................................... 74
圖 4‐29 範例三結果顯示頁面 ............................................................. 74
圖 4‐30 案例一輸入頁面 ..................................................................... 76
圖 4‐31 案例一結果顯示頁面 ............................................................. 77
圖 4‐32 高寬比6 之順風向載重計算結果 .......................................... 77
圖 4‐33 高寬比6 之橫風向載重計算結果 .......................................... 78
圖 4‐34 高寬比6 之扭轉向載重計算結果 .......................................... 78
圖 4‐35 案例二輸入頁面 ..................................................................... 80
圖 4‐36 案例二結果顯示頁面 ............................................................. 80
圖 4‐37 高寬比3 之順風向載重計算結果 .......................................... 81
圖 4‐38 高寬比3 之橫風向載重計算結果 .......................................... 81
圖 4‐39 高寬比3 之扭轉向載重計算結果 .......................................... 82


表目錄
表 3‐1 使用者需求服務表 .................................................................... 25
表 3‐2 系統各模組功能表 .................................................................... 33
表 4‐1 個人電腦系統規格表 ................................................................ 54
參考文獻 1. 圖形使用者介面,維基百科,URL:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9B%BE%E5%BD%A2%E7%94%A8%E6%88%B7%E7%95%8C%E9%9D%A2,accessed June 2015。
2. 徐瑞旻(2002),「共振柱試驗程式視窗化之研究」,國立成功大學土木工程學碩士論文。
3. 蕭仁惠、陳錦輝,「JDBC 資料庫程式設計-JAVA 程式設計師邁入資料庫程式設計的第一本書籍,2003,台北:金禾資訊。
4. 洪維恩,「Matlab 7程式設計」,2005,旗標。
5. 李顯宏,「Matlab 7.x介面開發與編譯技巧」,2005,文魁資訊。
6. 洪維恩,「MATLAB程式設計延伸技巧」,2006,旗標。
7. 陳延銓(2010),「應用MATLAB於視訊導航之研究」,淡江大學航空太空工程學系碩士論文。
8. 郎崇年(2012),「以Matlab為平臺進行可見光域即時目標物辨識」,淡江大學航空太空工程學系碩士論文。
9. 陳世恩(2012),「太陽能供電系統人機介面之設計」,淡江大學電機工程學系控制晶片與系統組碩士論文。
10. 宋季勇(2011),「利用Matlab編寫低階單晶片程式以建構控制系統之硬體」,淡江大學航空太空工程學系碩士論文。
11. 趙正銓(2015),「可與跑者臉部同步運動之兩軸機器人系統開發」,國立臺灣科技大學機械工程系碩士論文。
12. José Ferrer-Buedoa, Marcelino Martínez-Sobera, Yasser Alakhdar-Mohmarab, Emilio Soria-Olivasa, Josep C. Benítez-Martínezb and José M. Martínez-Martíneza ,” Matlab-based interface for the simultaneous acquisition of force measures and Doppler ultrasound muscular images,” Computer Methods and Programs in Biomedicine, Volume 110, Issue 1, pp. 76–81(2013)
13. 鍾欣潔(2010),「預測高層建築之風力係數與風力頻譜的模式探討」,淡江大學土木工程學系碩士論文。
14. 吳建緯(2013),「以類神經網路建立建築物風力係數與風力頻譜之估算模式」,淡江大學土木工程學系碩士論文。
15. 林昶志(2014),「氣動力資料庫建築抗風設計之風力係數與風力頻譜估算模式」,江大學土木工程學系碩士論文。
16. 賴子晴(2013),「不同矩形斷面之高層建築設計風荷載研究」,淡江大學土木工程學系碩士論文。
17. 鄭啟明、王人牧(2012) ,「設計風載重資料庫之應用研究」,內政部建築研究所委託研究報告,GRB編號PG10101-0348。
18. 鄭啟明、王人牧(2013) ,「設計風載重資料庫之應用研究(2)」,內政部建築研究所委託研究報告,GRB編號PG10201-0571。
19. 賴季欣(2013),「建築風載重計算分析系統於Android平臺上之設計與開發」,淡江大學土木工程學系碩士論文。
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2015-08-31公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2015-08-31起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2486 或 來信