結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法大全11篇

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篇（1）

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是最近30年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的技術(shù)，這是結(jié)構(gòu)上的一次重大的飛躍，它讓設(shè)計(jì)者們從被動(dòng)的狀態(tài)變?yōu)榱酥鲃?dòng)狀態(tài)。優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠非常合理地使用每一種材料的性能，讓結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一個(gè)單元都能夠很好的協(xié)調(diào)在一起，并且保證安全度是完全達(dá)標(biāo)的。于此同時(shí)，它還能夠幫助整體性的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)非常合理的決策。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)從出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有40多年的歷史了，而在過(guò)去的30年內(nèi)，它在理論和算法等方面都取得了非常顯著的進(jìn)展。這些進(jìn)展大部分是與連續(xù)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的，另外少部分是與離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的。

1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論

1.1 截面優(yōu)化

截面優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量要么是板的厚度、桿的橫截面積，要么是復(fù)合材料的方向角度或分層厚度，因此，在使用有限元對(duì)結(jié)構(gòu)的位移與應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，只需要直接地使用靈敏度分析以及適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)規(guī)劃方法便能夠完成截面優(yōu)化的過(guò)程，而不需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行重新劃分。對(duì)于幾何狀態(tài)一定的情況，有限元分析只需要在桿的橫截面的性質(zhì)發(fā)生改變的時(shí)候才重復(fù)地進(jìn)行。對(duì)于板這類有連續(xù)性結(jié)構(gòu)的東西，也只需要把各個(gè)單元的厚度作為設(shè)計(jì)的變量，得出的優(yōu)化結(jié)果便是呈階梯形分布的板的厚度。在這些優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)變量和剛度矩陣一般情況下是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。所以，截面優(yōu)化應(yīng)該重點(diǎn)研究?jī)?yōu)化算法與靈敏度分析。

1.2 形狀優(yōu)化

形態(tài)優(yōu)化的主要特征是在結(jié)構(gòu)給定的前提下通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的邊界形狀或內(nèi)部的幾何形狀進(jìn)行調(diào)整來(lái)節(jié)約材料并且對(duì)結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行改善。從對(duì)象上劃分，形狀優(yōu)化主要可以分為塊狀、板狀的連續(xù)體結(jié)構(gòu)與桁架類的桿系結(jié)構(gòu)。對(duì)于桿系結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行優(yōu)化的求解方法主要可以分為兩類。第一類是綜合法，即是將兩類變量統(tǒng)一起來(lái)同時(shí)進(jìn)行處理，運(yùn)用無(wú)量綱化，然后構(gòu)造近似數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。第二類是分步優(yōu)化方法，即是將尺寸變量和幾何變量分為兩個(gè)設(shè)計(jì)空間，然后分別對(duì)這兩類變量進(jìn)行優(yōu)化，也即是每一步將一個(gè)變量固定，同時(shí)優(yōu)化另一個(gè)變量，兩步之間通過(guò)迭代進(jìn)行協(xié)調(diào)。

1.3 拓?fù)鋬?yōu)化

拓?fù)鋬?yōu)化已經(jīng)成為了現(xiàn)今結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的一個(gè)焦點(diǎn)，因?yàn)樗梢栽诠こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最初的階段便為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)概念性的設(shè)計(jì)，讓結(jié)構(gòu)在布局上運(yùn)用到最好的方案，這樣，拓?fù)鋬?yōu)化就比截面優(yōu)化和形狀優(yōu)化能夠獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，也更容易受到工程設(shè)計(jì)人員的親睞。拓?fù)鋬?yōu)化的目的是在設(shè)計(jì)空間中尋找結(jié)構(gòu)的剛度最好的分布形式，從而來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)的一些性能進(jìn)行優(yōu)化或者減輕結(jié)構(gòu)的重量。

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

2.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃法

數(shù)學(xué)規(guī)劃方法的提出開創(chuàng)了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化的新時(shí)代，將優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)規(guī)劃的形式求解也就是將問題轉(zhuǎn)化為在設(shè)計(jì)的空間中，在一定的可行域內(nèi)尋找最小目標(biāo)等值面上的可行的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)也就是問題的最優(yōu)解。數(shù)學(xué)規(guī)劃法有非常嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)，雖然它在一定的條件下能夠收斂到最優(yōu)的解，但是它要求問題能夠非常明顯地表達(dá)，而且大多數(shù)情況下還要求設(shè)計(jì)變量必須是連續(xù)變量，目標(biāo)函數(shù)是連續(xù)的而且性態(tài)要良好。對(duì)于大型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，收斂性一般都不是很好，而且迭代的次數(shù)比較多，這樣就加大了結(jié)構(gòu)分析的工作量，降低了工作效率。近似概念大大地提高了規(guī)劃方法的計(jì)算的效率。

2.2 最優(yōu)準(zhǔn)則法

直接地使用數(shù)學(xué)規(guī)劃理論需要多次地調(diào)用函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而且當(dāng)設(shè)計(jì)變量增加時(shí)調(diào)用次數(shù)也會(huì)迅速增加，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的效率太低，在這樣一種背景下便出現(xiàn)了最優(yōu)準(zhǔn)則法，它是最先發(fā)展的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。這種方法雖然計(jì)算效率比較高，但是在建立迭代公式的過(guò)程中受到很多假設(shè)的限制。

2.3 仿生學(xué)方法

近年來(lái)，對(duì)自然界進(jìn)化進(jìn)行模擬的算法有兩類，即模仿自然界過(guò)程算法和模仿自然界結(jié)構(gòu)算法，主要又可以分為：進(jìn)化算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與模擬退火。

結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一門綜合性的學(xué)科，也是一個(gè)有很大發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较颍哂幸欢ǖ睦碚搩r(jià)值與應(yīng)用價(jià)值。在理論上，它對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了一個(gè)新理念，極大地促進(jìn)了人類資源的合理配置。于此同時(shí)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的本身也帶動(dòng)了一些相關(guān)性學(xué)科的發(fā)展，對(duì)各個(gè)學(xué)科的發(fā)展提出了一些新要求。本文對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一些優(yōu)化方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概括。截面優(yōu)化相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)比較完善，形狀優(yōu)化也漸漸地變得成熟，只有拓?fù)鋬?yōu)化至今還處在理論探索的階段。

參考文獻(xiàn)

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篇（2）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，房屋建筑業(yè)也取得了很大的成就。房屋建筑離不開基本的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一個(gè)好的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅可以減少建設(shè)單位的建設(shè)成本，同時(shí)還可以提升使用者的切身利益。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)異常激烈的今天，優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)才能有效的控制建設(shè)成本，才能給建設(shè)單位帶來(lái)良好的品牌效應(yīng)，才能順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展潮流。因此，在房屋建筑中使用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法有著重要的意義。

一、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法概述

傳統(tǒng)的房屋建筑已經(jīng)不能滿足新時(shí)期人們對(duì)于居住條件的要求，因此，在房屋建筑中運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)將房屋的實(shí)用性、安全性、美觀性相結(jié)合是如今房屋建設(shè)企業(yè)的必由之路。在新時(shí)期的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是追求適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀以及便于施工五種效果的綜合。而這五種要求又相互影響甚至?xí)霈F(xiàn)相互矛盾的問題，這就需要運(yùn)用到房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法來(lái)最大程度的提升有限空間，有限資源。在綜合五種要求的情況下，選取最優(yōu)方案，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化，實(shí)用性，適用性的良好目標(biāo)。

二、建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

1、提高房屋建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展使得人們的生活水平也越來(lái)越高，土地的價(jià)格也隨之上漲，這也勢(shì)必影響房屋建設(shè)企業(yè)的成本上漲。市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，如何在穩(wěn)定成本的基礎(chǔ)上建造出有美觀耐用的房屋也是建設(shè)企業(yè)值得思考的重大問題。因此，這就需要房屋建筑結(jié)構(gòu)的改革，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效的提高房間的空間利用率和資源的使用率。在建設(shè)過(guò)程中對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改革，精簡(jiǎn)建造工序，減少資源浪費(fèi)，有效的降低施工過(guò)程中的難度，這樣不僅可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，有效的控制成本，同時(shí)還能滿足新時(shí)期人們對(duì)于房屋的需求。

2、提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)用性。近年來(lái)，由于我國(guó)對(duì)于房產(chǎn)需求的劇增，房屋建筑行業(yè)也得到了快速的發(fā)展，房屋建筑結(jié)構(gòu)也越來(lái)越有特色。在保證美觀，安全，經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，我們不能忽略了一個(gè)最基本的要求，就是實(shí)用性。新時(shí)期人們對(duì)住房要求越來(lái)越高，好的房屋格局，實(shí)用便利的住房條件是人們選擇房屋的基本條件，在有限的空間和有限的資源下，將房屋的實(shí)用性得到最大發(fā)揮，這就需要房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的辦法進(jìn)行改良。因此，房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)將人們對(duì)于房屋安全、美觀、實(shí)用等要求結(jié)合起來(lái)，不斷的房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化與改良，滿足人們的各項(xiàng)需求。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)與原則

所謂房屋建筑設(shè)計(jì)就是對(duì)房屋建筑過(guò)程規(guī)劃、設(shè)想的過(guò)程通過(guò)視覺感官的方式描繪出來(lái)。設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接導(dǎo)致房屋質(zhì)量的優(yōu)劣，因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中就要求房屋建設(shè)企業(yè)重視房屋質(zhì)量，優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中考量多方面因素，除了對(duì)房屋本身的材質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行考量之外，還要結(jié)合當(dāng)?shù)氐木唧w環(huán)境，地質(zhì)要求等要素進(jìn)行考慮。綜合各方面因素，對(duì)房屋建設(shè)做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們要遵守安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性的原則。安全是房屋設(shè)計(jì)的重中之重，也是人們?cè)谧》窟x擇上最注重的要求，因此在住房結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)下也要注重各細(xì)節(jié)方面的安全性設(shè)計(jì)。同時(shí)，在住房設(shè)計(jì)上也要科學(xué)合理，房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中各環(huán)節(jié)是相互影響相互制約的，只有保證房屋建筑的科學(xué)性和合理性，才能提高房屋建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，才能保證房屋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

四、房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的應(yīng)用措施

1、選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)方案

房屋建造初期選擇好的設(shè)計(jì)方案直接關(guān)系到企業(yè)的總投資成本，房屋的建筑進(jìn)程以及房屋建成質(zhì)量等重要問題，所以說(shuō)，好的開頭是成功的一半，由此可看出，對(duì)于前期的方案選擇尤為重要。在設(shè)計(jì)時(shí)，融入房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，就可以針對(duì)不同的房屋類型，建筑類別作出相應(yīng)的合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)整。相關(guān)設(shè)計(jì)師通過(guò)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)初期對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，減少建造過(guò)程中的困難度，有效的降低建筑成本和施工損耗，因此，建房初期選擇合理的設(shè)計(jì)方案在整個(gè)建房過(guò)程中有著重要的作用。

2、設(shè)計(jì)最優(yōu)的計(jì)算進(jìn)程

建筑房屋的設(shè)計(jì)過(guò)程是一項(xiàng)復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，在整個(gè)過(guò)程中涉及很多方面的系統(tǒng)程序。因此就要求設(shè)計(jì)師在進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，必須將附加約束條件轉(zhuǎn)換成不帶約束的條件，盡量提高計(jì)算過(guò)程的精準(zhǔn)度。這樣一方面利于房屋建設(shè)企業(yè)在建設(shè)過(guò)程中的過(guò)程精簡(jiǎn)，有效的降低了建造過(guò)程中的難度，另一方面，精準(zhǔn)的計(jì)算過(guò)程也有利于房屋的建設(shè)和房屋的質(zhì)量。同時(shí)，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程中也要充分考量現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際環(huán)境和建筑特點(diǎn)，制定出符合當(dāng)?shù)厍闆r的建筑方案，因此，要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員盡量選擇程序運(yùn)轉(zhuǎn)效率高，功能完善的計(jì)算程序，一方面提高自身的工作效率，另一方面確保整個(gè)設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程的進(jìn)準(zhǔn)度。

3、綜合分析計(jì)算結(jié)果，積極應(yīng)用信息優(yōu)化技術(shù)

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師一項(xiàng)漫長(zhǎng)且復(fù)雜的過(guò)程，這就要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員能夠與時(shí)俱進(jìn)，通過(guò)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的支持，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提高數(shù)據(jù)整理的自動(dòng)化程度，有效的減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的人力和物力。而且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析，可以有效的節(jié)約建設(shè)過(guò)程的成本，同時(shí)為房屋結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了依據(jù)。利用信息化技術(shù)不僅可以有效的為企業(yè)節(jié)省人力和物力，還能保障設(shè)計(jì)過(guò)程的進(jìn)度和質(zhì)量。

4、在遵循科學(xué)的基礎(chǔ)上優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)建立在遵循科學(xué)的基礎(chǔ)上。在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是追求適用、經(jīng)濟(jì)、安全、美觀以及便于施工等要求是建設(shè)企業(yè)的重要任務(wù)。因此，為了將這些要求在房屋建筑是得到最大的發(fā)揮，就要求相關(guān)工作者不僅要具備非常豐富的技術(shù)知識(shí)理論，還要具備豐富的施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在理論結(jié)合實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)中，對(duì)房屋設(shè)計(jì)及施工中的細(xì)節(jié)進(jìn)行把握和裁決，確保房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)施，同時(shí)相關(guān)工作者也要掌握國(guó)家的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上論述可知，房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在房屋建設(shè)中有著重要的作用，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在確保建筑設(shè)施功能完善的同時(shí)，通過(guò)房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法也可有效的降低建設(shè)企業(yè)的生產(chǎn)成本和精簡(jiǎn)建設(shè)過(guò)程的難度。由此可看出，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可以有效的提高建設(shè)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能為居民帶來(lái)更多房屋戶型選擇。所以，在房屋建造過(guò)程中應(yīng)該廣泛的應(yīng)用到房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法，同時(shí)大膽創(chuàng)新，探索出更為優(yōu)異的房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)：

篇（3）

引言

目前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，土地價(jià)格也在不斷上漲。同時(shí)，人民對(duì)住房條件的需求也在不斷上升，因此，對(duì)開發(fā)商帶來(lái)的壓力也在不斷加大。為了實(shí)現(xiàn)房屋建筑經(jīng)濟(jì)效益的最大化，就需要采用結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，在有限的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源的最大利用。房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是指，采取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)方法來(lái)設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)，以最小的工程報(bào)價(jià)來(lái)最大化整體的建筑收益，提高房屋的質(zhì)量水平，使得企業(yè)也獲得較高的利潤(rùn)等。

一、我國(guó)目前房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀以及實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)的原因

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)住房建設(shè)要求也越來(lái)越高。同時(shí)，根據(jù)我國(guó)目前的基本國(guó)情，人口數(shù)量日益增長(zhǎng)，住房面積需求量不斷加大。因此，我國(guó)現(xiàn)階段住房建設(shè)主要以高層為主。房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不僅能夠滿足當(dāng)今大眾的需求，更能為投資者減少建筑成本。

房屋建設(shè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化必須以建筑的安全性為首要原則，然后再進(jìn)一步分析建筑方案，配合科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念，從而有效控制建筑工程造價(jià)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。根據(jù)近些年的數(shù)據(jù)資料顯示，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以為整項(xiàng)建筑工程節(jié)省30%-50%的費(fèi)用。但是，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，方案設(shè)計(jì)受自然因素的影響很大，很難發(fā)揮出其本身的優(yōu)越性。例如，工程設(shè)計(jì)階段，施工方過(guò)多的縮短建筑設(shè)計(jì)時(shí)間，從而使設(shè)計(jì)效果達(dá)不到理想的要求，在縮短工程工期的同時(shí)也降低了工程設(shè)計(jì)質(zhì)量；建筑設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)不足，專業(yè)知識(shí)不完備，對(duì)一些設(shè)計(jì)軟件掌握的不夠精通；一些設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)建筑時(shí)過(guò)度的關(guān)注部分結(jié)構(gòu)而忽視了整體方案等等，這些因素都會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不夠優(yōu)化。因此，房屋建筑設(shè)計(jì)者必須科學(xué)合理的分析整體建筑方案，并設(shè)計(jì)出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)，才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)利益的最大化。

二、房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要體現(xiàn)在哪些方面

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化主要是采取合適的方法以及科學(xué)的設(shè)計(jì)理念來(lái)最大化的達(dá)到房屋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，如：房屋結(jié)構(gòu)的合理布局、構(gòu)件大小、結(jié)構(gòu)框架等。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理念是將建筑的具體部件以及整體布局進(jìn)行分析，而頂柱、體形、層高以及拉力構(gòu)件等等都會(huì)影響建筑物的整體布局。建筑構(gòu)件的布局、強(qiáng)度等級(jí)以及配筋構(gòu)造都是建筑物具體構(gòu)件的體現(xiàn)。綜合以上因素，建筑方案結(jié)構(gòu)需要專業(yè)知識(shí)豐富且熟知設(shè)計(jì)規(guī)范的工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)，而且在設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮各構(gòu)件直接的受力特性，從而選取最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

三、房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

（一）優(yōu)化技術(shù)的基本原則

在工程設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，必須以工程設(shè)計(jì)和工程價(jià)值為基本原則。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是充分利用建筑材料，實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)件利用的最大化。優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅遵守建筑設(shè)計(jì)規(guī)范，更實(shí)現(xiàn)了當(dāng)今建筑的審美學(xué)和價(jià)值學(xué)。通過(guò)深化改善房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)建筑功能更加協(xié)調(diào)完善，降低建筑成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化必須從實(shí)際工程施工出發(fā)，結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)的具體情況，實(shí)現(xiàn)房屋建筑的結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，必須依據(jù)設(shè)計(jì)意圖，采用平面設(shè)計(jì)布局，降低構(gòu)件質(zhì)量和剛度之間的差異，減小水平負(fù)載造成的房屋扭曲，在豎直方向上采用轉(zhuǎn)換層技術(shù)，有效地降低構(gòu)件的集中用力。

（二）優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本的要點(diǎn)

1.依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范

工程師在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)必須具備豐富的建筑設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及熟知設(shè)計(jì)規(guī)范。即依據(jù)科學(xué)的設(shè)計(jì)理念，將自身的優(yōu)化方案融于整個(gè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中去。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范更多是對(duì)于工程較大的項(xiàng)目，因而會(huì)造成某些規(guī)定過(guò)于保守。另外，在工程設(shè)計(jì)比較特殊或復(fù)雜時(shí)，依據(jù)某些規(guī)定將會(huì)造成建筑物的不安全。因此，這就要求設(shè)計(jì)師在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中必須具備良好的專業(yè)素質(zhì)以及清醒的思路、正確的判斷力，爭(zhēng)取將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到最優(yōu)。

優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)注重建筑構(gòu)件的細(xì)節(jié)優(yōu)化，如：建筑構(gòu)件的受力鋼筋，在滿足塑性的條件下盡可能的選擇性價(jià)比較高的產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)、安全。

2.結(jié)構(gòu)師主動(dòng)參與建筑設(shè)計(jì)

在工程施工前期以及施工過(guò)程中，建筑結(jié)構(gòu)師的主動(dòng)參與對(duì)整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化起到關(guān)鍵性作用。在實(shí)際的工程施工過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)師往往不能夠?qū)φ麄€(gè)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行很好的受力分析，即建筑結(jié)構(gòu)師的設(shè)計(jì)理念以及其自身具備的經(jīng)驗(yàn)不能完全代替設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思想，同時(shí)，建筑與結(jié)構(gòu)上專業(yè)知識(shí)的隔閡也無(wú)法彌補(bǔ)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師其豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及專業(yè)設(shè)計(jì)理論，積極主動(dòng)的為設(shè)計(jì)師出謀劃策，只有兩者的順利合作才能設(shè)計(jì)出更加優(yōu)秀的方案。

目前，我國(guó)的房屋建筑設(shè)計(jì)總是先從建筑的結(jié)構(gòu)布局開始，根據(jù)結(jié)構(gòu)承載負(fù)荷的不同分析所需的材料、參數(shù)等，往往這種分析方法是計(jì)算機(jī)所不能計(jì)算出的，它需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師充分論證整個(gè)建筑設(shè)計(jì)方案之后做出的判斷。而這些判斷需依據(jù)實(shí)際工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所遵循的一般規(guī)律進(jìn)行。

3.加強(qiáng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的合作

優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)整體而系統(tǒng)的工作，它需要團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)合作。現(xiàn)代建筑主要由結(jié)構(gòu)、設(shè)備、建筑三大要素組成。因此，在工程施工過(guò)程中要明細(xì)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部分工，并做好團(tuán)隊(duì)合作，只有這樣才能有機(jī)的結(jié)合各個(gè)構(gòu)件創(chuàng)造出更加完美的作品。在建筑工程設(shè)計(jì)階段，房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)是不可分割的，只有協(xié)調(diào)好兩者之間的關(guān)系，才能設(shè)計(jì)出更加美觀大方的建筑方案，同時(shí)，又降低了建筑成本，簡(jiǎn)化施工過(guò)程，達(dá)到既美觀又實(shí)用的建筑效果。通常建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)建筑時(shí)，只是一味的要求設(shè)計(jì)方案的新奇，而忽略了建筑學(xué)中基本的力學(xué)關(guān)系，這樣設(shè)計(jì)出的方案往往在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上造成困難。因此，團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)合作是房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要保障。

4.優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)，解決房屋抗震問題

房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不僅僅能降低建筑成本、增加建筑美觀、簡(jiǎn)化施工過(guò)程，更能加強(qiáng)房屋的抗震作用。通過(guò)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，可以增加房屋抵抗外部作用的破壞，有效地降低房屋破壞程度。因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，抵抗外界各種不良因素的影響成為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的主要內(nèi)容。在日常的外界不良因素中，地震是最難以預(yù)測(cè)且對(duì)房屋建筑物破壞最強(qiáng)的，所以在房屋計(jì)算及構(gòu)造上必須加強(qiáng)抗震措施。如：房屋構(gòu)件剛度的對(duì)稱性以及均勻性都可以有效的緩解地震對(duì)建筑物的破壞；多道防設(shè)設(shè)計(jì)理念可以有效緩沖特大地震對(duì)房屋主構(gòu)件的破壞。以上這些設(shè)計(jì)思想都是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

四、總結(jié)

工程造價(jià)對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益起著關(guān)鍵性作用，因此優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅可以降低整個(gè)工程的造價(jià)成本，更能提升整體房屋的安全級(jí)別。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)配合，充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的房屋結(jié)構(gòu)。在平面設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)遵循對(duì)稱、均勻的原則，縮小房屋構(gòu)建質(zhì)量與剛度之間的差異。在豎直布置上，保證上下承重件負(fù)載的上下貫通。建筑是藝術(shù)的表現(xiàn)，在保證房屋安全的前提下，結(jié)構(gòu)師應(yīng)敢于創(chuàng)新，將房屋的實(shí)用性與藝術(shù)性完美的結(jié)合在一起。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯貫澤，劉樹堂.工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法[J].鋼結(jié)構(gòu)，2009，2（8）：148-150.

篇（4）

引言：

眾所周知，不論在什么行業(yè)中，追求追優(yōu)化的配置和設(shè)計(jì)是每一個(gè)行業(yè)從業(yè)者追求的目標(biāo)。所謂的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，就是在諸多被選擇的項(xiàng)目中根據(jù)自身的特點(diǎn)以及條件找到一種比較合理的，最節(jié)約成本以及實(shí)現(xiàn)利益最大化的設(shè)計(jì)方式與方法。

立足于工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，我們?cè)谧顑?yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程中致力于將技術(shù)以及力學(xué)的相應(yīng)概念做到最好的融合。在設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上形成一些可以操作的，具有可行性的方案。進(jìn)而通過(guò)科學(xué)的數(shù)學(xué)計(jì)算找到客觀的，可以應(yīng)用于實(shí)際的優(yōu)化方案。在諸多工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化方案中，我們?cè)谶x擇了最佳方案的同時(shí)也就同時(shí)節(jié)約了成本，使得愛同樣的時(shí)間內(nèi)創(chuàng)造了巨大的效應(yīng)，更加使得這些工程的工期變短，工程質(zhì)量變的十分優(yōu)良，是一種降低工程成本，提高質(zhì)量的最佳選擇則途徑。

一、工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)演變歷史概述

對(duì)于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最開始是將直覺的準(zhǔn)則法，如滿應(yīng)力準(zhǔn)則法，滿應(yīng)變準(zhǔn)則法等作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性選擇，在很長(zhǎng)的一段時(shí)間中得到了很好的應(yīng)用和成本的節(jié)約。一般來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)則法的應(yīng)用是為了主要提升單步設(shè)計(jì)變量修改幅度使之變得越來(lái)越大，并且在收斂速度上也有著顯著的提升，但是這些不會(huì)改變結(jié)構(gòu)的大小，也不會(huì)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的復(fù)雜而改變。隨著時(shí)間的推移，我們的研究者逐漸的將拓寬了優(yōu)化設(shè)計(jì)的范圍，從而數(shù)學(xué)規(guī)劃法出現(xiàn)了。這就使得我們要針對(duì)一些特殊的工程進(jìn)行很好的研究，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的準(zhǔn)則法已經(jīng)不適用有所有具有個(gè)性的工程優(yōu)化設(shè)計(jì)中了，主要是因?yàn)闆]有一些科學(xué)的，客觀的理論準(zhǔn)繩。與其相反，數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，站在比較科學(xué)的角度，對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯浚@樣的算法能夠有著科學(xué)性的展現(xiàn)。但是實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)一般都是有約束、非線性和隱式的優(yōu)化問題.這兩種方式都不是用于現(xiàn)代工程的發(fā)展和訴求。隨之而來(lái)的就是模擬退火算法的出現(xiàn).接著，到了二十一世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，信息化以及全球化時(shí)代的到來(lái)，我們的研究方式與方法就隨之而來(lái)了，在工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)上有著很好的發(fā)展，諸多實(shí)用性方式出現(xiàn)，下面我們將做詳細(xì)的研究。

一、 工程優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

1.為何設(shè)計(jì)---工程中結(jié)構(gòu)不確定性的存在

在工程施工之前，對(duì)于其結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析和研究，并完成良好的設(shè)計(jì)是因?yàn)樵诠こ淘O(shè)計(jì)以及進(jìn)行的過(guò)程中，有著很多不確定性的存在。基于不確定性理論的工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要考慮變量。但是出于安全性以及可靠性的角度考慮，先前的優(yōu)化設(shè)計(jì)有些過(guò)時(shí)，我們要站在更新的角度上發(fā)展，所以之前的缺陷我們要有著很好的認(rèn)識(shí)。主要分為以下幾點(diǎn)。

第一， 缺乏結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計(jì)，不能保證穩(wěn)定，安全。

第二， 沒有對(duì)材料的可變性做出預(yù)算，不能真實(shí)的反映材料的參數(shù)。所以沒有科學(xué)的數(shù)學(xué)建模可以支撐，難以形成最佳的方案。

第三， 在工程中存在著一些很復(fù)雜的施工情況，之前的設(shè)計(jì)不能很好的給予判斷以及確定，這就使得我們的施工情況不能符合實(shí)際，沒有真正意義上的達(dá)到最優(yōu)。

2.工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方案研究

第一，形狀優(yōu)化。可以說(shuō)，這種優(yōu)化設(shè)計(jì)方案是當(dāng)下比較流行的，主要是通過(guò)調(diào)整工程結(jié)構(gòu)內(nèi)外邊界形狀來(lái)改善結(jié)構(gòu)性能和降低工程結(jié)構(gòu)造價(jià)，其主要用來(lái)發(fā)掘工程系統(tǒng)構(gòu)件的合理內(nèi)外邊界形狀。具體上講，這種優(yōu)化也是將一些離散變量以及塊體、板、殼類的連續(xù)變量包含在內(nèi)。

第二，模擬退火算法。也就是通常所說(shuō)的SA方式放大，也就是在施工的設(shè)計(jì)中進(jìn)行固體加熱，使之到達(dá)了一定的溫度，進(jìn)而在科學(xué)的作用下使之漸漸的變冷下來(lái)。因?yàn)樵谏郎氐臅r(shí)候，固體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)法身了很大的變化，隨著熱能的增多內(nèi)能變大，其中固體中組成部分也就是內(nèi)部的元素也會(huì)隨之變大。但是隨著熱脹冷縮原理的深入，當(dāng)這個(gè)固體的整體變得冷卻的時(shí)候，所有的元素變回到之前的一種有序的排列狀態(tài)。也就是說(shuō)，在固體中，元素因?yàn)樵诿恳粋€(gè)趨近于平衡溫度的時(shí)候都有著自己的平衡狀態(tài)出現(xiàn)，最重要的是在常溫的時(shí)候內(nèi)能處于最小化狀態(tài)，也就是我們所說(shuō)的基態(tài)。這就是模擬退火算法.這種方法有著自身的好處，那就是：適用于離散型、連續(xù)型及混合型變量；魯棒性、全局收斂性、隱含并行性較強(qiáng)，并且可以得到很廣泛的應(yīng)用。

第四， 粒子群優(yōu)化算法。該種算法是近幾年來(lái)比較流行的一種應(yīng)

應(yīng)用廣泛，并有著實(shí)際用途的設(shè)計(jì)計(jì)算方式與方法。這個(gè)算法的研究十分奇怪，主要是來(lái)源于整個(gè)鳥群，從鳥群捕捉食物中找到靈感，這個(gè)算法是開始于隨機(jī)解，并通過(guò)迭代尋找最優(yōu)解，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不斷的尋找一種適應(yīng)度來(lái)找尋解的品質(zhì)。這樣的算法是比較方便以及會(huì)計(jì)的的，沒有一些復(fù)雜的計(jì)算以及冗長(zhǎng)的分析。是比較得到現(xiàn)代設(shè)計(jì)者以及施工方的喜愛的，效果也是比較明顯的。

第五， 變密度法假設(shè)優(yōu)化設(shè)計(jì)。可以說(shuō)，變密度法假設(shè)優(yōu)化設(shè)計(jì)

的主要設(shè)計(jì)對(duì)象是那些密度可以變更的材料，這就使得我們的設(shè)計(jì)具有一定的局限性。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們要假定材料物理參數(shù)與密度間存在某種數(shù)學(xué)關(guān)系，并將所設(shè)計(jì)的材料的密度作為一種變量，致力于尋找到一種目標(biāo)函數(shù)，這種目標(biāo)函數(shù)以材料的最優(yōu)質(zhì)分配為主要目標(biāo)。并且，我們?cè)谶@種工程優(yōu)化設(shè)計(jì)中可以找到一些優(yōu)勢(shì)或者是特色，具體來(lái)說(shuō)，該種方式可以很好的展現(xiàn)出拓?fù)鋬?yōu)化的本質(zhì)特征，并且在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中顯得比較簡(jiǎn)便，有利于操；同時(shí)這種程序的設(shè)計(jì)計(jì)算成功率比較高，但是精準(zhǔn)度確實(shí)是不高，總而言之，這種方式的最大他點(diǎn)就是計(jì)算方法簡(jiǎn)單易行，但是適用范圍十分受到局限，需要特定的材料以及特定的環(huán)境。

第六， 相對(duì)差商法和混沌優(yōu)化相結(jié)合。該種范式是一種導(dǎo)出求解

離散變量桁架結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的混合算法，這種優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算方式和方法，將設(shè)計(jì)的體積最小最為最終目的。從而有力的實(shí)現(xiàn)了一種

拱壩的體形優(yōu)化的設(shè)計(jì)和分析，在應(yīng)用的過(guò)程中得到了很好的設(shè)計(jì)效果，節(jié)省了成本提升了利潤(rùn)。

最后，多目標(biāo)優(yōu)化。一般來(lái)說(shuō)，多種目標(biāo)優(yōu)化方案就像字面上所述，不是一種單一的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)方式，而是在設(shè)計(jì)中考包含了多方面的設(shè)計(jì)方式以及方法，這樣在計(jì)算的過(guò)程中，在實(shí)施的過(guò)程中保證了設(shè)計(jì)的安全性以及穩(wěn)定性，更大的程度上實(shí)現(xiàn)了一種可靠性。在安全性的實(shí)現(xiàn)上，這種多元化的實(shí)施方案就要不斷的加大結(jié)構(gòu)的截面面積但是要取得最少重量的目標(biāo)，在設(shè)計(jì)上就要使得截面面積變小。所以我們知道，這就不可能在全局上實(shí)現(xiàn)一種面面俱到的設(shè)計(jì)方案，所以，我們的設(shè)計(jì)管理者以及決定人，要在多方面分析只會(huì)走找到一個(gè)比好合適的方案做一個(gè)決定，并實(shí)施。可以說(shuō)，這種多目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于工程系統(tǒng)決策是很重要，并有著很好的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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篇（5）

Optimization design of hydraulic press structure based on CAE

Abstract:The involue hydraulic press is built in SolidWorks―3D mechanic design software,then analyzes stress of underbeam by the finite element software ANSYS,so obtain the contour of bending stress distribution of underbeam.According to the countor of stress distribution,improve the structure of hydraulic press,so it canprovide the dependable basic for optimization of design of hydraulic press

Keywords: Finite element;SolidWorks;Entity modeling;Lower the cost

引言

整體框架式液壓機(jī)是利用液壓傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行壓力加工的一種鍛壓機(jī)械設(shè)備,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)得到了日益廣泛的應(yīng)用。液壓機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)組成鏈相對(duì)簡(jiǎn)單,其布局形式一般為三梁四柱式,有鑄造和焊接兩種結(jié)構(gòu)方式。液壓機(jī)主要功能是完成工件的壓制成型,這一過(guò)程中機(jī)身結(jié)構(gòu)要承受較大的載荷,因此,液壓機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)布局要求符合整體力流最短原則和力流封閉原則。液壓機(jī)結(jié)構(gòu)主要以筋板為主,造型簡(jiǎn)單。整機(jī)及部件具有相似性,這種相似性是進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)分析的前提。就我國(guó)現(xiàn)在的生產(chǎn)狀況而言,液壓機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的仍然是傳統(tǒng)材料力學(xué)簡(jiǎn)化計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法。雖然這種設(shè)計(jì)方法在以前經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明具有一定的可靠性,但存在著設(shè)計(jì)周期長(zhǎng),結(jié)構(gòu)組建復(fù)雜等諸多的弊端,致使成本高,效益低,削弱了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

本文利用了三維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks進(jìn)行建模,再用ANSYS作第二次建模,然后通過(guò)ANSYS對(duì)液壓機(jī)下梁進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分,加載求解,得到最大處的彎曲應(yīng)力。這樣除了在資源的利用方面得到了節(jié)省,得出來(lái)的結(jié)果也達(dá)到一定的精度。

1.液壓機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1液壓機(jī)建模

在我們的實(shí)際設(shè)計(jì)優(yōu)化中,我們根據(jù)實(shí)際情況,建立了兩個(gè)建模:一個(gè)是利用SolidWorks軟件建立的CAD模型;另一個(gè)是利用ANSYS軟件建立的CAE模型。原因是目前各個(gè)CAD/CAE軟件彼此之間的模型通用性較差不能很好的實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接,在導(dǎo)入中經(jīng)常會(huì)發(fā)生部分模型數(shù)據(jù)丟失的情況,所以,我們的研究方向是利用了SolidWorks軟件進(jìn)行建模,再用ANSYS作第二次建模,然后分析和優(yōu)化,這樣除了在資源的利用方面得到了節(jié)省,得出來(lái)的結(jié)果也達(dá)到一定的精度。

2.分析與優(yōu)化

2.1優(yōu)化前分析結(jié)果

使用ANSYS軟件進(jìn)行CAE模型建立,對(duì)THP61-500型整體框架式液壓機(jī)下梁進(jìn)行分析運(yùn)算,然后將優(yōu)化前的變形和應(yīng)力云圖從軟件中保存出來(lái)(如圖1.圖2所示)。注:其中材料應(yīng)力變形圖為彈性材料模型所得到的應(yīng)力變形結(jié)果。

從圖中不難看出隨著整體下梁結(jié)構(gòu)上不同顏色的分布,液壓機(jī)下梁各部位在受力的情況下發(fā)生的變形是不同的。其中出現(xiàn)紅色的孔受力發(fā)生變形最大。變形最大值為0.1637mm。通常情況下,我們考慮極限值為下梁長(zhǎng)度的1/5000。

從圖中可以看出,應(yīng)力主要集中在孔邊緣,因?yàn)檎w液壓機(jī)在工作的時(shí)候,其承載了很大的壓力,最大值為64.400MPa,在許可的范圍內(nèi)。其余部分應(yīng)力分布都很均衡,受力后影響不大。

從上兩圖中可以看出,實(shí)際變形應(yīng)力值與極限值還有很大的差距。在這種情況下,液壓機(jī)在承受載荷時(shí)發(fā)生的變形很小,安全系數(shù)很高。用了很多沒必要的材料,造成了人力和物力上的浪費(fèi),無(wú)形的增加了產(chǎn)品的成本。所以我們要利用有限元技術(shù)對(duì)此進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)合理分配油缸的受力,降低梁的高度,減小某些筋板的厚度,去掉一些沒有用的筋板等一些方法,得到相比起來(lái)更優(yōu)化的結(jié)果。達(dá)到既能讓機(jī)器安全穩(wěn)定的運(yùn)行,又能減少材料,減輕液壓機(jī)的重量,降低產(chǎn)品成本的目的。

2.2 優(yōu)化分析

優(yōu)化主要針對(duì)液壓機(jī)下梁部分的左縱板位置,橫前板,厚凸臺(tái)厚,橫后筋板厚,這幾個(gè)變量來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。將其變量取不同數(shù)值時(shí),與變形和應(yīng)力的關(guān)系用曲線圖的形勢(shì)表現(xiàn)出來(lái)。經(jīng)過(guò)多次的分析驗(yàn)證,取下梁左縱板位置d3:0.25m,下梁橫后筋板厚t4:0.02m,下梁厚凸臺(tái)厚t11:0.06m,并且以這些數(shù)據(jù)作為參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化結(jié)果的計(jì)算。

2.3 優(yōu)化后的結(jié)果

將上節(jié)分析的優(yōu)化結(jié)果程序在ANSYS軟件中運(yùn)行,得到THP61-500型整體框架式液壓機(jī)下梁優(yōu)化后的變形應(yīng)力分布云圖,如圖3和圖4所示。

從云圖中可以看出,在進(jìn)行了一系列的改進(jìn)之后,對(duì)機(jī)器上的變形分布并沒有大的影響。變形的最大值為0.387mm,其值在規(guī)定許可的范圍之內(nèi),在節(jié)省材料和減輕重量的同時(shí),不會(huì)影響液壓機(jī)本身的正常安全使用,因此本設(shè)計(jì)達(dá)到了優(yōu)化的目的,相對(duì)優(yōu)化的比較成功。

從云圖中我們可以看出,應(yīng)力仍就集中在孔附近。最大應(yīng)力為208.268MPa,在工程中的許可范圍內(nèi),優(yōu)化相對(duì)成功。

通過(guò)表1可以看出,經(jīng)過(guò)一系列的減去前面橫筋板,減小厚凸臺(tái)厚,減小后橫筋板厚度,移動(dòng)左縱板位置的優(yōu)化之后,雖然液壓機(jī)的變形及應(yīng)力有所增大,但是其變化值都在規(guī)定許可的變化范圍之內(nèi),不影響液壓機(jī)的正常使用。與此同時(shí),液壓機(jī)下梁的重量由原本的6.015噸減為3.838噸,比優(yōu)化前減輕了2.177噸。所以本設(shè)計(jì)達(dá)到了優(yōu)化的目的,相對(duì)優(yōu)化的比較成功。

表1 優(yōu)化前后對(duì)照表

變形(DMAX) (mm) 應(yīng)力(SMAX)(MPa) 噸位(WT) (噸)

優(yōu)化前 0.163 64.40 6.015

優(yōu)化后 0.387 208.268 3.838

相對(duì)變化 +137.32% +223.39% -36.19%

3.結(jié)論

本課題對(duì)整體液壓機(jī)下梁進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),在經(jīng)過(guò)一系列的優(yōu)化之后,使液壓機(jī)在變形及應(yīng)力都符合要求的前提下,減輕了液壓機(jī)自身的重量,從而達(dá)到優(yōu)化的目的。此設(shè)計(jì)相對(duì)于過(guò)去的設(shè)計(jì)方法,有諸多優(yōu)點(diǎn)。第一,使用計(jì)算機(jī)制圖,較傳統(tǒng)的手工制圖縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間,提高了勞動(dòng)效率。第二,使用CAE建模,使優(yōu)化全過(guò)程更加精確并且便于修改,避免在圖紙中修改所造成的不必要的時(shí)間浪費(fèi)。第三,節(jié)省了液壓機(jī)所用材料,使本液壓機(jī)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了優(yōu)勢(shì)地位。因此,本設(shè)計(jì)在改善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的同時(shí),也較好的達(dá)到了優(yōu)化的目的。

參 考 文 獻(xiàn):

篇（6）

中圖分類號(hào)：U462.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）19-0087-02

引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，汽車保有量越來(lái)越多。汽車在帶來(lái)方便快捷的同時(shí)，其油耗排放等問題也越來(lái)越引起大家的重視。汽車車身質(zhì)量約占汽車總重的40%，空載情況下油耗約占整車油耗的70%[1]。其輕量化的目標(biāo)在于盡可能降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗和排放，并且提高操穩(wěn)性以及碰撞安全性。本文通過(guò)總結(jié)車身輕量化優(yōu)化方法，介紹不同的優(yōu)化步驟，并對(duì)車身輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行展望。

1 汽車車身輕量化研究背景

汽車自1886年誕生至今有一百多年的歷史，汽車車身的研究起步相對(duì)較晚，但是其作為汽車的重要組成部分，在整車結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。研究表明，汽車車身質(zhì)量每減輕1%，相應(yīng)油耗降低0.7%[2]。

輕量化研究，是在滿足安全性、耐撞性、抗震性以及舒適性的前提下，盡可能降低車身質(zhì)量，以實(shí)現(xiàn)減重、降耗、環(huán)保、安全的綜合目標(biāo)[3]。輕量化的實(shí)現(xiàn)不僅滿足了汽車的基本性能要求，且緩解了能源危機(jī)和環(huán)境污染的壓力，也沒有提高汽車設(shè)計(jì)制造成本，故汽車車身輕量化的研究引起了越來(lái)越多的關(guān)注。

2 輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法

目前，以汽車車身輕量化為目標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法主要包括拓?fù)鋬?yōu)化、尺寸優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化設(shè)計(jì)通常由目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計(jì)變量、約束條件三個(gè)因素組成。拓?fù)鋬?yōu)化是在整體優(yōu)化之前，設(shè)計(jì)空間確定后對(duì)材料布置格局進(jìn)行優(yōu)化，但是拓?fù)鋬?yōu)化是從宏觀出發(fā)，在某些細(xì)節(jié)方面可能并沒有達(dá)到最優(yōu)，因此在拓?fù)鋬?yōu)化之后需要進(jìn)行尺寸和形狀優(yōu)化。

2.1 拓?fù)鋬?yōu)化

拓?fù)鋬?yōu)化是在給定的空間范圍內(nèi)，通過(guò)不停地迭代，重新規(guī)劃材料的分布和連接方式；是在工程師經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，明確目標(biāo)區(qū)域和目標(biāo)函數(shù)，確定變量以及約束條件，使車身結(jié)構(gòu)最終既滿足性能要求又減輕了質(zhì)量[4]。拓?fù)鋬?yōu)化通常將有限元分析和數(shù)學(xué)算法結(jié)合起來(lái)。

2.1.1 拓?fù)鋬?yōu)化的數(shù)學(xué)模型

拓?fù)鋬?yōu)化通常以車身質(zhì)量為目標(biāo)函數(shù)，結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料厚度為變量，模態(tài)和剛度為約束條件。其數(shù)學(xué)模型為：

minf（X）=f（x1，x2…xn）；

s.t.g（X）>0；

ai

其中，x1，x2…xn為設(shè)計(jì)變量。

2.1.2 拓?fù)鋬?yōu)化的基本步E和實(shí)例

在進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化之前首先需要確定設(shè)計(jì)區(qū)域，設(shè)計(jì)變量和約束條件。然后通常進(jìn)行有限元模態(tài)分析和靈敏度分析，使靈敏度小的部分不參與優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上利用軟件進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)樵诿看蔚挠?jì)算中都有參數(shù)的改變，所以需要經(jīng)過(guò)較多次的迭代，最終使其分布最優(yōu)。在軟件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的過(guò)程中，用戶對(duì)于每一次的迭代均可以實(shí)時(shí)監(jiān)控。

目前拓?fù)鋬?yōu)化中用到的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法包括優(yōu)化準(zhǔn)則法、移動(dòng)漸近線法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法、遺傳算法、進(jìn)化算法等。使用較多的是優(yōu)化準(zhǔn)則法和移動(dòng)漸近線法，優(yōu)化準(zhǔn)則法適于求解少約束問題，后者偏重于多約束問題[5][6]。

周定陸等[7]建立參數(shù)化模型，不僅將下車體質(zhì)量減少了23kg，而且模態(tài)和剛度在原有的性能上略有上升。王登峰等[8]基于拓?fù)鋬?yōu)化使大客車車身骨架質(zhì)量減少約11%，且剛度強(qiáng)度等性能滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 尺寸優(yōu)化

尺寸優(yōu)化是在結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料分布確定的前提下，對(duì)各桁架結(jié)構(gòu)尋找梁最合適的橫截面積、幾何尺寸，使得車身質(zhì)量最小且滿足剛度等要求的優(yōu)化方法。相對(duì)來(lái)說(shuō)，尺寸優(yōu)化建立數(shù)學(xué)模型較容易，計(jì)算簡(jiǎn)單，在實(shí)際工程中可以較快取得最優(yōu)

解[9]。也可以說(shuō)，尺寸優(yōu)化是拓?fù)鋬?yōu)化的進(jìn)一步完善和發(fā)展。

2.2.1 尺寸優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型

尺寸優(yōu)化以車身質(zhì)量最小為目標(biāo)，幾何尺寸為設(shè)計(jì)變量，剛度以及各變量尺寸限制作為約束條件。

2.2.2 尺寸優(yōu)化的基本步驟和實(shí)例

利用有限元分析劃分單元，再進(jìn)行靈敏度分析，排除不參與優(yōu)化的單元。為了減少計(jì)算量，通常采用近似模型，然后對(duì)近似模型進(jìn)行求解。劉開勇[10]利用超拉丁實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，采集車身的剛度和模態(tài)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上建立一階響應(yīng)面模型。潘鋒[11]通過(guò)建立組合近似模型，減少優(yōu)化過(guò)程的計(jì)算量，提高效率。

常用的近似模型有響應(yīng)面模型、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、徑向基函數(shù)模型、kriging和支持向量回歸模型等[10][12]。通過(guò)對(duì)一階近似模型進(jìn)行分析，計(jì)算不同的權(quán)系數(shù)并進(jìn)行加權(quán)疊加構(gòu)成的組合模型在滿足模態(tài)和剛度要求的前提下，又兼顧了汽車碰撞安全性、NVH和疲勞等性能影響，且精度更高，因此組合近似模型在多目標(biāo)多學(xué)科優(yōu)化方面更勝一籌。

張偉[13]等采用遺傳算法，結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化和車身尺寸優(yōu)化，不僅將質(zhì)量降低35%，而且使剛度提高了80%以上。康元春等[14]采用DOE及極差分析和方差分析，確定車身骨架梁截面最優(yōu)尺寸方案，使車身骨架質(zhì)量減輕了123.5kg。

2.3 形狀優(yōu)化

形狀優(yōu)化是優(yōu)化結(jié)構(gòu)的幾何形狀，通常包括桁架結(jié)構(gòu)梁節(jié)點(diǎn)位置的優(yōu)化；結(jié)構(gòu)內(nèi)部孔的形狀、尺寸的優(yōu)化以及連續(xù)體邊界尺寸的優(yōu)化[15]。早期，與尺寸優(yōu)化相比，形狀優(yōu)化模型建立比較困難，建立的模型質(zhì)量通常比較差，影響后期模型的優(yōu)化求解，尺寸優(yōu)化的發(fā)展受到了限制。后來(lái)，網(wǎng)格變形技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)化了形狀優(yōu)化模型的建立[16]。形狀優(yōu)化的過(guò)程與尺寸優(yōu)化相似，通常也需要建立近似模型。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算量大，應(yīng)用受到一定限制。尺寸、形狀優(yōu)化在多數(shù)軟件中都有專門的模塊，應(yīng)用較多。為了解決計(jì)算困難問題，優(yōu)化算法有待突破，算法的突破也是車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)一步發(fā)展的重要前提。

（2）有限元分析方法在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化中起重要作用，建模、分析軟件在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面應(yīng)用越來(lái)越多。

（3）本文所提優(yōu)化方法沒有充分考慮安全性、操穩(wěn)性、NVH等因素，多學(xué)科多目標(biāo)優(yōu)化方法是目前車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的熱點(diǎn)。

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篇（7）

中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一直以來(lái)，居民住房問題是整個(gè)社會(huì)的焦點(diǎn)問題，房屋建筑設(shè)計(jì)也成為大家關(guān)注的話題。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須從多個(gè)層面去考慮，首先是對(duì)工程建筑成本的投入和預(yù)算，工程竣工后怎么使用，還要在設(shè)計(jì)的同時(shí)盡可能地滿足居住、使用者對(duì)建筑的各種需求等，所以在建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方面提出了更高更多的標(biāo)準(zhǔn)。

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義

國(guó)家宏觀調(diào)控力度在不斷加大，原材料價(jià)格在不斷上漲，在工程建設(shè)前期挖掘潛力，節(jié)約建筑成本、科學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，有利于節(jié)約建筑原材料、保護(hù)環(huán)境，符合國(guó)家“低碳、節(jié)能、環(huán)保”理念，利國(guó)利民。

建筑工程造價(jià)中建筑結(jié)構(gòu)成本大約占到總造價(jià)的50%，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)可以在很大程度上降低上程總造價(jià)，節(jié)約工程造價(jià)成本。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能有效的節(jié)省房屋建筑的投資成本，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。據(jù)統(tǒng)計(jì)因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)質(zhì)量差，造成功能布置不合理，相關(guān)專業(yè)工程師沒有相互溝通，導(dǎo)致在施工過(guò)程中出現(xiàn)進(jìn)行修改及返工現(xiàn)象，更是沒法控制施工工期。同時(shí)因?yàn)楣こ檀嬖诎踩[患、工程質(zhì)量差等問題，使得投資經(jīng)常被消耗浪費(fèi)。所以通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可以減少投資浪費(fèi)、降低安全隱患，有效的提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量。

二、滿足建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的要點(diǎn)

首先，在完成建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)安全性是首先要考慮的因素；其次，在社會(huì)不斷進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，人們的思想也在隨之發(fā)生改變，在這些改變的基礎(chǔ)上，人類在建筑功能上的要求也越來(lái)越多；再次，在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，應(yīng)該從節(jié)能環(huán)保建材、優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)整體布局來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。在建筑施工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄材料要做好科學(xué)處理，注意廢水排放的方式；最后，在確保安全穩(wěn)定、功能全面、節(jié)能環(huán)保的同時(shí)降低投資成本才是建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性所在。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用中的問題

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中，是目前一個(gè)比較廣泛的課題，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方法在適用性能不改變的前提下使工程造價(jià)有所降低。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的前期設(shè)計(jì)、整體設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)、舊房改造等設(shè)計(jì)的各個(gè)部分，多種效益都是非常可觀的。在模型進(jìn)行實(shí)踐以及按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法過(guò)程中，要注意以下幾個(gè)方面。

（一）前期的設(shè)計(jì)參與

建筑總投資受前期方案的直接影響，所以現(xiàn)在存在的問題大都是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不參與進(jìn)行，建筑師進(jìn)行設(shè)計(jì)方案時(shí)大多也不考慮結(jié)構(gòu)的可行性及合理性，而建筑設(shè)計(jì)的最終結(jié)果卻直接對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，并使得建筑總投資提高。如果在方案初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就能參與進(jìn)來(lái)，那么我們就能針對(duì)不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開端。

（二）地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先就是選擇最恰當(dāng)?shù)姆桨福绻麨闃痘A(chǔ)，一定得依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況選擇樁基類型，節(jié)省成本，減少不必要的浪費(fèi)。對(duì)灌注樁的選擇影響較多的就是樁端持力層，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

（三）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)人員靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，達(dá)到最佳的效果。與宏觀把握相對(duì)應(yīng)，設(shè)計(jì)過(guò)程同時(shí)要注意對(duì)于細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角處易出現(xiàn)裂縫，可劃分為矩形板。注意鋼筋的選擇，I級(jí)鋼和冷軋帶肋鋼市場(chǎng)價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力卻相差很大，所以在塑性滿足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做立面設(shè)計(jì)的時(shí)候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規(guī)范要求即可，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們的生活水平也不斷提高，對(duì)房屋的設(shè)計(jì)質(zhì)量和居住舒適度要求也越來(lái)越高，但由于人口增長(zhǎng)迅速和土地資源有限，再加上近幾年房?jī)r(jià)迅速飛漲態(tài)勢(shì)，人們對(duì)于居住的房屋設(shè)計(jì)，包括空間設(shè)計(jì)、成本控制等方面要求越來(lái)越高，若對(duì)民用建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可有效降低成本，從根本上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)民用建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守經(jīng)濟(jì)、合理等原則，采用先進(jìn)的現(xiàn)代化房屋設(shè)計(jì)理念，制定經(jīng)濟(jì)合理的房屋建筑方案，以實(shí)現(xiàn)減少工程造價(jià)、達(dá)到經(jīng)濟(jì)利益最大化的目的。結(jié)合實(shí)際，從具體實(shí)際情況出發(fā)，選擇正確、合理的計(jì)算參數(shù)，有效完成結(jié)構(gòu)計(jì)算。

（一）不可盲目依賴計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)功能畢竟不是絕對(duì)萬(wàn)能的，計(jì)算機(jī)程序本身也存在很多漏洞，所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不可完全依賴計(jì)算機(jī)完成結(jié)構(gòu)計(jì)算，否則很容易出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果出錯(cuò)的情況。設(shè)計(jì)人員應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算做出基本分析，還要清楚了解計(jì)算機(jī)程序的應(yīng)用范圍、理論基礎(chǔ)與限制條件等。

（二）合理運(yùn)用材料

材料是建筑結(jié)構(gòu)的最基本物質(zhì)，對(duì)材料選用必須要求合理、規(guī)范。所有材料都是寶貴的物質(zhì)財(cái)富，都必須充分利用起來(lái)，不可浪費(fèi)。將材料合理運(yùn)用到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的具體空間、環(huán)境特點(diǎn)以及力學(xué)特性上來(lái)，正確處理好一些邊角材料，提高材料的利用率，降低投資成本。

（三）做到數(shù)據(jù)錄入精準(zhǔn)無(wú)誤

建筑實(shí)施過(guò)程中數(shù)據(jù)的作用是十分重要的。結(jié)構(gòu)尺寸、荷載及幾何圖形等數(shù)據(jù)記錄，做的時(shí)候必須耐心核對(duì)，認(rèn)真仔細(xì)。盡量避免因數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)誤差或錯(cuò)誤，不然一定會(huì)為其付出悲痛的代價(jià)。

（四）加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深度

民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，存在設(shè)計(jì)粗糙、標(biāo)注不全、圖紙偷工減料、圖紙缺漏等問題，這主要由于設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)水平有限或缺乏責(zé)任心，嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和整個(gè)建筑工程的質(zhì)量。因此，為提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深度和質(zhì)量，設(shè)計(jì)師應(yīng)注重自身設(shè)計(jì)能力的提升，并端正工作態(tài)度，做到認(rèn)真負(fù)責(zé)。

（五）注重整體意識(shí)和具體空間的結(jié)合

整體把握好結(jié)構(gòu)同結(jié)構(gòu)之間，以及結(jié)構(gòu)同構(gòu)件之間的關(guān)系。來(lái)創(chuàng)造你自己與大自然、與這個(gè)場(chǎng)所、與這里的傳統(tǒng)的對(duì)話，并將它們?nèi)谌肽阈闹械耐挕Ｍ瑫r(shí)將建筑物的空間性、時(shí)間性、安全性等納入其中，讓建筑物發(fā)揮出時(shí)代氣息、科技?xì)庀ⅰ⑷宋臍庀ⅲ瑥哪撤N意義上應(yīng)該更具有生物氣息，要使建筑與人類、與自然相互襯托，實(shí)現(xiàn)社會(huì)與人類、自然的和諧發(fā)展。

（六）注重提高結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)水平

在民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，普遍存在抗震結(jié)構(gòu)不合理、規(guī)則性差以及樓層錯(cuò)層等情況，這與選用結(jié)構(gòu)體系不合理有很大關(guān)系，因此，優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)很有必要。

（七）重視實(shí)際結(jié)構(gòu)與計(jì)算模型的差異

計(jì)算機(jī)所使用的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序從理論上來(lái)講，是一種虛擬的計(jì)算模型。盡管這種虛擬的計(jì)算模型非常科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的結(jié)構(gòu)受力不是計(jì)算機(jī)可以直接處理的，所以用到現(xiàn)實(shí)中來(lái)又存在一些差異。必須從實(shí)際出發(fā)，不能忽視計(jì)算模型與實(shí)際結(jié)構(gòu)的差異，將各種可能影響建筑結(jié)構(gòu)的因素綜合參考，確定好它們之間的約束關(guān)系，反復(fù)核對(duì)計(jì)算結(jié)果，仔細(xì)檢查計(jì)算過(guò)程。確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算結(jié)果的正確性。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅、認(rèn)真、負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。通過(guò)概念設(shè)計(jì)、正確的計(jì)算及合理的構(gòu)造措施來(lái)保證，設(shè)計(jì)要在實(shí)踐過(guò)程中不斷的研究、探索和創(chuàng)新，使其經(jīng)濟(jì)性和適用性的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

篇（8）

中圖分類號(hào)：TB482文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

依據(jù)設(shè)計(jì)的要求，把力學(xué)概念與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓參與計(jì)算的量部分可以以變量部分出現(xiàn)，進(jìn)而形成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案域，運(yùn)用數(shù)學(xué)手段，在域中找到可以滿足要求的結(jié)構(gòu)優(yōu)化最佳設(shè)計(jì)方案。由此可見，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)不僅可以提高整體設(shè)計(jì)水量及設(shè)計(jì)質(zhì)量，還可縮短設(shè)計(jì)周期，從而降低整體工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)包括：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)以上幾個(gè)方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)還包括選型、布置、受力分析、造價(jià)分析等內(nèi)容，在實(shí)施過(guò)程中，不僅要按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，更應(yīng)該結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在滿足設(shè)計(jì)要求后，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該盡量縮小剛度、質(zhì)量中心的差異使平面布置規(guī)則，水平荷載就不會(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。為降低應(yīng)力集中，豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的本質(zhì)以力學(xué)理論和數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為理論基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為工具，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)涉及到的各個(gè)變量進(jìn)行尋找優(yōu)化決策的先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，其本質(zhì)就是求極值問題。（1）優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。建立正確合理的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟，基于正確的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型是得到正確優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)。例如，在優(yōu)化模型中，數(shù)學(xué)模型中的等式約束個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)小于設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)，這樣才能求得最優(yōu)解。（2）優(yōu)化數(shù)學(xué)算法和優(yōu)化迭代控制。對(duì)于建立的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，雖然可用的優(yōu)化算法有多種，但是采用不同的優(yōu)化算法所得到的優(yōu)化效果和所花費(fèi)的求解時(shí)間會(huì)有差別。所以，快速、有效的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。（3）結(jié)構(gòu)分析方法。絕大多數(shù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題難以采用解析法求解，而是采用數(shù)值法的方法。數(shù)值解的尋優(yōu)實(shí)際上是一個(gè)優(yōu)化迭代過(guò)程，而每次優(yōu)化迭代都需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。實(shí)現(xiàn)以上提到的關(guān)鍵技術(shù)需要經(jīng)過(guò)建立可靠的優(yōu)化模型，然后采用適當(dāng)?shù)膬?yōu)化算法進(jìn)行求解。這其中選擇計(jì)算簡(jiǎn)便且正確率高的優(yōu)化算法顯得尤為重要。

二、民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系

第一點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和用地之間的關(guān)系。在多層或者高層的民用建筑中，我們常說(shuō)的總建筑的面積具體講是每層的建筑面積之和，如果層數(shù)越多，那么單位建筑的面積分?jǐn)偟恼嫉孛娣e相應(yīng)的就會(huì)越小。然而隨著層數(shù)日益變多，總體住宅高度也會(huì)不斷上升，隨之屋子間的距離也相應(yīng)的變大。通過(guò)這一闡述我們了解到，用地節(jié)約的多少并不會(huì)根據(jù)建筑樓層增加而按一定的約數(shù)變高。

第二點(diǎn)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和造價(jià)之間的關(guān)系。一般建筑的樓層會(huì)在一定程度上影響到單位建筑的面積，但對(duì)每部分的結(jié)構(gòu)來(lái)講，具體的影響程度是不一樣的。在屋蓋的區(qū)域，無(wú)論有多少層，都統(tǒng)一使用統(tǒng)一相同的房屋蓋。它跟層數(shù)增加無(wú)關(guān)，所以對(duì)屋蓋的資金投入也不會(huì)加大。因此，屋蓋處的單位面積資金投入會(huì)根據(jù)層數(shù)的不斷上升而表現(xiàn)出很明顯的降低。在建筑的基礎(chǔ)處，每層都共同使用一個(gè)基礎(chǔ)，因此隨著層數(shù)不斷增加，相應(yīng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)承受的荷重就會(huì)增加，因此我們必須要增加基本的荷載力。基礎(chǔ)地區(qū)的單位開銷雖然會(huì)根據(jù)層數(shù)的增加而呈現(xiàn)出降低的意思，但是這種意思并不像屋蓋那樣如此明顯。一些承重體，比如墻、梁或者柱等，會(huì)隨著層數(shù)的不斷增加而不斷地增加荷載能力以及抗震能力等，相應(yīng)的這些分部的單位房屋造價(jià)會(huì)有一定的提升。

第三點(diǎn)，高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系。一般而言，住宅層數(shù)高矮將本質(zhì)的影響住宅開銷，其根本原因乃是伴隨層高不斷上升，墻體面積和柱體積也會(huì)慢慢上升，而且會(huì)加大結(jié)構(gòu)自重，進(jìn)而還會(huì)增加柱以及基礎(chǔ)承受荷載力，于是讓電氣以及水衛(wèi)的管線同比例變長(zhǎng)。如果將層高降低，那么可以有效地節(jié)省材料物資，而且還可以節(jié)約能源等，對(duì)于抗震非常有利，能最大程度的節(jié)約金錢輸出。另一方面，減少層高不但可以降低房屋的高矮，有效地縮小建筑和建筑間日照的距離，所以降低層高也在一定程度上對(duì)于節(jié)約土地資源有很大的作用。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐

結(jié)構(gòu)方案的建立過(guò)程即工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。伴隨急速更新發(fā)展的計(jì)算機(jī)硬、軟件產(chǎn)業(yè)，憑借計(jì)算機(jī)、力學(xué)、數(shù)學(xué)一系列方法，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做到最優(yōu)化技術(shù)推廣。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)原則和過(guò)程是相同的，不同之處在于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)缺少安全、經(jīng)濟(jì)性作為衡量準(zhǔn)則。最優(yōu)設(shè)計(jì)則是在安全、經(jīng)濟(jì)準(zhǔn)則基礎(chǔ)之上，利用計(jì)算機(jī)作為輔助技術(shù)，非常便利地實(shí)現(xiàn)了分析計(jì)算、設(shè)計(jì)、出效果圖等整套程序的自動(dòng)化，大大提升了設(shè)計(jì)整體效果及質(zhì)量。為了達(dá)到降低工程造價(jià)之目地，在不更改使用性能的基礎(chǔ)之上，就要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。由此可見結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)是較為寬廣的課題之一。它不僅應(yīng)用于項(xiàng)目的前期、整體、抗震設(shè)計(jì)，在舊房改造期間的各個(gè)環(huán)境均有廣泛應(yīng)用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用實(shí)踐中應(yīng)注意的問題如下：

1前期方案設(shè)計(jì)期間將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化參與其中

建筑方案設(shè)計(jì)前期如有一個(gè)優(yōu)秀的、合理的設(shè)計(jì)方案，并參與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，就會(huì)爭(zhēng)取到非常優(yōu)秀的開端。但目前在前期設(shè)計(jì)方案中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化參與其中的并不多，如果能對(duì)建筑類別有所針對(duì)，并進(jìn)行合理選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，將降低建筑的總投資成本，因此在建筑方案設(shè)計(jì)初期應(yīng)注意建筑方案的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，考慮結(jié)構(gòu)的合理及可行性。

2概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)主要作用于無(wú)具體數(shù)值量化現(xiàn)象，比如無(wú)確定性的地震設(shè)防烈度，現(xiàn)實(shí)難免與計(jì)算式存在區(qū)別，那么設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取概念設(shè)計(jì)方法，使數(shù)值成為輔助及參考根據(jù)。為達(dá)到最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該靈活運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。與宏觀把握相對(duì)應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過(guò)程同時(shí)要注意對(duì)于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，比如現(xiàn)澆板中的異形板拐角方向容易出現(xiàn)的裂縫，可歸結(jié)為矩形板。鋼筋選擇時(shí)應(yīng)注意：I級(jí)鋼和冷軋帶肋鋼市場(chǎng)價(jià)格差不多，但是他們的極限抗拉力相差卻相當(dāng)大，所以在塑性滿足要求的情況下，現(xiàn)澆板的受力鋼筋就可選擇冷軋帶肋鋼筋。在做里面設(shè)計(jì)的時(shí)候，外立面上的懸挑板及配筋，應(yīng)在滿足基本規(guī)范要求之上，以達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)之目的。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化―――下部地基基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)類型的選擇，要依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條選擇最為合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，以降低工程總造價(jià)為目的。例如對(duì)灌注樁樁長(zhǎng)的選擇影響較大的樁端持力層的選擇，要多進(jìn)行比較，最終確定最為合適的方案。

總之，建筑是凝固的藝術(shù)，好的建筑師總希望可以通過(guò)建筑來(lái)合理的表達(dá)本身設(shè)計(jì)意圖，希望擁有藝術(shù)性以及實(shí)用性能的美妙融合。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師們應(yīng)嚴(yán)格遵“安全、經(jīng)濟(jì)、合理”的設(shè)計(jì)理念，努力探索更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，保證建筑工程取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效益。

篇（9）

Abstract: the architecture is solidification of art, architecture, to reflect exquisite must will structural design and beautiful design reasonable collocation. Housing structure design has been seeking the safe, applicable, economic, beautiful, and construction and five effect. The need to design department or design personnel strictly abide by the five kinds of effect principle, make rational structure design, the application of the modern science and technology optimization method, realize the most effective play limited resources, finish to lower the project cost and get people to the goal of material and spiritual needs. The current, building structure design of the building structure design optimization method has been widely applied to the actual start of project, this paper the structure design optimization methods reflect of theory, the structure design optimization method of application and practice are analyzed and discussed.

Keywords: structure design, structure, optimization method

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理論概述

1.1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理念及意義

在進(jìn)行工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要考慮設(shè)計(jì)對(duì)象的基本使用功能和兼顧其安全適用性以外，還應(yīng)盡可能將設(shè)計(jì)對(duì)象設(shè)計(jì)的更加完美，這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化問題。定義為工程結(jié)構(gòu)在滿足約束條件下按預(yù)定目標(biāo)求出最優(yōu)方案的設(shè)計(jì)方法。隨著我國(guó)社會(huì)精神文明建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于居住環(huán)境精神領(lǐng)域的追求已然形成一種時(shí)尚。對(duì)于人居環(huán)境的改善，其根本主要體現(xiàn)為美觀與結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)、配合，使得建筑工程滿足美觀的同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)規(guī)劃方面的實(shí)際意義。

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容主要是通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案、維護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等其他結(jié)構(gòu)綜合進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程。在整個(gè)過(guò)程之中強(qiáng)調(diào)的是一切從實(shí)際出發(fā)，緊貼工程進(jìn)度、發(fā)展的實(shí)際情況，以控制工程造價(jià)成本為中心的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念。

1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)踐價(jià)值

與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，在設(shè)計(jì)中采用優(yōu)化方法可以使建筑工程造價(jià)降低5%~30%，可以盡量減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用能充分利用材料性能，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個(gè)單元進(jìn)行協(xié)調(diào)，規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)安全度，為建筑整體布局提供合理決策。

2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟

(1)整體優(yōu)化模型

房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法一般從三個(gè)方面展開。第一，選擇設(shè)計(jì)變量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中將所要選擇的描述結(jié)構(gòu)特性的參數(shù)確立為設(shè)計(jì)變量，比如目標(biāo)控制參數(shù)和約束控制參數(shù)。而將那些變化范圍不是很大或者對(duì)設(shè)計(jì)要求而言局部設(shè)計(jì)考慮就能滿足設(shè)計(jì)要求的參數(shù)確立為預(yù)定參數(shù)，這樣做可以大大減少計(jì)算、編排、設(shè)計(jì)的工作量。第二，確定目標(biāo)函數(shù)。尋求一組可以滿足預(yù)定條件的鋼筋截面積和截面幾何尺寸以及是小概率，已達(dá)到總費(fèi)用最小。第三，確定約束條件。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的約束條件包括強(qiáng)度和穩(wěn)定約束、截面尺寸約束、結(jié)構(gòu)整體約束、構(gòu)建單元約束、正常使用狀態(tài)下的變量從上限到下限的約束條件等。在設(shè)計(jì)時(shí)，若要使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)際房屋工程，則必須通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)際約束條件與目標(biāo)約束條件相比較，保證每項(xiàng)約束條件都能符合規(guī)范，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。

(2)設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案

由于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中適用性優(yōu)化問題較為復(fù)雜，屬于多變量、多約束非線性優(yōu)化問題，所以在計(jì)算當(dāng)中，通常是將有約束優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束來(lái)求解。其中可以利用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法有拉式乘子法、復(fù)合形法等。

(3)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)

根據(jù)在以上整體優(yōu)化模型和選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行編制，做出功能齊全、運(yùn)算快速的綜合程序。

(4)結(jié)果分析

在得出計(jì)算結(jié)果后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，最終確定理想的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

筆者以上敘述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟，考慮到建筑工程投資數(shù)額巨大，涉及范圍較廣，所以在具體執(zhí)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)從多角度全方位的考慮問題。正確處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，不能僅僅為了節(jié)約資金就忽視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)、方法。在設(shè)計(jì)中不但要保證技術(shù)上的合理要求，還應(yīng)控制投資不被浪費(fèi)。

3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在實(shí)際應(yīng)用中主要是在不改變房屋建筑使用性能的前提下，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)達(dá)到降低工程成本、提高經(jīng)濟(jì)性的目的。一般應(yīng)用在建筑的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)以及抗震設(shè)計(jì)等各個(gè)階段，在以下筆者分為三方面逐一進(jìn)行論述。

3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)注重前期參與

房屋建筑項(xiàng)目屬于長(zhǎng)期的投資計(jì)劃過(guò)程，所以說(shuō)在實(shí)際當(dāng)中非常容易受到影響，故而前期方案就顯得尤為重要。目前存在的主要問題就是設(shè)計(jì)人員在前期方案階段忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，在設(shè)計(jì)中不考慮建筑結(jié)構(gòu)的合理性，這樣持續(xù)下去在后期必然會(huì)因?yàn)樵黾咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難而加大成本投入。要知道前期方案的確定的好會(huì)會(huì)直接影響到總投資成本的高低，所以在前期方案階段使優(yōu)化設(shè)計(jì)參與其中，能夠有效避免投資過(guò)多所造成的浪費(fèi)。

3.2概念設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用

對(duì)于同一建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的布置上均會(huì)出現(xiàn)多種不同的情況，即就是幾經(jīng)確定了建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置，在不同種荷載情況下也存在著不同的分析方法。而且在分析的過(guò)程中，設(shè)計(jì)的參數(shù)、材料、荷載、承載能力的取值都不是唯一的。尤其是建筑物細(xì)部結(jié)構(gòu)問題的處理更是復(fù)雜多變。應(yīng)對(duì)以上問題要想單純利用計(jì)算機(jī)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，作為工程設(shè)計(jì)人員就必須根據(jù)自己的判斷展開設(shè)計(jì)，但是這種判斷只適用于一般規(guī)律指導(dǎo)下進(jìn)行，所以說(shuō)概念設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在沒有具體數(shù)值量化的情況下作為輔依據(jù)，可以避免設(shè)計(jì)偏差，從而達(dá)到最佳效果。

3.3概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

在這一問題上我們所希望的是通過(guò)概念設(shè)計(jì)，能使房屋建筑工程結(jié)構(gòu)在遭遇各種外力作用下不受破壞會(huì)將破壞程度降到最低，因此對(duì)可能遭遇的破壞因素進(jìn)行分析就顯得尤為重要，這里必須提到的一個(gè)因素就是地震，因?yàn)榈卣馃o(wú)法預(yù)測(cè)而且破壞力極強(qiáng)，所以在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就應(yīng)當(dāng)考慮到工程區(qū)域在歷史上的地震活動(dòng)情況和自然災(zāi)害發(fā)生情況，根據(jù)這些未雨綢繆，從計(jì)算及構(gòu)造等各個(gè)方面入手采取一些提高抗震、抗災(zāi)害的措施辦法。若要構(gòu)建這樣的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)防思想，就必須把概念設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可以說(shuō)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的研究是一項(xiàng)非常復(fù)雜的綜合性問題。我前邊增提到，安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、便與施工等五種效果是房屋設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則，但是這五種效果之間又相互獨(dú)立、相互矛盾。所以盡管在結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用的今天，如何使這五種因素更好的融合仍然需要我們?cè)谝院蟮膽?yīng)用實(shí)踐中多探索、多積累，達(dá)到一種用最低造價(jià)實(shí)現(xiàn)最佳效益，既美觀又合理，魚和熊掌兼得的設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張炳華.土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海.同濟(jì)大學(xué)出版社.2008，34-36.

篇（10）

關(guān)鍵詞:

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化方法；應(yīng)用；建筑

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我們?cè)诳紤]建筑的安全性和實(shí)用性的同時(shí)，對(duì)建筑的美觀性和經(jīng)濟(jì)性方面的要求也不斷提高。既要求建筑安全、實(shí)用，又要求建筑經(jīng)濟(jì)、美觀，同時(shí)也要考慮到施工的便利性和時(shí)效性，那么對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的優(yōu)化設(shè)計(jì)則顯得尤為重要，而合理的建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)可以使得這些要求實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。在本文中，筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)優(yōu)化方式進(jìn)行介紹，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方式的理論體現(xiàn)

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要考慮建筑結(jié)構(gòu)的安全性、基本功能健全性等可靠性因素，我們還需要對(duì)其建筑本身的藝術(shù)美感進(jìn)行考慮，這便是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的體現(xiàn)。通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行理論分析，我們得知，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方式主要體現(xiàn)在房屋工程的分層優(yōu)化和總體優(yōu)化兩方面。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在滿足基本設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)盡可能減小建筑物的質(zhì)量中心和剛度中心之間的差異，保持平面結(jié)構(gòu)的規(guī)則性以及對(duì)稱性，以避免在水平荷載作用下建筑物產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。與此同時(shí)，在進(jìn)行豎向設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能保證其同方向的承重構(gòu)件上下貫通，使豎向剛度不發(fā)生突變，否則一旦發(fā)生剛度突變，建筑物會(huì)在水平荷載作用下產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，對(duì)抵抗水平方向的動(dòng)力荷載作用大大減小。此外，為了降低結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析方面的難度，我們可以盡量減少使用轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)。總而言之，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中具體問題具體分析，綜合多方面因素設(shè)計(jì)出最令人滿意的建筑體系。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2．1整體與局部?jī)?yōu)化每一個(gè)建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)都包括兩類特點(diǎn)，即復(fù)雜性和層次性。就復(fù)雜性而言，內(nèi)容一般包括零部件選取、建筑原料選取以及結(jié)構(gòu)類型的選取等;而層次性則主要包括建筑設(shè)計(jì)體系、建筑結(jié)構(gòu)體系以及安裝設(shè)計(jì)體系等內(nèi)容，其中每個(gè)獨(dú)立的體系又包括很多不同的下屬體系，在設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)優(yōu)化其每一個(gè)下屬體系，沖破橫向關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)工程疊加。所有的房屋建筑不僅要進(jìn)行局部的優(yōu)化，更應(yīng)該注重整體的全面優(yōu)化，這樣才能夠真正實(shí)現(xiàn)房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化的意義。

2．2壽命與分階段優(yōu)化在固定的使用年限中，任何一個(gè)建筑工程項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)都有著各式各樣可供挑選的設(shè)計(jì)方案，也就是說(shuō)，在工程的任何一個(gè)階段都能夠開展優(yōu)化工作。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)每個(gè)階段的不同性質(zhì)確定優(yōu)化方案，進(jìn)而優(yōu)化工程壽命。最終的益處就是，一方面，使建筑工程的施工質(zhì)量得到了保證，另一方面，使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益得到了增加。

2．3樁基礎(chǔ)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)樁基礎(chǔ)由預(yù)制樁和灌注樁兩種類型組成。由于施工過(guò)程中灌注樁的質(zhì)量控制較難實(shí)現(xiàn)，并且耗時(shí)較長(zhǎng)、操作復(fù)雜，因此，在符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，實(shí)際施工應(yīng)優(yōu)先選擇預(yù)制樁。另外，一般情況下，樁基越是深入，樁身與土壤之間的摩擦力和作用力就越大，因此，在選擇預(yù)制樁的同時(shí)，還應(yīng)盡可能選取長(zhǎng)度較大的預(yù)制樁。

2．4上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化在對(duì)房屋上部進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和建立模型的工程中，剪力墻的布置和設(shè)計(jì)是非常重要的一項(xiàng)因素。剪力墻的質(zhì)量需要保證其均勻性，從而使得樓層結(jié)構(gòu)的重心與其平面的中心點(diǎn)實(shí)現(xiàn)相互重合，實(shí)現(xiàn)削弱風(fēng)力或是地震等外力因素的影響。在房屋類型允許的情況下，應(yīng)該盡量采用剪力墻的大開間構(gòu)造，增加其墻肢長(zhǎng)度，這樣一方面可以實(shí)現(xiàn)墻肢數(shù)量的縮減，另一方面還可以在剛度達(dá)標(biāo)的前提下實(shí)現(xiàn)混凝土量的降低使用。另外，由于剪力墻采用鋼材作為暗柱材料，所以通過(guò)剪力墻的大開間結(jié)構(gòu)便能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋使用數(shù)量的縮減，但是，如果建筑本身不具備相應(yīng)的條件，并且對(duì)建筑物的抗震要求較高，則不能采用該類型的剪力墻。

2．5結(jié)構(gòu)同建筑保持協(xié)調(diào)優(yōu)化在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該盡量保證建筑的整體平面和整體結(jié)構(gòu)的緊密配合，最終實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)合理和造型美觀的設(shè)計(jì)效果。建筑系統(tǒng)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)潔，墻與柱的錯(cuò)位現(xiàn)象不可以發(fā)生，每一層的截面面積和高度都應(yīng)該相通。在設(shè)計(jì)電梯或是樓梯的時(shí)候，應(yīng)該盡量選擇使用高強(qiáng)建材作為承重構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)降低自重，其他構(gòu)件就應(yīng)該盡量選擇較輕質(zhì)量的材質(zhì)。在建筑的整體布局方面重心、質(zhì)心與其剛心需要保證交疊，避免扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。

2．6結(jié)構(gòu)同排水保持協(xié)調(diào)優(yōu)化由于在整個(gè)建筑中，專門用于給排水的房間有很多機(jī)械設(shè)施，所以其相比較于普通房屋，荷載強(qiáng)度較大，因此，水泵房應(yīng)該盡可能設(shè)在地下室區(qū)域。給排水房間里面的管道較為復(fù)雜，長(zhǎng)度及粗細(xì)都不盡相同，因此，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該預(yù)留足夠的尺寸和深度，同時(shí)加固其穿孔位置。除此之外，水平方向的管道如果貫穿承重墻，則應(yīng)該及時(shí)對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和加固處理。盡量保證結(jié)構(gòu)優(yōu)化同排水優(yōu)化的協(xié)調(diào)，避免管道繞梁繞柱等情況的發(fā)生。

2．7結(jié)構(gòu)同電氣保持協(xié)調(diào)優(yōu)化電氣的管線如果以導(dǎo)線形式安裝于金屬管的外部或是樓板處，則可能會(huì)造成預(yù)制結(jié)構(gòu)施工難以開展。因此，導(dǎo)線如果貫穿結(jié)構(gòu)梁體，那就需要在梁預(yù)制之前留下孔洞，與此同時(shí)需要保證墻體厚度與梁寬相同，如果做不到梁寬與墻體厚度相同，則需要確保梁的側(cè)平面與墻體一側(cè)相齊平，最終實(shí)現(xiàn)管線不在墻體外面。在房屋建設(shè)的過(guò)程中，電梯處的空洞很多、也預(yù)埋了較多的構(gòu)件，因此，電梯房的強(qiáng)度需要單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算分析，以保證合理設(shè)計(jì)，及施工的質(zhì)量和安全。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理選擇，不僅可以使建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到應(yīng)有的技術(shù)要求，還可以減少不必要的經(jīng)濟(jì)損耗。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中是一個(gè)綜合性比較強(qiáng)且極為復(fù)雜的系統(tǒng)性問題，這需要我們對(duì)其進(jìn)行深入研究。本人結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，希望此文對(duì)相關(guān)研究人員有所幫助。

參考文獻(xiàn)

［1］王也．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］．中華民居(下旬刊)，2013(03):81－82．

篇（11）

引言

隨著我國(guó)房屋建筑工程行業(yè)的高速發(fā)展，居民對(duì)房屋建筑的功能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，房屋建筑從單層、多層朝著高層建筑發(fā)展，其結(jié)構(gòu)形式也越趨多樣化和復(fù)雜化。在這種形勢(shì)下，通過(guò)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以提高建筑質(zhì)量、降低建筑成本并滿足居民對(duì)房屋建筑的品質(zhì)要求，對(duì)于房地產(chǎn)企業(yè)保持并擴(kuò)大市場(chǎng)份額具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)階段決定了建筑造價(jià)的80%以上，而這其中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由決定了建筑總造價(jià)的50%左右。我國(guó)大部分建筑施工過(guò)程中的水泥、鋼材用量均遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，有巨大的可優(yōu)化空間。本文首先分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀，并對(duì)基于ANSYS的框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是指在滿足國(guó)家和地方相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定的結(jié)構(gòu)安全度要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際建筑物的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)需求，通過(guò)選擇合理的體系及結(jié)構(gòu)，結(jié)合精確的計(jì)算機(jī)模型計(jì)算、校核與應(yīng)力分析，制定出詳細(xì)的配筋方法等設(shè)計(jì)內(nèi)容，最終達(dá)到有效降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及整體工程造價(jià)的目的。

按照結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展的難易程度，可將其分為截面或者尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、布局優(yōu)化以及類型優(yōu)化等5個(gè)層次，但結(jié)構(gòu)優(yōu)化在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用還比較有限，主要因?yàn)椋海?）在現(xiàn)行國(guó)家和地方相關(guān)法律法規(guī)中，對(duì)建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求不夠明確，設(shè)計(jì)人員往往僅對(duì)尺寸、鋼筋數(shù)目等細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，沒有考慮總體設(shè)計(jì)理念，無(wú)法獲得最優(yōu)結(jié)果。（2）設(shè)計(jì)人員僅了解最基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)軟件，在行業(yè)內(nèi)部對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法的推廣不足。（3）相關(guān)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法缺乏實(shí)踐檢驗(yàn)，由于實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素、變量和約束條件較多，給目標(biāo)函數(shù)的建立帶來(lái)較大困難，因此現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法中界定的優(yōu)化目標(biāo)與實(shí)際工程需求還有較大差距。

2 基于ANSYS的框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原理：基于數(shù)學(xué)模型構(gòu)建優(yōu)化模型，在此基礎(chǔ)上使用優(yōu)化方法和優(yōu)化工具進(jìn)行迭代計(jì)算，對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，得到相應(yīng)的機(jī)制，并最終獲得最有結(jié)果。國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)分析模型及其優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1所示。

表1 國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)分析模型及其優(yōu)缺點(diǎn)

模型 平面框架 協(xié)同工作 薄壁柱 墻組元 板-梁墻元 平面應(yīng)力元 殼元墻元

簡(jiǎn)圖

優(yōu)點(diǎn) 計(jì)算快

手動(dòng)校核 計(jì)算較快

考慮了空間整體性 適用于所有平面、效率高 剪力墻可以多點(diǎn)傳力，變型較協(xié)調(diào) 變形較協(xié)調(diào)，自由度較少 簡(jiǎn)單實(shí)用，充分考慮墻平面內(nèi)剛度 分析精確較高，能直接與一般梁柱單元連接

缺點(diǎn) 模型粗糙

適應(yīng)面窄 適應(yīng)面窄

近似結(jié)果 剪力墻要求比較規(guī)則，單點(diǎn)傳力 尚在實(shí)用 結(jié)果偏柔，有時(shí)失真 近似考慮墻平面外剛度 自由度太多，計(jì)算效率低，數(shù)據(jù)和程序復(fù)雜

代

表

軟

件 建研院

PKPM 建研院

XTJS 建研院TBSA

TAT 建研院

TBWE 美國(guó)加州

ETABS

清華

TUS/ADBW 大連理工

DASTAB

美國(guó)加州

ETABS（95） 建研院

SATWE

北大SAP84

ANSYS軟件是以有限元分析為基礎(chǔ)的大型通用CAE軟件，該軟件分為前處理、分析計(jì)算和后處理三個(gè)模塊。優(yōu)化設(shè)計(jì)包含在分析計(jì)算模塊，ANSYS提供了零階方法和一階方法兩種優(yōu)化方法來(lái)解決各類優(yōu)化模擬問題。運(yùn)用某工程實(shí)例說(shuō)明ANSYS在框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的方法。

（1）工程實(shí)例概況。某房屋建筑的二層梁梁長(zhǎng)5700mm，梁截面為250mm×450mm。其梁配筋，梁端負(fù)筋為4根三級(jí)鋼，直徑為16mm，梁底正筋為3根三級(jí)鋼，其中2根直徑為20mm，一根直徑為16mm。箍筋為一級(jí)鋼，直徑8mm，間距200mm，加密區(qū)100mm。現(xiàn)優(yōu)化器梁截面與鋼筋截面。梁的相關(guān)結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中梁上的均布載荷為P=43.3kN?m。

（2）構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)。目標(biāo)函數(shù)是梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的總造價(jià)最小，目標(biāo)函數(shù)如式（1）所示。

（1）

式中，為單位體積混凝土的價(jià)格，初始為0.000057元/cm3;為單位質(zhì)量鋼筋價(jià)格，初始為0.4831元/kg;為單元面積模板的價(jià)格，初始為0.00016元/cm3;為負(fù)筋的總長(zhǎng)度與梁全長(zhǎng)的比值，初始值為2。

（3）優(yōu)化設(shè)計(jì)。建立分離式有限元模型，混凝土采用SOLID65單元，鋼筋采用LINE8單元，進(jìn)行模擬優(yōu)化，梁的變形模擬圖如圖2所示，最終框架梁的優(yōu)化結(jié)果如表2所示。

（a）鋼筋混凝土梁應(yīng)力圖 （b）鋼筋應(yīng)力變形

（c）鋼筋混凝土梁應(yīng)力變形

圖2 梁的變形模擬圖

表2 框架梁優(yōu)化結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先需要保證建筑物的功能性、耐久性和安全性，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)最大限度的控制建筑成本，才能有效提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，就需要針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同階段的內(nèi)容和特征，將結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用其中，以保證設(shè)計(jì)的合理性和可行性，并達(dá)到最終的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]李能能，董斌.房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用探討[J]. 建筑設(shè)計(jì)管理， 2013 （12）： 73-75.