序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇優(yōu)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)各行各業(yè)對(duì)大型自吸離心泵的需求不斷增加，大型自吸離心泵應(yīng)用廣泛，在城市給排水、灌溉工程以及工業(yè)循環(huán)水等方面發(fā)揮著重要的作用，所以，研究大型自吸離心泵的設(shè)計(jì)方法、完善大型自吸離心泵的設(shè)計(jì)理論，能夠有效提高泵的工作效率，對(duì)提高自吸離心泵的性能有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 大型自吸離心泵存在的問題

從上世紀(jì)60年代開始我國(guó)就開始了對(duì)大型自吸離心泵的研究，到90年代提出了應(yīng)用彈性橡膠閥來實(shí)現(xiàn)回流孔自動(dòng)關(guān)閉的理論，在此基礎(chǔ)上研制出了外混式結(jié)構(gòu)的自吸離心泵，提高了泵的可靠性，這種離心泵得到了廣泛的使用。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)大型自吸離心泵的要求也在不斷提高，文章針對(duì)大型自吸離心泵的結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及成本等方面對(duì)其進(jìn)行了廣泛的調(diào)查，總結(jié)出了目前大型自吸離心泵存在的主要問題：（1）自吸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法有待完善。在國(guó)內(nèi)離心泵生產(chǎn)企業(yè)中，大多數(shù)還是生產(chǎn)內(nèi)混式和外混式自吸離心泵，缺乏創(chuàng)新，離心泵的工作效率和自吸性能有待提高；（2）自吸原理比較單一。大多數(shù)自吸離心泵采用的是上世紀(jì)90年代提出的通過彈性橡膠閥壓縮來控制回流孔自動(dòng)關(guān)閉從而實(shí)現(xiàn)自吸的理論，這種自吸原理雖然得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這種自吸原理逐漸變得單一、落后；（3）大型自吸離心泵的材料單一。我國(guó)生產(chǎn)大型自吸離心泵的主要材料是鑄鐵，這會(huì)導(dǎo)致大型自吸離心泵比較重，也會(huì)一定程度上增大工作人員的工作強(qiáng)度。

2 大型自吸離心泵結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 大型自吸離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大型自吸離心泵通過自吸系統(tǒng)將泵的進(jìn)口管內(nèi)空氣排凈并實(shí)現(xiàn)快速自吸，保證了泵的工作效率，提高了泵的自吸性能。大型自吸離心泵的主要結(jié)構(gòu)由吸入段、泵體、冷卻油箱、軸承以及自吸系統(tǒng)等組成，泵與自吸系統(tǒng)采用螺栓連接，密封形式為油冷卻，保證泵工作效率和可靠性，大型自吸離心泵的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 大型自吸離心泵三維結(jié)構(gòu)圖

2.2 大型自吸離心泵的設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)流量為Q=500m3/h，揚(yáng)程H=45m，泵的轉(zhuǎn)速n=2200r/min，柴油機(jī)的功率為P=100kW，泵的效率ηh=83.5%，泵及裝置效率ηm%=65.5%。

2.3 葉輪水利設(shè)計(jì)

大型自吸離心泵內(nèi)部水的流動(dòng)非常復(fù)雜，在自吸系統(tǒng)工作時(shí)涉及到氣液的混合，葉輪是非常重要的過流部分，葉輪的設(shè)計(jì)關(guān)系到泵的流量和抗氣蝕性能等，對(duì)于大型自吸離心泵的正常工作起著重要的作用。本裝置葉輪的結(jié)構(gòu)采用閉式結(jié)構(gòu)，葉輪的設(shè)計(jì)首先需要確定泵的比轉(zhuǎn)速，比轉(zhuǎn)速可以采用以下公式來計(jì)算：

n■=■=188

其次，需要確定泵的進(jìn)出口直徑，泵的進(jìn)口直徑是指進(jìn)口管法蘭處內(nèi)徑，常用泵的進(jìn)口直徑、流速以及流量之間的關(guān)系表1所示。

表1

根據(jù)圖表再加上實(shí)際情況選擇泵的進(jìn)口直徑為200mm，大型自吸離心泵的出口直徑選擇與進(jìn)口直徑相同，也為200mm；最后要確定葉輪的主要尺寸，葉輪直徑也叫做葉輪頸部直徑，本裝置使用的是懸臂式葉輪。通過一系列計(jì)算可得，葉輪進(jìn)口直徑為200mm，葉輪出口寬度為200mm，葉片包角為120°，進(jìn)口安放角為25°，出口安放角為30°，葉片厚度為8mm，葉片數(shù)為6片。

3 大型自吸離心泵自吸系統(tǒng)工作原理

本大型自吸離心泵采用了文丘里自吸系統(tǒng)，文丘里自吸系統(tǒng)是一種以壓縮空氣作為動(dòng)力的排氣裝置，主要由噴嘴、逆止濾網(wǎng)以及排氣裝置外殼等組成。文丘里自吸系統(tǒng)的排氣裝置和進(jìn)口管采用螺栓連接，中間安裝金屬濾網(wǎng)，用來過濾固體顆粒，文丘里自吸系統(tǒng)內(nèi)部沒有運(yùn)動(dòng)部件，所以不需要設(shè)置裝置，而且密封性能良好，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)工作可靠性也大幅提升。文丘里自吸系統(tǒng)通過壓縮空氣產(chǎn)生射流，這時(shí)逆止閥會(huì)被打開，射流會(huì)不斷地卷吸泵體內(nèi)的空氣，然后排出。與此同時(shí)，逆止閥會(huì)組織外部的氣體進(jìn)入泵體內(nèi)部，經(jīng)過這樣的反復(fù)排氣會(huì)使泵體產(chǎn)生真空，這時(shí)水流進(jìn)入葉輪，水流的作用力會(huì)將逆止閥關(guān)閉，這時(shí)離心泵開始了正常工作，實(shí)現(xiàn)了大型離心泵的自吸功能。

4 大型自吸離心泵試驗(yàn)研究

按照上述設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)水泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)，并按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3216-2005《回轉(zhuǎn)動(dòng)力泵水力性能驗(yàn)收試驗(yàn)1級(jí)和2級(jí)》進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。預(yù)測(cè)性能曲線與實(shí)驗(yàn)性能曲線重合度非常高，由于集合造型、湍流模型以及計(jì)算方法等都會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的誤差在可以接受的范圍之內(nèi)。同時(shí)對(duì)大型自吸離心泵自吸性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)自吸離心泵自吸高度達(dá)到5米時(shí)，自吸時(shí)間應(yīng)小于120s，本裝置進(jìn)行自吸實(shí)驗(yàn)時(shí)，自吸高度達(dá)到5米時(shí)自吸時(shí)間為75s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，通過實(shí)驗(yàn)可以得出，大型自吸離心泵的性能參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語

綜上所述，文章對(duì)離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法進(jìn)行了分析，介紹了泵的結(jié)構(gòu)、自吸系統(tǒng)以及葉輪等的設(shè)計(jì)，通過對(duì)大型自吸離心泵試驗(yàn)研究可以得出其性能參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，甚至一些參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)大型自吸離心泵進(jìn)行研究，提高了泵的工作效率和性能，對(duì)促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

篇（2）

1.1給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型研究

給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型是進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其優(yōu)劣程度決定優(yōu)化設(shè)計(jì)是否成功。因此，所建的模型必須真實(shí)地反映管網(wǎng)運(yùn)行特征及管理要求。其模型的發(fā)展經(jīng)歷單目標(biāo)函數(shù)和多目標(biāo)函數(shù)兩個(gè)階段。20世紀(jì)50年代后，國(guó)內(nèi)的研究者開始對(duì)管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型研究，取得一定成果的有同濟(jì)大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等。國(guó)內(nèi)研究者一般都以管網(wǎng)年費(fèi)用折算值最小為目標(biāo)函數(shù)建立管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。此模型沒有考慮管網(wǎng)的可靠性約束。隨著研究的深入和實(shí)踐證明，人們逐漸認(rèn)識(shí)到若僅以經(jīng)濟(jì)性作為管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)與工程實(shí)際相比存在某種欠缺和不足，還需要考慮系統(tǒng)可靠性這一因素。

1.2給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型求解算法研究

給水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型求解方法主要經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。

（1）拉格朗日函數(shù)優(yōu)化法。該方法主要用于求解以管徑和水頭損失為變量的單目標(biāo)單工況優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。應(yīng)用拉格朗日未定系數(shù)法，將目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后用計(jì)算機(jī)進(jìn)行求解。但是由于管徑為離散變量，應(yīng)用此法求得的管徑需要進(jìn)行圓整，化為市售管徑，這在某種程度上破壞了解的最優(yōu)性。該算法目前應(yīng)用較少。

（2）數(shù)學(xué)規(guī)劃法。

①線性規(guī)劃。線性規(guī)劃法是在一組線性約束條件下，求某個(gè)線性目標(biāo)函數(shù)的最小值(最大值)。該方法只能解決樹狀管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此該算法應(yīng)用較少。

②動(dòng)態(tài)規(guī)劃法。動(dòng)態(tài)規(guī)劃法是一種求解多階段決策過程最優(yōu)化方法。該法對(duì)模型中的目標(biāo)函數(shù)和約束條件的形式要求不高，以標(biāo)準(zhǔn)管徑為變量計(jì)算結(jié)果不需要調(diào)整。該方法對(duì)小型樹狀管網(wǎng)能得到最優(yōu)解;對(duì)于簡(jiǎn)單的環(huán)狀管網(wǎng)，需預(yù)先假設(shè)一組管徑并進(jìn)行初始流量分配，將環(huán)狀網(wǎng)化為樹狀網(wǎng);對(duì)于復(fù)雜管網(wǎng)應(yīng)用該法不能得到最優(yōu)解。

③非線性規(guī)劃法。非線性規(guī)劃法是在一組非線性約束條件下，尋求非線性目標(biāo)函數(shù)的最大值或最小值。在管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，目前所建的模型基本都是非線性模型，因?yàn)榇朔N模型能更好地反映管網(wǎng)系統(tǒng)各因素之間的關(guān)系，因此該方法能提高計(jì)算精度。非線性規(guī)劃法能較好的反映管網(wǎng)系統(tǒng)的本質(zhì)。

(3)隨機(jī)搜索優(yōu)化方法。

①神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法是將優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件映射到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力系統(tǒng)，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)力系統(tǒng)演化機(jī)制，搜索到局部最優(yōu)解，將最優(yōu)解映射為動(dòng)力系統(tǒng)平衡點(diǎn)。目前將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法用于環(huán)狀管網(wǎng)方面的研究較少。

②蟻群算法。蟻群算法(ACOAs)是由意大利學(xué)者Dorigo于1996年提出的一種模擬螞蟻尋食行為的算法。該算法能夠智能搜索、全局優(yōu)化，且易與其它算法結(jié)合。但有以下缺點(diǎn)：a:當(dāng)規(guī)模較大時(shí)，算法效率下降得很快，需要較長(zhǎng)的搜索時(shí)間；b:容易出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，即搜索到一定程度后，所有個(gè)體所發(fā)現(xiàn)的解完全一致，不能對(duì)解空間進(jìn)一步進(jìn)行搜索，不利于發(fā)現(xiàn)更好的解，從而容易陷入局部最優(yōu)。

③遺傳算法。遺傳算法(GA)近年來被認(rèn)為是管網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)的飛躍，它通過模擬自然界生物種群的遺傳和自然選擇機(jī)制，隨機(jī)搜索最優(yōu)解。遺傳算法是以標(biāo)準(zhǔn)管徑為決策變量的，對(duì)其采用一定的編碼方式，通過選擇、交叉和變異等操作，求得最優(yōu)解。它的優(yōu)勢(shì)主要在于:a:該算法不受可微、可導(dǎo)、連續(xù)等數(shù)學(xué)處理方式的限制；b:以離散的標(biāo)準(zhǔn)管徑為決策變量避免了非線性規(guī)劃法需對(duì)連續(xù)管徑進(jìn)行“圓整”帶來的偏差；c:該算法是一種隨機(jī)搜索過程，不會(huì)形成局部最優(yōu)解；該算法也存在一些缺陷，如遺傳算法的早熟現(xiàn)象、適應(yīng)度值難以標(biāo)定、接近最優(yōu)解時(shí)收斂很慢等。

篇（3）

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

對(duì)于一個(gè)項(xiàng)目，工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是針對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)體系、基礎(chǔ)形式以及結(jié)構(gòu)細(xì)部等進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的時(shí)候還必須考慮到相應(yīng)的布置、選型、造價(jià)以及受力等方面的問題，然后根據(jù)工程的實(shí)際情況并結(jié)合建筑物的經(jīng)濟(jì)性要求，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 為了適應(yīng)時(shí)展的要求，建筑的結(jié)構(gòu)形式必須不斷的進(jìn)行創(chuàng)新。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師來說，要在確保建筑結(jié)構(gòu)具有一定的安全保證的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)更合理、更經(jīng)濟(jì)、更能體現(xiàn)創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)形式。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的優(yōu)化，在對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)相關(guān)的設(shè)計(jì)中的應(yīng)用意義重大，不僅能夠滿足了建筑的實(shí)用與美觀，而且還可以有效地對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行控制。對(duì)于建筑商來說，其當(dāng)然希望用最少的投資，而獲得最大的收益，然而又必須對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、可靠性以及安全性做出保證，這必然要求對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化和傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行比較我們可以發(fā)現(xiàn)：運(yùn)用設(shè)計(jì)優(yōu)化的技術(shù)能夠降低整個(gè)建筑工程造價(jià)10%～40％。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)能夠使得建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的每個(gè)單元都得到最佳的協(xié)調(diào)，并可以對(duì)材料的性能進(jìn)行最合理的利用。這樣不僅能夠保證相關(guān)規(guī)定的安全系數(shù)，還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)用性。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟

2.1 建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化的模型

在我們對(duì)房屋結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行必要的優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)候，可以分成三步進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。下面將對(duì)每一步驟進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

2.1.1 要對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行合理的選擇

通常在對(duì)設(shè)計(jì)變量進(jìn)行選擇時(shí)，我們把對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響的主要參數(shù)作為設(shè)計(jì)變量。如目標(biāo)控制的相關(guān)參數(shù)（損失的期望C2 和結(jié)構(gòu)的造價(jià)C1）和約束控制相關(guān)參數(shù)（結(jié)構(gòu)的可靠度PS）等；然而還有一些影響不是太大，其變化范圍也不是很大或者由局部性以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)要求就能夠滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求的一些參數(shù)，我們可以用預(yù)定參數(shù)來表示，這樣能夠使得我們的設(shè)計(jì)量、計(jì)算量以及編制程序的工作量均大大減小。

2.1.2 對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行確定

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候，我們還必須尋找一組能夠滿足相關(guān)的預(yù)定條件的截面相應(yīng)的幾何尺寸、鋼筋面積以及相應(yīng)的失效概率的函數(shù)，使得工程造價(jià)最少。 針對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)都有條件和相對(duì)的，即為“最滿意解”而不是最優(yōu)解。

2.1.3 對(duì)約束條件進(jìn)行確定

對(duì)于房屋的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化來說，必須在確保結(jié)構(gòu)整體可靠的基礎(chǔ)上，對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的約束條件進(jìn)行相應(yīng)的確定，設(shè)計(jì)優(yōu)化的約束條件主要包括裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、構(gòu)件單元約束、應(yīng)力約束、結(jié)構(gòu)體系約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件以及從正常使用極限狀態(tài)下的彈性約束到最終極限狀態(tài)的彈塑性約束等約束條件。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們必須對(duì)目標(biāo)約束條件與實(shí)際的約束條件進(jìn)行相應(yīng)的比較與分析，確保每個(gè)約束條件都必須滿足相應(yīng)的要求，化繁為簡(jiǎn)，抓大放小，以實(shí)現(xiàn)最佳的設(shè)計(jì)。

2.2 對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算方案進(jìn)行設(shè)定

根據(jù)可靠度進(jìn)行的房屋結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)具有多約束且非線性的優(yōu)化問題以及復(fù)雜的多變量，在進(jìn)行相應(yīng)的分析計(jì)算中，一般把有約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換成無約束優(yōu)化問題的求解。常用的優(yōu)化設(shè)計(jì)的計(jì)算方法有拉格朗日乘子法、復(fù)合形法、準(zhǔn)則法以及Powell（鮑威爾） 法等基于不同理論準(zhǔn)側(cè)的計(jì)算方法。

2.3 進(jìn)行程序的相關(guān)設(shè)計(jì)

針對(duì)具體的工程設(shè)計(jì)，我們可以根據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求選擇有限元分析軟件或者設(shè)計(jì)配筋軟件，可以選擇針對(duì)具體構(gòu)件進(jìn)行有限元分析或者是針對(duì)整體結(jié)構(gòu)實(shí)際工程計(jì)算分析。針對(duì)復(fù)雜的超高超限的工程可以進(jìn)行專門的不同目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體可選用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)MCADS。

2.3 結(jié)果分析

我們必須對(duì)相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行必要的分析比較，選擇出最佳的設(shè)計(jì)方案。在這個(gè)過程中，我們對(duì)出現(xiàn)的問題必須全方位、多角度的考慮。例如，鋼結(jié)構(gòu)滿應(yīng)力設(shè)計(jì)中病態(tài)桿的出現(xiàn)等。這一步驟在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中尤其重要，合理的選擇設(shè)計(jì)方案，不僅能夠確保結(jié)構(gòu)的美觀、安全性、合理性以及實(shí)用性，還能夠?qū)κ┕ぶ械馁Y金的投入有著重大的影響。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中只強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性要求，而忽略技術(shù)要求，是不正確的；同樣只考慮技術(shù)要求，忽略經(jīng)濟(jì)性要求，也是不合理的。我們必須在滿足現(xiàn)行規(guī)范的前提下，區(qū)分“應(yīng)”和“宜”，對(duì)兩者進(jìn)行合理的配置，才能達(dá)到相關(guān)要求。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用

當(dāng)下，限額設(shè)計(jì)已經(jīng)成為常態(tài)，建設(shè)商經(jīng)常附加各種各樣的設(shè)計(jì)條件，對(duì)于這樣的項(xiàng)目我們可以從前期設(shè)計(jì)、整體設(shè)計(jì)、舊房改造以及抗震設(shè)計(jì)等方面采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法來節(jié)約造價(jià)。下面對(duì)實(shí)踐應(yīng)用中的問題進(jìn)行簡(jiǎn)單的說明：

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)注意前期參與

前期方案直接會(huì)影響到工程的造價(jià)，然而很多建筑物的設(shè)計(jì)往往忽略了這一點(diǎn)。項(xiàng)目立項(xiàng)后，結(jié)構(gòu)師應(yīng)該及時(shí)跟進(jìn)，對(duì)建筑方案提出合理的指導(dǎo)意見，避免出現(xiàn)超限、超規(guī)范的情況，前期參與能夠讓我選擇合理的結(jié)構(gòu)形式以及合理的設(shè)計(jì)方案，節(jié)約造價(jià)占50%以上。

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

在沒有具體數(shù)值量化的情況下，我們可以使用概念設(shè)計(jì)。例如，對(duì)地震的烈度進(jìn)行設(shè)防時(shí)，由于它存在這不確定的因素，所以我們無法找到與實(shí)際相符合的計(jì)算式，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候我們可以使用概念設(shè)計(jì)的方法，把相應(yīng)的數(shù)值作為參考與輔助相關(guān)的依據(jù)。同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須合理并靈活的使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，從而達(dá)到最佳的效果。

在設(shè)計(jì)過程中必須對(duì)細(xì)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，物盡其材。例如，豎向柱構(gòu)件采用高強(qiáng)度混凝土能夠有效減少柱子截面，而對(duì)于水平構(gòu)件來說就可以降低混凝土標(biāo)號(hào)，這樣既可以達(dá)到受力要求，又可以節(jié)約成本。后期的優(yōu)化設(shè)計(jì)和細(xì)部結(jié)構(gòu)精細(xì)化設(shè)計(jì)能節(jié)約一定的經(jīng)濟(jì)成本。此階段通過優(yōu)化設(shè)計(jì)能節(jié)約造價(jià)10%以上。

3.3 下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)尤為重要，基礎(chǔ)造價(jià)能占到結(jié)構(gòu)成本的30%左右，在地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，我們必須選取合適的基礎(chǔ)方案，確定合理的持力層，盡量選擇天然地基，樁基能不用則不用，可以有效降低成本、節(jié)約工期。如果不可避免的采用樁基，需根據(jù)樁端持力層的厚度選擇合理的樁長(zhǎng)，并根據(jù)土層情況確定是否采用后壓漿灌注樁；而對(duì)于管樁，同樣直徑可以考慮選用方樁，能夠提高20%的摩擦力。通過對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的分析比較，然后選取最佳的設(shè)計(jì)方案。

4 結(jié)語

對(duì)于住宅建筑，目前限額設(shè)計(jì)已經(jīng)成為常態(tài)，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法已經(jīng)無法滿足建設(shè)商的要求，在目前的設(shè)計(jì)中采用優(yōu)化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為無法回避的問題。通過選擇合理的結(jié)構(gòu)體系以及基礎(chǔ)方案，充分利用材料強(qiáng)度，降低自重，活學(xué)活用規(guī)范做到精細(xì)化設(shè)計(jì)能夠節(jié)約可觀的工程造價(jià)，適應(yīng)建設(shè)綠色可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的要求。

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（4）

基金項(xiàng)目:本項(xiàng)目為2014年省科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目承擔(dān)的“基于ANSYS的門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析及優(yōu)化研究”的研究項(xiàng)目，（編號(hào)為：20142BBE50009）

集裝箱起重機(jī)中最為復(fù)雜的故障是門架變形，其中，門架的下?lián)献冃?，?duì)起重機(jī)的正常運(yùn)行危害最大。本文采用有限元分析軟件ANSYS建立了起重機(jī)的有限元模型，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、模態(tài)分析，從應(yīng)力分布和應(yīng)力集中兩個(gè)方面對(duì)該起重機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)和校核。

1起重機(jī)門架結(jié)構(gòu)有限元模型的建立

集裝箱起重機(jī)門架是由標(biāo)準(zhǔn)型鋼構(gòu)成，結(jié)構(gòu)對(duì)稱。首先建立起重機(jī)門架整體三維模型。

1.1起重機(jī)主要性能參數(shù)。該起重機(jī)主要性能參數(shù)為：額定載荷320T；跨度25m；桁高12m；起升速度9.5/19 m/min；最大起升高度10/12m；小車輪距3035mm；小車質(zhì)量5t；吊鉤總重2T；材料全部采用Q235。門式起重機(jī)門架的主要結(jié)構(gòu)與參數(shù)如圖1所示。

1-前端梁 2-道軌 3-后端梁 4-主梁 5-前上橫梁

6-后上橫梁7-門腿 8-底橫梁

1.2起重機(jī)有限元模型單元選擇

采用ANSYS中的三維梁?jiǎn)卧?，劃分單元建立有限元分析模型。門架結(jié)構(gòu)有限元模型劃分后的單元95401個(gè)，節(jié)點(diǎn)數(shù)182120。圖2為該起重機(jī)劃分單元后的有限元網(wǎng)格模型。

2應(yīng)力分布分析

2.1固定載荷

按圖1所示的工況位置，要求額定起門力：工況1（16T）、工況2（在門架中間帶運(yùn)行吊重11T運(yùn)行）工況3（10T）、工況4（9T）、工況5（（懸臂處5T）；規(guī)定起重機(jī)主梁方向?yàn)閆方向，垂直地面向上方向?yàn)閅方向，X向垂直于起重機(jī)平面。

2.2移動(dòng)載荷

起升載荷16T，同時(shí)，取動(dòng)力系數(shù)1.25；起重機(jī)自重，在建模過程中單位采用SI（MKS），取重力加速度g =10；抓斗和小車結(jié)構(gòu)自重共為5T；水平慣性載荷：根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，取加速度0.13 m/s2，取加速度放大倍數(shù)1.5。選擇對(duì)門架最危險(xiǎn)的工況1、工況2和工況5載荷組合進(jìn)行分析，如果這三工況沒有問題，其它工況也就沒有問題。

2.3計(jì)算結(jié)果分析

1）小車在工況1起吊16T額定載荷時(shí)，由圖3~6所示。

由上各工況的位移、等效應(yīng)力數(shù)據(jù)分析可以看出：

（1）X方向最大位移為9.566，最大位移發(fā)生在小車位于工況2上，滿足規(guī)范要求的；

（2）Y方向最大位移為11.658，最大位移發(fā)生在小車位于工況5上，位移動(dòng)載數(shù)值過大；（3）Z方向最大位移為13.98，最大位移發(fā)生在小車位于工況5上，最大位移13.98；

（4）最大等效應(yīng)力為333MPa，最大等效應(yīng)力發(fā)生在小車位于工況5上。

2.4方案優(yōu)化設(shè)計(jì)比較

重新對(duì)圖2進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在ansys中進(jìn)行一系列的操作，得到有限元模型有95300個(gè)單元，181367個(gè)節(jié)點(diǎn)，稱為方案2，比較后發(fā)現(xiàn)，門架結(jié)構(gòu)和受力上沒有什么變化，只是將主梁懸臂端變?yōu)橐惶菪谓Y(jié)構(gòu)，也就是說只進(jìn)行小車工況5時(shí)（在懸臂端）的計(jì)算即可。

通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量，如表4所示。數(shù)據(jù)表明，實(shí)際測(cè)量值與有限元分析計(jì)算結(jié)果比較吻合，有限元分析結(jié)果有較高的計(jì)算精度。

3結(jié)論

本文研究的對(duì)象為集裝箱門式起重機(jī)門架，采用有限元分析軟件ANSYS對(duì)門架進(jìn)行分析，并在原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到了以下目的：

篇（5）

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

1 引言

電梯轎架的主要功能是支撐整個(gè)轎廂系統(tǒng)，載著轎廂在曳引鋼絲繩的作用下沿著電梯導(dǎo)軌上下運(yùn)行，它要具有足夠強(qiáng)度的同時(shí)也要保證轎廂內(nèi)乘客乘坐舒適，且要有與安全制動(dòng)裝置相配合的機(jī)構(gòu)來保證特殊狀態(tài)下乘客的安全。一套設(shè)計(jì)合理的產(chǎn)品須滿足如下幾個(gè)基本要求：

1）結(jié)構(gòu)、功能及強(qiáng)度要求

2）使用性能要求。

3）標(biāo)準(zhǔn)化及成本、工藝等要求

以下以轎架上橫梁設(shè)計(jì)為例，介紹最優(yōu)化方法和CAE有限元分析方法在電梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的具體應(yīng)用。

2 上橫梁受力分析及結(jié)構(gòu)選型

在轎架系統(tǒng)中，上橫梁需承受所有的重量，所以上橫梁所用物料的結(jié)構(gòu)形式和尺寸參數(shù)是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。 以載重1600kg轎架設(shè)計(jì)為例，其中轎架各部分重量分布如下表：

表2.1系統(tǒng)配置參數(shù)

2.1 截面選型

上橫梁承受的主要載荷類型是彎矩，因此要優(yōu)化截面類型就要選擇截面面積最小且抗彎系數(shù)最大的截面形狀。截面形狀為簡(jiǎn)單的矩形時(shí)（矩形高度為h，寬度為b），截面的抗彎系數(shù)為

ABC

圖2.1三種常見上橫梁截面

取3種截面的高度尺寸相同，在相同面積下比較其慣性矩及抗彎截面系數(shù)，根據(jù)截面慣性矩如下計(jì)算公式及具體截面的慣性矩算法可對(duì)圖2.1三種截面抗彎系數(shù)進(jìn)行對(duì)比。

（以上公式：即面積元素A對(duì)Z軸的慣性矩為：面積A與其到Z軸的距離平方的乘積。）

經(jīng)比較，截面A和C的慣性矩和截面抗彎系數(shù)在高度和面積相同的情況下大于截面B，考慮到結(jié)構(gòu)的加工工藝，截面A加工較C更為簡(jiǎn)單，所設(shè)計(jì)的上橫梁基本結(jié)構(gòu)型式如下圖2.2所示（圖右為上橫梁橫截面示意圖）。

圖2.2 上橫梁結(jié)構(gòu)型式及橫截面示意圖

2.2 上承重梁受力情況分析

取單根梁為研究對(duì)象，上橫梁長(zhǎng)度為L(zhǎng)，其受力簡(jiǎn)圖如下圖所示：

圖2.1 上橫梁受力簡(jiǎn)圖

單根梁所受力為：

2.3截面模量計(jì)算

為便于計(jì)算，將上橫梁槽鋼截面簡(jiǎn)化分解成如圖2.2所示的模塊，其中上橫梁高度為h，寬度為b，厚度值為t，分別計(jì)算截面3個(gè)部分的慣性矩得：

上橫梁所受應(yīng)力為

3參數(shù)優(yōu)化及有限元分析

3.1 上橫梁結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化計(jì)算

結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的是為尋求零部件結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)配置，力求綜合滿足各設(shè)計(jì)目標(biāo)。如使所設(shè)計(jì)的部件在強(qiáng)度滿足時(shí)，具有更小的原材料消耗量，最佳的制作裝配工藝等。根據(jù)引言所述的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及對(duì)上橫梁的受力分析，確立上橫梁結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型如下:

其中優(yōu)化目標(biāo)為：上橫梁重量最小，對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)為：

約束條件1為：最大應(yīng)力小于材料屈服極限235MPa，其對(duì)應(yīng)的約束條件為：

約束條件2為：上橫梁的最大撓度σ≤【σ】，其中【σ】為上橫梁最大容許撓度，【σ】=3，其對(duì)應(yīng)的約束條件方程為

根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，初步確定上述各參數(shù)變化范圍為：

根據(jù)表2.1所列出的電梯轎廂的各部分重量值，計(jì)算得出作用在上橫梁上的總重量為：

又由文中2.2對(duì)上橫梁的受力分析所得，單根梁所承受的力和彎矩分別為

將上述公式所計(jì)算值代入目標(biāo)函數(shù)及約束條件，并在matlab中應(yīng)用數(shù)值搜索和窮舉法對(duì)優(yōu)化方程進(jìn)行求解得：

t=8.32mmb=76.8mm h=230.6mm

當(dāng)上橫梁截面參數(shù)取上述3個(gè)值時(shí)，滿足優(yōu)化優(yōu)化目標(biāo)，此時(shí)為參數(shù)的優(yōu)化值，即保證零件強(qiáng)度的情況下，材料重量最小。

因此，根據(jù)GB型材標(biāo)準(zhǔn)，選用厚度的槽鋼作為載重1600kg轎架上橫梁材料。此時(shí)，根據(jù)式3.1函數(shù)，計(jì)算的上橫梁的實(shí)際重量為

按優(yōu)化計(jì)算值，在solidworks中創(chuàng)建上橫梁實(shí)際結(jié)構(gòu)模型，測(cè)得上橫梁實(shí)際重量值和慣性矩分別為：

此為優(yōu)化的最終結(jié)果。

3.2優(yōu)化解的有限元驗(yàn)算

根據(jù)3.1中對(duì)上橫梁橫截面參數(shù)優(yōu)化計(jì)算得出的最優(yōu)解，在solidworks中，創(chuàng)建上橫梁結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)易模型，并依據(jù)對(duì)上橫梁的受力分析，在ansys 12.0環(huán)境下對(duì)該參數(shù)下的上橫梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力解析，得出的結(jié)果見下圖3.1。

圖3.1 上橫梁ansys仿真結(jié)果圖

從圖3.1可以看出上橫梁的最大應(yīng)力為211.46MPa，為壓應(yīng)力，而最容易引起破壞的拉應(yīng)力的為81.67，均小于材料Q235的屈服強(qiáng)度極限，由圖右的應(yīng)變示意中，上橫梁的最大變形為2.7263mm，小于容許撓度【σ】=3，因此優(yōu)化計(jì)算得出的截面參數(shù)t=9，b=80，h=250合格。

4結(jié)論

在電梯行業(yè)中，現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的使用也越來越多，本文應(yīng)用最優(yōu)化思想和現(xiàn)代CAD/CAE手段以電梯轎架零部件上橫梁為例，說明了優(yōu)化設(shè)計(jì)和有限元方法在電梯部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 傅海明.電梯轎廂的ansys優(yōu)化設(shè)計(jì).機(jī)電信息.2012（6）

篇（6）

在建筑設(shè)計(jì)的工作中，通常需要進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的工作開展是在建筑設(shè)計(jì)的招標(biāo)工作完成之后，中標(biāo)的設(shè)計(jì)單位需要與建筑的建設(shè)單位進(jìn)行接洽，對(duì)于建筑物種的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行必要的探討，對(duì)于建筑設(shè)計(jì)中的不合理的地方進(jìn)行優(yōu)化，這是建筑工程中非常重要的一項(xiàng)工作，本文就針對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作中的相關(guān)問題予以分析探討。

一、開展建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作的意義

在建筑設(shè)計(jì)方案的招標(biāo)的過程中，中標(biāo)的設(shè)計(jì)方案會(huì)在一定程度上優(yōu)于其他方案，但并不是說中標(biāo)的方案是完美的，因?yàn)樵诮ㄖ桨傅脑O(shè)計(jì)過程中不允許設(shè)計(jì)單位與建設(shè)單位之間有過多的交流，這就使得設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑方案的設(shè)計(jì)過程中，不能完全的與建設(shè)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)思想的交流，在這樣的情況下設(shè)計(jì)出來的方案是很難完全符合建設(shè)單位的設(shè)計(jì)要求的，另一方面，為了加快招標(biāo)的進(jìn)度，通常在招標(biāo)的過程中都要求設(shè)計(jì)單位進(jìn)行概念設(shè)計(jì)方案，對(duì)于建筑中的具體的細(xì)節(jié)在設(shè)計(jì)方案中并沒有反映，確定中標(biāo)方案之后再進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化是非常有必要的。

現(xiàn)代的建筑項(xiàng)目在建設(shè)的過程中，要考慮的影響因素非常的多，法規(guī)、景觀、環(huán)保、交通等各種內(nèi)外部的制約條件都需要全面的考慮，在招標(biāo)的初期，沒有設(shè)計(jì)方案的初期模型或效果圖，建設(shè)單位很難就此提出詳細(xì)的要求，對(duì)于建筑風(fēng)格、功能需求等的描述往往是一個(gè)模糊的概念，在確定中標(biāo)方案之后，還需要對(duì)建筑設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)技術(shù)要求進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化，確定出詳細(xì)的建筑設(shè)計(jì)方案。

在建筑設(shè)計(jì)方案的招標(biāo)過程中，參與競(jìng)標(biāo)的設(shè)計(jì)方案是各種各樣的，招標(biāo)的過程同樣是一個(gè)集思廣益的過程，在招標(biāo)的過程中，能夠發(fā)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)方案中的亮點(diǎn)，以及有使用價(jià)值的設(shè)計(jì)思路，在招標(biāo)工作結(jié)束之后，中標(biāo)的單位，能夠通過與其他設(shè)計(jì)單位進(jìn)行比較，找出自身的設(shè)計(jì)方案中的不足，對(duì)自己的中標(biāo)方案進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，由此可見，進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化是有重大的意義的。在一些大型的復(fù)雜的建設(shè)項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化已經(jīng)成為必不可少的環(huán)節(jié)，在建筑設(shè)計(jì)方案的招標(biāo)工作結(jié)束之后，建設(shè)單位不能忙于開始建設(shè)工作，要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入充分的優(yōu)化，對(duì)于設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)工作予以明確，這樣才能為后續(xù)的工作打好基礎(chǔ)，有利于后續(xù)工作的順利開展。

二、建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的原則及方法

建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化是建筑設(shè)計(jì)工作中的重要的組成部分，開展建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化是非常有必要的，但是有的建設(shè)單位在開展建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化的過程中，采取了錯(cuò)誤的方法，導(dǎo)致對(duì)招標(biāo)方案的改動(dòng)不僅沒有起到設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的作用，反而使原有的設(shè)計(jì)方案遭到了丑化，因此，在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化的過程中，要遵循一定的原則，采用正確的優(yōu)化方式來開展優(yōu)化工作。

1、自頂向下的開展優(yōu)化工作

中標(biāo)的設(shè)計(jì)方案大多采用的是概念設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化階段要開展具體的、深入的方案設(shè)計(jì)，這時(shí)要首先進(jìn)行宏觀上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)于本階段需要完成的重要事項(xiàng)予以重點(diǎn)的關(guān)注，對(duì)于具體的局部的細(xì)節(jié)可以在工程的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，在后續(xù)的設(shè)計(jì)工作中有可能會(huì)對(duì)一些早早確定的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)進(jìn)行廢棄，以達(dá)到優(yōu)化的目的。

2、堅(jiān)持中標(biāo)設(shè)計(jì)方案中的核心內(nèi)容，杜絕顛覆性的方案修改

大型的項(xiàng)目建設(shè)中的中標(biāo)方案是受到建設(shè)單位的高層的領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可的，并且在法律中是具有明確的規(guī)定的，在建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作中，不能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行顛覆性的修改，只能充分的挖掘原有方案中的亮點(diǎn)。

3、方案優(yōu)化的過程中應(yīng)該選用專業(yè)的設(shè)計(jì)人員

在建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作中，很容易出現(xiàn)對(duì)中標(biāo)方案的丑化現(xiàn)象，造成這樣現(xiàn)象的因素有很多，但是其中的主要的影響因素是非專業(yè)因素的影響，很多建設(shè)單位的領(lǐng)導(dǎo)強(qiáng)行的將自己的主觀意識(shí)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)的方案優(yōu)化中，對(duì)建筑設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)空間有了一定的抑制作用，建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作要能夠保證優(yōu)化之后的方案具有合理性與科學(xué)性，這是一項(xiàng)具有很強(qiáng)的專業(yè)性的工作，建筑師在方案的優(yōu)化工作中要能夠運(yùn)用專業(yè)的技術(shù)手段與方法，在優(yōu)化工作中起到主導(dǎo)的作用，建設(shè)單位要給予建筑設(shè)計(jì)師充分的優(yōu)化權(quán)力，促進(jìn)優(yōu)化工作的順利進(jìn)行。

三、建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作中應(yīng)該注意的要素

1、建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作中的成本要素

在建筑的設(shè)計(jì)中對(duì)成本指標(biāo)必須嚴(yán)加控制，在建筑方案的設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)單位關(guān)注的是建筑成本的估算，但在建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化階段，需要結(jié)合中標(biāo)方案中的各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，對(duì)成本要素進(jìn)行分析，并開展基于成本的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的協(xié)調(diào)工作。

2、建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作中的功能要素

在方案的優(yōu)化階段，建筑設(shè)計(jì)方案的初步形態(tài)已經(jīng)顯現(xiàn)，這時(shí)需要對(duì)中標(biāo)方案中的功能要素進(jìn)行分析，并對(duì)相應(yīng)的功能要素進(jìn)行驗(yàn)證，在對(duì)功能的梳理、分析的過程中，往往會(huì)激發(fā)出新的創(chuàng)意及想法，使得建筑設(shè)計(jì)方案中的功能要素更加的完善。

3、建筑設(shè)計(jì)方案優(yōu)化工作中的文化要素

建筑設(shè)計(jì)中的文化要素通常難以用具體的語言來進(jìn)行描述，但是其涉及的范圍十分的廣泛，涉及到建筑單位的組織文化、風(fēng)格定位、地域風(fēng)情、民族、文脈、歷史等各方面的內(nèi)容，建筑設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)之一就是對(duì)建筑物的文化要素進(jìn)行正確的把握、合理的表達(dá)，要想在招標(biāo)工作中，設(shè)計(jì)方案得到認(rèn)可，對(duì)文化要素進(jìn)行獨(dú)特的詮釋是非常重要的，在設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化階段，同樣需要對(duì)建筑設(shè)計(jì)中的文化要素進(jìn)行反復(fù)的推敲、論證，對(duì)建筑物進(jìn)行準(zhǔn)確的文化定位。

結(jié)束語

為了保證建筑工程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，很多大型的建筑項(xiàng)目在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的選擇的過程中，都會(huì)以招標(biāo)的形式來進(jìn)行，而建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化逐漸成為建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過程中必不可少的程序，對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化，能夠有效的提升建筑項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)方案的質(zhì)量，這就需要建設(shè)單位重視建筑設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化工作，在優(yōu)化工作中遵循優(yōu)化原則，選擇正確的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。

篇（7）

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）05-0-02

0 引 言

模擬集成電路設(shè)計(jì)通常分為三個(gè)步驟[1-3]：首先根據(jù)電路性能要求選擇合適的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，然后設(shè)計(jì)電路參數(shù)，最后設(shè)計(jì)版圖并驗(yàn)證。而最為重要的是前兩步。在選好一個(gè)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)后，如何完成電路的參數(shù)設(shè)計(jì)，即根據(jù)預(yù)期的電路性能參數(shù)來確定電路中器件尺寸、電阻、電容等參數(shù)的取值非常重要。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法首先根據(jù)電路設(shè)計(jì)指標(biāo)列出方程，從方程中計(jì)算尺寸并進(jìn)行仿真。如果所得結(jié)果不符合要求，則需更改方程得到新的器件尺寸繼續(xù)調(diào)試，不斷重復(fù)直至符合電路要求。這一過程繁瑣、冗長(zhǎng)且難以保證結(jié)果，是模擬電路設(shè)計(jì)效率難以提高的主要原因。

目前，電路領(lǐng)域提高電路設(shè)計(jì)效率的方法主要是基于優(yōu)化的方法?；趦?yōu)化的方法是將電路性能指標(biāo)作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，利用函數(shù)優(yōu)化的方法來完成電路設(shè)計(jì)。一般優(yōu)化設(shè)計(jì)方法有兩種，即基于方程的優(yōu)化和基于仿真的優(yōu)化。基于方程的優(yōu)化中目標(biāo)函數(shù)由解析公式計(jì)算而得，雖然優(yōu)化速度快但精度低?；诜抡娴膬?yōu)化中目標(biāo)函數(shù)通過電路仿真獲得，雖然精度高，但計(jì)算量大，優(yōu)化速度慢。

如何獲得精度與基于仿真方法相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確解，又使計(jì)算量不致過大，是近年來電路優(yōu)化研究領(lǐng)域備受關(guān)注的課題。人們雖采用多種方法嘗試，但最常見的是先構(gòu)造電路性能指標(biāo)的宏模型，再進(jìn)行優(yōu)化。宏模型的計(jì)算相當(dāng)于一個(gè)解析式的計(jì)算，因此可較快完成，只要宏模型構(gòu)造得當(dāng)，精度可達(dá)到與仿真接近的程度。需要研究的主要問題是宏模型的形式，如簡(jiǎn)單多項(xiàng)式、統(tǒng)計(jì)回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊邏輯、SVM等，及宏模型的構(gòu)造算法。

本文采取的方法是一種基于方程與誤差增量模型的混合優(yōu)化方法，可大幅減少仿真器的調(diào)用次數(shù)，降低計(jì)算成本，同時(shí)又具備與基于仿真方法幾乎相同的精度。方法的主要思想是以基于方程的優(yōu)化結(jié)果作為出發(fā)點(diǎn)，通過構(gòu)造電路性能準(zhǔn)確值與解析近似之間的差值增量模型，求解一系列誤差不斷減小的近似優(yōu)化問題，通過迭代逐步獲得問題的準(zhǔn)確解；每一次迭代在上一次優(yōu)化解附近構(gòu)造新的差值增量模型再調(diào)用優(yōu)化算法，相當(dāng)于采用基于方程的方法求解，因此速度很快；電路仿真只在構(gòu)建誤差增量模型時(shí)需要，而一次迭代解附近的誤差增量模型一般用二次多項(xiàng)式近似即可，因此所需仿真次數(shù)不多。整體上可達(dá)到既減少仿真次數(shù)，又不影響精度的目的。我們稱這種方法為基于誤差增量模型的優(yōu)化方法。

1 基于誤差增量模型的優(yōu)化

電路性能指標(biāo)的解析表達(dá)雖然存在誤差，但大致反映了性能隨設(shè)計(jì)變量的變化情況。將其準(zhǔn)確值表達(dá)為：

f（x）=fa（x）+fd（x） （1）

其中，fa（x）是性能的近似解析表達(dá)，fd（x）=f（x）-fa（x）是誤差增量?；谶@一表達(dá)，本文提出的基于方程與基于仿真的混合優(yōu)化方法如下：

（1）用基于方程的方法進(jìn)行一次初始優(yōu)化，即求解：

（2）

獲得一個(gè)近似最優(yōu)解x0作為初始點(diǎn)；

（2）在點(diǎn)xk附近構(gòu)造電路性能準(zhǔn)確值與解析近似之間的誤差增量模型，包括目標(biāo)函數(shù)：

（3）

與約束函數(shù)：

（4）

由于只需在一點(diǎn)附近的增量誤差近似，因此通常用二次插值即可構(gòu)造這一模型[4]。

（3）求出如下題的最優(yōu)解：

（5）

這一步的優(yōu)化目標(biāo)與約束函數(shù)均是解析計(jì)算，因此可以很快完成。

（4）重復(fù)步驟（2）、（3），直至該過程收斂。

這種混合優(yōu)化方法的基本思想從基于方程的近似最優(yōu)解出發(fā)，通過迭代逐步消除誤差，與一般非線性問題的迭代求解類似。該方法的特點(diǎn)在于充分利用了電路的性能解析表達(dá)式。解析表達(dá)雖有誤差，但包含了目標(biāo)與約束函數(shù)的基本特性，反映了函數(shù)變化的總體趨勢(shì)，降低了每次迭代時(shí)誤差增量函數(shù)的復(fù)雜性，可用較簡(jiǎn)單的函數(shù)形式近似，也有利于設(shè)計(jì)者更好地理解優(yōu)化過程。該方法既改善了電路性能解析表達(dá)式精度不高的問題，又可大幅減少仿真器調(diào)用次數(shù)，提高優(yōu)化效率。

2 兩級(jí)運(yùn)放設(shè)計(jì)實(shí)例

以一個(gè)帶米勒補(bǔ)償?shù)膬杉?jí)運(yùn)放為例，說明利用該方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程。電路采用TSMC 0.35 μm工藝，其中CL=3 pF，VDD=2.5 V，VSS=-2.5 V，電路要求的性能指標(biāo)見表3所列，考慮到的性能指標(biāo)有功耗（Power），單位增益（Av），單位增益帶寬（UGB），擺率（SR）以及相位裕度（PM）。CMOS兩級(jí)運(yùn)算放大器電路如圖1所示。兩級(jí)運(yùn)放性能指標(biāo)見表1。

圖1 CMOS兩級(jí)運(yùn)算放大器電路

表1 兩級(jí)運(yùn)放性能指標(biāo)

性能

指標(biāo) Av PM UGB Power SR Area

設(shè)計(jì)

要求 >70 dB >65° >10 MHz 10 V/μs

對(duì)該電路，性能的近似表達(dá)式為[5-8]：

SR=I5/Cc

Power=（VDD-VSS）?（I5+I7+IBias）

AV=gM1?gM6/（（gds1+gds3）?（gds6+gds7）） （6）

Area=2?W1?L1+2?W3?L3+W5?L5+W6?L6+W7?L7+W8?L8

UGB=ωc/2π

PM=180°-tan-1（ωc/p1）-tan-1（ωc/p2）-tan-1（ωc/z1）

f3db=p1/2π

Ω玫緶方行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用Matlab工具箱中的約束優(yōu)化工具fmincon，將功耗作為目標(biāo)函數(shù)，表1中的其他性能指標(biāo)作為約束條件，做基于方程的優(yōu)化。為保證電路正常工作，需要對(duì)電路中的晶體管添加約束。對(duì)于NMOS管，有：

Vds≥Vgs-VT>0 （7）

對(duì)于PMOS管：

-Vds>VT-Vgs>0 （8）

除此之外晶體管需滿足工藝庫對(duì)器件尺寸的要求：

Wi≥1 μm， i=1，2，…，8

Wi≤195 μm， i=1，2，…，8

之后，利用誤差增量模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并以一次基于仿真的優(yōu)化設(shè)計(jì)作為比較?；诜匠痰膬?yōu)化設(shè)計(jì)見表2所列，方程和誤差增量模型的混合優(yōu)化設(shè)計(jì)見表3所列，基于仿真的優(yōu)化設(shè)計(jì)見表4所列。

表2 基于方程的優(yōu)化設(shè)計(jì)

電路性能 參數(shù) 器件尺寸 參數(shù)（μm）

UGB 9.66 MHz W1 2.94

Power 0.40 mW W3 5.30

PM 63.32° W5 5.52

Av 72.58 dB W6 66.79

SR 10.00 V/μs W7 46.59

Area 146.40 μm2 W8 6.06

表3 方程和誤差增量模型的混合優(yōu)化設(shè)計(jì)

電路性能 參數(shù) 器件尺寸 參數(shù)（μm）

UGB 10.00 MHz W1 2.81

Power 0.43 mW W3 8.73

PM 65.00° W5 5.53

Av 72.89 dB W6 131.28

SR 10.00 V/μs W7 57.12

Area 223.10 μm2 W8 6.06

表4 基于仿真的優(yōu)化設(shè)計(jì)

電路性能 參數(shù) 器件尺寸 參數(shù)（μm）

UGB 10.00 MHz W1 2.80

Power 0.44 mW W3 8.84

PM 65.00° W5 5.53

Av 72.89 dB W6 132.73

SR 10.00 V/μs W7 57.14

Area 224.78 μm2 W8 6.06

可見，利用基于仿真和方程的混合優(yōu)化方法可以得到和完全基于仿真方法相近的結(jié)果。且通過表5可以看出，混合優(yōu)化方法減少了仿真器的調(diào)用次數(shù)，提高了優(yōu)化效率。

表5 混合設(shè)計(jì)和基于仿真設(shè)計(jì)的F-count比較

混合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 基于仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

F-count 136 335

3 結(jié) 語

本文提出了一種基于方程和誤差增量模型的混合優(yōu)化方法，即通過對(duì)性能誤差建立二階模型來建立新的性能方程。再采用Matlab的優(yōu)化工具箱進(jìn)行基于方程的優(yōu)化。本文通過運(yùn)算放大電路優(yōu)化實(shí)例來驗(yàn)證該方法的有效性，且相較于基于仿真的優(yōu)化方法減少了調(diào)用Hspice的次數(shù)，節(jié)約了時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

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篇（8）

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

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，在基本滿足建筑師設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，平面布置應(yīng)盡量規(guī)則，對(duì)稱，盡量縮小質(zhì)量中心和剛度中心的差異; 使建筑物在水平荷載作用下不致產(chǎn)生太大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通; 能不使用轉(zhuǎn)換層的就應(yīng)避免使用，以減小結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)上的困難，另外也不經(jīng)濟(jì)，還容易造成應(yīng)力集中;豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的模型和方案

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)施過程中，還應(yīng)該按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，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)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)意圖后，盡量使平面布置規(guī)則，縮小剛度和質(zhì)量中心的差異，這樣水平荷載就不會(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

1．1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是在各種影響變量中選擇主要參數(shù)，并建立函數(shù)模型，運(yùn)用科學(xué)合理的方法得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化建立模型的大致步驟是: 設(shè)計(jì)變量的合理選擇。通常的設(shè)計(jì)變量選擇對(duì)設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)，將所涉及的參數(shù)按照各自的重要性區(qū)分，將對(duì)變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。目標(biāo)函數(shù)的確定。使用函數(shù)找出滿足既定條件的最優(yōu)解。最后，約束條件的確定。房屋結(jié)構(gòu)可靠度優(yōu)化設(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標(biāo)約束到確定性約束條件等。設(shè)計(jì)中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

1. 2 房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法

(1) 當(dāng)結(jié)構(gòu)平面圖在繪制結(jié)構(gòu)平面布置圖時(shí)，需要輸入結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行建模。建筑物根據(jù)設(shè)防類別、烈度、結(jié)構(gòu)類型和房屋高度進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和構(gòu)造措施要求。注意“地震作用”、“抗震措施”與“抗震構(gòu)造措施”，提高地震作用，則結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件均全面增加材料; 抗震措施指除地震作用計(jì)算和抗力計(jì)算以外的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括抗震構(gòu)造措施，其中的一般規(guī)定及計(jì)算要點(diǎn)中的地震作用效應(yīng)(內(nèi)力和變形) 調(diào)整的規(guī)定均屬于抗震措施，提高抗震措施，著眼于把財(cái)力、物力用在增加結(jié)構(gòu)薄弱部位的抗震能力上，是經(jīng)濟(jì)而有效的方法; 抗震構(gòu)造措施指根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)原則，一般不需計(jì)算而對(duì)結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)各部分必須采取的各種細(xì)部要求。設(shè)計(jì)中需要注意受壓和局部受壓的一些問題。

(2) 屋頂(面) 結(jié)構(gòu)圖當(dāng)建筑是坡屋面時(shí)，結(jié)構(gòu)處理方式有梁板與及折板式兩種。梁板式適用于建筑平面不規(guī)整，板跨度較大，屋面坡度及屋脊線轉(zhuǎn)折復(fù)雜的坡屋面，折板式適用于相反的條件。兩種形式的板均為偏心受拉構(gòu)件。板配筋時(shí)應(yīng)有部分或全部的板負(fù)筋拉通以抵抗拉力。板厚基于構(gòu)造需要一般不宜小于120 厚。至于坡屋面板的平面畫法，通常使用剖面示意圖加大樣詳圖的表示方法，這樣更便于施工人員正確理解圖紙。正確繪圖和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)人員真正的心知肚明，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者必須要具備一定的空間概念，正確理解建筑圖紙和意圖。設(shè)計(jì)的圖紙方能讓施工人員明白。由于屋面的起坡會(huì)造成閣樓層的部分墻體超高，要結(jié)合門窗頂設(shè)置圈梁來降低墻的計(jì)算高度。

1．3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線性的優(yōu)化問題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來計(jì)算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法等。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在應(yīng)用中的幾個(gè)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)化的方法在不改變適用性能的前提下達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過程中，要注意下面的幾個(gè)問題。

2．1 前期參與

因?yàn)榍捌诜桨傅拇_定直接影響建筑的總投資，而現(xiàn)在存在的普遍問題就是前期方案階段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設(shè)計(jì)的結(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，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)就能參與進(jìn)來，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。

2．2 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)過程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。與宏觀把握相對(duì)應(yīng)的，設(shè)計(jì)的過程同時(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。在做里面設(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。

2．3 地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價(jià)。樁端持力層對(duì)灌注樁樁長(zhǎng)的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的的功用

3．1 降低總造價(jià)

進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，多層住宅和高層住宅相比較，層數(shù)越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節(jié)約了用地成本，但建筑層數(shù)的增多，建筑總高度也會(huì)加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時(shí)占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。對(duì)于基礎(chǔ)部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎(chǔ)的荷載將會(huì)增大，我們需要增大基礎(chǔ)，這樣單位面積的造價(jià)有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

3．2 提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性

篇（9）

1、房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化原則

1.1、安全性

在房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中的過程中首先要考慮的就是穩(wěn)定性與房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性，并且在優(yōu)化時(shí)要盡量節(jié)約房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化成本，在進(jìn)行優(yōu)化方案設(shè)計(jì)的過程中要緊跟當(dāng)今社會(huì)所倡導(dǎo)的綠色健康無公害的步伐，積極將健康綠色的理念引入到房屋建筑設(shè)計(jì)的方案中。另一方面房屋建筑優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)積極響應(yīng)國(guó)家所倡導(dǎo)的節(jié)能理念，要充分利用自然能，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮怎么設(shè)計(jì)才能讓自然能發(fā)揮其最佳的效果。

1.2、環(huán)保性

房屋基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到房屋結(jié)構(gòu)的整體功能和穩(wěn)定，因此在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中要全面應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，對(duì)地基地質(zhì)、樁基類型、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等方面的設(shè)計(jì)進(jìn)行全面地控制，合理確定樁基工程的形式，把握樁身長(zhǎng)度和直徑，優(yōu)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的方案，確定基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)和資金投入的平衡點(diǎn)，在全面進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，提升和保證房屋整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

1.3、經(jīng)濟(jì)性

考慮開發(fā)商的經(jīng)濟(jì)效益設(shè)計(jì)師們?cè)趦?yōu)化結(jié)構(gòu)時(shí)，也要考慮建筑項(xiàng)目資源分配的最優(yōu)化，盡力的為開發(fā)商節(jié)約資源和成本。

1.4、創(chuàng)新性

實(shí)驗(yàn)一些新的結(jié)構(gòu)和思路建筑設(shè)計(jì)師在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合考慮時(shí)，需要充分結(jié)合之前的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，大膽的進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)一些新的結(jié)構(gòu)和思路，不斷引進(jìn)新的技術(shù)?？傊?，要注重使得其設(shè)計(jì)的建筑作品在優(yōu)化的同時(shí)也要具有實(shí)用價(jià)值。

2、房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

2.1、建立結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)通常情況下分為兩部分，一部分是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，另一部分就是結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案。所謂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化就是變量中選擇出主要的參數(shù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)分析建立起函數(shù)模型，運(yùn)用函數(shù)模型借助較為科學(xué)的方法計(jì)算出最優(yōu)解。建立模型的步驟一般有以下幾步：一、選擇合理的設(shè)計(jì)變量。設(shè)計(jì)變量的選擇對(duì)于模型的構(gòu)建具有重要的意義，設(shè)計(jì)變量的選擇將會(huì)影響到對(duì)設(shè)計(jì)要求影響較大的參數(shù)的選擇，進(jìn)一步涉及到參數(shù)重要性的區(qū)分問題。選擇出了合理的設(shè)計(jì)變量在很大的程度上能夠減少計(jì)算編程的工作量；二、確定目標(biāo)函數(shù)。首先找出滿足函數(shù)條件的最優(yōu)解，然后確定約束條件。在房屋的優(yōu)化設(shè)計(jì)中存在著很多的約束條件，其中有：應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從彈塑性約束等，在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)要確保所有的約束條件都在規(guī)定的范圍內(nèi)，能夠滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，即在規(guī)范條件內(nèi)滿足約束條件。

2.2、設(shè)計(jì)計(jì)算方案和程序

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)保證計(jì)算方案合理優(yōu)化。在這個(gè)過程中，涉及很多約束條件和變量，所以在設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行計(jì)算中，要了解這些約束條件，然后進(jìn)行合理的分析，最后考慮工程的變量，運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算方式，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在模型建立和設(shè)計(jì)方案確定后，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)設(shè)計(jì)方案制定相應(yīng)的程序，然后將這些變量錄入到計(jì)算機(jī)中，然后有設(shè)計(jì)變動(dòng)，就要在基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改寫，將新的程序錄入到計(jì)算機(jī)中。計(jì)算機(jī)在計(jì)算中只需要相關(guān)編程數(shù)據(jù)，然后計(jì)算出對(duì)應(yīng)的結(jié)果。

2.3、認(rèn)真分析統(tǒng)計(jì)結(jié)論

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行大量復(fù)雜的計(jì)算之后，要認(rèn)真對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，并找出各個(gè)設(shè)計(jì)方案所得結(jié)果的異同，綜合考慮設(shè)計(jì)情況與進(jìn)展確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行結(jié)論分析時(shí)，設(shè)計(jì)師還有對(duì)一些細(xì)節(jié)問題多加留意。房屋的建設(shè)是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程，需要消耗大量的人力、物力，建設(shè)成本對(duì)于建設(shè)單位的利益和房屋使用者的利益都有很大的影響。因此，設(shè)計(jì)師需要在把握細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)上，從宏觀上把握當(dāng)事人的利用，有效節(jié)約建設(shè)成本，進(jìn)一步優(yōu)化建設(shè)方案。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師要杜絕脫離建筑實(shí)際，盲目追求創(chuàng)新的現(xiàn)象。同時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)具有全局意識(shí)，一切從企業(yè)、人民的利益出發(fā)。

2.4、靈活運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范

設(shè)計(jì)人員需要全面理解規(guī)范條文，正確靈活的運(yùn)用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。例如在規(guī)范中對(duì)剪力墻設(shè)計(jì)的要求是剪力墻需要上下貫通，剪力墻的布置位置最好是在結(jié)構(gòu)的，因?yàn)檫@樣可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭作用，從而讓建筑結(jié)構(gòu)的剛度有連貫性且變化情況穩(wěn)定，但是作為一個(gè)優(yōu)秀的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師，應(yīng)該靈活運(yùn)用這個(gè)要求，不僅要考慮規(guī)范的要求，還需要考慮溫度對(duì)樓層的影響，從而控制剪力墻的間距，防止剪力墻裂縫增大而增加建筑結(jié)構(gòu)的不安因素。

2.5、具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)把控

2.5.1、主體優(yōu)化

房屋建筑的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的模型并進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化。整個(gè)過程最先一步就應(yīng)當(dāng)合理地設(shè)置剪力墻，保證剪力墻整體的質(zhì)量是均勻的，這樣能將樓層中平面剛度的中心點(diǎn)重合于樓層整體的結(jié)構(gòu)重心，從而減少地震或者風(fēng)力等對(duì)其的破壞性。在房屋建設(shè)時(shí)，如果條件允許，要盡可能地對(duì)剪力墻進(jìn)行大開間的構(gòu)造，加長(zhǎng)剪力墻的墻肢長(zhǎng)度，這樣就能減少墻肢的數(shù)量，還能在符合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上減少混凝土的使用。

2.5.2、結(jié)構(gòu)細(xì)部?jī)?yōu)化

對(duì)于房屋建筑結(jié)構(gòu)來說，一定要重視房屋建筑的分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作。首先，在建筑物進(jìn)行前期設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)該深入考慮方案的合理性，為后期結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好鋪墊，才能完成合理完整的建筑物。與此同時(shí)，中國(guó)有句老話叫“千里之堤毀于蟻穴”，說的就是重視細(xì)節(jié)的道理，主體結(jié)構(gòu)構(gòu)建好了，但是如果局部位置出現(xiàn)問題，將危及整座建筑物，結(jié)構(gòu)細(xì)部的優(yōu)化工作包括了結(jié)構(gòu)細(xì)部的設(shè)計(jì)工作，如平時(shí)我們工作中給常見的矩形現(xiàn)澆板做設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)其先做分析，避免在拐角處有裂縫，這都是細(xì)節(jié)，但如果不注意，引起的后果將不堪設(shè)想。

2.6、注重利用計(jì)算機(jī)技術(shù)

通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，設(shè)計(jì)師利用計(jì)算機(jī)仿真的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)帶來了很多新的思路。建筑設(shè)計(jì)師能夠利用計(jì)算機(jī)軟件建立各種便于分析的模型并通過計(jì)算機(jī)的優(yōu)化計(jì)算為設(shè)計(jì)師提供精確的數(shù)據(jù)最后達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)化。計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用可以說把建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)這樣一個(gè)工程的問題轉(zhuǎn)變成一個(gè)數(shù)學(xué)的問題。特別對(duì)于大型的復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算其技術(shù)擁有人腦不可替代的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于一些超高建筑的抗震、抗風(fēng)等等設(shè)計(jì)問題計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理運(yùn)用能夠分析得到很多精確的數(shù)據(jù)為建筑設(shè)計(jì)師在具體的設(shè)計(jì)中提供可靠的參考數(shù)據(jù)，可以大大提高建筑設(shè)計(jì)師的工作效率。

總言之，現(xiàn)今隨著我國(guó)建筑工程項(xiàng)目的逐漸展開，有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題將更加的突出，為了有效的適應(yīng)城市的整體美觀規(guī)劃，相關(guān)人員要不斷強(qiáng)化對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，在保證建筑基礎(chǔ)功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高建筑主體的質(zhì)量，已最終滿足人們對(duì)房屋建筑的現(xiàn)實(shí)需求。

參考文獻(xiàn)

[1]何冬霞.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)中的實(shí)際應(yīng)用[J].中華民居（下旬刊），2013，10：18-19.

篇（10）

前言：社會(huì)生活水平提高，對(duì)建筑實(shí)用性以及經(jīng)濟(jì)性提出更高要求。在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而保證房屋結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)合理性，并且能夠增加建筑本身的美感。為此，下文對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法進(jìn)行詳細(xì)介紹，立足于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則，結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅要符合社會(huì)的基本需求，還要在原有建筑基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。

1.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

1.1原則

1.1.1符合社會(huì)需求

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法要立足于社會(huì)發(fā)展，并符合社會(huì)發(fā)展的要求。首先，為了滿足人們的基本日常生活功能，向人們提更加舒適的生活環(huán)境以及生活條件，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法更加人性化。其次，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中，需要將建筑的環(huán)保以及人們生活的安全放在首要位置，做到建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化真正為人民服務(wù)[1]。

1.1.2創(chuàng)新性與經(jīng)濟(jì)性

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的出現(xiàn)緩解了建筑結(jié)構(gòu)中的漏洞，改善其不足之處，因此建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)該在充分考慮設(shè)計(jì)之后總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)大膽創(chuàng)新，不斷采用新型科學(xué)技術(shù)。但是需要注意的是建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化要更加實(shí)用。此外，還要充分考慮建筑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)資源配置最優(yōu)化，盡量為開發(fā)商節(jié)約成本，合理利用資源[2]。

1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的重要性

對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的優(yōu)化，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說具有重要意義，它不僅能夠在人們生活中實(shí)現(xiàn)實(shí)用性與美學(xué)相結(jié)合，還對(duì)建筑設(shè)計(jì)工程造價(jià)能夠有效控制。對(duì)于建筑的投資來說，投資少，收益多是建筑發(fā)展的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，然而在這樣的基礎(chǔ)上對(duì)建筑設(shè)計(jì)開展科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的重要舉措。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比，運(yùn)用設(shè)計(jì)優(yōu)化的建筑工程能夠減少很多工程造價(jià)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能在各個(gè)環(huán)節(jié)中起到最佳協(xié)調(diào)作用，并能夠?qū)Σ牧线M(jìn)行合理利用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化不僅能夠提高建筑的安全系數(shù)，還能增加建筑設(shè)計(jì)的實(shí)用性。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化之后，企業(yè)能夠獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。房屋結(jié)構(gòu)中各個(gè)單元實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，從而提高了建筑的質(zhì)量，為人們的生活安全帶來保障[3]。

2.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法步驟

2.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型建立

2.1.1設(shè)計(jì)變量選擇

將對(duì)建筑結(jié)構(gòu)有影響的參數(shù)視為設(shè)計(jì)變量，如損失期望、結(jié)構(gòu)造價(jià)等。將影響作用小，變化范圍小的參數(shù)視為預(yù)定參數(shù)。

2.1.2目標(biāo)函數(shù)

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，需要尋找到能夠滿足預(yù)定條件的截面幾何尺寸、鋼筋的截面積以及一些相關(guān)的概率函數(shù)，減少工程造價(jià)。

2.1.3確定約束條件

對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化而言，需要提高結(jié)構(gòu)的可靠度，并制定相關(guān)的設(shè)計(jì)優(yōu)化約束條件。其中主要的條件有：建筑裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、結(jié)構(gòu)體系約束以及彈性約束等條件。在實(shí)際的結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，需要設(shè)計(jì)師對(duì)目標(biāo)約束條件與實(shí)際的約束條件反復(fù)進(jìn)行對(duì)比與分析，保證工程能夠遵循具體要求，從而實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)[4]。

2.2方案制定與程序設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)師在進(jìn)行分析計(jì)算中，將約束問題轉(zhuǎn)化為無約束問題的求解，其中最常見的優(yōu)化方法有Powell、復(fù)合形法等，根據(jù)計(jì)算方法可以編寫出運(yùn)算速度較快的綜合應(yīng)用程序。

2.3分析結(jié)果

設(shè)計(jì)師需要根據(jù)最佳的計(jì)算結(jié)果選擇出合理的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)問題進(jìn)行多角度考慮，合理的設(shè)計(jì)方案能夠保證建筑結(jié)構(gòu)美觀、安全以及更加實(shí)用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該主張經(jīng)濟(jì)節(jié)約，并充分重視技術(shù)上的問題，需要設(shè)計(jì)者將建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化兼顧實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用-以A地區(qū)建筑為例

3.1 A地區(qū)住宅房屋概況

A地區(qū)住宅整體高度為17層，建筑的主體采用鋼結(jié)構(gòu)框架的剪力墻形式。在對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行考察并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)建筑場(chǎng)景進(jìn)行分析之后，對(duì)該住宅建筑使用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行改造與創(chuàng)新。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要以人力施工為主，采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方式，對(duì)施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，使得整體建筑設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了全局合理性優(yōu)化。與結(jié)構(gòu)優(yōu)化之前作對(duì)比，建筑在設(shè)計(jì)方面更加的合理，減少了建筑成本，降低工程造價(jià)。

3.2直覺優(yōu)化

直覺優(yōu)化技術(shù)是指與建筑設(shè)計(jì)在同一方案中，可以實(shí)施諸多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)，例如，在確定了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的A地區(qū)住宅中，同種荷載下也可以有很多不同形式的分析方法。在具體的結(jié)構(gòu)分析中，設(shè)計(jì)參數(shù)、荷載的取值以及材料都不是唯一的，在建筑的內(nèi)部細(xì)節(jié)處理也不盡相同，這些問題計(jì)算機(jī)不能處理，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員作出分析與判斷[5]。

3.3對(duì)A區(qū)住宅建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)的前期處理

對(duì)房屋建筑結(jié)構(gòu)作出設(shè)計(jì)需要最優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前期，工作人員應(yīng)該積極參與其中，并對(duì)工程的實(shí)際情況充分了解，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)以及框架作出合理選擇。一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案是房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的保障，在對(duì)A地區(qū)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員能夠嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)方案，不僅需要對(duì)設(shè)計(jì)方案細(xì)節(jié)了解，好需要對(duì)工程環(huán)境的合理性作出判斷，并在結(jié)構(gòu)不規(guī)范之處作出調(diào)整。

3.4 A地區(qū)房屋結(jié)構(gòu)組成優(yōu)化

3.4.1混凝土結(jié)構(gòu)裂縫

A地區(qū)房屋結(jié)構(gòu)主要以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)組成，難免會(huì)出現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，因此，需要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析，分解到結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的細(xì)節(jié)中，對(duì)進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)處理，計(jì)算出混凝土框架最優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

3.4.2基礎(chǔ)拉梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了提高房屋建筑的抗震效應(yīng)，需要對(duì)建筑的基礎(chǔ)拉梁進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。首先，在進(jìn)行拉梁設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)，必須要確定建筑地址的防烈度，然后設(shè)計(jì)師對(duì)建筑拉梁的長(zhǎng)度和橫截面積進(jìn)行確定。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中為了保證建筑的抗震結(jié)構(gòu)和建筑拉梁鋼筋混凝土框架保持一致，需要減少設(shè)計(jì)中鋼筋的利用率，從而能夠使拉梁優(yōu)化設(shè)計(jì)效果達(dá)到最佳。

結(jié)論：綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化能夠促進(jìn)建筑品質(zhì)不斷提高，實(shí)現(xiàn)了人們對(duì)居住環(huán)境的高標(biāo)準(zhǔn)以及高要求。隨著建筑行業(yè)不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)作用突出，在形式上能夠適應(yīng)城市發(fā)展的美觀規(guī)劃，在經(jīng)濟(jì)上減少成本，提高資源使用率。然而，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化比較復(fù)雜，并且綜合性較強(qiáng)，因此設(shè)計(jì)師在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化時(shí)需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，并作出合理的優(yōu)化方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鵬.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)中的實(shí)際應(yīng)用分析[J].中國(guó)建材科技，2014，04：162-163.

[2]陳俊.淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)與其在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?013，02：172.