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結構設計的優化范文1
一、引言
針對建筑進行評價的指標比較多，同樣的，針對建筑性能評價的指標也多種多樣。一般的來講合格的、高質量的建筑，外觀應當是美觀且大氣，同時整個房屋建筑的基本結構完整、質量上乘，所使用的材料也相當考究。針對房屋結構設計的質量好壞、水平高低進行評價，對于整個建筑功能性的發揮以及整個建筑的后期使用均有著巨大的意義。所以，有必要針對房屋建筑的結構設計理念進行分析，對傳統的設計理論進行優化和改良，以現代化的審美標準來提高房屋結構設計的水準，促進我國建筑事業和相關設計行業的不斷發展。
二、建筑結構設計優化的基本理論
房屋結構設計，是一項技術含量很高的專業性活動。設計人員在進行具體房屋結構的設計時，應當兼顧建筑物的各種性能指標，包括使用價值指標、美學價值指標等。建筑物的功能價值，指的是建筑物作為人們的日常住所必須具有的遮擋風雨、抗溫度變化等基本功能；建筑物的審美價值，指的是建筑物的外形要美觀、結構搭配要協調，從而給人以美的享受。設計者不僅要考慮到房屋的基本性能，還要考慮到房屋的結構搭配以及美學價值的大小。在這樣的設計理念指引下，設計者就要從擬定的多種方案中選擇一種最佳方案，以實現房屋結構設計的綜合目標。我們可以將這個方案篩選過程用科學化方式加以表達，運用建筑學和相關的數學知識，在許多種設計方案中，選擇一種與設計目標最相符的、最能體現居住著需要的設計方案。
建筑結構設計優化，指的是在設計建筑結構時，要改革設計理念，應用科學、先進的設計方案篩選方式，選擇出在各方面都能達到最佳效果的設計方法。建筑物內部的結構十分復雜，要將建筑物的各個部分完美組合在一起，使建筑物發揮最佳的功能，并不是一件容易的事情。建筑結構設計優化，具體包括建筑區中各個部分結構設計的優化，以及建筑物整體設計結構的優化。在這兩個部分中，建筑區整體結構的優化顯得更為重要，因為整體是各個部分的綜合，在完善房屋高性能方面發揮著更大的作用。具體來說，建筑物整體結構的優化包括房屋頂部設計的優化、房屋設計的優化，以及房屋細節結構設計的優化。在這三個大部分中，還可以細分出型號選擇、布局設置、受力研究、價格衡量等較小的設計項目。在實際的結構設計中，設計者還要緊密結合建筑工程的實際情況，努力實現房屋建造的經濟效益、社會效益和環境效益。
在確保房屋結構性能穩定的前提下，設計者要大膽創新，敢于探索新型的結構優化方案。在進行建筑結構設計的過程中，設計者要平衡房屋使用者和建造者的利益，充分考慮房屋建筑工作者的意見；在滿足建筑物建造者需求的基礎上，尋求新式的房屋結構布局方法。
具體而言，房屋的平面結構應當憑證，體現出建筑物的對稱美，并盡量減小平面建造質量與房屋剛性結構要求之間的差異，使得房屋在承受較大的水平方向作用力時，不至于發生結構性的扭曲；在滿足居住著使用要求的基礎上，設計者應將房屋的承重結構設計成豎直貫通的形式，以便增強房屋對豎直方向壓力的承受能力；盡量不更換房屋原有的轉換結構。因為一旦更換這些結構，就會消耗大量的建筑原料，不符合房屋建設的經濟性的要求，還不比較容易造成外來壓力集中于某一個承受點上的現象；豎直方向的剛性程度設計要遵循漸變規律，避免剛性結構角度的突然改變。否則，角度突變的部位在受到強烈的水平壓力時，不容易轉移壓力，這對于房屋整體抗壓性能的提升是很不利的。
三、房屋結構設計優化方法概述
在建筑結構設計工作中，造價是極為關鍵的一個環節，也是整個工程中比例極為重大的問題。結構設計優化技術的選用對于造價控制極為關鍵，可以產生客觀的經濟效益。為此，建筑設計部門和有關工作人員在工作中必須要遵守經濟、適用、合理、科學的設計原則，精心設計，采取科學的現代化技術手段制定出能夠滿足建設設計、工作要求的設計方案，從而實現降低工程造價、取得工程最大經濟效益的目的。
1.結構設計優化技術分析
在剛從事建筑工程項目結構設計的時候，除了考慮到設計對象的基本使用功能以及安全可靠性之外，還應當在工作中考慮到將它作為設計對象來進行分析，使得其盡可能的達到完美。這就是工程和結構的最優化問題，是一個用科學的語言來描述的問題。對于利用確定的數學方法，在所能的設計方案的集合中搜索出可以讓人滿足、達到預計標準的方案。
結構設計優化方法從建筑理論上進行分析，主要是體現房屋工程分布結構的優化設計和整體結構優化設計兩個不同的方面。其中房屋結構整體優化設計則是一個涵蓋了房屋系統的設計、房屋圍護結構設計、房屋選型設計、房屋布置、房屋受力分析以及地面工程等多個環節的復雜工作。而局部設計主要是指對房屋某一部位和分項工程進行優化和改進的結果。
2.房屋結構優化設計的意義
就一個建筑工程項目而言，結構設計優化技術的應用不僅可以達到降低工程造價、提高工程效率的效果，而且對于實現房屋的美觀性、實用性以及室內空間的個性化布置有著重要的意義。在建筑市場上，每一個單位和企業都希望工程在滿足建筑結構長遠效益的基礎上，最大限度的減少和降低建筑結構的近期投資，同時保證建筑物的節后可靠性、科學性，也只有這樣，才能夠在工作中實現持續發展、可持續發展以及更多的市場經濟效益。
四、結構設計優化技術在建筑結構設計中的應用
結構設計優化方法和技術使用于實踐之中的一個廣泛課題，是建筑工程項目的整體設計、前期設計、抗震設計等多個部分環節組成，利用結構優化的方法不改變使用性能的前提降低工程造價，已取得巨大的經濟效益。
1.結構設計優化前注重事項
結構設計過程中，前提方案時明確設計方案目標的前提，前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段機構設計并不進行參與，設計者進行建筑設計時大多不考慮結構的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結果卻直接對結構設計造成影響，某些方案可能會增加結構設計的難度，并使得建筑的總投資提高。如果在方案的初期，結構優化設計就能參與進來，那么我們就能針對不同的建筑類別，選擇合理的結構形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。
2.直覺優化（概念設計優化）技術與建筑結構設計
直覺設計用于沒有具體數量的情況下，由于不確定性和計算難度大等差異，在對于統一建筑方案，可以有許多不同的結構布置設計；確定了結構布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過程中設計參數、材料、荷載的取值也不是唯一的；建筑物細部的處理更是不盡相同，這些問題是計算機無法完全解決的，都需要設計人員自己作出判斷。而判斷只能在結構設計的一半規律指導下，根據工程實踐經驗進行，這便是前面所說的概念設計。因此，概念設計存在于設計師對多種備選方案進行選擇的過程中。
3.概念設計處理的實際建筑設計問題
概念設計所要處理的問題是不確定的，多種多樣的，例如一些抗震能力。但可以肯定的是希望通過概念設計，建筑結構能在各種不期而遇的外部作用下不受破壞，或是破壞程度降至最低。因此，分析如何應付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設計的重要內容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設計過程中就應該未雨綢繆，從計算及構造等各個方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的做法則應盡量避免。剛度均勻、對稱是減小地震在結構中產生不利影響的重要手段；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞。
五、結束語
綜上所述，只有合理地選擇建筑結構設計方案，不但可以滿足相應的技術要求，還能節約工程成本，因此在建筑結構優化設計時，合理的設計方案極其重要。但是建筑的結構優化設計非常復雜，且具有很強的綜合性，因此必須深入研究對建筑結構設計的優化方法。
參考文獻：
[1]周宏偉 芻議房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用[J] 四川水泥 2014（12）
結構設計的優化范文2
關鍵詞：輕型鋼結構；結構優化設計；造價低
Abstract: at present, the domestic the most widely used of light steel structure is not only the door frame, it has the construction period is short, low cost, low cost and later period maintenance supply responsibility such advantages as a single, in industrial construction market occupied a very important position, so do the door frame of the structural design and optimization design of the steel structure design personnel is very important, this paper steel portal frame structure design of the light steel structure optimization design work on several points are discussed.
Keywords: light steel structure; The structure optimization design; Low cost
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
現在越來越多的輕型鋼結構門式剛架被用在工業廠房、公路（鐵路）庫、倉庫、飛機庫、集貿市場、現代農業建筑、現代牧野建筑、體育場館、展廳、航空港、商業建筑中，這種廣泛的應用必將要求結構設計工作者具有扎實的專業功底、豐富的工程經驗，能根據具體的工程實際情況，對輕鋼廠房進行結構設計優化，達到結構設計的最小用鋼量。本文結合多年的設計經驗和有關資料，分析了不同跨度、不同柱距、不同檐口高度、不同材料等級、不同荷載及有無吊車、吊車噸位大小等因素的變化對用鋼量的影響，對輕鋼廠房結構中哪些途徑達到對結構設計的優化。
1輕鋼廠房優化設計中合理跨度的確定
在輕鋼廠房中跨度的合理選擇將直接影響廠房的用鋼量。不同的生產工藝流程和使用功能在很大程度上決定著廠房的跨度，因此應根據廠房的使用功能和生產工藝條件來確定較為合理的經濟跨度。一般情況下，當柱高及荷載一定時，適當加大跨度，剛架的用鋼量增加并不明顯，但節省空間，基礎造價低，綜合效益較為可觀。通過大量計算發現當檐口高度為6米、柱距為7.5米、荷載情況完全一直的情況下（恒荷載為0.5KN/m2，基本風壓為0.4 KN/m2，無吊車荷載）跨度在18~48米之間的剛架單位用鋼量（Q235-B）為18~35kg/m2，當檐口高度為12m時（其他情況一樣），跨度在18~48米之間的剛架單位用鋼量（Q235-B）為25~40kg/m2，當檐口高度超過18m時，宜采用多跨剛架，其用鋼量較單跨剛架節約16.7%左右，因此，設計者應根據具體要求在方案設計時選擇較為經濟的跨度。
2輕鋼廠房優化設計中合理柱距的確定
在輕鋼廠房中柱距的選擇是否合理將直接影響廠房的用鋼量。剛架的間距跟剛架的跨度、屋面荷載、檁條形式等因素有關，當剛架跨度、屋面荷載、檐口高度、無吊車荷載、鋼材標號等情況相同的情況下，隨著柱距的增加，剛架用鋼量比例呈逐漸下降趨勢，但當柱距增加到一定數值后剛架用鋼量隨柱距的增加而下降的幅度較為平緩，而檁條、墻梁、柱間支撐等構件隨柱距的增大而增加，就房屋總用鋼量而言，隨柱距的增大先下降而后上升。一般情況下，門式剛架常用柱距建議取7~8m。當無吊車或吊車噸位較小時，柱距可取7.5~8m；當吊車噸位較大時，柱距可取7~7.5m。筆者經過對多年工作的總結得出一個大致的結論，在通常情況下，柱距取7.5m左右較為經濟，小于7m或者超過9m，結構總用鋼量會明顯增加。另外還應在結構設計中考慮設計的標準化、定型化、品種規格化等因素的影響。
3輕鋼廠房優化設計中科學的力學模型的確定
門式剛架形式多種多樣，鋼柱可以是實腹式，可以是組合實腹式，也可以是格構式。梁柱剛接節點中中和軸的選取對高強螺栓直徑以及端板厚度都有很大的影響。柱腳的連接形式一般多位鉸接，多跨中柱可做成搖擺柱，柱子與基礎做成鉸接形式。但當柱子較高或有較大噸位吊車時，為控制柱頂及牛腿頂面水平，一般可將柱與基礎做成剛接形式。門式剛架梁柱一般采用實腹式變截面，除腹板高度變化外，厚度也可以有變化；上下翼緣寬度及截面也可根據情況變化；相鄰單元的梁翼緣也可以做成不同截面。因此影響整個剛架用鋼量的因素有上下翼緣的寬度和厚度，腹板的高度和厚度，而且這些因素相互影響，相互制約。柱通常為楔形截面，其最大截面高度與最小截面高度之比為2~3為宜。構件的平面外穩定可通過設置隅撐來保證，可有效減小梁柱截面面積，以達到減少輕鋼廠房總用鋼量的目的。
4輕鋼廠房優化設計中荷載的合理的確定
輕型鋼結構設計過程中首先應明確的是廠房所承受的各種荷載效應。荷載的大小對構件的截面的選取有直接的影響，而且更關乎著結構安全性能，因此，設計工作開始前應廣泛收集資料，并根據當前規范合理確定房屋的各種荷載是非常必要的。一般來說，房屋所承受的荷載主要有：恒荷載、活荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載及積灰荷載。對于吊車荷載，應根據具體情況考慮多臺吊車荷載折減系數，吊車工作制以及吊車的技術參數，都對門式剛架的強度、穩定性以及變形都有很大的影響。輕型門式剛架結構設計應對各類荷載以及各自折減系數考慮周全，既要保證廠房結構的安全可靠性，也要最大限度地降低廠房的總體用鋼量。
5輕鋼廠房優化設計中鋼材類型的合理的確定
在結構設計時，主剛架宜采用Q345-B鋼材，吊車梁宜采用Q345-C鋼材，材質應符合《低合金高強度結構鋼》（GB/T1591-94）要求。當結構構件的截面面積由其強度控制時，采用Q235鋼所需的截面為采用Q235鋼的1.47倍，而Q345鋼材價格略微高于Q235鋼材，綜合考慮采用Q345鋼材較省。當構件的截面尺寸由變形(即構件剛度)和穩定性控制時，材料強度的影響就不十分明顯了，因為構件的剛度和穩定與材料強度無關。因此，構件材料的合理選擇應根據實際情況，綜合分析比較確定。
6輕鋼廠房優化設計中其他方面
輕鋼廠房中的次要構件主要包括廠房的柱間支撐、屋面水平支撐、山墻抗風柱、隅撐、天溝板、屋面及墻面檁條等構件。這部分用鋼量約占總用鋼量的25%~30%。因此，正確的構件設計及構造對保證整個的結構安全、節省材料、控制工程造價具有非常重要的意義。在無吊車的輕鋼房屋中，柱間支撐的上柱支撐，可以優先采用柔性支撐，下柱支撐可以考慮采用型鋼支撐。屋面支撐宜優先考慮設置柔性支撐。門式剛架輕型房屋結構屋面、墻面檁條一般采用冷彎薄壁C型鋼或Z型鋼，宜優先采用Q345鍍鋅冷彎薄壁型鋼，但從合理的群面造型考慮，檁條截面高度也不宜過高，一般以不大于280mm為宜，因冷彎薄壁型鋼易于加工和維護以及節省鋼材的目的，應優先選用冷彎薄壁型鋼，盡量不采用實腹式型鋼如工字鋼，避免采用格構式檁條。
7結論
在輕鋼房屋結構設計過程中用鋼量的控制非常重要，通過以上敘述，可以的出如下幾點結論：
1） 在滿足工藝專業及甲方對廠房布置的要求的前提下，一般輕鋼廠房的柱距應優先考慮7.5m為宜。
2） 在滿足工藝專業、甲方及場地條件的要求的前提下，一般輕鋼廠房的經濟跨度在18~36m，吊車噸位較大時，經濟跨度在24~36m，無吊車或吊車噸位較小時，經濟跨度在18~24m。
3） 在滿足廠房正常使用的前提下，應盡量降低廠房的檐口高度。
4） 在廠房的結構設計過程中，應將各種荷載及其折減系數考慮周全。
5） 屋面檁條及墻梁盡量采用冷彎薄壁C型鋼。
6） 在滿足焊接工藝及其他條件的前提下，且構件設計由強度控制時，盡量采用低合金高強度鋼材。
7） 在滿足工藝布置的前提下，盡量減少變形縫的設置。
8） 在可能的條件下，盡量采用鉸接平板柱腳。
【參考文獻】
【1】 CECS102:2002 門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程[S]
【2】 GB50018-2002 冷彎薄壁型鋼技術規程[S]
結構設計的優化范文3
【關鍵字】房屋結構設計；建筑結構設計；優化方法；意義
1 建筑結構設計優化的基本理論
對于房屋建筑本身來講，給人們提供一個良好與舒適的生活環境，使得人們免受風吹日曬，從而保證人們的學習效率與工作效率，這是房屋的功能價值；而房屋本身的美觀性能夠符合人們的審美需求，并且使得房屋本身與周圍一些物體良好地結合起來，形成一個有機的整體，這是房屋的美學價值。而對于房屋建筑設計人員來講，如何將房屋的功能價值與美學價值統籌起來，是房屋設計質量優良的關鍵所在，因此一個優良的房屋建筑設計師應該引入房屋建筑結構優化設計的理念，并且充分考慮房屋的功能價值與美學價值，進而尋求出一個最佳的房屋優化方案，從而設計出滿足建筑結構設計優化要求與人們需求的房屋建筑。
所謂的建筑結構設計優化是指在進行房屋結構設計的過程中引入先進的設計理念，采用合理與科學的方式選擇出最佳的設計方案，從而使得設計出的房屋建筑在各項標準上都能夠達到最佳的標準。而建筑結構設計優化主要分為房屋建筑的各部分設計優化以及整體設計的優化，而對于房屋建筑來講是一個由許多部分組成的一個有機的整體，那么在建筑結構設計優化方面，整體設計的優化就顯得尤為重要，只有重視房屋建筑結構整體設計的優化，才能夠使房屋建筑結構的各個部分有機地結合在一起，相互協調，成為一個整體，才能夠使得設計出來的房屋更具完善性。
在建筑結構設計的優化方案上，應該遵從做到更好的理念，不斷使房屋結構設計更加完善。而對于具體的建筑結構設計優化方案來講，首先應該保證房屋的性能與房屋結構的良好性與結構的穩定性，在此基礎之上，不斷引進先進的設計方案，對設計方案進行不斷的探索與創新，從而設計出更加優秀的建筑結構設計優化方案。
2房屋結構設計中建筑結構設計優化技術的重要意義
隨著人們對房屋建筑的要求逐漸提高以及市場中競爭的不斷增加，對建筑結構設計進行優化具有十分重要的意義，通過對建筑結構設計進行優化不僅可以大大增加房屋建筑本身的美觀性，使得房屋建筑結構更加穩定，從而增加其本身的實用性，這樣會大大增加房屋建筑本身在市場中的競爭優勢；而且在一定程度上能夠對房屋建筑的工程造價進行嚴格與合理的控制，從而使得建筑企業對房屋建筑工程的投資減小到最小，進而實現了建筑企業盈利的最大化，因此就必須對建筑結構設計進行優化。
除此之外，在對結構設計優化和傳統房屋結構設計的比較中可以看出：經過結構設計優化的房屋建筑要比傳統的房屋結構設計所投入的工程造價節省6%―35%，而且應用結構設計優化技術能夠使得整個房屋建筑中的各個組成部分得到合理與最佳的協調，從而保證房屋建筑整體的美觀性與統一性。除此之外，結構設計優化技術還能夠對建造房屋的材料進行合理的利用，從而不僅僅大大增加了房屋建筑的質量與安全系數，而且通過對建筑材料利用的最大化實現了房屋結構設計過程中的經濟性與實用性的理念。
3 房屋結構設計中的建筑結構設計優化的具體措施
3.1 設計結構模型
對于建筑結構設計優化，首先應該縱觀房屋建筑的整體，將房屋建筑整體結構設計優化作為整個結構設計優化的重點，那么就應該設計房屋建筑的模型。其具體的方法與步驟主要如下：
（1）由于在具體的房屋建筑結構設計的過程中是一個十分復雜的過程，要充分考慮到各種因素對房屋建筑結構的影響，因此在變量的選擇上要具有合理性與科學性，這就需要房屋設計師在對參考指標進行選擇的過程中不應該選擇影響因數較多或者變化幅度較大的參數，這樣就可以盡可能地避免外界一系列因素的影響，從而能夠十分準確并且十分迅速地找出最佳的參數取值。
（2）充分考慮各個房屋建筑的實際情況，選擇出最適合此房屋建筑的函數來進行對房屋結構設計的輔助運算。在對房屋結構進行設計的過程中，設計師可以對事先設計出的一些函數進行計算，例如：房屋橫截面尺寸的函數和鋼筋尺寸面積的函數等，通過事先預算，要找出最經濟與適合的一組函數，從而不僅可以保證建筑材料的 合理利用，而且在一定程度上可以大大節省投資的浪費，達到節省成本的作用。
（3）要對條件進行準確與詳細的測量。對房屋建筑結構的設計中，保證房屋建筑的質量與安全系數是建造房屋的基礎，因此對于房屋設計人員來講，應該首先保證房屋質量性與房屋結構的穩定性，要與房屋本身的具體情況有機結合起來，充分考慮與注意到在房屋建筑實際的施工中與實現對房屋結構進行設計的差異，從而設計出能夠更加負責要求與標準的最佳房屋建筑結構設計方案。
3.2 決定計算方法
對于房屋建筑結構設計的整個過程來講，其本身就是一個十分復雜的過程，而要想找出最佳的房屋結構設計方案，就必須要對所有的數據以及條件進行詳細與準確的計算，通過對各個計算結果進行比較進行得出最佳的房屋結構設計方案。在此期間所要計算的數據與方法是十分繁瑣與復雜的，那么就會消耗大量的時間，并且一旦在計算過程出現失誤或錯誤，就會給最后的方案選擇帶來一定的誤差。因此，在對數據以及條件進行詳細與準確計算的過程中應該充分結合房屋建筑的實際情況，找出可以將問題進行簡單化的計算方法，從而不僅可以大大提高計算的準確度，還可以節省大量的時間，從而提高對房屋建筑結構設計的效率。
3.3 選擇最優程序
在對設計完房屋建筑結構模型與選擇出最佳的 計算方法之后，就需要相關設計人員充分結合上面的兩個步驟選擇出最佳的房屋建筑結構設計的程序，進而保證房屋建筑過程中各個功能的完善性與正常的運轉，從而可以提高房屋建筑的整體工作效率，這對于房屋建筑結構優化設計來講具有十分重要的作用。
3.4 分析統計結論
在相關設計人員對各種數據進行計算并且得出相應的計算結果之后要對這些數據進行詳細與綜合的分析統計，要把握整個房屋建筑結構設計的全局，充分考慮到各個設計方案的優點與缺點，并選擇出一套最佳的設計方案。
4結語
總而言之，房屋結構設計中建筑結構設計優化是一個繁瑣而且復雜的過程，它不僅可以保證房屋建筑的良好質量與建筑結構的穩定性，還可以在大大增加房屋建筑的美觀性的前提下，將投資成本控制在最小，從而不僅滿足了人們日益增長的需求，還在一定程度上實現了建筑企業盈利的最大化。因此房屋結構設計中建筑結構設計優化對于當今房屋建筑來講是十分重要的。
參考文獻：
[1] 周宏偉.芻議房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的應用[J].四川水泥，2014，（12）：283-283，286.
[2] 常青.淺談房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的實際應用[J].新材料新裝飾，2014，（8）：459-459.
結構設計的優化范文4
關鍵詞：結構設計優化技術；房屋結構設計；應用策略
Abstract: With the continuous improvement of housing construction requirements, building structure and design more and more diversification. In the housing structure design process, designers innovative design concepts and methods to optimize the design techniques to maximize the reliability, rationality and economy of the housing structure design, users of housing construction in the beautiful, practical, safe, comfortable housing construction. Therefore, this article mainly for housing structural optimization problems in the application of design techniques to explore and propose structural design optimization policy is applied in the design of the housing structure, and for related design reference.
Keywords: structural design optimization techniques; Structural Design; application strategy.
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
隨著我國房屋建筑事業的不斷發展，更多的高層房屋建筑拔地而起，這就為房屋結構的設計人員提出了艱巨的挑戰，如何有效提高房屋結構的可靠性、降低房屋結構設計施工的成本，成為相關工作人員積極思考的問題。另外，建筑市場的發展同樣帶動著建筑材料市場的發展，更多的新型建筑材料被廣泛地應用于房屋結構設計中，起到重要的作用。在此背景下，傳統的房屋結構設計技術以及不能滿足房屋結構的發展，需要設計人員積極優化房屋結構設計技術，以促進房屋結構設計有效性的提高。
一、房屋結構設計優化技術應用中存在的問題
一般來說，房屋結構設計人員在進行房屋設計過程中，需要利用適宜的設計理念與設計方法，對房屋結構的形勢、構件尺寸、布局等進行科學地設計，從而滿足房屋結構的設計需求。在建筑方案階段結構設計就要進入配合，結構設計的經濟性是否合理在方案階段就決定了大部分。經濟性不是“抽”鋼筋，不是為省鋼筋而省鋼筋，也不是犧牲結構的安全性和耐久性，是在保證結構的安全，合理受力的前提下，并滿足規范要求的“低值”配筋。隨著設計技術的發展，房屋結構設計優化技術的應用越來越廣泛，但是卻存在著一些問題需要設計人員提高重視。
第一，房屋結構設計受到多重因素的影響，致使設計人員在設計過程中，所優化的目標只能夠滿足一個或者幾個方面的要求，不能同時滿足整個工程的需求。設計人員利用計算機軟件來優化房屋結構設計，同樣受到設計進度、建筑功能等因素的制約，使房屋結構設計優化目標無法達到最佳。
第二，一些房屋結構設計人員在進行技術優化過程中，通常是從小處著眼，即對房屋結構的尺寸與構件截面進行優化，從而忽視了結構尺寸與構件截面在結構整體中的作用。因此，在房屋結構設計優化技術應用中，不能僅僅優化結構的尺寸與構件截面，還要考慮結構的整體性，比如房屋周邊的梁柱截面有時候不是單純的為了滿足計算配筋的要求，而是保證結構整體更好的抗扭能力，以保證房屋建筑整體的穩定性與可靠性。
第三，隨著人們對房屋結構設計要求的不斷提高，房屋結構設計中的變量也在不斷增加。因此，房屋結構設計人員必須提高重視，以提高優化設計技術應用的效率。但是，傳統的設計算法已經不能滿足房屋優化設計的要求，需要設計人員針對問題，提出創新的設計算法，以提高房屋結構設計優化技術應用的有效性。
二、結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用策略
在房屋結構設計中，設計者不僅要考慮房屋結構的穩定性與安全性，同時還要考慮其經濟性與合理性，盡量創新設計理念與方法，合理地選用新型的輕質建筑材料，盡量降低結構的自重，由F=ma可知，質量越大，吸收的地震力越大，所以采用輕質材料對抗震有利。努力地將結構設計做到最合理、最經濟、最科學、最可靠，從而最大限度地滿足使用者對房屋結構安全、經濟等的要求。因此，筆者基于多年的理論研究與設計經驗，對結構設計優化技術與其在房屋結構設計中的應用策略進行探討，希望能夠與同行共同提高。
（一）概念設計優化技術
在工作人員對房屋結構設計進行分析過程中，往往需要根據設計中所使用的建筑材料、結構荷載、設計因數等進行分析，同時考慮離散變量的作用，以保證設計技術應用的有效性。因此，房屋結構設計人員可以利用概念設計優化技術，在遵循房屋結構設計普遍規律的基礎上，結合多種設計方案與設計經驗，調整房屋結構設計中不足的部分，創新設計方法，從而提供概念設計優化技術的應用效率。
（二）具體結構設計應用
第一，房屋結構設計中，采用何種鋼筋強度對結構的經濟性有很大影響，比如在剪力墻約束邊緣構件區箍筋的強度等級直接決定著鋼筋的用量，由于采用三級鋼，規范要求的體積配箍率較小。三級鋼比一級鋼節省。但在剪力墻強身配筋不一定采用三級鋼就比一級鋼省，原因在于剪力墻墻身基本上是構造配筋，只要滿足規范要求的最小配筋率要求即可。這時采用一級鋼或者二級鋼要比三級鋼省。再來談談樓板（懸挑板除外）鋼筋等級的選擇，根據《混凝土結構設計規范GB50010-2010》8.5.1條的注2的規定，當采用HRB400其最小配筋百分率允許采用0.15和45ft/fy中的較大值。通常樓板的混凝土強度等級不大于C35，筆者現在以混凝土強度等級為C30，鋼筋強度為HRB400，板厚100mm舉例說明，45*1.43/360=0.178%,要小于普通的受彎配筋率0.2%，由此可見樓板鋼筋采用三級鋼筋或者更高級別的鋼筋更加經濟。
第二，在抗震區房屋的結構設計，體型規則與否，直接影響到結構的經濟性，如房屋的高寬比較大，平面的凹凸不規則，是否轉換等等。另一方面，目前結構設計軟件對填充墻給結構帶來的剛度貢獻考慮的不夠完善。通常都是采用周期折減系數來模擬填充墻的多少。填的數值大小直接影響到地震力的大小，這勢必會給經濟性帶來一定影響。軟件采用全樓統一的周期折減系數不盡合理。這就需要結構設計人員從結構抗震概念上給予適當的加強（如首層架空層等）。
三、結構設計優化技術在房屋結構設計中應用的重要性
結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用，是我國房屋結構設計發展的表現，也是建筑事業發展的需要。在房屋結構設計中應用結構設計優化技術，可以有效地提高房屋結構的可靠性、合理性與經濟性。（1）隨著房屋建筑層數的增加，對房屋地基承載力的要求也將相應提高，在應用結構設計優化技術后，將有效增加房屋結構基礎與柱的承載力，使其結構設計變得更加合理，房屋結構的可靠性也隨之提高；（2）合理的房屋結構設計將提高設計的經濟性，主要表現在房屋建筑之間的日照間距減少，節約了土地資源；創新的結構設計也可以提高建筑材料的應用效率，降低房屋建筑的成本，提高房屋結構設計的經濟性。
結語：
總而言之，房屋結構作為房屋建筑的重要組成部分，在房屋建筑中起到支撐、保護的作用，房屋結構的設計質量直接影響到房屋建筑的質量。因此，房屋結構設計人員必須改革設計理念與方法，積極進行房屋結構設計技術的優化，從不同角度、多個層面對房屋結構進行優化設計，以彌補傳統設計中房屋結構的不足，從而有效地提高房屋結構設計的有效性，促進房屋結構向著經濟化、科學化、多樣化等方向發展。
參考文獻：
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結構設計的優化范文5
關鍵詞：CAE；優化設計；沖壓；底板
中圖分類號：TG385.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0075-02
最初，我國的五金沖模技術主要是根據經驗和一些前人的資料，結合所要制作出的沖壓件的結構，設計出其對應的模具，技術人員根據其用途使用該模具，對不適宜的地方進行修改，甚至對該磨具進行重新設計，直到該模具滿足人們的需求，這既是對沖壓件質量的保證，也是在一定程度上增加沖壓件的使用壽命，但是產品的制造成本較大。現在計算機技術發展迅速，被用于各個行業，將計算機技術用于沖壓件制造的過程，尤其是計算機輔助工程CAE，作為新型技術被廣泛使用，且其性價比高。沖壓模CAE技術是利用數值計算理論構造其求解方法，模擬出實際成形中板材彎曲、拉伸、回彈過程，定量地給出成形過程的狀態參數。沖壓模CAE技術能夠在模具制成之前，根據壓力計的壓力情況，預測其成形情況，發現其中可能存在的問題，結合問題的成因，將其設計結構進行修改和完善。本文筆者以某一大型液晶電視（LCD）底板沖壓件為例，使用UG方法設計沖壓件的三維結構，用Dynaform進行有限元網格、定義邊界條件和載荷等前處理，再利用LS-DYNA求解器進行分析，從而對沖壓件結構設計進行指導和對沖壓件的成形工藝可行性進行驗證。
1 沖壓件成形工藝分析
沖壓件成型過程包含多個過程，其每個過程都至關重要，因此在沖壓件成形之前技術人員需要對其成型工藝進行分析，本文筆者主要分析沖壓件產品特征、沖壓件成形有限元模型和經驗法設計結果及對比三方面，從中明確出引入CAE分析，優化沖壓件結構的必要。
1.1 沖壓件產品特征分析
液晶電視的底板包括立柱、立柱支撐件、面板和底板四部分組成，這四個部件從上至下緊密銜接，因為液晶電視的平均質量在20Kg左右，因此其底板需要能夠支撐起20Kg的重量，地板的四周分布有均勻排列的螺絲孔，并將其固定橡膠墊上，防止打滑情況，并支撐底座，立柱上的圓盤是與液晶面板接觸的平面，其下連有旋轉立柱，其設計是依據鈑金塑性成形原理，設計者發散其設計思維，兼具實用與藝術，并將其零件的機械性能、整機的機械強度和穩定性得到了很好的改善。
1.2 沖壓件成形有限元模型
底板沖壓件有限元模型包括凸模、胚料和凹模三部分，當以SGCC為原材料時，該模型的壁厚為1.5mm，彈性模量212000GPa，泊松比為0.3，抗拉強度為300MPa，其中磨具間隙為磨具壁厚的0.1倍，即0.15mm，工件接觸摩擦系數取0.1，根據這些參數進行試驗，證明其可行性。當使用其他原材料時，都有相應的技術參數，這些技術參數都是經過驗證的，具有很高的可行性，但是在后期發展中，可以根據這些數據衍生出很多其他模具的技術參數，完善模具，提高該產業發展速度。
1.3 經驗法設計結果及對比分析
筆者根據經驗法設計出試沖樣件和有限元仿真得到的成形極限圖-FLD兩種產品，經過對比分析，發現兩款產品出現問題的區域幾乎一致，例如產品破裂的區域和產品翹曲的區域，這直接說明仿真產品與實際沖壓件產品在其結構、質量和使用年限上是非常相似的，因此，沖壓件結構設計者如果在正式將涉及投入使用之前，引進有限元仿真成形質量結果分析，就可以避免殘次品大量出現，降低生產成本，提高生產效率，使得產品更加快速、科學合理的進入市場。
2 產品結構設計優化及對比分析
2.1 產品結構設計優化
根據上述分析可以看出，仿真產品與實際沖壓件產品在其結構、質量和使用年限上是非常接近，技術人員可以通過分析有限元仿真的實用性、瑕疵情況，尋找出沖壓件機構設計中存在的不足，本文筆者通過對液晶電視底本沖壓件有限元仿真產品元件進行分析，發現該液晶電視底板結構設計可以優化以下幾點，一是增加破裂區的圓角，并且圓角采用變倒圓角的方式，隨著拉伸高度高的地方相應地增加圓角半徑，增加其拉伸彈性；二是降低該底板結構中頂面與底面間過渡區的坡度，且盡可能地使其拉伸深度大小一致，過渡均勻，減小過渡區的剛性強度，增加地板支撐重量；三是翹曲部分區域可通過壓邊加拉延筋等途徑改善等。這些優化措施不僅僅適用于液晶電視的底板，對現在人們所需的沖壓件結構有很大的幫助。
2.2 試驗結果對比分析
通過對液晶電視底板進行產品結構優化，并得到其優化后的有限元仿真結果-FLD圖，對該圖進行分析，分析結果是能夠從該突出看出結構變形區域多數集中在塑性變形較好的范圍內，結構中可能出現破裂的區域能夠通過后期修改和完善，將破裂區進行修復，還有一部分區域需要使用壓邊工藝才能將其進行修復或者改善。并且在實驗結構對比分析階段，還可以繪制出產品結構設計優化后的CAE分析結果-厚度云圖，從該圖中可以確定整個沖壓件的厚度最低界限，但是也是根據材料而定，一般不能低于按原設計的50%。根據現有的模具可以分析出，在沖壓件結構設計過程中引入CAE分析，能夠在一定程度上提高產品的質量，并且提高產品設計開發的效率，這對于模具行業的發展有重要的意義。
3 結語
近些年，我國經濟發展結構正在進行調整，提倡降低資源浪費，對于高消耗的模具行業這是一大挑戰，為了響應國家號召，模具行業的技術人員積極尋找降低浪費的辦法?，F在再沖壓件結構設計中引入數值模擬技術，在產品開發初期和模具試用前預測出產品可能出現的問題，包括質量問題和設計問題，在后期進行改善，因此其為產品結構設計優化和改善提供有力的指導，大大提高了產品開發效率。從本文的描述可以看出，利用有限元仿真工具，對于產品開發具有指導意義。
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結構設計的優化范文6
關鍵詞：建筑；結構設計；優化
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
在建筑領域內，數字計算機和相關的數字技術，不僅能夠讓從業者輕松自如的完成數據分析和計算、項目設計和出圖等一系列工作。而且它也帶給了我們許多“新體驗”。比如說：建筑結構設計優化。經驗告訴我們，在以數字計算機為操作平臺，以數學、力學等學科為參考的建筑結構設計優化工作，不僅能夠輔助結構師進行項目“可執行性”（傳統結構設計）這一主要工作，同時，它也能夠對結構設計的“安全性”、“經濟型”等有關問題起到權衡利弊的作用。毫無疑慮，建筑結構設計優化為日趨復雜、多元化的建筑實現了強有力的結構架設保障。而在具體的工作中，如若想真正達到經濟和合理雙收益的工作目標，我們必須要嚴格把握相關的方式方法和技術手段。
一、建筑結構設計優化的好處
我們都知道，在傳統的建筑結構設計中，設計者通常會根據設計要求，然后結合以往的實踐經驗，參考近似的設計方案，以判斷的方式去著手進行相應的設計方案，在此之后，再去進行有關“強度”、“剛度”、“穩定”等相關方面的計算。在運用此方法進行結構設計時，如果條件允許的話，設計者還會從結構布局、結構外形、材質選擇等方面入手，去尋求一個更為合理的設計方案，而在力學分析方面也僅僅是起到了一個核對查考、比較驗證的作用。于是，傳統的建筑結構設計就暴露出以下這么幾種主要弊端：①工作量大、效率低下；②由于時間限定和設計者經驗不足等內外因素，致使所敲定的設計方案并非是最為理想、科學的方案；③以分析和計算各種外界因素作用下的受力、變形等力學反應為工作目標，未達到設計這一層面。
然而，伴隨著數字技術等科學技術的崛起、涌進，我們人類的思維、感想等各種與設計有關的因素，也不斷地被充溢和改變著。這時候，只能夠起到“分析”作用的傳統結構設計方式就明顯的有些力不從心了。因為，在現如今，不管是任何一種設計，其除了要滿足設計對象的工藝性能等藝術特征，可靠性、安全性等使用性性能之外，還要做到設計對象被生產時，達到消耗最低、誤差最小、費用最低等目的。而建筑結構設計優化，就是如此。
事實證明，建筑設計優化能夠做到：“將設計周期縮短到最小范圍，節省大量人力，提高設計質量及水平，從而，最終取得顯著的經濟和社會效益?！倍ㄖY構設計優化是如何做到這點的呢，這要從其方法和技術上談起。
二、建筑結構設計優化的方法
和所用結構設計優化一樣，建筑結構設計優化的主要特征是讓“參與計算的部分以變量的方式”出現。通俗的講，就是在設計過程中，在符合各種相關規范、規定條例之下，將所有能夠實現結構設計的方案全部羅列出來。而后，在數學手段的輔助之下，按照設計預定要求，從中挑選一個“可執行性”、“科學性”和造價最低等各種優勢兼顧的最優方案。而具體到方法的應用上，建筑結構和工程造價是兩個最為明顯的突破口。
（一）建筑結構
建筑抗震設計要求建筑平面宜規則、簡單、對稱，減少偏心，平面的長寬比不宜過長、平面凹凸不能太大，豎向抗側力構件盡量連續等。因此建筑設計師在建筑方案設計階段全局考慮尤為重要！同時結構師參與建筑方案的設計也是很有必要的。建筑方案規則合理了，結構設計師再在受力分析及概念設計方面進行計算分析、合理調整。就能做出完成一個既經濟有安全的結構，做到既節省又節能的要求！大量工程實例表明，不規則的建筑方案很大程度上使得結構師在優化設計上顯得有些力不從心。
對于一項工程而言，從建筑工程的結構入手，是設計師最長使用的結構設計優化辦法。誠然，建筑結構總體是由若干個分部結構構建而成的，而建筑分部結構又可被分為：“基礎結構”（建筑框架）、“屋蓋結構”、，“圍護（墻體）結構”以及“結構細部”（如：門窗、地板等）等多個方面。于是乎，每一個分部結構都成為了設計師使用結構設計優化的突破口，在具體操作時，設計者便可以在相關規定要求范圍之內，圍繞造型、選材、布局、位置、力學、造價等各個優化設計關鍵因素去結合具體情況（建筑師等相關人員的需求），本著經濟效益、安全系數“雙豐收”的方針，由片面（每一個分部結構）及全面的進行建筑結構優化設計。
（二）工程造價
經試驗證明，在建筑工程項目中，正確使用建筑結構優化方法，可以讓工程造價降低到5%-30%（就現況而言，但隨著技術的革新，比率會越來越高）。所以，在保證建筑內部各個分支能夠相互協調，保障建筑的安全性、合理性，結構可靠度的情況之下，合理的利用建筑材質材料，是降低工程造價的最直接的方式。于是，這也就成為建筑結構設計優化方法的另一個“著陸點”。
綜上所述，我們不難看出：從正確的“入口”使用建筑結構設計優化方法，是實現建筑適用性能高、安全性能高、成本低廉等優勢行之有效的途徑。而在具體應用上，我們還要毫無紕漏的應用技術手段，來予以實現。
三、建筑結構設計優化技術上的難題
每一項建筑結構設計，它都會產生出許多種結構布局設計方案，另外，建筑物細部的處理方式更是千差萬別的。對于設計者而言，通過一味的去分析設計中各種相關參數、材料、負荷值等數值，去尋求優化設計并非是科學的。因為，就拿負荷值來說，同種負荷情況下，也存在有許多不同的分析方式方法。
其實，建筑結構設計優化，同樣也要遵循傳統結構設計的流程的：“設計（擬定各個相關尺寸）校核（審核是否符合規范條例）修改設計方案再校核”，如此循環，直至達到理想方案。而在此流程中，結構設計師的經驗、學識、閱歷是起著不容小覷的作用的。例如說：每一個建筑項目都會在其建設中或建成后，有可能遇到許多不可預見的自然災害，如地震、火山噴發等地質災害。而在建筑結構設計優化過程中，設計者就要做到防患于未然。落實到操作上，我們首先要將不利于對抗“地震”等自然災害的做法排除在外，其次，我們在設計優化過程中，一定要認真考慮“地震作用”、“風荷載”以及“軸力”、“彎矩”、“剪力”等和“外荷載”相關的各種數值。而在解決此問題上，設計者可以憑借自己的工作經驗和學識，去因地適宜的進行設計。諸如：剛度平衡對稱可以減輕地震給建筑帶來的損害；“延性設計”可以避免建筑在地震影響下，發生“脆性斷裂”現象；以及“多道設防設計”會讓在特大地震發生時，先破壞建筑的次要構造元素，以達到最小限度的影響主體建筑結構。另外，隨著建筑樓層的不斷增高，結構師可以在滿足建筑師設計訴求的基礎之上，采用水平布置對稱、規則，豎向上下貫通的優化方法。如此的優化方法，由于盡可能的縮小了質量和剛度中心，使得建筑物不會出現由于水平負荷過大，產生扭曲的狀況；另外，豎向連貫的方法，讓豎向剛度產生了“漸變”效應，從而不至于產生剛度突變，出現應力集中的弊端。
總而言之，建筑工程，不僅是一項極度科學、嚴謹的學科，而且也是一項資費高昂的工程。在進行建筑結構設計優化的“征途”中，結構師一定要從多角度出發，全方位的估計所涉及到的各種問題，總之，我們既要遵循相關的規則和準則，又要在保證項目最優化設計的基礎之上，去尋找能夠實現“開源節流”的結構設計方式和技術手段。
四、結語
顯而易見，建筑結構設計優化的出現，為現在的建筑選擇了一個最為有效、科學的建筑結構。有句名言曾經說到：“建筑的目標在創造完美，也就是創造最美的效益?！睂τ谝粋€建筑結構設計師來說，在保證建筑安全、可靠性的前提之下，探索科學、經濟、實效性的建筑結構是非常值得提倡的。因為，建筑結構設計優化方法的技術性實現，不僅可以讓建筑項目在施工中找尋到最經濟、最合理的材料利用方式，也可以讓結構內部各元素得到很好的調配，更可以使落成的建筑擁有極高的安全度。無疑，建筑結構設計優化是讓建筑實現經濟、安全、并且不乏適用性的最佳途徑。
參考文獻：
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