結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化精選(九篇)

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第1篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

【關鍵字】房屋結(jié)構(gòu)；設計；建筑結(jié)構(gòu)；優(yōu)化

在進行建筑工程施工之前，均需要依據(jù)工程實際及周邊環(huán)境，合理進行布局設計，安排具體施工辦法，通過合理施工控制與竣工驗收實現(xiàn)工程質(zhì)量及功能。一般而言，質(zhì)量良好，性能完善的房屋建筑，屬于建筑設計人員將建筑功能價值與建筑美學價值的整合與統(tǒng)一成果。房屋結(jié)構(gòu)設計，以實現(xiàn)房屋建筑結(jié)構(gòu)功能、美觀及應用價值為目標。采取建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法，是在房屋設計基礎上，進一步優(yōu)化資源配置，最大限度實現(xiàn)房屋現(xiàn)實需求。本文結(jié)合某工程實際，探究建筑機構(gòu)設計優(yōu)化重要性及其具體辦法。

一、工程概況

本建筑工程位于廣東省揭陽市，屬于商業(yè)住宅建筑，其建筑面積為32680O，地上設計32層，地下設計2層，建筑主體商業(yè)部分層高設計為4.9m，住宅部分層高設計為3.0m，建筑總高度為98m。該工程建筑基礎持力層屬于稍密卵石層，設計為平板式樁筏基礎，建筑結(jié)構(gòu)體系應用剪力墻結(jié)構(gòu)。為確保該房屋建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量，提出應用房屋建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法，對該建筑工程進行設計優(yōu)化，以實現(xiàn)建筑工程質(zhì)量及功能，實現(xiàn)其整體效益。

二、房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化所依托的理論基礎

房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設計，其行為本身屬于技術(shù)含量高，專業(yè)性突出的活動。設計工作人員在執(zhí)行房屋結(jié)構(gòu)設計任務時，需要綜合考慮房屋建筑地質(zhì)水文、周邊環(huán)境、建筑功能需求及其各項性能指標，包括建筑工程的功能指標、美學價值指標。功能指標，即建筑工程作為人們生活辦公的場所，其應具備的基礎性應用功能，建筑審美指標，指的是建筑結(jié)構(gòu)外形表現(xiàn)，給人一種結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)，外觀美感的視覺享受。在房屋建筑設計過程中，需要綜合考慮房屋性質(zhì)所要求的基礎性能，考慮其結(jié)構(gòu)搭配與外觀表現(xiàn)。在這種房屋結(jié)構(gòu)設計理念下，要求設計工作人員，從多種建筑結(jié)構(gòu)設計方案中選擇出最佳方案，通過方案優(yōu)化，完成房屋結(jié)構(gòu)設計綜合目標。換一種角度而言，通過科學化方法進行表述，則為：結(jié)合數(shù)學知識與相關建筑學知識，在多種設計方案中選擇出與整體設計目標相符，最適宜的設計方案。

房屋結(jié)構(gòu)設計中建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，指的是建筑結(jié)構(gòu)設計過程中，需要進行設計理念更新，選擇應用具備先進性與科學性的設計篩選方案，優(yōu)選出各方面達到最佳效果的一種設計方法。建筑工程其內(nèi)部結(jié)構(gòu)錯綜復雜，所涉及的系統(tǒng)較多，為實現(xiàn)建筑工程結(jié)構(gòu)完美協(xié)調(diào)，發(fā)揮最佳功能優(yōu)勢，需要重視并應用建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法。一般而言，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要以房屋頂部、房屋、房屋細節(jié)結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化為中心，依據(jù)實際需求，合理優(yōu)化布局，在優(yōu)化結(jié)構(gòu)過程中，實現(xiàn)建筑工程的整體效益。建筑設計要求，房屋平面結(jié)構(gòu)表現(xiàn)應平整，盡量降低平面建造質(zhì)量與房屋剛性結(jié)構(gòu)之間所存在的差異，彰顯出建筑工程對稱美感，確保在出現(xiàn)較大水平作用力狀況下，建筑結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)扭曲及不安全狀況。在確保房屋建筑基礎功能前提下，需要采取豎直貫通方式的承重結(jié)構(gòu)，以提高建筑工程承受豎直作用力的承受能力。依據(jù)漸變規(guī)律，進行房屋豎向剛性程度指標設計，防止出現(xiàn)剛性結(jié)構(gòu)角度突變。

三、房屋結(jié)構(gòu)設計中的建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的現(xiàn)實意義分析

在房屋結(jié)構(gòu)設計過程中，綜合應用建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方式，有助于實現(xiàn)建筑工程現(xiàn)實應用功能、外觀美感與整體經(jīng)濟效益，通過結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，還可以實現(xiàn)建筑成本節(jié)約，加強建筑生態(tài)環(huán)境保護，簡而言之，采取建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，有助于實現(xiàn)房屋建筑整體效益。在市場經(jīng)濟大環(huán)境下，建筑商在進行房屋建筑設計施工中，要求確保建筑工程基礎應用能力的基礎性，最大限度降低房屋建筑設計成本，降低施工成本，從而降低建筑投資。確保房屋建筑結(jié)構(gòu)合理穩(wěn)定，滿足用戶不同層次需求，是實現(xiàn)建筑工程整體效益的基礎性保障。

社會實踐證明，與傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設計方式相比，建筑結(jié)構(gòu)設計方案優(yōu)化，能夠降低房屋30%左右的成本，且通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，可以更好實現(xiàn)建筑工程資源合理配置，實現(xiàn)建筑材料的充分利用，更好協(xié)調(diào)建筑單元，發(fā)揮建筑功能優(yōu)勢；通過創(chuàng)新設計，在保證建筑安全性基礎上，實現(xiàn)更高標準，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實現(xiàn)最佳效益。

四、基于工程實例的建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化策略

該建筑工程位于廣東省揭陽市，屬于商業(yè)與住宅建筑，為實現(xiàn)更好效果，決定對該建筑工程進行結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，其結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化具體策略如下：

（一）結(jié)構(gòu)模型設計

房屋建筑整體設計優(yōu)化可以分為三個環(huán)節(jié)，分別為變量的選擇與確定、確定函數(shù)與條件衡量。其中，變量的選擇與確定，指的是對設計方案存在著重要影響因素的參數(shù)值，作為變量為設計人員所選擇應用。如該建筑工程的目標參數(shù)主要包括建筑價格參數(shù)，預期損失參數(shù)，工程控制參數(shù)、房屋結(jié)構(gòu)可靠性參數(shù)等。在房屋結(jié)構(gòu)設計中，設計人員選擇變化幅度較小的參數(shù)作為重要參考指標，會降低建筑結(jié)構(gòu)設計難度系數(shù)。在結(jié)構(gòu)設計眾多相似函數(shù)中，需要選擇出與房屋橫截面尺寸及鋼筋尺寸面積函數(shù)最適應函數(shù)，選擇該函數(shù)并分析函數(shù)性質(zhì)，通過函數(shù)優(yōu)化，降低房屋建筑成本。條件衡量，重點表現(xiàn)為房屋結(jié)構(gòu)設計約束指標，具體而言為建筑房屋尺寸、架構(gòu)剛性、受力限度、結(jié)構(gòu)確定性、變形限度、組建規(guī)格等。在進行結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化過程中，設計人員結(jié)合該工程實際情況，明確工程約束性條件，確保該工程條件滿足相關要求，實現(xiàn)設計結(jié)果最優(yōu)化。

（二）合理選擇計算方法

房屋結(jié)構(gòu)設計中會應用到較多計算程序，而建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程，則屬于建筑工程復雜變量、約束性條件及其他設計條件的計算過程。在進行數(shù)據(jù)驗算過程中，多將約束性條件進行轉(zhuǎn)變，設置為不附帶約束條件問題，從而確保計算精度，減少計算時間。如該工程筏基礎優(yōu)化數(shù)學模型為：

Min A=F（XAi，YAj）

S、T，P≤f

Pmax≤1.2f

其中，XAi與YAj代表自變量，p代表基礎底面平均壓力設計值，f代表地基承載力設計值，采取漸進搜索法進行模型求解，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

（三）選擇應用最優(yōu)程序

在房屋結(jié)構(gòu)模型設計后，科學選擇計算方法，在此基礎上，進行模型程序最優(yōu)化處理。最優(yōu)設計程序，需要表現(xiàn)出功能完善，運轉(zhuǎn)高效，其程序多是由多個分程序相組合構(gòu)成的綜合程序，從而發(fā)揮作用。

（四）分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確定最佳方案

在完成數(shù)據(jù)計算后，設計人員需要統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，研究并獲取不同建筑結(jié)構(gòu)設計方案之間存在的異同，通過綜合分析與綜合衡量，最終確定出符合工程實際的最佳方案。在統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析過程中，要求設計人員多層思考，綜合考慮細節(jié)，科學處理工程技術(shù)與工程經(jīng)濟效益之間的關系。

五、結(jié)語

為實現(xiàn)建筑工程經(jīng)濟效益、社會效益，提出對房屋建筑進行結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化。結(jié)合工程實例，從房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化所依托的理論基礎出發(fā)，探究房屋結(jié)構(gòu)設計中的建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的現(xiàn)實意義，社會實踐證明，通過建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，有助于實現(xiàn)建筑工程整體效益，研究其結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化具體策略，通過結(jié)構(gòu)模型設計、合理選擇計算方法、選擇應用最優(yōu)程序、分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定最佳方案，實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化，實現(xiàn)建筑工程整體效益。

參考文獻

[1]尹英華.房屋結(jié)構(gòu)設計中的建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化[J].城市建設理論研究（電子版），2013，（19）.

[2]閆新紅，王雄飛.淺談房屋結(jié)構(gòu)設計中的建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化[J].房地產(chǎn)導刊，2014，（2）：44-44.

第2篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

【關鍵詞】結(jié)構(gòu)設計；優(yōu)化

結(jié)構(gòu)設計的目標是“安全、適用、經(jīng)濟”，對結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化的目的就是使有限的空間、資源效果最大化，結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化工作就顯得非常的重要。結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的方法就是合理的利用材料的性能，合理的利用結(jié)構(gòu)體系的受力特性，合理的結(jié)構(gòu)布置，使結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，達到規(guī)范所規(guī)定的安全度，并使其使用功能得到最大的滿足。下面將通過幾個方面對結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化進行探討，以期與廣大結(jié)構(gòu)設計人員共勉。

1　結(jié)構(gòu)整體分析

在承載各種作用的時候，建（構(gòu)）筑物總是以整個結(jié)構(gòu)體系協(xié)同工作的，結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)劣是這個建（構(gòu)）筑物的先天基礎。合理的結(jié)構(gòu)體系可以在安全、經(jīng)濟、適用等方面做到更好的協(xié)調(diào)。

1.1　結(jié)構(gòu)形式的選擇及結(jié)構(gòu)布置

同一建筑方案，可以采用多種結(jié)構(gòu)體系進行設計。建筑工程常用的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)等。每一種結(jié)構(gòu)形式的經(jīng)濟性都有所差別，且都有其相應的適應性、抗震性能。因此，設計人員在建筑結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化選擇過程中，要根據(jù)建筑物使用功能的要求、建筑高度的不同、場地條件等因素，按照經(jīng)濟合理、安全可靠的設計原則，保證結(jié)構(gòu)整體具有良好的抗震性能、足夠的承載力和剛度的前提下，選擇最合適的結(jié)構(gòu)體系。

結(jié)構(gòu)布置要求結(jié)構(gòu)設計者具有化繁為簡、了解各種結(jié)構(gòu)特性并對其出現(xiàn)的各種狀況采取相應措施的能力。在建筑結(jié)構(gòu)設計的過程中，在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上，平面布置應盡量規(guī)則、對稱，盡量縮小質(zhì)心和剛心的距離；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。豎向布置應在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構(gòu)件上下貫通且豎向剛度最好不要突變，否則突變處在水平荷載作用下會出現(xiàn)嚴重的應力集中現(xiàn)象，這對結(jié)構(gòu)抵抗水平動力荷載是十分不利的。

筆者設計的某值班宿舍樓，平面尺寸為7×38m，平面雖然很規(guī)則，但很狹長，結(jié)構(gòu)布置的時候，做到了結(jié)構(gòu)剛心與質(zhì)心非常的接近，但計算后的結(jié)果卻不能令人滿意，第一周期是扭轉(zhuǎn)周期，對于結(jié)構(gòu)的抗震是非常不利的。究其原因就是結(jié)構(gòu)平面過于狹長，平面剛度不足，造成兩端振動不同步引起了扭轉(zhuǎn)效應。在增大了兩端柱截面之后，雖然第一、二周期變成了平動周期，但第一扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期的比值大于0.9。雖然抗震規(guī)范對多層建筑的周期比并不做要求，但參考高層規(guī)范的規(guī)定，比值過大的情況下結(jié)構(gòu)的抗震性能并不是很好。于是筆者在兩端墻體交接處各增加了一根柱子，使得兩端的剛度進一步增強，且柱的布置不影響使用，結(jié)構(gòu)的周期比小于了0.9，而且由于結(jié)構(gòu)布置的時候剛心和質(zhì)心是非常接近的，因此結(jié)構(gòu)的抗震性能是非常好的。

1.2　功能要求

每一個建（構(gòu)）筑物都有其預定的功能要求，設計者甚至不能滿足其無限擴大的功能要求，而功能要求往往也會與結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)生沖突。當為了更大滿足功能要求而不能采取更優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式使造價增加，或者采取更優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式使造價降低卻但限制了一些功能上的要求時，設計者應當與建設方協(xié)調(diào)，在功能要求和結(jié)構(gòu)形式上互相做出讓步，以確定雙方都滿意的結(jié)構(gòu)方案。比如框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)等滿足使用者自由布置空間的能力是不同的，一般情況下按上述排序該能力是越來越弱的，但結(jié)構(gòu)體系的剛度卻是越來越強的，適用的最大高度是越來越高的。當某建筑物的高度接近框架結(jié)構(gòu)的適用最大高度時，其結(jié)構(gòu)成本相對是比較高的，可以考慮采用框剪結(jié)構(gòu)，如建設方認為框剪結(jié)構(gòu)影響了其功能使用，且結(jié)構(gòu)成本對其影響不大時亦可繼續(xù)采用框架結(jié)構(gòu)。但通過溝通，在采用框架結(jié)構(gòu)的同時，在不影響其功能要求的某些位置設置少量的剪力墻以加強結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度則不失為更優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案。

2　改變約束條件

改變約束條件是進行結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的一種有效的手段。

某水廠水池，由于施工單位的失誤，池壁鋼筋產(chǎn)生嚴重的偏位，按偏位后的截面進行復核，池壁承載力已經(jīng)不夠。筆者采用增加約束的辦法進行處理。將池壁上部的走道板強化設計，作為池壁的上部約束，經(jīng)復核此情況下偏位后的鋼筋滿足要求。

某門式剛架廠房，筆者最初設計時對剛架的底部按固端約束進行計算，發(fā)現(xiàn)剛架的基礎非常大，造價很高。后經(jīng)優(yōu)化，減掉部分約束，改為鉸接，基礎尺寸大為減小，柱腳構(gòu)造施工難度變小，且上部構(gòu)件截面增大不多，取得了良好的經(jīng)濟效益。

3　構(gòu)件分析

每一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件都有其最經(jīng)濟的使用范圍，每一種截面尺寸均有其最經(jīng)濟的承載狀況。通過構(gòu)件分析進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標是使構(gòu)件的截面尺寸更合理，充分發(fā)揮材料的結(jié)構(gòu)性能。

筆者在設計水處理構(gòu)筑物的時候，通過采用通用計算軟件分析發(fā)現(xiàn)控制構(gòu)件配筋的最不利彎矩衰減得非常的快，這些在普通的靜力計算中是察覺不到的。根據(jù)這個特性，在大尺寸的池壁設計中，可以采取沿高度逐漸減小池壁厚度和逐漸減少配筋量的方法來更合理的發(fā)揮材料的性能，取得更好經(jīng)濟效益。

犧牲某些結(jié)構(gòu)構(gòu)件的部分經(jīng)濟性，達到更高的整體經(jīng)濟效益則是另一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向。例如，常規(guī)梁經(jīng)濟性最好，但嚴重影響建筑層高，尤其是在目前土地資源有限的情況下，其不一定能實現(xiàn)整體經(jīng)濟效益的最大化。寬扁梁能減少梁的截面高度，增加建筑物的凈高。在建筑物總高度限制的情況下，可以增加層數(shù)，以獲得更多的建筑面積。雖然寬扁梁在經(jīng)濟指標上與常規(guī)梁相比并非最優(yōu)，但對比整體經(jīng)濟效益和結(jié)構(gòu)增加的投資，整體經(jīng)濟效益大時，做寬扁梁設計是個值得考慮的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方向。

4　材料選擇的優(yōu)化

結(jié)構(gòu)承載能力的載體就是材料，工程實踐證明，設計階段合理選擇建筑材料，控制材料單價或工程量，是控制工程造價的有效途徑。建筑材料應盡量選用性價比高的高強度建筑材料。例如HPB300、HRB335和HRB400這三種鋼材的價格比較接近，但它們的抗拉強度值是270：300：360=1：1.11：1.33，可見采用高強鋼筋的性價比高。采用高強度鋼筋減少了用鋼量的同時，還減少了施工量，增加施工可操作性，減少了施工難度。當柱截面由軸壓比控制導致尺寸過大時，可以采用更高等級的混凝土，以達到減小結(jié)構(gòu)尺寸，增加使用空間的目的。結(jié)構(gòu)設計者可以與建筑設計者協(xié)調(diào)采用輕質(zhì)高效的建筑材料，如填充墻材料宜采用輕質(zhì)墻體，屋面采用輕質(zhì)防水材料等，這些材料的使用既可增加室內(nèi)的使用空間，也能減輕結(jié)構(gòu)自重，減小地震作用，進而減少結(jié)構(gòu)主要受力構(gòu)件的用鋼量和混凝土用量，減少了結(jié)構(gòu)部分的投資。

5　計算模型的優(yōu)化

實際結(jié)構(gòu)是很復雜的，完全按照結(jié)構(gòu)的實際情況進行力學分析是不可能的，對工程設計而言也是沒有必要的。因此結(jié)構(gòu)設計時，都需要采用某個計算模型對結(jié)構(gòu)實際狀況進行簡化模擬，計算出結(jié)構(gòu)在各種工況下的效應。結(jié)構(gòu)計算模型的準確性決定了計算結(jié)果的合理性及對工程設計的指導意義。

縱觀結(jié)構(gòu)設計軟件的發(fā)展歷史，就是結(jié)構(gòu)計算模型提高準確性的發(fā)展歷史。在計算機高度發(fā)達和通用計算逐漸普及的今天，結(jié)構(gòu)設計者擁有了更多的選擇對結(jié)構(gòu)進行更為合理的模擬計算，設計者可以得到更為準確的結(jié)果，從而更為合理有效的進行材料配置，提高經(jīng)濟效益。

由于業(yè)主功能需求的變化，某已建成的建筑物空間布置發(fā)生了較大的改變，部分樓板荷載超出了原設計的規(guī)定。筆者在對此建筑物結(jié)構(gòu)進行技術(shù)鑒定時，考慮到原結(jié)構(gòu)設計是采用梁柱模型計算的，樓板并未直接參與計算，僅估計了對梁剛度的影響，可能實際結(jié)構(gòu)承載能力還有一定的富余。筆者采用了梁柱與板殼元共同工作的計算模型進行復核，并對其局部荷載進行精確施加。最終驗算的結(jié)果表明原結(jié)構(gòu)基本能滿足要求，僅需進行小的調(diào)整即可滿足結(jié)構(gòu)安全。

在水處理構(gòu)筑物的設計中，水池底板的設計一直都沿用傳統(tǒng)的倒樓蓋法，整個底板的地基反力是按均布荷載布置的，這與實際的受力狀況有很大的不同，造成了底板用鋼量過大的結(jié)果。在使用通用計算已成為可能的今天，可以考慮采用更為接近實際狀況的有限元模型進行受力分析，并以此結(jié)果指導配筋將會更為合理且更為經(jīng)濟。

第3篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

（廣東美的制冷設備有限公司，廣東 佛山 528311）

【摘　要】隨著社會的不斷進步以及經(jīng)濟的發(fā)展，人類的生活環(huán)境也變得開始漸漸的惡化了。人們對空調(diào)也開始漸漸的形成了依賴，然而，空調(diào)的能耗比較大，并且，其對環(huán)境有很嚴重的負面影響。隨著現(xiàn)在全球變暖的情況越來越嚴重，這種問題已經(jīng)嚴重的困擾了相關人士。因此，對空調(diào)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設計問題變得越來越急迫，需要受到更大的重視。

關鍵詞 空調(diào)結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設計；節(jié)能

0　引言

現(xiàn)在，全世界對能源和環(huán)境問題都是一直非常重視的，各個國家都制定了相關的法規(guī)來解決現(xiàn)在的環(huán)境問題?？照{(diào)的能源消耗一直都非常嚴重，對環(huán)境保護的問題作為重點的檢測對象，由于空調(diào)的耗能比較多，因此，其對地球的環(huán)境存在很大的影響，導致消耗大量能源的空調(diào)變得不被看好，因為，空調(diào)的年耗電量已經(jīng)遠遠的超過了洗衣機、電視和冰箱，因此，它已經(jīng)不符合現(xiàn)在的可持續(xù)發(fā)展趨勢。導致世界各地生產(chǎn)空調(diào)的國家都開始制定了節(jié)能的法規(guī)，禁止廠家生產(chǎn)高耗能的空調(diào)。壓縮機其作為空調(diào)的核心，對整個機體起著決定性的作用。如果壓縮機選擇的額定制冷量太小，對制冷系統(tǒng)也存在一定的影響，這樣也就達不到設計的要求。如果壓縮機選擇的額定制冷量太大，就會導致其消耗的功率也會增大，而且，能耗高的壓縮機價格一般也比較高，這也涉及到要考慮公司的成本問題。我們在配選高效率的空調(diào)系統(tǒng)時，不能隨意的增大換熱器甚至超過其允許值，這樣將會導致壓縮機產(chǎn)生故障。因此在選配壓縮機的時候，一定要選用小排量的壓縮機，這是提高壓縮機能效的關鍵。本次，筆者對優(yōu)化空調(diào)結(jié)構(gòu)的設計進行詳細的分析，希望能通過此次分析來解決這個問題，也希望能為目前的節(jié)能問題提出更好的解決辦法。

1　現(xiàn)階段我國空調(diào)設計存在的一些不足

1.1　環(huán)保材料使用較少

現(xiàn)在，我們面對著大量的不可再生資源的消失，導致全世界都開始出現(xiàn)了能源危機，由此可見，現(xiàn)在的能源問題已經(jīng)十分嚴重了。除此之外，隨著現(xiàn)在能源的大量消耗，也給環(huán)境帶來了很多的污染問題，例如，我們國家的環(huán)境污染就十分嚴重。我國使用的主要能源是煤、石油和天然氣，在這些能源使用的同時非常容易造成環(huán)境的污染，例如：空氣污染以及水污染，這種對人們的生活環(huán)境造成嚴重影響的行為讓我們開始對此進行深思?，F(xiàn)在，某些空調(diào)設備依然在使用氟利昂作為制冷劑，但是，據(jù)我們所知，氟利昂對臭氧層有嚴重的破壞，并且，無法恢復。因此，作為加劇全球變暖情況的氟利昂的空調(diào)已經(jīng)被人們慢慢摒棄。為了人們能夠過上更加舒適的生活，真的不應該再繼續(xù)使用能給環(huán)境帶來嚴重影響的物質(zhì)了，不能以損害子孫后代的利益為代價來繼續(xù)使用那些了。因此，現(xiàn)在環(huán)保材料使用過少的局面已經(jīng)到了社會的重視，我們也必須開始尋找更加合適的方法來消除現(xiàn)在這種形式了。

1.2　制冷效果不高

由于我國科學技術(shù)水平比其他發(fā)達國家的水平低很多，導致我國使用的能源方面浪費，同時，空調(diào)的制冷效果也不高。為此，我國在此方面應該大力的加強了。相關人員把室內(nèi)機的風道和貫流風扇的直徑加大，在適當?shù)男拚灹黠L道曲線的同時也會改善渦流噪聲和出風量蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)，在這種改變了空調(diào)輸入輸出的方式后，可以明顯的體現(xiàn)出空調(diào)系統(tǒng)的風量確實增大了，其能力也被明顯的加強了，也明顯節(jié)約了能源的消耗。實驗結(jié)果表明：空調(diào)機在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化對節(jié)省電力，促進空調(diào)的發(fā)展有重要的現(xiàn)實意義。

2　優(yōu)化空調(diào)結(jié)構(gòu)設計的必要性

2.1　降低能耗

現(xiàn)在，我們面對著大量的不可再生資源的消失，導致全世界都開始出現(xiàn)了能源危機，由此可見，現(xiàn)在的能源問題已經(jīng)十分嚴重了。對此，相關人士一直在思考用什么新能源來代替日常能源的消耗。我們發(fā)現(xiàn)：建筑旁邊種植的大量的樹木不但有防風、阻隔噪聲、減少灰塵和美化環(huán)境的作用，而且，對于建筑隔熱和節(jié)能也有重要的作用。因此，在空調(diào)建筑周圍種植大片的樹木能夠降低溫度，減少建筑物吸收的太陽能，降低了建筑的溫度，這樣既能改變現(xiàn)有的被污染的環(huán)境，又能降低夏季空調(diào)的使用，完全實現(xiàn)了空調(diào)的節(jié)能。就像這樣的想法我認為是最貼切我國可持續(xù)發(fā)展的，也是降低能耗的最好的方法。

2.2　節(jié)約成本

節(jié)約使用成本對空調(diào)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計的又一個重要的因素，由于空調(diào)使用的大部分都是不可再生的資源來，并且，其耗電量又是非常大的，我國目前也在面對著能源的危機。由于某些空調(diào)的結(jié)構(gòu)設計不合理，其經(jīng)常會出現(xiàn)很多的問題，這樣來說，其維修時的費用也非常貴，本來空調(diào)的價格就挺高的了，加上其電費以及維修費等使用費用讓我們漸漸被壓的喘不過氣。因此，空調(diào)對于人們的生活質(zhì)量應該是提高的，而不是作為一種負擔強壓在人們的身上。這樣，不但降低了人們生活的舒適程度，同時也降低了人們的工作熱情，不利于國家的長遠發(fā)展，也不符合我國可持續(xù)發(fā)展的觀念。

3　空調(diào)可持續(xù)化設計的方法

3.1　加大環(huán)保型材料的開發(fā)和應用

制冷除濕設備是基于濃溶液自然吸收空氣中水氣的原理。這種無毒無害的濃鹽溶液，在對空氣制冷、除濕和凈化的同時，不需要更換，也不會減少。當濃鹽溶液被加熱時，水又以熱的濕蒸汽的形式回到空氣中，在系統(tǒng)的任何地方不會形成結(jié)露。鹽溶液本身又是自然的消毒劑，只要經(jīng)過一次處理，就可消滅新風中大量的細菌、微生物并去除異味。

3.2　優(yōu)化空調(diào)結(jié)構(gòu)設計節(jié)約能源

空調(diào)的研發(fā)在近年來還有一些新的技術(shù)正在由科學家們研發(fā)并逐步的優(yōu)化。隨著人們生活的日益進步，他們對美觀的要求也變得十分嚴格，因此，其必然已經(jīng)成為空調(diào)的未來發(fā)展，然而怎樣能在減小空調(diào)殼體的基礎上還能提空調(diào)的使用效率。除了那一系列的空調(diào)系統(tǒng)，在節(jié)能方面，我們應該更多的去考慮使用一些清潔無污染的可持續(xù)能源，例如：風能和太陽能等。同時，還要改造空調(diào)原有的結(jié)構(gòu)，減少空調(diào)的熱損失，并且能實現(xiàn)對空調(diào)產(chǎn)生的熱損失進行有效地回收利用，這樣一來既能節(jié)約能源，又滿足了國家可持續(xù)發(fā)展的觀念。目前隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速，讓我們看到了網(wǎng)絡的優(yōu)勢，我們可以發(fā)展與網(wǎng)絡想配合使用的控制系統(tǒng)，在空調(diào)的內(nèi)部增加一些智能的控制結(jié)構(gòu)，這樣可以讓電能使用的更加節(jié)約和適當。這種改善的空調(diào)能夠有效的提升我國多方面的能力，在進行思考的同時要多參考國內(nèi)外的新技術(shù)和新手段，把他們的經(jīng)驗學習過來，可以減少走錯路的機會，同時面對這些經(jīng)驗不能僅僅照搬照抄，只有通過多方面的學習和思考，通過不斷的補充新的知識，設計出最適合自己發(fā)展的空調(diào)結(jié)構(gòu)。這樣被設計出的空調(diào)能效可以達到降低成本、節(jié)約環(huán)保的效果，能夠在空調(diào)產(chǎn)品的市場顯示出極大的優(yōu)勢，為我國空調(diào)發(fā)展起一個良好的帶頭作用，并且，更加的促進我國空調(diào)產(chǎn)品的發(fā)展。

4　結(jié)語

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展以及社會的快速進步，在空調(diào)的設計生產(chǎn)中得到了新技術(shù)的應用，同時通過不斷的對此進行優(yōu)化使空調(diào)能夠越來越節(jié)能，希望這一問題能夠得到有效的解決。這樣，能夠使人們在享受清涼的夏季以及溫暖的冬季時能夠不用害怕會對自然造成損害，同時，這樣也可以為后代留下更多的資源。我認為，可持續(xù)的發(fā)展應該是我們國家，以及全世界的發(fā)展趨勢。

參考文獻

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［2］周威,霍鵬.淺談暖通空調(diào)設計中存在的問題及優(yōu)化策略[J].河北企業(yè),2012(06):108-109.

第4篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

論文摘要：人們物質(zhì)需求及市場價格變化使得建筑的成本攀升，利用結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的方法對建筑結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計是實現(xiàn)資源最大化的重要手段，本文建立了結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化設計方法的模型及計算方法，同時強調(diào)了其在房屋結(jié)構(gòu)設計應用中的注意事項，在建筑實踐中具有極強的可操作性，同時結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化也給建筑市場的發(fā)展帶來了深遠的意義。

近年來，由于土地價格市場的變化，不斷上漲的土地價格給開發(fā)商的建筑總成本控制帶來了極大的壓力，同時，人們對于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高，相應建筑產(chǎn)品的品質(zhì)要求也就不斷提高，這就讓開發(fā)商不斷尋求新的手段滿足顧客需求，而降低工程造價就成為開發(fā)商追求的直接目標，這就需要我們利用結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化設計技術(shù)方法，提高有限空間、有限資源的最大化效果發(fā)揮，實現(xiàn)經(jīng)濟化、實用性和適用性的良好目標。

一、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法

賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結(jié)構(gòu)設計相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設計追求適用、安全、經(jīng)濟、美觀和便于施工五種效果，而建筑設計優(yōu)化設計技術(shù)方法的應用不但滿足了建筑美觀、造型優(yōu)美的要求又能使房屋結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟、合理，成為實際意義上的"經(jīng)濟適用"房。從建筑上分析結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法，它主要體現(xiàn)在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設計量方面。

房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計包括：基礎結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設計、圍護結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設計和結(jié)構(gòu)細部設計的優(yōu)化設計。對以上幾個方面的優(yōu)化設計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內(nèi)容，在實施過程中，還應該按照一切從實際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟效益的目標進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。進行結(jié)構(gòu)設計時，應在滿足設計意圖后，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使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用。豎直方向上應避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應力集中現(xiàn)象。

（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型

結(jié)構(gòu)設計優(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，運用科學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如下：一是設計變量的合理選擇。通常的設計變量選擇對設計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，將對變化影響不大的參數(shù)定為預定參數(shù)，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。二、目標函數(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)化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態(tài)下彈性約束到終極狀態(tài)的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設計中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

（2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案

結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優(yōu)化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

二、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)的實踐應用

結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法應用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，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到降低工程造價的目的。結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化設計應用于項目的整體設計、前期設計，舊房改造，抗震設計等設計的各分部環(huán)節(jié)，發(fā)揮著巨大的效益。在按照結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的方法及模型進行實踐的過程中，要注意下面的幾個問題。

（1）結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化應注意前期參與

因為前期方案的確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)設計并不進行參與，建筑師進行建筑設計時大多并不考慮結(jié)構(gòu)的合理性以及它的可行性，但是建筑設計的結(jié)果卻直接對結(jié)構(gòu)設計造成影響，某些方案可能會增加結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)優(yōu)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(jié)構(gòu)形式，合理的設計方案，獲得一個良好的開端。

（2）概念設計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化

概念設計應用于沒有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現(xiàn)實有較大的差異，在進行設計的時候就要采用概念設計的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。設計過程中需要設計人員靈活的運用結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的方法，達到最佳的效果。

與宏觀把握相對應的，設計的過程同時要注意對于細部的結(jié)構(gòu)設計優(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級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，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。在做里面設計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規(guī)范要求即可，達到既安全又經(jīng)濟的目的。 轉(zhuǎn)貼于

（3）下部地基基礎結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化

地基基礎的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。

三、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的現(xiàn)實意義

（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計降低總造價

進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中，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，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節(jié)約量就不與建筑層數(shù)增加比例相同了。另如屋蓋部分，一棟樓只有一個屋蓋，并不會因為層數(shù)的增加而有所改變，它的成本下降會比較明顯。對于基礎部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數(shù)增加，傳給基礎的荷載將會增大，我們需要增大基礎，這樣單位面積的造價有所降低，但是卻沒有屋蓋的效果那樣明顯。

（2）進行結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化提高建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性

建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛(wèi)和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利用抗震，同時建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時，它的外墻周長也就會不同，這樣當選擇圓形或是越接近于方形時，外墻周長系數(shù)就越小，基礎、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經(jīng)濟性能。

與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計相比，采用結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法可以使建筑工程造價降低6%-34%。優(yōu)化方法的技術(shù)性實現(xiàn)，可以最合理的利用材料性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，不僅可以實現(xiàn)建筑美觀、實用，而且在造價方面也有較大的節(jié)省，達到了建筑工程設計對適用、安全、經(jīng)濟、美觀和便于施工的一般要求。通過使用優(yōu)化設計手段，達到這5個方面的最佳結(jié)合，符合現(xiàn)今建筑商對于建筑結(jié)構(gòu)的效益的需求，也符合市場可持續(xù)發(fā)展的需求。

參考文獻

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第5篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

關鍵詞：建筑；結(jié)構(gòu)設計；優(yōu)化技術(shù)

中圖分類號：G267文獻標識碼： A

引言

在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的過程中，前期合理的結(jié)構(gòu)設計方案至關重要，因為一個合理的結(jié)構(gòu)設計方案不但能夠使建筑工程在技術(shù)上達到要求，還能夠降低其在經(jīng)濟上的消耗。結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化是一個涵蓋面非常廣的系統(tǒng)性問題，為此我們需要加大對結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法的探究力度。

一、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化概述

結(jié)構(gòu)的設計優(yōu)化方法主要包括兩個方面，一個是從整體出發(fā)，對結(jié)構(gòu)模型進行合理調(diào)整，通過控制位移、剛度等參數(shù)保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。另一個是從分部出發(fā)，對建筑物的基礎結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)等方面進行優(yōu)化設計。對這些分部進行優(yōu)化設計時，需要對建筑結(jié)構(gòu)進行選型與布置，并進行工程造價分析和受力分析等。在具體的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化中，要以建筑工程的實際情況為基礎，以實現(xiàn)建筑的經(jīng)濟效益和綜合效益為目標進行設計優(yōu)化。另外，在進行結(jié)構(gòu)設計前，要對建筑的功能準確掌握，在此基礎上盡可能地使各個平面布置的均勻、規(guī)則，使不同部位的質(zhì)量和剛度差異得到縮小，避免建筑物在水平荷載作用下發(fā)生巨大扭轉(zhuǎn)。豎向上要盡可能避免轉(zhuǎn)換層的使用，避免應力集中問題的發(fā)生。

二、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的原則

一般來說，結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化要遵循以下原則。首先就是要符合居住者的需求，也就是說要確保建筑能夠滿足居住者日常生活所需的基礎功能，使得居住者感覺方便舒適。其次，要充分考慮居住者的健康安全，也就是在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時，必須要把安全性和環(huán)保性放在第一位，要使建筑能夠長久使用，使得居住者感覺健康安全。然后，還要考慮到開發(fā)商的經(jīng)濟利益，因此設計師們在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時，要使建筑項目資源分配最優(yōu)化，盡力節(jié)省資源和成本。最后，設計師在對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計時，要大膽創(chuàng)新，多借鑒和使用一些新的結(jié)構(gòu)形式和設計思路，不僅僅滿足于結(jié)構(gòu)的縱向功能齊全，應力均勻，剛?cè)岫冗m中，還要根據(jù)建筑的特點，充分融入自己的創(chuàng)意和理念，使得建筑能夠“形神兼?zhèn)洹薄?/p>

三、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)

1、結(jié)構(gòu)的抗震性設計

（1）結(jié)構(gòu)抗震等級設計

在結(jié)構(gòu)設計的過程中，建筑結(jié)構(gòu)按其抗震設防烈度分類，建筑的抗震等級可以根據(jù)建筑高度、烈度和結(jié)構(gòu)類型按照國家《抗震規(guī)范》附表確定。

（2）地震作用振型組合數(shù)據(jù)

當結(jié)構(gòu)振型數(shù)大于3的時，應該取3的整數(shù)倍進行計算，但是該數(shù)據(jù)不可大于建筑物的層數(shù)；當建筑的層數(shù)小于等于2時，振型數(shù)則可以取建筑層數(shù)。對于那些不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，應當考慮扭耦聯(lián)轉(zhuǎn)，對于高層的建筑來說，振型數(shù)應當取大于等于9的數(shù)；建筑的層數(shù)多或者建筑結(jié)構(gòu)的剛度突變系數(shù)較大的話，其振型數(shù)則應該多取，例如建筑結(jié)構(gòu)中含有多塔結(jié)構(gòu)、頂部有小塔樓、轉(zhuǎn)換層等，其振型數(shù)應盡量取大于等于12的數(shù)。

2、結(jié)構(gòu)周期性折減系數(shù)

在結(jié)構(gòu)設計過程中，填充墻的存在使得整體結(jié)構(gòu)的實際剛度要大于設計計算的剛度，計算的周期也會大于實際的周期，所以，當算得結(jié)構(gòu)的剪力偏小時，會使結(jié)構(gòu)某些部分不太安全，因而應該對結(jié)構(gòu)的計算周期適當進行折減，以達到更好的效果。對于框架結(jié)構(gòu)來說，一般采用填充墻，計算周期的折減系數(shù)可取大約0.6～0.7之間；當填充墻采取輕質(zhì)砌塊或墻體較少時，可取0.7～0.8之間；完全采取輕質(zhì)性的墻體板時，則可以取到0.9。除非無墻的純框架，否則計算周期盡量適當折減。

3、重視節(jié)點的設計原則

在結(jié)構(gòu)體系中的節(jié)點是指各構(gòu)件交接之處或連接異常的地方。不同類型的構(gòu)件相連接，同一構(gòu)件截面改變之處，都會形成需要在設計圖中表示清楚的節(jié)點。廣義上，諸如結(jié)構(gòu)錯層，體型改變，設置轉(zhuǎn)換層是大型節(jié)點。當強大的荷載突然襲來之時，對于單一的構(gòu)件，力量傳遞合理，因而可以控制。對于復雜的結(jié)構(gòu)體系，各節(jié)點的復雜性難以預測和控制，即使從理論上保證了每個組成構(gòu)件的強度和剛度，但因為各個節(jié)點的力傳遞不順暢而出現(xiàn)應力集中的現(xiàn)象，從而造成結(jié)構(gòu)的破壞。歷次災害表明，從設計不合理的節(jié)點開始破壞的建筑占了相當大的比例。

4、剛?cè)嵯酀脑O計原則

合理的建筑結(jié)構(gòu)體系應該是剛?cè)嵯酀?。結(jié)構(gòu)剛度過大則適應變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的荷載很大，容易造成局部受損甚至最后全部毀壞；而剛度過柔的結(jié)構(gòu)雖然可以很好的釋壓、傳遞外力，但容易造成變形過大而無法運用甚至全體傾覆。結(jié)構(gòu)是剛多一點好，還是柔多一點好， 到什么程度才算合適，這些問題需要建筑結(jié)構(gòu)設計師在兩者之間建立一個很好的平衡。

5、多道設防的設計原則

安全的結(jié)構(gòu)體系是多道設防的，在實際的建筑結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)都為超靜定結(jié)構(gòu)體系。當?shù)卣饋砼R時，所有能夠抵抗外力的構(gòu)件都在協(xié)同工作，如果此時，局部構(gòu)件在設計或者施工中有瑕疵，一旦由于裂縫等問題影響了局部構(gòu)件承受荷載的能力，而使局部構(gòu)件產(chǎn)生破壞的話，靜定結(jié)構(gòu)體系破壞帶來的后果是不堪設想。近幾年國家把這方面的抗震規(guī)范補充的更加細致，超靜定結(jié)構(gòu)體系的應用，尤其是在砌體結(jié)構(gòu)的樓梯間處的表現(xiàn)尤為突出。這時候，如果把“生存”的希望全部寄托在某個單一的構(gòu)件上，是相當危險的。超靜定結(jié)構(gòu)體系，僅僅理解為縱抗震墻或者框架柱設置為縱貫三道，是遠遠不夠的。當我們設計較為復雜的高層建筑時，也要考慮到局部破壞對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。理解和活用超靜定結(jié)構(gòu)體系就體現(xiàn)了多層設置防線的結(jié)構(gòu)設計思路。

6、概念優(yōu)化設計與分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計相互結(jié)合

概念優(yōu)化設計對結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性具有重要作用?？梢钥隙ǖ恼f，經(jīng)過概念優(yōu)化設計的結(jié)構(gòu)是能在各種各樣可能出現(xiàn)的環(huán)境情況作用下使房屋破壞程度最小的。所以，研究分析如何應對建筑可能遭受到的多種不確定因素是檢測結(jié)構(gòu)設計合理性的重要途徑。地震作為對結(jié)構(gòu)破壞性最大的因素之一，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計需要應對的一個重要問題，因此應驗證建筑結(jié)構(gòu)對地震等突發(fā)事件的抵抗能力。剛度的對稱均勻是降低地震破壞力度的重要手段之一；延性設計則能有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞。多道設防的設計思路能使建筑在特大地震作用下先破壞次要的構(gòu)件，消耗一部分地震能量，從而保證大震不倒。所以這些常用的抗震設計思想在整個結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計過程中都應該引起足夠的重視，并得到應用。結(jié)構(gòu)設計應該未雨綢繆，從計算和構(gòu)造等各個方面都采取一些有助于提高建筑抗震能力的措施，盡量避免不利于抗震設防的工程作法。剛度均勻、延性設計和多道設防等思路在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。

結(jié)束語

我們常說，結(jié)構(gòu)是建筑的骨骼。好的結(jié)構(gòu)設計師總希望可以通過合理的結(jié)構(gòu)體系來增進建筑的安全性與美感。結(jié)構(gòu)設計師應嚴格遵循“安全、經(jīng)濟、美觀”的設計理念，努力探索更合理的結(jié)構(gòu)設計方案，使得建筑成為擁有實用性和藝術(shù)性的美妙融合。

參考文獻

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第6篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

關鍵字：房屋建筑 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計 應用

房屋結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實價值和應用

1.1房屋結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)的現(xiàn)實價值

設計人員在進行房屋結(jié)構(gòu)設計時，首先要考慮的就是要滿足房屋結(jié)構(gòu)效益的長遠化，在這個前提下，要最大限度的減少投資商的投資成本同時保證結(jié)構(gòu)上的科學合理。與傳統(tǒng)的房屋結(jié)構(gòu)設計理念相比，現(xiàn)代房屋結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)應用之后，能夠有效的降低工程成本，大約可以維持在10%—35%之間。結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)的運用，不僅能夠?qū)⒔ú牡睦寐屎托阅馨l(fā)揮到最大值，同時也使房屋內(nèi)部的各個空間之間的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)協(xié)調(diào)規(guī)劃，并且符合我國相關的安全質(zhì)量規(guī)定。此外，房屋結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)的運用還能夠?qū)Ψ课莸淖畛踉O計提供幫助，因此，優(yōu)化技術(shù)對房屋整體設計的安全、合理、舒適起著重要的作用。

1.2房屋結(jié)構(gòu)設計技術(shù)方案和理論的應用

房屋結(jié)構(gòu)設計方案和理論在現(xiàn)實中的應用主要表現(xiàn)在兩個方面，即房屋總體工程結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)化和房屋各個組成部分的設計優(yōu)化。在這其中，房屋各個組成部分的設計優(yōu)化包括很多方面，如：相關細節(jié)結(jié)構(gòu)部分的優(yōu)化設計、相關基礎結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設計、房屋護圍結(jié)構(gòu)方面的優(yōu)化設計和房屋屋頂方面的設計優(yōu)化等，對于這些方面的設計優(yōu)化還包含很多更加細化的設計，如布置、選型、造價、受力等方面的設計優(yōu)化。相關的設計工作者應該在滿足房屋建造的相關規(guī)定前提下，而后充分考慮造價方面的因素進行相關的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化。

二、房屋結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的經(jīng)濟性分析

2.1房屋結(jié)構(gòu)設計占地方面的經(jīng)濟性

在當前，房屋的建造形式主要以高層和超高層為主，而房屋建造的總面積是由隔層面積之和而得，所以說，房屋的建造層數(shù)越多，相應的總的建筑面積就會越多，由此房屋的單位建筑面積需要占用的土地面積越小。與此同時，隨著建筑層數(shù)的不斷增加，房屋高度也會隨之不斷增加，而房屋與房屋之間的間距也會隨之增加，由此可見，在房屋建造時，占地面積與房屋高度并不是按照一定比例進行增加的。

2.2房屋結(jié)構(gòu)設計在造價方面的經(jīng)濟性

在進行房屋結(jié)構(gòu)設計時，結(jié)構(gòu)設計方法以及所使用的建材的不同可能使整個工程的造價產(chǎn)生巨大的變化，因此在進行結(jié)構(gòu)設計時有必要對各種方面如結(jié)構(gòu)類型的選擇和建筑材料的選用等進行必要的經(jīng)濟性的考慮。在相同建筑面積時,住宅建筑平面形狀不同,住宅的外墻周長系數(shù)也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形,外墻周長系數(shù)越小,外墻砌體、基礎、內(nèi)外表面裝修等也隨之減少,并且受力性能好,造價會降低?？紤]到住宅的使用功能和方便性,通常單體住宅建筑的平面形狀多為矩形。根據(jù)相關的統(tǒng)計顯示，采用科學合理的設計方案能夠使整個工程的造價下降10%左右，甚至有的可以達到20%。房屋結(jié)構(gòu)大多是由基礎、柱、梁、樓板等組成，而這些部分所需的成本造價也存在很大的差異，不同的結(jié)構(gòu)類型的工程造價是不同的。如在剪力墻結(jié)構(gòu)中，在進行高層建筑抗震設計時短支剪力墻的抗震等級應比相應的剪力墻的抗震等級高一級，所以在平面設計上要盡量減少短支剪力墻的數(shù)量這樣也會相應的減少構(gòu)造鋼筋的使用量從而減少工程造價。因此，在實際工程施工過程中，應該根據(jù)實際情況有針對性的進行結(jié)構(gòu)類型選擇。

2.3高層住宅結(jié)構(gòu)設計的經(jīng)濟性

對于高層住宅而言，其層數(shù)直接與成本造價產(chǎn)生聯(lián)系，隨著層數(shù)的不斷增加，建筑中，墻體面積、柱體面積等都會隨之增加，建筑的整體自重、基礎的承載能力、各種管線的長度同樣也會增加。因此設計一個合適的層數(shù)，不僅可以使得建筑材料大大節(jié)約，而且有利于抗 震性能的提升，同時，一個合適的建筑物高度還能夠使得相鄰建筑物之間的距離縮短，節(jié)約建筑用地。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計技術(shù)在房屋建筑中的應用

3.1結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化應注意前期參與

房屋建設的投資計劃在實際的過程中受很多因素的影響，影響最大的當屬前期方案的確定，

前期方案的確定將直接影響整個建設項目的總投資成本，對目前而言在進行結(jié)構(gòu)設計時存在問題最大的也是前期方案的確定問題。在進行房屋結(jié)構(gòu)設計時具體的施工人員并不將優(yōu)化設計使用在前期方案的設計之中，往往忽略考慮建筑物結(jié)構(gòu)的和理性和可行性，這樣設計出來的結(jié)構(gòu)設計結(jié)果將會對整體結(jié)構(gòu)造成很大影響，不僅增加了后期結(jié)構(gòu)設計的困難度而且在項目總投資上增加了一定的成本，這些都是得不嘗試的結(jié)果。如果我們在前期方案確定是就加入結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，那么我們就能從容的針對不同的建筑類別要求，優(yōu)化選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和設計方案，在避免上述情況發(fā)生的同時保證了工程的進度也減少了投資商的投資資本，這是一舉兩得的最佳選擇。

3.2結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法

從建筑上分析結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法，它主要體現(xiàn)在房屋工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化計量。對于房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計主要包括：基礎結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設計、屋蓋系統(tǒng)方案的優(yōu)化設計、結(jié)構(gòu)細部設計的優(yōu)化設計和維護結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)化設計四個大的方面，同時還包括對結(jié)構(gòu)設計中選型、空間布置、受力分析和造價等幾個小的方面。在實際的優(yōu)化設計中要一切從實際出發(fā)結(jié)合具體的工程實際情況滿足設計圖的整體規(guī)劃要求，最大限度的使平面布置規(guī)則同時減少剛度和質(zhì)量中心的差異，要著重注意減少應力集中的現(xiàn)象。在構(gòu)建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型時要合理選擇主要參數(shù)以創(chuàng)建函數(shù)模型，運用合理科學的結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案和計算方法將有約束條件轉(zhuǎn)換成無約束條件進行計算最后編制相應的運算程序以得出最終的優(yōu)化結(jié)果。具體步驟如下：首先是對設計變量的合理選擇，要選取對設計要求影響較大的參數(shù)，并將影響較小的參數(shù)作為預定參數(shù)，采用此方法將會達到減少計算編程的工作量的效果：其次其確定目標函數(shù)，是函數(shù)滿足設計要求的最優(yōu)解；最后進行約束條件的確定，這里的約束條件包括應力約束、結(jié)構(gòu)強度約束、尺寸約束等，在保證個約束條件滿足現(xiàn)行規(guī)范要求的同時采用優(yōu)化設計合理進行優(yōu)化是建筑物達到最完美的設計效果。

3.3概念設計優(yōu)化技術(shù)

在現(xiàn)代建筑設計中越來越多的因素被考慮在之中，不同于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計概念設計的理念的引入是一場思想的革新。用概念思想來進行建筑結(jié)構(gòu)設計就是設計師在設計的方案階段根據(jù)其自身的工作經(jīng)驗和專業(yè)的理論知識，在沒有確定具體方案的情況下運用概念設計方法在腦海中進行整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。概念設計主要針對設計工程中對于不同的建筑結(jié)構(gòu)采用何種設計施工方法無法確定時，這時設計人員就要根據(jù)自身經(jīng)驗并考慮和遵循一般設計規(guī)律在不依靠計算機的情況下得到我們想要的最終結(jié)果。概念設計的引用較傳統(tǒng)設計思想而言可以迅速的、有效的對結(jié)構(gòu)體系進行構(gòu)思、比較和選擇，保證了工作的高效進行的同時也幫助了建筑師確定整體結(jié)構(gòu)體系，使結(jié)構(gòu)體系和受力分析以一種清晰明朗的形式顯示出來，避免了后期設計的不必要的計算具有很高的安全可靠性。將概念設計得到的數(shù)據(jù)與計算機計算得到的數(shù)據(jù)進行比較可以大大的提高運算的準確性。在實際設計中概念設計還表現(xiàn)在對一些外力的不確定因素堤建筑物的影響，其中影響最大的就是地震對建筑物產(chǎn)生的影響，因此在設計中就要首先將防震思想考慮其中，要多道設防思想是建筑物在地震發(fā)生時次要構(gòu)件先破壞以消耗部分地震能量，此外進行延性設計也能有效的防止結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞，這些抗震設防思想在整個設計工程中都將作為概念設計的重要指導思想。概念設計是結(jié)構(gòu)設計的靈魂和核心，它貫穿于設計工程師的知識水平和設計水平也統(tǒng)領結(jié)構(gòu)設計的全部過程。運用結(jié)構(gòu)概念設計從整體上把握結(jié)構(gòu)的的各項性能，只有這樣才能對計算分析結(jié)果進行更為科學、更為合理的采用，保證了工程師在設計之中的主導地位。

3.31概念設計結(jié)合細部結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化

概念設計應用于沒有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設防烈度，因為它的不確定性，計算式難免與現(xiàn)實之間有很大的差異，在進行設計的時候就要采用概念設計的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù)。設計過程中需要設計人員靈活的運用結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的方法，達到最佳的效果。與宏觀把握相對應的，設計的過程同時要注意對于細部的結(jié)構(gòu)設計優(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級鋼和冷軋帶肋鋼市場價格差不多，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。在做里面設計的時候，外立面上的懸挑板及配筋，滿足基本的規(guī)范要求即可，達到既安全又經(jīng)濟的目的。

3.4 ANSYS在優(yōu)化設計中的應用

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計先是憑借經(jīng)驗和判斷做出結(jié)構(gòu)的初始方案，包括空間總體布置、材料選擇、結(jié)構(gòu)尺寸和制造工藝等幾個方面然后在進行結(jié)構(gòu)分析，最后在力學的基礎上校驗其方案的可行性，必要時需要進行多次方案修改。在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計中結(jié)構(gòu)分析只是僅僅起到了校驗可行性的校驗功能。而利用ANSYS進行優(yōu)化設計分析不僅只進行一次計算就可以完成結(jié)構(gòu)的應力和尋優(yōu)計算而且能夠滿足設計規(guī)定的約束條件實現(xiàn)目標最優(yōu)。ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析已預提的大型通用有限元分析軟件，自開發(fā)以來不斷汲取新的計算技術(shù)和方法，在進行高級分析時將有限元分析與優(yōu)化設計方法合理有效的結(jié)合在一起，從而構(gòu)成了基于有限元分析技術(shù)的優(yōu)化設計。作為工程設計人員而言并不需要具備完善的理論基礎只需要掌握就工程所涉及的相關背景能夠?qū)⒐こ虒嶋H問題轉(zhuǎn)換成優(yōu)化模型，這樣就可以通過使用ANSYS軟件完成工程的優(yōu)化設計，ANSYS軟件的應用不僅大大提高了優(yōu)化設計的工作效率減少了設計過程中繁瑣的編程操作而且也大大的提高了工程計算的準確性，保證了工程的整體質(zhì)量。

3.41 ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化實例

根據(jù)上述優(yōu)化過程的思路，使用ANSYS對常用的三桿桁架進行優(yōu)化設計。三桿桁架結(jié)構(gòu)模型如圖2所示，桁架由三根桿組成，承受縱向和橫向載荷作用。優(yōu)化的目標是使桁架的重量最小，其中三根桿的橫截面面積和基本尺寸B在指定范圍內(nèi)變化，每根桿的在最大應力不超過400MPa。已知條件如下：

桁架的材料特性 彈性模量：E=2.06×105MPa，密度：ρ=7.5×10-3g/mm3，泊松比：ν=0.3，最大許用應力：σmax=400 MPa。

幾何條件 桿的橫截面面積變化范圍：10~10000mm2，基本尺寸B的變化范圍：1000~10000mm。

集中載荷FX=5×105N，F(xiàn)Y=5×105N。

優(yōu)化設計模型是要在滿足給定的工況條件下，追求三桿桁架機構(gòu)重量的最小值。根據(jù)該問題的情況，選擇三根桿的橫截面積A1，A2，A3以及基本尺寸B為設計變量，目標函數(shù)為桁架的重量最小，約束條件為三根桿的內(nèi)應力在許用應力范圍之內(nèi)以及幾何條件。所以，可以根據(jù)式（1）將該問題用優(yōu)化數(shù)學模型表示。 按照ANSYS的優(yōu)化設計過程，采用一階方法，共進行了10次迭代，得到了優(yōu)化結(jié)果。從結(jié)果中可以看出，當A1=2091.5mm，A2=10000mm，A3=477.6mm，B=6062.8mm時，桁架的重量為0.2261t，在滿足給定條件下三桿桁架結(jié)構(gòu)的重量達到最小。圖2給出了目標函數(shù)（重量）的變化規(guī)律，從圖中也能直觀地看到目標函數(shù)的整個優(yōu)化過程以及最終的結(jié)果。

圖1 桁架結(jié)構(gòu)模型圖

圖2目標函數(shù)與迭代次數(shù)的關系圖

3.5下部地基基礎結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化

地基基礎的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價。樁端持力層對灌注樁樁長的選擇影響很大，應多進行比較以確定最合適的方案。

結(jié)語：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計技術(shù)在房屋建筑中的應用，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展、生產(chǎn)技術(shù)水平和人們生活水平的的提高以及人們對于居用建筑功能要求的不斷改變，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計目前已經(jīng)得到了極大的推廣與發(fā)展。建筑是凝固的藝術(shù)，建筑師總是希望通過建筑物表達自己的設計意圖，力求藝術(shù)性和實用性的完美結(jié)合。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計工作同樣是一項事無巨細的工作，只有在今后更多的實踐中不斷積累經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題才能夠在未來的房屋建筑工程結(jié)構(gòu)設計競爭中占得先機。對于專業(yè)設計人員來說要把提高自身職業(yè)技能和設計質(zhì)量作為終身奮斗的目標，為國家建設行業(yè)貢獻自己的力量。

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第7篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

【關鍵詞】房屋結(jié)構(gòu)設計；建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法；實際應用

一、前言

近年來，人們對生活質(zhì)量的要求不斷的提高，對房屋建筑的要求逐漸的從實用性向功能性、安全性、可靠性方向轉(zhuǎn)變，這給房屋建筑結(jié)構(gòu)設計提出了更高的要求，如何提高房屋建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量，已經(jīng)成為房屋建筑企業(yè)亟待解決的問題，同時也是社會各界廣泛關注的焦點。通過將建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法應用在房屋結(jié)構(gòu)設計中，能夠有效的保證房屋建筑的功能性、經(jīng)濟性以及實用性。因此，文章針對房屋結(jié)構(gòu)設計中建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法實際應用的研究具有非常重要的現(xiàn)實意義。

二、建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法的概念以及重要性分析

1建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法的概念。建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法是從理論、經(jīng)驗上對進駐結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化，以建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計理論為依據(jù)，同時憑借經(jīng)驗對建筑結(jié)構(gòu)進行分析與認知，以此對建筑結(jié)構(gòu)的整體進行優(yōu)化，是對建筑設計以及工程部分的設計優(yōu)化與完善。在進行建筑結(jié)構(gòu)設計時，為了保證建筑結(jié)構(gòu)設計的經(jīng)濟性，以及降低結(jié)構(gòu)設計分析的難度，應該嚴格的控制建筑結(jié)構(gòu)設計的所有環(huán)節(jié)，進而保證建筑結(jié)構(gòu)設計能夠滿足實際需求。

2建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法的重要性。建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中的應用，能夠?qū)崿F(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，不僅能夠有效的控制房屋建筑工程的造價，還能夠滿足建筑的實用性與美觀性。對于建筑企業(yè)來說，希望以最少的投資獲得最大的利益，因此必須保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設計的安全性、可靠性以及科學性，這就要求對房屋結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化。與傳統(tǒng)房屋結(jié)構(gòu)設計相比，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法的優(yōu)點在于：保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性；合理協(xié)調(diào)房屋建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的所有單位；合理的利用材料的性能；降低工程造價6%-35%。由此可見，通過將建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法應用在房屋結(jié)構(gòu)設計中，能夠有效的提高房屋建筑結(jié)構(gòu)的安全性、實用性以及經(jīng)濟性。

三、建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中的實際應用分析

1建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法分析。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法主要包括以下幾種：（1）拓撲優(yōu)化方法，拓撲優(yōu)化方法的主要內(nèi)容是尋找建筑結(jié)構(gòu)剛度最理想的傳力模式或者分布方式，以此優(yōu)化結(jié)構(gòu)的性能或者降低建筑結(jié)構(gòu)的自重，拓撲優(yōu)化方法是結(jié)構(gòu)設計初始階段提出的概念性設計，通過整數(shù)變量的形式或者邏輯變量的形式來表現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的實際分部形式，以此或者最佳的布局設計方案，該種建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法與其他方法相比，其經(jīng)濟效益更高，更容易被廣大工程設計人員所接受；（2）外形優(yōu)化方法，外形優(yōu)化方法的研究時間相對較短，指的是在結(jié)構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)一定的基礎上，調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)部形狀與框架，以此對建筑結(jié)構(gòu)進行改進與優(yōu)化，以對象為標準將外形優(yōu)化方法分為兩種，即桿系結(jié)構(gòu)與連續(xù)體結(jié)構(gòu)，對于桿系結(jié)構(gòu)外形優(yōu)化方法，應該以節(jié)點作為為設計變量，然后進行截面優(yōu)化，通常采用分布優(yōu)化與綜合優(yōu)化進行求解；對于連續(xù)體結(jié)構(gòu)，通常采用數(shù)值、解析兩種方法進行結(jié)構(gòu)外形優(yōu)化；（3）截面優(yōu)化方法，截面優(yōu)化方法是采用有限元方法計算設計變量的所受應力與結(jié)構(gòu)位移，通過科學的數(shù)學規(guī)劃方法以及靈敏度分析，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

2建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法在房屋結(jié)構(gòu)設計中的實際應用分析。文章以某房屋建筑工程為例，該房屋建筑工程采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，建筑面積為6408平方米，由于施工現(xiàn)場條件有限，建筑平面長度設計為58.1米，寬度設計為15.6米。該建筑工程總共7層，層高設計為3.6米，走廊寬度為2.4米，房間開間進深為6.6米，地基承載力控制在120kN/O-140kN/O之間，由于冬季氣溫相對較低，并且地下水深度為7m左右，地下水、降水會對混凝土造成侵蝕，為了保證該房屋建筑工程的安全性和可靠性，需要采用建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法對房屋結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化和完善，具體表現(xiàn)為：

2.1創(chuàng)建房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型。想要實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體優(yōu)化，應該創(chuàng)建完善的房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型，具體步驟表現(xiàn)為：第一步，合理的選擇設計變量，在選擇設計變量時，應該將影響建筑結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)作為設計變量，例如約束控制參數(shù)、目標控制參數(shù)等，同時還存在一些影響相對較小、變化范圍也相對較小，能夠滿足相關設計要求的一些參數(shù)，通常采用預定參數(shù)表示，這樣能夠有效的降低編制程序工作量、計算量以及設計量；第二步，確定目標函數(shù)，在進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時，應該尋找一組可以滿足預定條件的截面相應的幾何尺寸、鋼筋截面積等的函數(shù)，以此降低工程造價；第三步，確定約束條件，為了保證房屋建筑結(jié)構(gòu)的可靠性，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化時，應該確定優(yōu)化設計的相關約束條件，房屋建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的約束條件主要包括結(jié)構(gòu)體系約束、應力約束、構(gòu)件單元約束、尺寸約束、結(jié)構(gòu)強度約束、裂縫寬度約束等，同時在進行房屋建構(gòu)設計過程中，還應該對實際的約束條件與目標約束條件進行比較分析，以此保證所有的約束條件都能夠滿足相關的設計要求，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的最佳設計。

2.2設計計算方案與程序。在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計時，設計人員應該對設計方案進行合理的優(yōu)化，在此過程中會涉及到眾多的變量與約束條件，設計人員在進行設計與計算的過程中，應該充分、全面的了解這些變量與約束條件，并進行科學的分析，采用數(shù)學計算方式，實現(xiàn)對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計。當創(chuàng)建了模型以及確定設計方案之后，設計人員還應該根據(jù)設計方案制定相應的程序，把相關變量錄入計算機，當出現(xiàn)設計變動時，應該改寫基礎結(jié)構(gòu)，然后進行重新錄入，由計算機根據(jù)相關的編程數(shù)據(jù)得出相應的結(jié)果。

2.3結(jié)果分析。當計算機計算出結(jié)果之后，應該對結(jié)果進行分析，以此判斷設計方案的科學性與合理性。在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設計時，應該保證房屋建筑結(jié)構(gòu)設計滿足結(jié)構(gòu)規(guī)范標準，這就要求設計人員從多個方面考慮，綜合分析之后更好的完善結(jié)構(gòu)設計，降低建筑結(jié)構(gòu)設計難度，在不影響整體施工質(zhì)量的前提下，降低施工企業(yè)的施工成本。因此，在進行房屋建筑結(jié)構(gòu)設計時，設計人員應該正視經(jīng)濟與技術(shù)之間的矛盾，通過優(yōu)化設計，有效的的解決經(jīng)濟與技術(shù)之間的矛盾，盡可能的降低施工成本消耗。

四、結(jié)束語

總而言之，房屋結(jié)構(gòu)設計是一項復雜的系統(tǒng)工程，通過將建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法應用在房屋結(jié)構(gòu)設計中，能夠保證房屋建筑的安全性，降低投入成本，為人們建造安全、美觀、舒適、實惠、耐用的房屋建筑工程。

參考文獻：

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第8篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

【關鍵詞】房屋結(jié)構(gòu)；建筑設計；優(yōu)化技術(shù)

當今社會對房屋建設的要求不僅僅是對質(zhì)量的要求，更高層次上是對房屋建筑結(jié)構(gòu)方面的要求。所以作為房屋建筑公司不能夠停留在陳舊的思想觀念中，應該緊跟社會發(fā)展的步伐甚至超越社會的發(fā)展，引領房屋建設的發(fā)展方向。這就要求其在建筑結(jié)構(gòu)設計中必須有滿足人類需求有效的實施優(yōu)化設計，房屋建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計能夠使房屋具有美觀、經(jīng)濟、實用等方面的特點，并且在建筑過程中可以節(jié)省空間，提高建筑施工的效率。

一、房屋優(yōu)化設計的主要內(nèi)容

居民住房與商品房在結(jié)構(gòu)和用途上都不同，居民住房更加注重房屋優(yōu)化設計。房屋優(yōu)化設計的主要內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)是否實用，布局是否合理，外形是否美觀等等。房屋優(yōu)化設計的目的是滿足居民的需求，為居民提供滿意的住房，同時也能夠增加開發(fā)商的經(jīng)濟效益。通常情況下來講，具體的房屋優(yōu)化設計方案主要從整體布局和具體部件兩個角度進行分析，考慮。影響整體布局的主要因素有房屋的尺寸，包括房屋的長度，寬度，高度等等。影響具體部件的主要因素有鋼筋和混凝土的強度等等。對于這兩方面的設計必須要由專業(yè)的工程技術(shù)人員進行設計，并進行規(guī)范化的審核和監(jiān)督，這樣才能為房屋優(yōu)化設計的后續(xù)工作打好堅實的基礎，以達到房屋優(yōu)化設計的最終目標。

二、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方法

結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化就是指在設計建筑結(jié)構(gòu)的時候，要改革設計理念，采取科學、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。建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化主要包括建筑物各個部分結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，以及對建筑物整體結(jié)構(gòu)的設計。

（一）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計就是在各種變量中選擇主要參數(shù)，并且構(gòu)建函數(shù)模型，采取科學、先進的方法計算得出最優(yōu)解。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計模型的建立步驟主要包括以下幾點：其一，變量選擇。一般而言，影響設計方案的重要數(shù)據(jù)，均可以稱之為變量。比如，工程目標參數(shù)主要有房屋價格參數(shù)、預期產(chǎn)生損失參數(shù)；工程控制級約束參數(shù)主要有房屋結(jié)構(gòu)可靠性參數(shù)，等等。如果設計人員可以有效減小參數(shù)的變化幅度或者減少變量參數(shù)的參考，那么，就可以降低和建筑結(jié)構(gòu)設計、計算、編程相關工作的難度，這樣設計人員就能夠快速的找到和設計目標相符的數(shù)據(jù)。其二，函數(shù)確定。在多組函數(shù)中，設計人員可以根據(jù)房屋橫截面尺寸、鋼筋尺寸等數(shù)據(jù)選擇最相符的那組函數(shù)，對函數(shù)性質(zhì)予以分析，進而實現(xiàn)降低房屋造價的目的。其三，條件衡量。根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)耐用性、穩(wěn)定性的要求，房屋設計的約束條件主要有房屋尺寸、架構(gòu)剛性、架構(gòu)穩(wěn)定性、架構(gòu)體系規(guī)格、墻體裂隙限度、結(jié)構(gòu)可塑程度等。

（二）結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算方案

在房屋結(jié)構(gòu)設計中，經(jīng)常涉及很多計算過程，并且在優(yōu)化設計中，計算過程將會更加復雜、多變。在進行數(shù)據(jù)演算的時候，一定要將附加約束條件問題轉(zhuǎn)變?yōu)椴桓綆Ъs束條件問題，這樣就可以更快的計算出結(jié)果。通常情況下，計算方法主要包括符合型法、拉氏乘子法等。這些計算方法各有利弊，在實際設計過程中，一定要結(jié)合房屋建筑的實際情況，選擇恰當?shù)挠嬎惴椒?，實現(xiàn)節(jié)約時間、節(jié)省精力的目的，保證優(yōu)化設計的合理性與科學性。

三、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)的作用

（一）提升建筑的安全性

通過對房屋建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計，可以對原有設計方案中的不足和缺陷進行彌補，從而提升建筑結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，在保證建筑整體質(zhì)量的基礎上，節(jié)省建筑材料，提升建筑的穩(wěn)定性和相應的受力性能，確保建筑的使用安全。

（二）減低工程造價

相關數(shù)據(jù)顯示，運用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計后，與原設計方案相比，建筑工程的成本可以節(jié)約10%―30%左右，成本大大降低。同時，通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，還可以充分發(fā)揮原材料的性能，確保建筑結(jié)構(gòu)各個單元之間的緊密聯(lián)系，提升建筑工程的經(jīng)濟性。

（三）結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)的方法

之前也提到，建筑結(jié)構(gòu)設計所追求的最終效果，是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性、美觀性、實用性以及施工的便利性。在房屋建筑中應用結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)，主要體現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設計以及建筑的分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。在房屋結(jié)構(gòu)設計中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，主要包括基礎結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)、圍護結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)細部等多個方面，需要從結(jié)構(gòu)受力情況、整體布局、結(jié)構(gòu)造型以及成本造價等方面進行綜合分析。結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化技術(shù)需要從房屋建筑的實際情況出發(fā)，以確保優(yōu)化設計作用的充分發(fā)揮。

四、結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)在房屋結(jié)構(gòu)設計中的應用

（一）工程概況

該住宅建筑整體高度30層，地下1層，采用鋼結(jié)構(gòu)框架剪力墻的形式。在結(jié)合實際需求和現(xiàn)場情況進行綜合分析后，采用了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計的模式進行改進和創(chuàng)新，以計算機為輔助手段，對每一個施工階段的設計進行了優(yōu)化，同時針對整個建筑工程實行全局優(yōu)化設計。優(yōu)化后的方案與優(yōu)化前相比，不僅更加科學合理，而且節(jié)省了大量的成本，與優(yōu)化前相比，工程造價降低了 26%。

（一）優(yōu)化設計規(guī)范

在對該房屋建筑進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的過程中，設計人員嚴格遵循了相應的結(jié)構(gòu)設計規(guī)范，不僅充分了解了結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中的相關條例，而且結(jié)合房屋結(jié)構(gòu)設計的實際情況，對結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的方案進行了合理應用。同時，針對結(jié)構(gòu)設計規(guī)范中存在的不足，如安全性較差、要求過于寬松等，設計人員結(jié)合實際情況進行了適當?shù)娜∩?，從而切實保證了設計成果的最優(yōu)化。

（二）前期參與

要想做到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)設計，制定出最佳的結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方案，設計人員應該積極參與到工程的前期規(guī)劃中去，充分了解工程設計的實際情況，針對客觀需求，有針對性地對建筑結(jié)構(gòu)形式進行選擇和規(guī)劃，從而形成一個科學合理、行之有效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方案，為建筑工程的施工提供相應的指導和參考。這樣，才能切實保證優(yōu)化設計的成果，保證建筑工程的質(zhì)量。而如果設計人員無視工程的前期規(guī)劃，盲目按照自身的經(jīng)驗對其進行優(yōu)化設計，就會由于對建筑結(jié)構(gòu)體系受力情況的把握不當，出現(xiàn)無從下手的局面，影響設計成本的質(zhì)量。

（四）概念設計

對于房屋建筑而言，在相同的建設條件下，采取不同的結(jié)構(gòu)布局方式，就會產(chǎn)生不同的設計效果。因此，在房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的過程中，應該實現(xiàn)細部結(jié)構(gòu)優(yōu)化與概念設計的有機結(jié)合，這樣才能切實有效地提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的效果。這里的概念設計，主要是指將建筑的設計概念作為設計工作的重點，屬于一種貫穿設計整個過程的設計方法，主要是針對缺乏相應數(shù)值的細節(jié)進行處理，如地震設防烈度量化等情況，如果單純依靠相應的公式，得出的結(jié)果必然會與實際情況存在較大的差異，而采用概念設計的方法，則可以將數(shù)值作為一種參考依據(jù)，從而對結(jié)構(gòu)設計中的細節(jié)進行合理把握，提升結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的質(zhì)量。

綜上所述，房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計對房屋建筑來說是非常重要的，不僅能夠降低工程造價，還能滿足人們的需求，提供給居民經(jīng)濟實用，安全美觀的住房，使居民感受到自己所花的錢是非常值得的。房屋建筑商應該應用合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，實現(xiàn)公司利潤的最大化，從而提高公司的綜合競爭力。

【參考文獻】

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第9篇：結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化范文

我國房屋建筑已經(jīng)存在千年，且隨著歷史變更、時代遷徙其在結(jié)構(gòu)上也有了更多種類，當代房屋建筑主要以樓房、平房為主，在基礎結(jié)構(gòu)上已經(jīng)趨于穩(wěn)定。但隨著對建筑結(jié)構(gòu)要求的不斷增加，原本的結(jié)構(gòu)設計無法很好的滿足各方面需求，直到結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的出現(xiàn)，該項技術(shù)可以在理論與經(jīng)驗的基礎上對建筑結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化，可以實現(xiàn)部分優(yōu)化，也可以實現(xiàn)總體優(yōu)化。近年來我國很多房屋建筑中均應用了此項技術(shù)，并且取得了顯著的成果，但依然有很大的上升空間。

1、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化的優(yōu)勢

結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化在應用時可以發(fā)揮多種作用，具體可以體現(xiàn)在如下幾個方面：一，且可以在保留建筑結(jié)構(gòu)原有功能的基礎上進行強化，使其具備更多功能；二，經(jīng)過優(yōu)化后，建筑材料的作用可以得到提升；三，通過建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化能夠使整體結(jié)構(gòu)設計更加符合工程要求；四，以往的結(jié)構(gòu)設計中往往會存在不合理之處，而此種不合理會為相關單位帶來更多的成本投入，但在優(yōu)化后此種弊端會得以解決；五，針對原因結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，也可以提升房屋建筑的穩(wěn)定性[1]。

2、結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化在房屋建筑結(jié)構(gòu)設計中的具體應用

2.1 工程壽命方面的優(yōu)化

無論是什么建筑工程，其均會有一定的使用壽命，若要增加使用壽命則需要在各個階段實現(xiàn)優(yōu)化。工程建設往往會耗費很多時間，在這段時間內(nèi)可以將同一個工程劃分為多個階段，并對每一個階段進行細致的方案優(yōu)化，則可以起到局部到整體全面優(yōu)化的作用。在開展此方面工作時，相關人員應首先對實際情況進行了解和分析，掌握每一個階段應達到的工程要求，以及已經(jīng)制定的方案中是否存在不合理之處。只有充分做好了前期工作，才能夠為房屋結(jié)構(gòu)設計創(chuàng)造出最合適的優(yōu)化方案，并利用其來提升工程質(zhì)量[2]。

2.2 樁基礎優(yōu)化

我國房屋建筑樁基礎往往可以分為以下兩類：一，預制樁；二，灌注樁。樁基礎類型不同，其所發(fā)揮的作用也不同，適用的房屋建筑結(jié)構(gòu)也有所差異，從而也導致了施工質(zhì)量上的差距，尤其是灌注樁。此種樁基礎往往施工時間較長、施工工藝復雜，在施工中往往難以保證其達到沉降標準，因此一般情況下不會應用它，但在使用預制樁的同時也要進行一定的考量，最好能夠選取長度較長的，長度越長，打樁的深入度越高，摩擦力也會更大，從而可以起到提升房屋穩(wěn)定性的作用。

2.3 上部結(jié)構(gòu)優(yōu)化

整個房屋結(jié)構(gòu)中上部結(jié)構(gòu)往往是較為重要的，尤其是剪力墻方面，我國傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計在此方面有所欠缺，特別在近年來的高層建筑中，往往在施工中難以保證實現(xiàn)均勻質(zhì)量的剪刀墻。今后在進行此方面設計時，要充分考慮到多方面因素，如地震和風力等，其所產(chǎn)生的影響會對整個樓層的穩(wěn)定性、剛度等方面造成破壞。房屋建筑多種多樣，若當前房屋建筑符合相關要求的話，可以對其進行剪刀墻肢長增長操作，同時實現(xiàn)大開間格局創(chuàng)建，如此一來可以很好的降低鋼筋水泥的使用需求，在保證了質(zhì)量的同時實現(xiàn)了資源節(jié)約理念[3]。

2.4 給排水設施與結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性優(yōu)化

給排水設施在城市住房中極為重要，一個完整的給排水系統(tǒng)往往會包含多個管道，且管道之間無論是種類、大小均并不完全相同，這使得為管道通道尺寸預留方面造成了困擾，且樓層管道方面要進行固定，以免在使用中出現(xiàn)問題。對此方面進行優(yōu)化時首先要確定及水泵房的位置，為了減少影響，也為了安全系數(shù)能夠得到提升，將其放在地下室會更加穩(wěn)妥，在管道安裝方面也要有所改變，最好不要穿過承重墻和承重柱，如果無法避免此種情況發(fā)生，則要做好加固工作。

2.5 電力設施與結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性優(yōu)化

房屋建筑領域出現(xiàn)了高層建筑，這使得人們的居住環(huán)境變得更加優(yōu)異，在高層建筑中電梯是必要之物，電梯作為電力設施中的重要組成部分，保證其運行質(zhì)量和位置的合理性是很重要的。在電梯正常運行中，電梯房發(fā)揮著十分重要的作用，然而電梯房空間較小，且有很多電線、構(gòu)件，墻上也有孔洞，這使得整體結(jié)構(gòu)設計方面出現(xiàn)了困擾。利用結(jié)構(gòu)設計設計優(yōu)化來解決此方面問題是較為可行的，如在進行最初的設計時即考慮到電梯房因素，在墻上為其留有恰好數(shù)量、間距的孔洞，并且使電線不出現(xiàn)外漏情況，充分保證用電安全[4]。

2.6 通過結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化減少工程成本

房屋建筑在建成后或許可以為相關企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟收益，但在建設階段也需要投入不少的成本，如何在保證質(zhì)量的前提下節(jié)省成本并提升經(jīng)濟收益也是目前很多施工企業(yè)十分關注的話題。如在房屋設計中對整體結(jié)構(gòu)進行了橫向設計，此類設計往往需要占據(jù)更大的土地資源，土地價格如今已經(jīng)上調(diào)，若能夠?qū)M向設計轉(zhuǎn)變?yōu)樨Q向設計，也就是說向著高層建筑方面轉(zhuǎn)變，則可以減小土地占用面積。