结构优化方法范文第1篇

关键词：结构设计， 建筑结构 ，优化方法

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

Keywords: structure design, structure, optimization method

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的理论概述

1.1房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的理念及意义

在进行工程项目的结构设计过程中，除了要考虑设计对象的基本使用功能和兼顾其安全适用性以外，还应尽可能将设计对象设计的更加完美，这就是结构设计优化问题。定义为工程结构在满足约束条件下按预定目标求出最优方案的设计方法。随着我国社会精神文明建设的不断发展，人们对于居住环境精神领域的追求已然形成一种时尚。对于人居环境的改善，其根本主要体现为美观与结构之间的协调、配合，使得建筑工程满足美观的同时也能实现在经济规划方面的实际意义。

房屋结构设计中建筑结构设计优化的内容主要是通过对基础结构、屋盖系统结构方案、维护系统结构方案等其他结构综合进行设计的过程。在整个过程之中强调的是一切从实际出发，紧贴工程进度、发展的实际情况，以控制工程造价成本为中心的结构优化设计理念。

1.2建筑结构设计优化方法的实践价值

与传统的设计相比，在设计中采用优化方法可以使建筑工程造价降低5%~30%，可以尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度。结构设计优化方法的应用能充分利用材料性能，对结构内部的各个单元进行协调，规范建筑结构安全度，为建筑整体布局提供合理决策。

2结构设计优化方法在建筑结构设计中的步骤

(1)整体优化模型

房屋结构设计优化方法一般从三个方面展开。第一，选择设计变量。在设计过程中将所要选择的描述结构特性的参数确立为设计变量，比如目标控制参数和约束控制参数。而将那些变化范围不是很大或者对设计要求而言局部设计考虑就能满足设计要求的参数确立为预定参数，这样做可以大大减少计算、编排、设计的工作量。第二，确定目标函数。寻求一组可以满足预定条件的钢筋截面积和截面几何尺寸以及是小概率，已达到总费用最小。第三，确定约束条件。房屋结构设计的约束条件包括强度和稳定约束、截面尺寸约束、结构整体约束、构建单元约束、正常使用状态下的变量从上限到下限的约束条件等。在设计时，若要使结构设计优化方法应用于实际房屋工程，则必须通过建筑结构设计中实际约束条件与目标约束条件相比较，保证每项约束条件都能符合规范，实现最优。

(2)设定优化设计计算方案

由于房屋结构设计中适用性优化问题较为复杂，属于多变量、多约束非线性优化问题，所以在计算当中，通常是将有约束优化问题转化为无约束来求解。其中可以利用的结构优化设计计算方法有拉式乘子法、复合形法等。

(3)进行程序设计

根据在以上整体优化模型和选择优化设计计算方案的基础上进行编制，做出功能齐全、运算快速的综合程序。

(4)结果分析

在得出计算结果后，对结果进行分析，最终确定理想的优化设计方案。

笔者以上叙述了结构设计优化方法在建筑结构设计中的步骤，考虑到建筑工程投资数额巨大，涉及范围较广，所以在具体执行过程中应当从多角度全方位的考虑问题。正确处理技术与经济之间的关系，不能仅仅为了节约资金就忽视建筑结构设计优化技术、方法。在设计中不但要保证技术上的合理要求，还应控制投资不被浪费。

3结构设计优化方法在房屋建筑结构设计中的应用

结构设计优化方法在实际应用中主要是在不改变房屋建筑使用性能的前提下，利用结构优化设计技术达到降低工程成本、提高经济性的目的。一般应用在建筑的整体设计、前期设计以及抗震设计等各个阶段，在以下笔者分为三方面逐一进行论述。

3.1结构优化设计方法应注重前期参与

房屋建筑项目属于长期的投资计划过程，所以说在实际当中非常容易受到影响，故而前期方案就显得尤为重要。目前存在的主要问题就是设计人员在前期方案阶段忽视结构设计优化方法，在设计中不考虑建筑结构的合理性，这样持续下去在后期必然会因为增加结构设计困难而加大成本投入。要知道前期方案的确定的好会会直接影响到总投资成本的高低，所以在前期方案阶段使优化设计参与其中，能够有效避免投资过多所造成的浪费。

3.2概念设计优化方法在建筑结构设计中的作用

对于同一建筑工程结构设计方案在结构优化设计方法的布置上均会出现多种不同的情况，即就是几经确定了建筑物的结构设计布置，在不同种荷载情况下也存在着不同的分析方法。而且在分析的过程中，设计的参数、材料、荷载、承载能力的取值都不是唯一的。尤其是建筑物细部结构问题的处理更是复杂多变。应对以上问题要想单纯利用计算机是无法实现的，作为工程设计人员就必须根据自己的判断展开设计，但是这种判断只适用于一般规律指导下进行，所以说概念设计优化方法在没有具体数值量化的情况下作为辅依据，可以避免设计偏差，从而达到最佳效果。

3.3概念设计处理的实际建筑工程结构设计问题

在这一问题上我们所希望的是通过概念设计，能使房屋建筑工程结构在遭遇各种外力作用下不受破坏会将破坏程度降到最低，因此对可能遭遇的破坏因素进行分析就显得尤为重要，这里必须提到的一个因素就是地震，因为地震无法预测而且破坏力极强，所以在对房屋结构的设计中就应当考虑到工程区域在历史上的地震活动情况和自然灾害发生情况，根据这些未雨绸缪，从计算及构造等各个方面入手采取一些提高抗震、抗灾害的措施办法。若要构建这样的结构优化设防思想，就必须把概念设计作为重点。

4结束语

综上所述，可以说对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的研究是一项非常复杂的综合性问题。我前边增提到，安全、适用、经济、美观、便与施工等五种效果是房屋设计优化的原则，但是这五种效果之间又相互独立、相互矛盾。所以尽管在结构优化技术已经广泛应用的今天，如何使这五种因素更好的融合仍然需要我们在以后的应用实践中多探索、多积累，达到一种用最低造价实现最佳效益，既美观又合理，鱼和熊掌兼得的设计效果。

参考文献：

[1]张炳华.土建结构优化设计[M].上海.同济大学出版社.2008，34-36.

[2]张友鸿.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑.2008（09），12-13.

结构优化方法范文第2篇

关键词：轻钢结构；优化设计；优化方法

1 优化设计的基本概念

优化设计是根据既定的结构类型和形式、工况、材料和规范所规定的各种约束条件，例如强度、刚度，稳定、频率、尺寸以至结构构件许用的离散集等等，提出优化的数学模型（目标函数，约束条件，设计变量）。其模式是根据优化设计的理论和方法求解优化模型，最后达到材料的合理分配，使结构设计满足经济与安全性的要求。结构优化的过程大致可归纳为：假定-分析-搜索-最优设计四个阶段。其中的搜索过程是修改并优化的过程。它首先判断设计方案是否达到最优（包括满足各种给定的条件），如若不是，则按某种规则进行修改，以求逐步达到预定的最优指标。优化设计的过程如图1所示。

2 轻钢结构优化设计数学模型

2.1设计变量

轻钢结构的主要几何参数如跨度、檐口高、屋面坡度、纵向柱间距等通常由业主或建筑师确定。可供优化的变量主要是截面参数，钢板的厚度是离散变量，腹板和翼缘的高（宽）一般也是从一系列有规律的数中选取，因此轻钢结构的设计变量通常是离散变量。

2.2目标函数

结构重量是轻钢结构优化设计的重要指标，是较易写成设计变量的函数形式，故轻钢结构通常以用钢量最少为优化目标。

2.3约束条件

2.3.1构造约束。它包括基本变量的限界约束和根据门式刚架建造的习惯而规定的。如所有截面的腹板高度都必须大于翼缘宽度，所有截面的翼缘厚度必须比腹板厚度大2 mm以上等的几何约束。

2.3.2性能约束。轻型门式刚架通常按平面结构分析内力，用有限元法计算，不考虑蒙皮效应。构件设计需考虑翼缘、腹板的最大宽厚比和屈曲后强度的利用，变截面柱的平面内外的稳定性以及轻钢房屋的挠度和侧移限值等。

3 结构优化方法简介

3.1数学规划法

将结构优化问题抽象成数学规划形式来求解。结构优化中常用的数学规划方法是非线性规划，有时也用线性规划，特殊情况可能用到动态规划、几何规划、整数规划或随机规划等。

3.1.1线性规划。当目标函数和约束方程都是设计变量的线性函数时，称为线性规划问题，该类问题的解法比较成熟。

3.1.2非线性规划。当目标函数或约束方程为设计变量的非线性函数时，称为非线性规划。结构优化设计多为有约束的非线性规划问题。这类问题较线性规划问题复杂得多，难度较大。目前采用的方法大致有以下几种类型：不作转换但需求导数的分析方法，如梯度投影法、可行方向法等；不作转换也不需求导数的直接搜索方法，如复形法：采用线性规划来逐次逼近，如序列线性规划法；转换为无约束极值问题求解，如罚函数法、乘子法等。

3.2最优准则法

这是根据工程经验，力学概念以及数学规划的最优性条件，预先建立某种准则，通过相应的迭代方法，获得满足这一准则的设计方案，作为问题的最优解或近似最优解。最简单的准则法有同步失效准则法和满应力准则法。

3.2.1同步失效准则法。可概括为在荷载作用下，能使所有可能发生的破坏模式同时实现的结构是最优的结构。同步失效准则设计有许多明显的缺点：由于要用解析表达式进行代数运算，故只能用来处理非常简单的元件优化；当约束数大于设计变量数时，必须设法确定那些破坏模式应当同时发生才给出最优设计，这是一件十分困难的工作；当约束数和设计变量数相等时，并不能保证求得的解是最优解。

3.2.2满应力准则法。该法认为充分发挥材料强度的潜力，可以算是结构优化的一个标志，以杆件满应力作为优化设计的准则。这一方法在杆件系统如桁架的优化设计中用得较多。在此基础上又发展了与射线步结合的齿行法以及框架等复杂结构的满应力设计。

3.3仿生学方法

该法是从自然界的结构、组织、发展、进化（尤其是生物进化）观点进行研究，寻找规律，用逻辑和数学的方法进行模拟，以搜寻最优解的方法。目前，模拟自然界进化的算法有模仿自然界过程算法与模仿自然界结构算法，主要包括：进化算法（EA），模拟退火法（SA），人工神经网络算法（ANN）。进化算法主要包括：遗传算法（GA）、遗传规划（GP）、进化策略（ES）、进化规划（EP），其中以遗传算法最具代表性。

4 满应力设计

满应力设计是结构优化的各种算法中最简单、最易为工程技术人员接受的一种算法。其基本涵义是：结构每一构件的应力，至少在某一工况下达到材料的允许应力。满应力设计中，目标函数并不出现，这种寻求一个满足某种准则的设计，暂且不管目标函数的做法是准则法没计的基本特点。轻钢结构的优化变量如截面参数等多属于离散变量，只能取某些离散值，属于离散变量的结构优化问题。该类问题可先作连续变量处理，然后将其圆整到离散值。如可先采用上述的满应力设计求得最优解，然后在离散集内找到与其最相近且满足约束条件的解作为最终的优化解，也可直接采用基于离散变量的结构优化方法对其求解。下面对后一种方法作具体的介绍。

以截面面积作为设计变量，其分量在设计空间中组成离散空间，由于轻钢结构可选的截面（截面库）是有限的，所以离散设计空间是有界的。将截面面积按从小到大的顺序排列：

其中S为截面离散集；n为设计变量数；?为截面可取值个数。离散变量满应力设计的主要过程如图2。

4.1给定一个初始设计方案，即初始面积

4.2进行结构分析，求出各构件在各工况下的最不利应力，即：

式中： 表示第i个构件的第k次迭代， 为第i个构件在第j个工况下第k次迭代时的最严控制应力（强度、稳定、抗剪应力中的最大值）。

4.3如果最不利应力小于设计强度，则将截面取为截面离散集中的前一个值，重新计算最不利应力，直到满足为止；否则，如果最不利应力大于设计强度，则将截面取为截面离散集中的后一个值，重新计算最不利应力，直到满足为止。

4.4当构件面积Ai不再变化时迭代终止。由于构件的面积与其在截面离散集中的序号ki一一对应，故终止条件即为：

4.5若上式不满足则转向（2）

5 结 论

满应力法的缺点很明显。满应力设计没有直接与目标函数相联系，设计的结果不能保证结构重量是最轻的。其次，满应力设计的结果不是唯一的。对于超静定结构，如果设计变量没有界限约束，满应力设计结果可能退化成若干种静定结构。对于只受应力约束的结构优化问题，人们还是非常乐意采用它。国内外很多有实用意义的优化工作成果是用满应力法得到的。实际中，许多工程优化问题受到的不仅仅是应力约束，还有位移和频率约束。此时，可以将满应力约束用应力比法处理，其它约束则采用更为复杂的准则或数学规划的方法来处理，这样可以取得更优的方案。

参考文献：

[1]蔡新，郭兴文，张旭明.工程结构优化设计[M].中国水利水电出版社.

结构优化方法范文第3篇

关键词：房屋， 结构设计， 优化技术 ， 方法，要点

Abstract: with China's economic prosperity and development, housing construction structure design level also constantly improving, the optimization design of building structure not only can save cost cost, but also can improve the quality and safety of the house. The paper mainly introduces the present situation of the houses and the optimization design of reason, and expounds the optimized design of building the main contents and methods, finally puts forward the design optimization of building structure should be pay attention to, and puts forward some opinions of his own.

Keywords: housing, structure design, optimization technology, method, the main points

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

近年来，由于土地价格市场的变化，不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力，同时，人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高，相应建筑产品的品质要求也就不断提高，这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求，而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标，这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法，提高有限空间 有限资源的最大化效果发挥，实现经济化 实用性和适用性的良好目标。

1 房屋设计的现状及实行优化的原因

依据我国的国情以及发展形势，我国今后主要以建设高层住房为主。与此同时，投资者们也日益关注建设成本如何最低化，使用结构设计优化技术能够实现建筑成本的最低化。

若想实现结构优化的目的，工程设计人员首先以建筑的安全性为基础，然后理性分析建筑方案，融合与之相适宜的设计理念以及方法实现对工程造价的有效控制，以符合投资者的经济要求。根据统计资料显示，建筑结构经过优化设计比未进行优化的建筑节省了50%至30%的费用。然而，在很多实际优化设计中，其因为受到较多因素的制约而难以施展、发挥出其优越性。比如，过度追求工程设计进度，就会影响工程设计人员的设计效果，一味地以满足工程进度为目标；年轻的工程设计人员常受其专业素质限制，难以理解其设计软件，无法实现优化技术。也有一些工程设计人员过于关注建筑部分，忽视了建筑的整体方案，能实现控制整体造价。由此可见，工程设计人员要将其技术与经济效益进行有机结合，只有合理的设计方案才能确保实现最大经济效益。

2 房屋优化设计的主要内容

通常房屋结构的设计主要是利用适宜的方法和设计理念来满足房屋建筑设计的需求，比如确定合理的布置、结构形势、构件尺寸等。尤其是优化设计基本的钢筋混凝土房屋结构体系，往往自整体布局与具体构件两个角度进行分析。影响整体布局的关键因素是建筑物的柱网尺寸、层高、体型、抗侧力构件位置等。具体构件主要是指结构构件的几面、布局、钢筋及混凝土的配筋构造、强度等级、对于这两大方面的因素，需要有专业的工程设计人员，熟知构件设计规范并具有丰富设计经验，而且善于分析与把握构件受力特性及结构，进而选取最相适宜的方法展开优化设计工作。

3 房屋结构设计优化方法

赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求，又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的“经济适用”房。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。

房屋工程分部结构优化设计实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用 竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。

3.1结构优化设计模型

结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：

（1）设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。

（2）目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解最后，约束条件的确定 房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。

3.2结构优化计算方案

结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。

4 结构设计优化中应注意的问题

结构设计优化方法应用于实践之中，是目前一个比较广泛的课题，利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的 结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计，旧房改造，抗震设计等设计的各分部环节，发挥着巨大的效益 在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中，要注意下面的几个问题：

4.1 结构设计优化应注意前期准备

因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资，而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与，建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性，但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响，某些方案可能会增加结构设计的难度，并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期，结构优化设计就能参与进来，那么我们就能针对不同的建筑类别，选择合理的结构形式，合理的设计方案，获得一个良好的开端。

4.2 概念设计结合细部结构设计优化

概念设计应用于没有具体数值量化的情况，例如地震设防烈度，因为它的不确定性，计算式难免与现实有较大的差异，在进行设计的时候就要采用概念设计的方法，把数值作为辅助和参考的依据 设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法，达到最佳的效果。

在结构设计的过程中，要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝，可划分为矩形板注意钢筋的选择，I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力却相差很大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋，从而达到既安全又经济的目的。

4.3 下部地基基础结构设计优化

地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。

5 结束语

总之，工程造价在工程项目占有很大比例，具有重要的经济效益，所以优化设计房屋结构能够卓有成效地减少工程造价成本。与此同时，优化设计房屋结构要保障建筑的安全级别，合理化等，协调好技术和经济两者之间的关系，切勿因重视节省成本，而忽视质量或技术。为了实现整体目标最优，结构设计人员与工程师要分析房屋结构设计，充分发挥其优势，利用精细高效的工作标准及要求来实现最优化的房屋结构。

参考文献

结构优化方法范文第4篇

关键词:建筑结构房屋结构设计应用

当前人们的生活质量水平不断提升的基础上，人们对住房的要求也有着提高，这就使得建筑企业面临着更为严峻的市场竞争。只有在建筑施工的各个层面得以充分重视，才能将整体的建筑质量得以有效保障。建筑房屋的结构设计的合理性是保障建筑整体质量的基础，在这一环节就要能充分重视。通过对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的应用理论研究，对实际就有着指导作用。

1建筑房屋结构设计优化的重要性和遵循的原则分析

1．1建筑房屋结构设计优化的重要性分析

对房屋结构设计过程中，应用建筑结构优化方法比较重要，这就要能从理论以及实践经验层面来对房屋结构的设计进行优化。我国的建筑在未来的发展过程中，将会以高层建筑为主，这就必须要能重视建筑结构的优化设计，只有在结构设计方面得到质量保障，才能有助于建筑企业在市场中的进一步发展。要在对建筑质量得以保障的基础上来加强设计方案的优化，将先进的设计理念和技术都要能在实际的设计中加以融入［1］。通过建筑房屋结构的设计优化，能将施工机械设备以及建设材料的性能得到充分有效的发挥。通过结构设计的优化，也能在成本方面得到有效降低，对房屋的经济性以及适用性等特征上都能得到充分体现。

1．2建筑房屋结构设计遵循的原则分析

房屋结构设计中对建筑结构设计优化方法的应用，就要能遵循相应的原则，这样才能有效保障结构设计的科学合理性。在实际的设计过程中，要能和大众的实际需求得到满足，也就是要能对人们日常生活的需求得以满足，在一些基本的使用功能方面要具备。结构设计过程中对安全环保要得以重视［2］。同时，也要能对开发商的经济效益能充分考虑，将项目资源得以科学合理化的分配，最大程度的节约开发商的成本。另外，房屋结构设计中要能将设计的思路以及结构等得以有效创新。只有在创新方面得到了充分重视，才能保障整体的结构设计的科学合理性，对建筑的质量也能得到有效保障。在这些相关的原则方面充分遵循，就对实际的房屋结构设计的完善性有着保障。

2建筑结构设计优化的步骤和方法分析

2．1建筑结构设计优化的步骤分析

对建筑房屋结构的实际设计过程中，要严格的按照相应步骤进行，这样才能将设计的科学性以及质量得到保障。首先要能在建筑结构的优化模型构建方面得以充分重视，将结构设计的变量要科学合理的加以解决。主要就是对目标相关的参数值以及约束控制参数值的选择要重视，而针对影响相对较小的就要实施预定式参数进行表示，这对编程工作量就能得以有效减少，将整体的工作效率水平得以提升［4］。然后就是对目标函数的确定，这就能对建筑整体工程造价情况得以了解。然后将约束条件也能科学化的确定，从而为结构的优化设计打下基础。然后，要对房屋结构设计的优化方案加以设定，在这一环节要注重对由约束优化向无约束优化。接着就要在应用程序的设计上科学化呈现，在优化模式以及设计中的计算方式的有效应用，就压能在这些内容实施基础上，将应用程序能综合性以及科学化的加以呈现，这样就能将应用程序的实施得以良好作用发挥。最后就要在综合结果的分析方面进行实施。在得到了相应计算结果后，就要对这一结果实施综合性分析，将设计的最佳方案得以确定，这样就能保障房屋结构设计的安全以及美观，才能将优化设计的结构目标得以体现。

2．2建筑结构设计优化方法的应用探究

第一，注重结构优化的层次性。将建筑结构设计方法在房屋结构设计中的应用体现在多个方面，对整体的结构优化方面就要能注重结构设计的层次性以及复杂性。对房屋建筑设计的体系以及结构体系和安装设计体系的相关内容得以重视，设计人员要能对下属体系的优化得以充分重视，将工程叠加的目标得以有效实现。在对结构设计的使用年限的保障，就要能分阶段的加以实施，通过对不同阶段和性质对结构优化的方案加以确定，最大程度的保障建筑设计企业的经济效益提高。第二，加强对结构设计中的剪力墙结构布局。对房屋结构的上部结构的优化设计中，就要能充分重视剪力墙的科学化布局，对剪力墙的质量均匀度要得以充分保障，还要能注重楼层结构中心和楼层平面刚度中心的有效结合。这样就能够对风力和地震等外部因素对其产生的影响［5］。在房屋的类型上如果允许，就可通过对大开间剪力墙构造加以应用，以及对墙肢长实施增加措施，这对剪力墙的刚度就能得到有效保障。通过这一设计方法的应用，也能对钢筋的使用数量得以有效减少，在成本上就能得到有效保障。第三，结构设计中注重设计的协调性。房屋结构设计过程中，对建筑结构设计优化方法的应用，就要能在协调性方面得以充分体现。将建筑结构和整体平面间的配合紧密度要得到有效强化，在结构设计的合理性上要能得到保障，以及在结构设计的造型美观度方面也要体现［6］。在对房屋结构设计中的墙以及柱的布置过程中，就要能和房建平面功能实际需求得到有效保障，在房建的开间以及进深等方面要得以充分保障，在整体的房屋结构的系统要体现出简洁化，在每层的截面以及高度都要能得以充分保障。第四，对结构设计的系统化要充分重视。对围护以及屋盖系统等结构进行的优化设计。这就要能够对多方面的内容进行考虑，在房屋结构的选型以及布局和造价等各个层面都要加强理论的分析。为能使得房屋结构设计和时展相同步，就要注重结构设计的创新性，能从基础上加以考虑，将刚度以及质量中心差异最大可能的缩小。在对房屋结构设计的功能上满足基础上，通过竖直方向布置来让竖直方向相应承重构件能得以贯通，在结构的设计上尽量保持对称性等。第五，加强对结构设计中电气的应用。对建筑结构设计优化方法的实际应用过程中，对电气优化方面要得以重视，这在房屋结构设计中也占有比较重要的位置。对电气设备的安装中，一些管线会通过梁体，还要能对孔洞预留得以充分重视，如果在这一设计上没有得到重视，就会造成再次的穿孔，对房屋结构的稳定性就会带来影响。

3结语

总而言之，对房屋结构设计中的建筑结构设计优化方法的应用，就要从多方面得以充分重视，和实际的情况紧密结合。通过结构设计的理念以及方法的优化，就能将整体的结构设计质量水平得以有效提升。通过此次的理论研究，对房屋结构的设计就有着一定指导作用。

参考文献

［1］许宗雨．探析房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用［J］．江西建材，2014．

［2］马峦．结构设计优化技术及其在建筑结构设计中的应用［J］．科技创新与应用，2014．

［3］周汉杰．建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用［J］．中华民居(下旬刊)，2014．

［4］吴洪宽．关于民用建筑结构设计和优化的研究［J］．城市建筑，2013．

［5］郑龙．建筑结构设计阶段优化工程造价成本的方法及对策［J］．低碳世界，2014．

结构优化方法范文第5篇

【关键词】建筑结构设计；优化方法；现实应用

一 建筑结构设计的优化方法与现实应用的背景分析

随着我们国家经济技术的不断进步和发展，全国人民的生活也逐步的走入了相对良好和稳定的小康时代，相应的对于生活质量和环境要求也就越来越高，绝大多数的人都住进了高层建筑当中。在这样一种实际的背景状况下，人口持续增长，土地资源却是极其有限，建筑的建设与规格也在持续见长，这使得土地、建筑物以及建筑物的建设成本都在不停的提升。由此，降低建筑建设成本就成为了建筑商在进行建设的过程当中最需要注意和考虑的。那在实际的建设过程的当中应当以什么样的方式来进行建筑成本的控制呢？本文实际上也是针对于这样一个问题展开的讨论和分析。

结构优化设计目前在国外是非常有价值的一种理论系统，其核心就在于能够通过对居住环境以及生活环境的改善来实现建筑产品质量以及品位的提高，以这样一种定性的思维和方式来实现工程建筑质量最大化和成本最小化，因此具有适用、经济和适用的价值，是值得在实际的工程建设中予以广泛的应用和实施的。

二 优化结构设计方法

现代社会环境下很多建筑物的造型都相当的优美和独特，能够给人以很好的精神享受，这样一种良好的建筑效果从本质上来看就正是结构设计与建筑实施技术的良好协调和配合，以这样一种方式来实现建筑美观效果的完成。建筑结构设计所追求的五种最为基本的目标就是：安全、经济、适用、美观以及施工简便，因此我们在文中所讨论的结构优化设计方案就要保证能够切实的实现这些点，将其良好的应用于实践，这样不断能够满足人们对于美的追求，还能够保证整个房屋建筑的结构设计合理以及性能上的安全保障，成为名符其实的经济实用型建筑。我们在对其进行深入的探讨和分析时则往往需要通过两个具体的方面来进行：

第一方面：主要是建筑模型的优化结构设计方案，在进行一项大型的建筑工程方案之前，首先必然是需要进行建筑模型的设计的，而在这样一个过程当中对于建筑模型的优化设计就是非常关键和有必要的。在进行建筑模型的优化设计时，主要的工作就是以下几个部分：基础结构方案的优化设计、屋盖系统的优化设计、围护结构方案的优化设计以及结构细部的优化设计等。除此之外，还需要采取进一步的处理措施，主要就是进行必要的选型、布置以及准确的受力分析，最终实现对于造价本身的良好优化。上述一系列的优化过程都需要按照一切以实际出发的原则来进行，也就是围绕工程的实际状况和需要来进行，将房屋建筑的综合经济效益以及房屋质量的保证作为设计的最终目标和要求。在进行结构的设计和规划时，首要的就是要把握和设计的真实意图，这样才能够尽可能的保证整个布置状况的规则，并较大程度的降低刚度以及质量中心之间的差异，以此来避免较大扭转作用力的产生。

第二方面：主要是建筑模型的优化结构计算方案，计算方案的进行和完成实际上只需要进行相应的编制并按照相应的运算程序进行计算就能够得到我们做需要的最终的优化结果。但是我们需要注意和认识到的就是，在进行结构优化的过程当中可能会涉及到多个方面的变量和约束条件，这也就意味着处理的是非线性的优化问题，针对于此，我们在进行计算方案的确定时就需要将一些有约束的条件转化成为没有约束条件的问题来进行计算。在实际的建筑工程设计中较多应用的就是Powell算法和拉式乘子法以及符合性法等，利用这样一些方法基本上就能够实现优化结构设计方案的良好计算。

三 优化的结构设计技术在实践当中的应用

我们将结构设计方案处理完成以后就可以将其应用于实践。对结构设计进行良好的优化在现今的时代背景下实际上是非常好的一个课题，在目前开展的也比较普遍，我们采用结构设计的优化方法就是希望能够在不改变建筑结构实际使用性能的前提下来保证其工程造价的大幅降低，因此将其应用到实际的工程实践当中去就是我们工程人员不二的追求。结构设计的优化在实际的工程环境中能够应用和渗透到其进行的各个步骤和环节当中去，这其中就包括整体的设计阶段、前期的设计阶段、旧房的改造以及抗震设计当中去，并能够在应用的过程当中发挥出巨大的效益来。我们在按照结构设计优化的理论方法对模型进行改造实践的过程中，需要注意以下三个方面的具体问题，下文中正是针对于这样三个问题进行了详尽的阐述和分析。

3.1 参与结构设计优化的前期工作

这样一个方面的强调主要是因为前期工作的进行直接影响到整个建筑工程的总造价，而现如今大多数工程在进行建设的过程当中最为普遍的问题往往也就是其前期方案结构结构设计上的问题，建筑师在进行设计的时候更多关注的是设计本身的问题，而极少关注结构自身的合理性和可行性，这就使得建筑结构在进行建设的过程当中面临着较多方面的问题，更多的是会引起工程造价的提高，这就与我们进行优化设计本身的目的有所违背。正是因为这样，我们有必要在进行建设之前针对于不同的建筑类别来对结构形式进行选择，为整个工作的开展和进行提供良好的开端。

3.2 将概念设计和细部结构设计进行优化

所谓概念设计实际上也就是指一些没有具体的数值来进行量化的指标，包括地震的防裂度以及其本身的不确定性等，因此在进行设计计算的时候难免会和现实产生较大的差别，正是在这样一种背景下我们才需要在对这样一种指标进行设计和确定时选择使用概念设计的方法，将数值仅仅只是作为辅助或者是参考的依据来进行。在这样一种设计的过程当中更为强调的就是设计人员本身的灵活性以及应用结构设计优化方法的能力，这样良好的结合才能够真正实现效果上的最优化。

3.3 优化下部的地基基础结构设计

地基基础的结构设计优化进行过程中最开始的一步就是进行方案的选择，如果是桩基础的话，就有必要根据现场的地质条件来选择桩基的类型，以此来最大程度的降低造价。在建设进行的过程当中，桩端持力层对于灌注桩桩长的选择影响也是非常大的，因此需要进行较多的对比和分析以后再来进行核实方案的确定和选择。

结语：通过上文中详尽的分析我们就可以看到，利用结构设计优化的技术方法是能够切实有效的提高空间、资源等的利用率的，除此之外，还能够最大程度的实现经济性和实用性的最大化，这样一种状况实际上就是我们在进行工程设计的过程当中最希望能够实现的。满足了建筑产品本身品质不断提高的基本要求，更重要的是能够实现人们对于生活质量以及生活水平的更高要求。最后，实际上也是实现了建筑商不断寻求新手段吸引顾客的目的，达到降低工程建设实际造价的目的。

参考文献

[1] 李国胜.《多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造》.中国建筑工业出版社，2008.

[2] 方鄂华.《高层建筑钢筋混凝土结构概念设计》.北京.机械工业出版社。2004.