結構優化方法精選(九篇)
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第1篇：結構優化方法范文
【關鍵詞】超深基坑，排樁內支撐支護結構，優化設計
隨著城市化進程的快速發展，城市有限的地上空間越來越不能滿足城市發展的需要，開發城市地下空間成為解決這一矛盾的重要途徑。另一方面，隨著建筑高度的不斷增加，建筑基礎的埋置深度也在不斷的增加。基坑工程出現兩個明顯的趨勢：基坑深度越來越大，工程環境越來越復雜。基坑環境保護的要求在不斷的提高，同時基坑失效事故所帶來的危害也越來越嚴重。如何確保在城市密集的建成區深基坑工程的施工安全和環境安全成為工程技術人員必須面對的課題。
本文結合青島海景公寓深基坑支護設計方案，對巖土層開挖超深基坑中排樁內支撐支護結構進行優化設計研究。
1工程介紹
1.1工程概況。擬建工程場區位于青島市香港東路南側，國家級旅游勝地―――青島市老人海水浴場以北，青島啤酒城正南。設計單位提供的擬建物特征：地上30層，高99.80 m；地下4層，層高3.9 m～5.1m，層總高12.20m。現場自然地坪高-0.25m。平面尺寸為66m×45m。基坑東側多為2層，7層磚混結構，距用地紅線最近約為5.0m。基坑南側和西側均為磚混建筑結構，基坑北側主要為道路和市政管線，用地紅線距香港東路紅線最近約為15.4m
1.2工程地質與水文地質條件。本場區內地形平坦，位于濱海平原地貌單元，第四系較發育。基坑自上而下依次穿越素填土、粉砂、淤泥質粉砂、粉質黏土、粗砂、粉質黏土、角礫，基地位于強風化巖層。支護體系的選用要遵循安全、經濟、方便施工及因地制宜的總原則。一般要綜合考慮場地條件、基坑開挖深度和范圍、地質條件以及地下水情況等幾個方面做出選擇。根據本工程地層地質情況和周圍環境要求，初步擬定圍護方案為排樁內支撐支護結構：鉆孔灌注樁的直徑為1 200mm，樁間距為1 500mm，樁長23.4m，自上而下分別在標高-2.65m，-6.50m，-10.40m，-15.50m處設置四道支撐。
目前內支撐體系結構計算方法主要分為三類：簡化計算方法、平面整體分析和空間整體分析。本文中采用的是平面整體分析的方法，即將支撐桿件、腰梁作為一個整體，視為一個平面體系，設置若干支座，借助大型有限元分析軟件SAP 2000進行分析，得出支撐體系的內力與變形，最終設計出各構件的截面。
利用SAP2000對內支撐體系進行優化設計，大體上分為以下幾步：
1）定義軸網類型。2）定義材料屬性和截面。本文研究的內支撐為現澆鋼筋混凝土支撐，支撐截面均為矩形。3）繪制構件。將每一層支撐看作一個平面桁架，選用線單元來模擬這一桁架。4）指定節點約束。分不同工況對該平面桁架施加約束。例如：兩鄰邊約束、對邊約束等。5）荷載工況。在內支撐計算中考慮靜力荷載工況。6）分析工況。根據不同的節點約束，分不同工況對模型進行分析，得出不同工況下內支撐的內力，包括彎矩，剪力和軸向力。7）找出最不利情況下的內力，對支撐體系進行結構設計。
3A―A剖面結構設計計算
3.1排樁體系設計計算
根據前面提出的排樁內支撐體系的結構優化設計方法，以基坑東側A―A剖面為例，對排樁體系進行結構計算。考慮工況，分段采用等值梁法計算排樁內力和各道支撐力，計算結果見表2。
表2 等值梁法計算結果
工況工況一工況二工況三工況四
Mmax/kN?m 173.0 324.5 658.0 986.0
T/kN 109.3 149.9 514.2 643.3
按各工況求得的墻上彎矩作出彎矩包絡圖，計算排樁配筋，計算結果見表3，按求得的支撐力設計各道支撐和圍檁。
表3 排樁體系設計參數
參數樁徑/mm樁長/m嵌固深度/m受力主筋箍筋
A―A 1 200 24.6 4標高10.4 m范圍內：2828標高24.6 m范圍內：323220@1 500
3.2內支撐體系的設計計算
內支撐系統由四道平面支撐和立柱組成。每道支撐包括環梁、腰梁和支撐桿。不同地質剖面計算求出的支撐系統需要提供的支護抗力是不同的，設計支撐系統時按所需最大支護抗力計算，第一，二道取N=353kN/m，第三，四道取N=571 kN/m，支護抗力較小側將由基坑外側的被動土壓力平衡。
根據約束條件的不同，分四種不同支撐條件對支撐體系進行分析：1）X向兩鉸：即沿X方向在環梁的兩端設置固定支座；2）兩鄰邊固定1：將支撐體系的南側與西側的支座設置為固定支座；3）兩鄰邊固定2：將支撐體系的北側與東側的支座設置為固定支座；4）全鉸：將環梁的約束全部設置為固定支座。通過對計算結果分析比較得出：1）在X向雙鉸的支撐條件下，環梁的彎矩最大，支撐桿件的軸力最大；2）在將支撐體系的南側與西側的支座設置為固定支座的支撐條件下，腰梁的彎矩最大。在內支撐體系中，支撐桿件和環梁是主要的控制構件，因此考慮選用第一種支撐條件下各構件的最不利內力組合來對各構件進行截面和配筋計算。
第2篇：結構優化方法范文
摘 要 資本結構是籌資決策的核心問題,不同的資本結構,會帶來不同的風險和成本,從而引起股票價格的變動,適當地利用負債資金,可降低資本成本,發揮財務杠桿作用,增加每股收益,促使股價上升,但當負債比率太高時,又會帶來較大的財務風險,為此,公司必須權衡財務風險和杠桿利益的關系,合理確定負債數額,運用EBIT-EPS分析法,比較公司價值法,以確定最優資本結構。
關鍵詞 資本結構 優化
一、EBIT-EPS分析方法的含義
每股利潤分析法(EBIT-EPS分析法)是利用每股利潤無差別進行資本結構決策的方法。所謂每股利潤無差異點是指兩種或兩種以上籌資方案下普通股每股利潤相等時的息稅前利潤點,亦稱息稅前利潤平衡點。根據這一分析方法,可以分析判斷在什么樣的息稅前利潤水平下適于采用何種資金結構。這種方法確定的最佳資金結構亦即每股利潤最大的資金結構。
二、EBIT―EPS分析法原理
負債的償還能力是建立在未來盈利能力基礎之上的。研究資本結構,不能脫離企業的盈利能力。企業的盈利能力,一般用息稅前盈余(EBIT)表示。負債籌資是通過它的杠桿作用來增加財富的。確定資本結構不能不考慮它對股東財富的影響。股東財富用每股盈余(EPS)來表示。將以上兩方面聯系起來,分析資本結構與每股盈余之間的關系,進而來確定合理的資本結構,這樣就產生了EBIT―EPS分析法,也叫做每股盈余無差異點法。
三、EBIT―EPS分析法的具體運用
案例:W公司目前擁有長期資本8500萬元,其資本結構為:長期債務1000萬元,普通股7500萬元。現追加籌資1500萬元,有三種籌資方式可供選擇:增發普通股、增加債務、發行優先股。假設利率為9%不變,有關資料如下:
最后,我們可以從圖示上得出結論:每股利潤無差異點的息稅前利潤為870萬元的意義在于,當息稅前利潤是870萬元時,普通股籌資和債務籌資對企業來說,沒有影響,會的到相同的每股收益,同樣,當息稅前利潤為1173萬元時,普通股籌資和優先股籌資對企業的影響是一樣的,也會得到相同的每股收益,所以,可以說,當EBIT870萬元時,普通股籌資比債務籌資和優先股籌資更有利;當870萬元 EBIT1173萬元時,選擇債務籌資比普通股和優先股籌資都有利;當EBIT1173萬元時,選擇優先股籌資比普通股和債務籌資更有利。
四、EBIT-EPS分析方法的優劣分析
每股利潤無差別點法的測算原理比較容易理解,測算過程較為簡單。它以普通股每股利潤最高為決策標準,也沒有具體測算財務風險因素,其決策目標實際上是股票價值最大化而不是公司價值最大化。
另外,EBIT―EPS的分析方法是一種定量的分析方法,它只考慮了資本結構對每股盈余的影響,并假定每股盈余最大,股票價格也就最高。但把資本結構對風險的影響置之視野以外,是不全面的。因為隨著負債的增加,投資者的風險加大,股票價格和企業價值也會有下降的趨勢,所以,單純用EBIT―EPS分析法有時會作出錯誤的決策。但在資本市場不完善的時候,投資人主要根據每股利潤的多少來作出投資決策,每股利潤的增加也的確有利于股票價格的上升。
五、EBIT-EPS分析方法的改進
1.我們采用“股東財富最大化”作為財務管理的目標,則能使股東權益增加的方案是可選方案。這時應該用“權益資本收益率”(ROCE)作為衡量的指標。ROCE是衡量股東投入資本所得到的回報的財務指標,它是稅后利潤與投入資本的比值。上例中當EBIT=900萬元時,按“每股收益無差別點”法,應當采用負債融資。此時計算出的企業全部資本收益率(ROA)=(900-270)(1-40%)÷10000=3.78%,負債利率9%,可見資產的回報并未大于負債的利息,可知負債的利息支出超過了資產的盈利能力,負債在侵蝕股東權益。
因此筆者得出“ROCE無差別點”法。設用ROCE1、I1、C1和ROCE2、I2、C2分別表示股票融資和負債融資方式下的凈資本收益率、負債利息和股權資本。由于在ROCE無差別點上,無論采用負債融資還是股票融資,其ROCE是相等的,則有ROCE1=ROCE2,即(EBIT-I1)(1-T)÷C1=(EBIT-I2)(1-T)÷C2,能使上述條件成立的EBIT為ROCE無差別點的息稅前利潤。用上例中的數據,則有:(EBIT-90)× (1-40%)÷9000=(EBIT-90-135)×(1-40%)÷7500,得到EBIT=900萬元。
當EBIT>900時,運用負債融資可提高ROCE;當EBIT9%的情況下,負債利息才不至于侵蝕股東的權益資本,負債融資才會增加股東財富。
2.若要更準確地確定這個問題,應采用“企業價值最大化”作為財務管理的目標,此時能使總資本凈增值最大的方案才是首選,所以我們選擇目前國際上比較認可的財務業績評價指標“經濟凈增值”(EVA)來進行分析。其計算公式是:
EVA=稅后營業收入-資本投資×加權平均資本成本
EVA的計算結果反映為一個貨幣數量。如果其值為正,就表示公司獲得的稅后營業收入超過產生此收入所占用資本的成本;換句話說,公司創造了財富。如果其值為負,那么公司就是在耗費自己的資產,而不是在創造財富。因此公司的目標應該是最大限度地創造正的、不斷增加的EVA。股權資本是有成本的,持股人投資A公司的同時也就放棄了該資本投資其他公司的機會。EVA和會計利潤有很大區別。EVA是公司扣除了包括股權在內的所有資本成本之后的沉淀利潤,而會計利潤沒有扣除資本成本。EVA的計算有兩種方法:一是從凈利潤出發,EVA=凈利潤-股權資本成本;二是從息稅前利潤出發,EVA=息稅前利潤×(1-T)-全部資本(含債務資本和權益資本)×加權平均資本成本。其實最終兩者得出的結果是相同的。
仍以上題為例,假設股東要求的報酬率為12%,即股權資本成本為12%,且增加負債對股權資本成本并無影響。則可以分別計算出兩種籌資方式下各自的EVA:
由于EVA=(EBIT-D×Kd)(1-T)-E×Ke,其中D為負債、E為所有者權益、Kd為負債成本、Ke為權益資本成本、T為所得稅稅率。我們用EVA1和EVA2分別表示權益籌資和負債籌資方式下的經濟增加值,則有:
EVA1=(EBIT1-10000×9%)×(1-40%)-10000×12%>0得到EBIT1>2900;
EVA2=(EBIT2-7500×10%)×(1-40%)-7500×12%>0得到EBIT2>2250.
當EBIT一定時,EVA1總大于EVA2,且EVA1-EVA2=650。這意味著當股權資本成本為12%時,負債融資方式下的EVA總是大于股權融資下的EVA,故應選擇負債融資。而現實中,企業籌借長期債務會加大財務風險,同時股東為補償增加的風險,必然會要求提高風險報酬,從而引起股權資本成本的提高。而股權資本成本的提高又將減少負債融資方式下的EVA,當其提高到一定程度,負債融資方式下的EVA將小于股權融資下的EVA,就不應再采用負債融資。設EVA1=EVA2時的股權資本成本為R,則得出結論:當股東要求報酬率
第3篇：結構優化方法范文
關鍵詞：結構設計、設計優化、探討、應用
在房屋建筑結構設計過程中，在滿足建筑設計師設計意圖的基礎下，平面布置應當盡量保持對稱和規則，盡可能的縮小剛度中心和質量中心之間的差異，從而使建筑物在水平荷載下不至于發生太大扭轉。在豎向布置上，在滿足功能的前提下，應盡可能的使豎向承重構件上下保持貫通，可以不使用轉換層則盡量不使用，避免造成結構分析和設計上的困難。豎向剛度盡量不要突變，應采取漸變的方式，避免應水平荷載作用產生嚴重的應力集中現象。
在工程項目和結構設計時，除了考慮設計對象基本的使用功能和可靠性外，還要考慮把設計對象盡可能設計的更完善一些，這就是研究結構設計優化技術的主要目的。它用科學的計算選取更合適本項目滿意的結構方案。
一、房屋建筑結構優化設計模型與方案
房屋建筑工程分部結構優化設計包括以下幾個方面：房屋基礎結構優化設計、房屋屋蓋系統方案優化設計、圍護結構方案設計優化與結構細部設計優化。針對以上幾個方面的優化設計，還包括了選型、布置、造價、受力等內容進行分析。在實際實施中，還應該根據實際情況出發，再結合具體工程實施情況，圍繞房屋建筑綜合經濟效益目標進行結構優化設計。
（一）系統結構優化設計模型。結構設計優化是在各種影響變量中選取主要的參數建立函數模型，運用科學的計算方法得出最好的優化方案。結構優化建立模型大概分為以下幾個步驟：設計變量中主要參數的合理選擇，通常的變量選擇主要選擇對于總體結構影響較大的參數，將所有的參數按各自的影響屬性劃分分類，將影響不大的參數定為預定參數，這樣可以減少函數模型中大量的計算。目標函數一旦確定，使用函數找出符合條件的最優解。最后是約束條件的確定，房屋建筑結構可靠性優化設計的約束條件包括了應力約束、結構強度約束、裂縫寬度約束、尺寸約束。在優化設計中，確定各種約束條件務必符合現行規范要求。
（二）系統結構優化設計方案。在結構設計中應設計多個變量和多個約束條件，設定計算方案時，常常將由約束條件轉換為無約束條件計算，常用的方法包含有符合型法和拉式乘子法。在完成計算方案設定時只需要編制相適應的運算程序即可得到最優化的結果。
二、結構設計中優化技術應用所面臨的幾個問題
將結構優化設計應用到實踐中，是比較廣泛的一項措施，利用結構優化設計方法可以不改變使用性能下達到降低工程造價的目的，結構優化設計應用于整體設計、前期設計、抗震設計、舊房改造等各分部環節都能發揮巨大的效益。在時間應用中，應當注意幾個問題。
（一）前期參與。前期方案的確定將直接影響到整體建筑的總投資，前期方案階段結構設計并不參與是現在所面臨的一個問題，建筑設計師在建筑設計時對于建筑結構的合理性和可行性大多沒有考慮，但建筑設計結果會直接影響結構設計，有些方案有可能造成建筑總投資增加和結構設計的難度提升。假如我們在方案的初期，就選擇合理的結構優化設計，那么我們就可以根據不同的建筑類型，選擇合適的結構形式和合理的設計方案，打好一個良好的基礎。
（二）細部結構設計優化。概念設計運用于沒有具體化數值情況下，需要設計人員在設計過程中靈活運用結構設計優化方法，從而達到最好的效果。在細部結構設計優化中，注意各細節部分的設計，比如現澆板中異形板拐角處易出現裂縫，可把異形板劃分成矩形運用。
（三）地基基礎結構設計。地基基礎結構設計優化首先應選擇合理的方案，如果是樁基礎，則要根據現場的地質條件選擇合適的樁基類型，樁端持力層對灌注樁樁長選擇有很大影響，應多比較選擇合適方案。
三、結構設計優化的作用
（一）降低建筑總造價。在結構優化設計中，建筑層數越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用土地面積將越小，這樣節約了土地占用面積，但隨著建筑層數的提高，總建筑高端提升，樓與樓之間間距也在提升，傳給基礎結構的荷載也會增加，我們則要增大基礎，又會擴大土地占用面積。雖然這樣單位面積會有所降低，但是還是沒有屋蓋效果那么明顯。
（二）提高建筑結構經濟性。隨著建筑層數提高，墻體面積和柱體積也會增加，導致結構自重增加，基礎結構的承載力相應增加，水、電氣管線相應加長，如果層數降低，可節約材料、利于抗震等，當建筑高度減少，兩建筑間的日照距離也相應減少，間接節約了用地。如果建筑面積相同，選擇的不同的平面形狀，建筑外側外墻的周長也會不同，合理的平面模型使外墻周長減少，外墻砌體、基礎設施。內外表面裝修都會減少，與此同時還提高了受力性能，增強建筑經濟性。優化方法的運用，協調了建筑各部分單元，使建筑在更加美觀的同時增強了建筑的可實用性，還減少了總體建筑的工程造價，這符合了現建筑結構的效益需求。
當前，隨著我國經濟快速發展，人們對于居住條件和生活環境要求越來越高，利用結構設計優化技術對建筑房屋進行優化設計，使其結構和美觀相互協調，同時安全、經濟、適用和便利是改善人們居住環境的重要手段。房屋結構設計優化理念注重以實際情況為準則，根據工程建設的基本情況，以控制造價成本為中心來進行結構優化設計，其內容就是利用對建筑的基礎結構、屋蓋系統結構方案和圍護系統結構方案等環節，建立起一種關于結構優化設計模型，通過對各種不同的影響變量參數中的關鍵參數進行科學的計算，確立最終的建筑工程結構設計的優化方案。房屋建筑結構優化設計意義重大，一方面是大大提高建筑結構經濟性，房屋建筑進行結構設計優化可節省材料，有利用抗震，減少內外表面裝修，提高了其受力性能，增強了建筑的經濟性能。二是結構優化設計大大降低了建筑工程的成本造價。節約用地，大量資料表明，房屋建筑進行結構設計優化能夠有效降低工程成本造價25%左右，同時結構優化設計技術能夠對施工材料的性能利用更加合理化，能夠讓建筑工程結構內部各個不同單元之間更加充分互協調，提升了建筑工程結構設計的經濟性。
房屋建筑結構設計優化技術在現實的運用中，可以達到物美價廉的效果，不僅實現了房屋的美觀和實用性，而且突出的節約了工程造價。在每個投資者眼中，在保證建筑結構可靠性和科學性的前提下，同時在建筑長遠效益下，最大程度的節約工程成本，是首先考慮的因素，這樣才能實現可持續性發展，用最低的投資成本獲取最大的經濟效益。
五、結論
房屋建筑結構造價在工程中是考慮因素較大的一個方面，結構設計優化技術的運用產生了巨大的經濟效益。所以建筑部門和建筑設計人員應當遵守經濟性、適用性和合理性的設計原則，再運用現代高科技手段，選擇運用合適的建筑結構設計方案，用以實現降低建筑總工程造價并獲取更大的經濟效益。
參考文獻：
[1]饒遠文.結構設計優化技術及其在房屋結構設計中的應用[J].價值工程，2010，（09）：160.
[2]鄒俊.建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的現實應用[J].科技傳播，2010，（19）：139+132.
第4篇：結構優化方法范文
關鍵詞：輕鋼結構；優化設計；優化方法
1 優化設計的基本概念
優化設計是根據既定的結構類型和形式、工況、材料和規范所規定的各種約束條件，例如強度、剛度，穩定、頻率、尺寸以至結構構件許用的離散集等等，提出優化的數學模型（目標函數，約束條件，設計變量）。其模式是根據優化設計的理論和方法求解優化模型，最后達到材料的合理分配，使結構設計滿足經濟與安全性的要求。結構優化的過程大致可歸納為：假定-分析-搜索-最優設計四個階段。其中的搜索過程是修改并優化的過程。它首先判斷設計方案是否達到最優（包括滿足各種給定的條件），如若不是，則按某種規則進行修改，以求逐步達到預定的最優指標。優化設計的過程如圖1所示。
2 輕鋼結構優化設計數學模型
2.1設計變量
輕鋼結構的主要幾何參數如跨度、檐口高、屋面坡度、縱向柱間距等通常由業主或建筑師確定。可供優化的變量主要是截面參數，鋼板的厚度是離散變量，腹板和翼緣的高（寬）一般也是從一系列有規律的數中選取，因此輕鋼結構的設計變量通常是離散變量。
2.2目標函數
結構重量是輕鋼結構優化設計的重要指標，是較易寫成設計變量的函數形式，故輕鋼結構通常以用鋼量最少為優化目標。
2.3約束條件
2.3.1構造約束。它包括基本變量的限界約束和根據門式剛架建造的習慣而規定的。如所有截面的腹板高度都必須大于翼緣寬度，所有截面的翼緣厚度必須比腹板厚度大2 mm以上等的幾何約束。
2.3.2性能約束。輕型門式剛架通常按平面結構分析內力，用有限元法計算，不考慮蒙皮效應。構件設計需考慮翼緣、腹板的最大寬厚比和屈曲后強度的利用，變截面柱的平面內外的穩定性以及輕鋼房屋的撓度和側移限值等。
3 結構優化方法簡介
3.1數學規劃法
將結構優化問題抽象成數學規劃形式來求解。結構優化中常用的數學規劃方法是非線性規劃，有時也用線性規劃，特殊情況可能用到動態規劃、幾何規劃、整數規劃或隨機規劃等。
3.1.1線性規劃。當目標函數和約束方程都是設計變量的線性函數時，稱為線性規劃問題，該類問題的解法比較成熟。
3.1.2非線性規劃。當目標函數或約束方程為設計變量的非線性函數時，稱為非線性規劃。結構優化設計多為有約束的非線性規劃問題。這類問題較線性規劃問題復雜得多，難度較大。目前采用的方法大致有以下幾種類型：不作轉換但需求導數的分析方法，如梯度投影法、可行方向法等；不作轉換也不需求導數的直接搜索方法，如復形法：采用線性規劃來逐次逼近，如序列線性規劃法；轉換為無約束極值問題求解，如罰函數法、乘子法等。
3.2最優準則法
這是根據工程經驗，力學概念以及數學規劃的最優性條件，預先建立某種準則，通過相應的迭代方法，獲得滿足這一準則的設計方案，作為問題的最優解或近似最優解。最簡單的準則法有同步失效準則法和滿應力準則法。
3.2.1同步失效準則法。可概括為在荷載作用下，能使所有可能發生的破壞模式同時實現的結構是最優的結構。同步失效準則設計有許多明顯的缺點：由于要用解析表達式進行代數運算，故只能用來處理非常簡單的元件優化；當約束數大于設計變量數時，必須設法確定那些破壞模式應當同時發生才給出最優設計，這是一件十分困難的工作；當約束數和設計變量數相等時，并不能保證求得的解是最優解。
3.2.2滿應力準則法。該法認為充分發揮材料強度的潛力，可以算是結構優化的一個標志，以桿件滿應力作為優化設計的準則。這一方法在桿件系統如桁架的優化設計中用得較多。在此基礎上又發展了與射線步結合的齒行法以及框架等復雜結構的滿應力設計。
3.3仿生學方法
該法是從自然界的結構、組織、發展、進化（尤其是生物進化）觀點進行研究，尋找規律，用邏輯和數學的方法進行模擬，以搜尋最優解的方法。目前，模擬自然界進化的算法有模仿自然界過程算法與模仿自然界結構算法，主要包括：進化算法（EA），模擬退火法（SA），人工神經網絡算法（ANN）。進化算法主要包括：遺傳算法（GA）、遺傳規劃（GP）、進化策略（ES）、進化規劃（EP），其中以遺傳算法最具代表性。
4 滿應力設計
滿應力設計是結構優化的各種算法中最簡單、最易為工程技術人員接受的一種算法。其基本涵義是：結構每一構件的應力，至少在某一工況下達到材料的允許應力。滿應力設計中，目標函數并不出現，這種尋求一個滿足某種準則的設計，暫且不管目標函數的做法是準則法沒計的基本特點。輕鋼結構的優化變量如截面參數等多屬于離散變量，只能取某些離散值，屬于離散變量的結構優化問題。該類問題可先作連續變量處理，然后將其圓整到離散值。如可先采用上述的滿應力設計求得最優解，然后在離散集內找到與其最相近且滿足約束條件的解作為最終的優化解，也可直接采用基于離散變量的結構優化方法對其求解。下面對后一種方法作具體的介紹。
以截面面積作為設計變量，其分量在設計空間中組成離散空間，由于輕鋼結構可選的截面（截面庫）是有限的，所以離散設計空間是有界的。將截面面積按從小到大的順序排列：
其中S為截面離散集；n為設計變量數；?為截面可取值個數。離散變量滿應力設計的主要過程如圖2。
4.1給定一個初始設計方案，即初始面積
4.2進行結構分析，求出各構件在各工況下的最不利應力，即：
式中： 表示第i個構件的第k次迭代， 為第i個構件在第j個工況下第k次迭代時的最嚴控制應力（強度、穩定、抗剪應力中的最大值）。
4.3如果最不利應力小于設計強度，則將截面取為截面離散集中的前一個值，重新計算最不利應力，直到滿足為止；否則，如果最不利應力大于設計強度，則將截面取為截面離散集中的后一個值，重新計算最不利應力，直到滿足為止。
4.4當構件面積Ai不再變化時迭代終止。由于構件的面積與其在截面離散集中的序號ki一一對應，故終止條件即為：
4.5若上式不滿足則轉向（2）
5 結 論
滿應力法的缺點很明顯。滿應力設計沒有直接與目標函數相聯系，設計的結果不能保證結構重量是最輕的。其次，滿應力設計的結果不是唯一的。對于超靜定結構，如果設計變量沒有界限約束，滿應力設計結果可能退化成若干種靜定結構。對于只受應力約束的結構優化問題，人們還是非常樂意采用它。國內外很多有實用意義的優化工作成果是用滿應力法得到的。實際中，許多工程優化問題受到的不僅僅是應力約束，還有位移和頻率約束。此時，可以將滿應力約束用應力比法處理，其它約束則采用更為復雜的準則或數學規劃的方法來處理，這樣可以取得更優的方案。
參考文獻：
[1]蔡新，郭興文，張旭明.工程結構優化設計[M].中國水利水電出版社.
第5篇：結構優化方法范文
關鍵詞：房屋建筑；結構；設計優化
中圖分類號： S611 文獻標識碼： A
前言：
進入21世紀以來，隨著物質生活水平的不斷提高，人們的生活理念發生了巨大的變化。作為人們工作生活的場所，房屋建筑的結構設計也成為人們關心的話題。在現代消費觀念的影響下，房屋不再僅僅是供人居住辦公，遮風擋雨的場所，同時還被賦予了滿足人們審美觀念的新功能。當前，除了最基本使用功能外，建筑正在被開發出越來越多的新用途，同時也是人們實現審美追求，提高生活格調重要途徑。建筑設計師在設計房屋時，不僅要考慮房屋的使用功能，更要從美學角度考慮更多的內容。只有二者協調統一，完美結合，同時滿足使用者在使用功能和審美要求上的雙重要求，才能成為受人青睞的建筑佳品。房屋建筑的結構設計包含的內容非常廣泛，其根本目標是實現功能完善、質量可靠、符合人們審美情趣的設計方案。要達到這個目標，需要持之以恒的長期學習和實踐，需要汲取其它優秀設計方案的菁華，取長補短，融會貫通，不斷優化設計方案，充分利用空間資源，最大程度地滿足房屋使用者的實際需要。
一、建筑結構設計優化方法理論
在對工程項目的結構進行設計的時候，不僅要對設計對象基礎性的是用功能進行合理有效的考慮，還要對設計對象的美觀程度進行有效的考慮。這也是工程結構優化的問題所在，簡而言之就是使用科學的方法和語言把所有可能設計的方案進行集中，從而找到能夠滿足設計目標又能讓人滿意的設計方案。
對結構設計優化方案從理論上進行分析，主要體現在房屋設計的工程上面，其中包括房屋工程結構總體優化設計和房屋結構工程局部優化設計兩個方面。對房屋整體結構優化設計又包括房頂系統的設計方案優化以及結構細部設計的優化設計方案。建筑師在保證設計安全的前提之后，就應該要對房屋設計勇敢的去創新和挑戰，從而設計出獨特美觀的房屋設計。但是在創新的時候應該要注意盡量規則、對稱，使質量中心和剛度中心盡可能的縮小，從而使得建筑的荷載能力進一步的提高。在豎向的設計方面應該注意盡可能的不用要使用轉換層，從而減少結構分析和設計困難，可以大程度的減少建造經濟，而且還能夠增加荷載強度。
二、對建筑結構進行優化的重要性
在房屋結構的設計中，采用合理的建筑結構優化方案，不僅能夠實現建筑物的實際使用價值，還能夠很好地實現建筑物的經濟價值和環保價值。此外，好的結構方案還可以最大程度上減少建設單位的資本投入，為企業帶來更多的經濟效益，還可以保護建筑施工現場的生態環境，實現經濟利益與環保相結合的良好經營模式。因此，合理地使用建筑結構優化技術能夠更好地實現建筑物的綜合效益。建設單位開發建筑物的基本原則就是在最大程度的減少資本投入、建筑材料使用的基礎上，實現建筑物的高質量和長期使用。況且建筑物只有在保證良好質量的基礎上實現其美觀、耐用、新穎等特點，才能夠滿足不同人群的需要，為企業帶來更多的經濟利益。與傳統的建筑結構設計方案相比，建筑結構設計優化模式可以降低建筑成本。其采用的設計優化措施可以有效地實現建筑施工中各個資源的合理配置，以及各項建筑材料的充分利用，并且協調好房間的布局，使得這些布局能夠有效的結合，共同發揮其使用功能。合理的利用建筑結構優化技術，在確保建筑物安全性能的前提下能夠充分的體現出其創新性。此外，這種技術還能夠幫助設計人員選擇最為合理的設計方式。
三、建筑結構優化技術的經濟意義
使用優化建筑結構的方法，能夠使房屋在整體結構上更加科學、合理。在實際的房屋施工建設中，房屋的層數對房屋的成本造價產生了直接的影響。在一般情況下建筑物的單位面積造價會隨著層數的增加而降低，但是在超過一定的層數之后(即超限建筑物)，房屋單位面積的造價反而會增加。因為隨著建筑物樓層的增高，房屋中的承重墻和柱等結構將會受到更多的荷載，房屋的穩定性也將受到一定的影響。為了確保建筑結構的穩定性，增強建筑物的抗震性能以滿足現行規范的要求，結構形式將會發生大的變化，從而房屋的單位面積造價也會進一步增加。想要在相同的用地面積內，達到理想的房屋設計效果，提高建設單位的經濟效益，就需要合理的控制建筑物的層數，并且確保房屋良好的設計效果。使用建筑結構優化技術不僅能夠實現對房屋結構的優化，還能夠在有限的用地面積內實現最大化的利用效果，促進對建筑用地的合理使用。
四、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用
將建筑結構優化設計方法應用于房屋結構設計中，不僅能夠降低工程投入成本，同樣可以做到使房屋結構設計達到最優配置，體現巨大的經濟效益與社會效應。通常來說，建筑結構設計優化方法一般應用于房屋結構設計的前期設計環節、結構內部抗震設計、舊房屋的整體改造等方面。
（1）前期設計環節
房屋結構的前期設計環節是影響房屋經濟性設計的重要方面，它會對項目的總投資資金造成影響。當前，在房屋設計方面存在的普遍的問題便是在前期環節并沒有將建筑結構優化設計的方法應用其中，在設計前期并沒有考慮到結構設計的科學性與合理性，甚至部分情況下，會對房屋結構設計造成負面影響。因此，必須在前期設計環節將建筑結構優化設計方法應用其中，選擇較為合理、可行的結構形式，策劃合理的設計方案，在設計初始時期保障設計的合理性，為整體設計創造較好的開端。
（2）上部結構的優化設計
想要對房屋建筑上部結構進行模型建立及優化，首先應合理布設剪力墻。保證剪力墻的質量均勻，使對稱樓層的平面剛度中心點同樓層的結構重心相重合，從而削減地震、風力等外部荷載作用的扭轉影響。假如房屋類型允許，盡可能應用大開間的剪力墻構造，同時增加剪力墻的墻肢長，這樣，不但可以縮減墻肢的數量，同時還能夠在保證剛度符合標準的基礎上降低混凝土使用數量。另外，因為剪力墻中的暗柱一般應用鋼筋建材，如果應用大開間的剪力墻構造能夠縮減鋼筋的使用該數量。然而，假如建筑所在地區的地質情況較差，而建筑對抗震性能的要求較高，那么，就不應采用大開間的剪力墻構造。
（3）房屋基礎地基優化設計
房屋地基作為其結構設計的關鍵，為達到優化設計的目的，首先需要確保其地基結構設計的最優規劃。隨著建筑行業的飛速發展，房屋地基設計也正根據其建筑成品的功能、具體形態不同，其對地基的具體標準要求也存在著強弱差異，基于房屋基礎地基設計更需要從其實際情況出發，設定好地基實際勘測計劃，在結構優化設計時，秉承節省工程造價的原則，若地基設計主要以地樁為基礎，則需要根據實際受力情況，對不同材質的地樁進行考察，選擇最佳的設計方案。
（4）抗震概念設計
在房屋結構設計中，建筑結構設計優化方法主要應用于無具體數據參數指標的抗震設計情況。將抗震設防烈度作為設計案例，正是由于其發生具有較大的不確定性，實際計算情況通常會與預定設計情況產生差異，因此需要采取結構優化設計中的概念設計方案。將以往的數據作為輔助考察依據，在具體設計過程中，將建筑結構優化設計方法靈活運用于設計中，以期達到最佳設計值。另外，在保障宏觀設計滿足要求的同時還需要注重結構細節的設計。將房屋結構設計細節中現澆板的選用作為具體設計要求，若其異形板在拐角末端較易產生斷裂情況，設計時則需要考慮鋼筋選擇的范圍，在投入成本相當的情況下，選用極限拉力較強、能夠滿足塑性要求的鋼筋材料。若現行規劃的現澆板所選用的材質是在受力方面有較強功能的，此時為保障塑性要求，則可選擇冷軋帶肋式的鋼筋材料。保障在內部結構設計時，現澆板外部里面的配置鋼筋材料能夠滿足結構優化的具體條件，不僅能夠為建筑安全設計提供保障，同樣也可以達到經濟性控制的目的。
（5）對統計結論進行分析
設計人員在進行了各種計算之后，要對統計結果進行認真的分析，并且找出各個設計方案中不同點和相同點，并且結合總體的設計情況和進展選擇最佳的設計方案。設計人員在進行結論分析的時候，要注意不要遺漏一些細節問題。房屋的建設與設計是一項耗時長、成本高的項目，它不僅涉及到建設單位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，設計人員在把握細節的基礎上，要注意從宏觀上把握住當事人的利益，這樣才能夠有效的節約建設成本，進一步優化建筑結構。在進行建筑結構優化的時候，設計人員不僅要避免追求片面的利益，還應該避免為了追求設計創新而忽略了建筑實際情況。
（6）設計優化的范圍
在對建筑進行結構優化設計的過程當中，要求相關的設計人員應該嚴格的遵守相應的結構設計規范，不僅僅能夠對設計規范中的條例進行充分的了解，還要借個工程周邊環境的實際對建筑進行合理的結構設計優化。與此同時還應該對結構設計規范中的不足之處做出有效的改變，比如:安全性比較差、要求過于寬松等等，設計人員應該對當地的實際情況適當的相結合，從而在實際的情況下保證建筑設計優化的效果。
五、結束語
總而言之，將建筑結構優化方法應用于房屋結構設計中，可以有效的達到降低工程總造價、提高建筑結構的經濟性的目的。在保障房屋安全和使用質量的前提下，設計人員可以通過合理的結構設計，使得房屋結構在整體上達到安全、舒適和經濟的目的。除去對房屋實用性及安全性的要求外，同時能夠從整體上節省房屋工程建造成本，實現良好的經濟、社會效益，較好地迎合了當前科學發展觀、可持續發展理念的要求。
參考文獻:
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[3]冷新義．試析結構設計優化技術在房屋結構設計中的應用[J].門窗，2013(05)．
第6篇：結構優化方法范文
關鍵詞：建筑結構；設計；優化；應用
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A
建筑結構設計優化的理念應注重實際為主，根據工程項目建設的實際情況，進行建筑結構優化設計要以計劃成本控制為中心，其內容就是對建筑方案、建筑結構含樓蓋結構、基礎結構以及圍護系統結構等環節，建立起一種關于結構優化設計的模型，通過對各種不同的影響變量參數中的若干關鍵參數的科學的計算，確立最終的建筑工程結構設計的優化方案。
一、建筑結構設計優化的意義
1、節省工程造價。建筑工程造價中建筑結構的成本大約占到總造價的50%，對建筑結構進行優化設計可以在很大程度上降低工程總造價，節約工程造價成本。建筑結構優化設計能有效的節省房屋建筑的投資成本，具有巨大的經濟價值。
2、提高工程質量。目前設計單位的水平整體都在不斷提升，但是首先很多工程師成本控制意識低，忽略對建筑工程的成本造價控制，只追求高的安全系數，從而造成設計過于保守；其次，沒有相應的責任制，設計人員缺乏責任心，對建筑結構的設計概念不清楚，一味的使用計算機而不是大腦來進行計算，常常導致計算不合理或者與工程實際不吻合等等錯誤，使之結構設計存在安全隱患或者較大的浪費；另外，設計人員與建設單位的溝通不到位，沒有完全理解建設單位的建造用途及建筑功能，進而造成建筑產品不能滿足建設單位的需要。據統計，因為在設計過程中，設計質量差，造成功能布置不合理，相關專業工程師沒有相互溝通，導致經常出現在施工過程中進行修改及返工現象，導致施工工期不能控制。同時因為工程質量差，工程存在安全隱患等問題，造成投資的巨大浪費。通過建筑結構設計優化可以有效的提高工程設計質量，降低安全隱患，減少投資浪費。
3、建筑結構優化設計的社會意義。國家的宏觀調控力度在不斷的加大，原材料的價格在不斷的上漲，從而在建設的前期挖掘潛力，節約建筑造成成本、科學的優化設計，有利于節約建筑的原材料、保護環境，符合國家“低碳、節能、環保”的理念，利國利民。
二、建筑結構設計優化技術應用
通過結構優化設計技術來逐步改善房屋建筑的使用性能，進而提高經濟性，大力降低工程成本造價。在某個建設工程項目中，結構優化設計技術主要應用于項目的整體設計、前期設計以及抗震設計等各個分部階段環節，應用廣泛，其發揮的效能也十分明顯。
1、樹立精品意識。結構優化設計過程是結構工程師打造設計精品的過程，預算專業提前到設計方案階段，為結構工程師提供必要的經濟分析數據，通過結構工程師與造價工程師對設計質量、品質的經濟指標的全程控制，實現設計產品質量與經濟的統一。
2、優化設計中正確理解應用結構設計規范。追求適用、安全、經濟、美觀以及便于施工是建筑結構優化設計的目的。因此，建筑結構優化設計不但要求結構設計工程師有豐富的設計經驗，也同時要對建筑結構規范的條文的概念、定義、前提條件及適用范圍有較為詳細的了解，在建筑結構設計規范的基礎上，能夠把自身的結構設計方案科學的融入到整個項目工程中。對于一些大面廣的工程中，某些條文規定不可避免的偏于保守，同時，也有些條文對一些特殊、復雜工程的設計工程條文安全性不足。因此，建筑結構工程師在優化設計中，應該充分利用扎實專業知識與豐富的設計經驗，對上述問題做出科學與正確的判斷，從而能夠把握設計，使設計成果逐步優化，不斷創新。
3、結構工程師要積極參與工程前期規劃及方案。建筑結構工程師要積極主動參與前期工程規劃及建筑方案，是實施結構優化技術的重點內容。因為，在在實際施工中，建筑結構工程建筑師難以把握對結構體系的受力的正確分析，相關建筑結構工程師要積極主動地參與前期方案設計，幫助建筑師構思與逐步創新，使得建筑師的建筑理念得以完美的體現。
4、合理的結構方案。要用整體的概念在待定的建筑設計中來完成結構整體方案的構思，處理好構件與構件，構件與整體結構的關系，充分利用和發揮整體結構與構件的最佳受力狀態，使結構具有足夠的承載力、剛度及良好的延性，盡可能使結構受力與傳力簡單、直接、明確，使之整體結構安全可靠協調一致，使建筑的型心與重心重合，避免及減小外力作用下的扭轉效應，結構平面規則對稱與豎向剛度的均勻一致，才能達到結構設計的安全經濟。
5、建筑結構各部門相互協調與合作。建筑結構優化是一個復雜性的系統工程，涉及到的專業也很廣，各個專業必須相互協調與配合。依據建筑學發展角度出發，現代建筑是綜合性產品，包括建筑、結構以及設備等要素。因此，建筑工程在工程實施中，應該大力加強分工與合作，將各個構成要素進行充分有機結合，為打造出完美的作品夯實基礎。在建筑工程項目設計中，最重要的環節是建筑設計與結構設計，只有將這兩個環節充分結合，建筑工程實用、經濟、美觀大方效果才能充分體現，同時，建造結構受力更趨向合理性，大大降低了成本，簡化了施工。但在建筑設計中，一些許建筑設計人員不遵循建筑的基本力學規律，過于注重設計方案創作的新奇性，導致這建筑結構難于處理，因此，建筑結構優化必須通過強化各個專業的合作與協調，才能夠實現結構合理，成本降低。
6、建筑結構抗震概念設計。概念設計就是利用設計概念并以其為主線貫穿全部設計過程的設計方法，整個設計中包含著設計者的感性和理性思維。概念設計通過使建筑結構在遭遇到水平地震力作用下不會破壞，或者將對結構的破壞影響降到最低。因此對建筑結構的設計就要采取措施減小地震帶來的影響，減小地震產生影響的重要手段是需要結構剛度均勻和對稱，結構主體有足夠的延性，能夠有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞。同時多道設防思想又能使次要的構件在地震情況下先被破壞，從而使一部分地震能量得到消耗，在抗震設防中進行多道防線設計，能有效的抵抗地震力作用。
7、提高材料的利用率。結構的效能設計主要考慮充分發揮結構材料的力學性能，有效的減少結構材料的消耗，達到“少費多用”的目的。各種高強材料（高強度鋼筋、高強度混凝土等等）和各種輕型材料（如輕骨料混凝土、輕型隔墻、輕型墻板）的合理利用可以有效的減輕建筑結構的自重，減小水平地震力的作用，減小基礎頂部荷載等等8、充分考慮地基基礎結構設計。地基基礎是建筑結構設計的重要組成部分之一，其造價根據工程所建地地基土的不同，基礎形式不同，其基礎造價也不同，但其造價占工程總造價的比例也不同，其比例占總造價的20~25%不等。地基基礎屬于隱蔽工程，建筑物的高度與安全性等受地基基礎影響很大。建筑結構中的地基基礎的結構設計必須選擇合適的方案，要依據現場地質條件上部結構形式、高度、層數、基礎頂部荷載，綜合進行基礎選型及埋深等設計，最大程度的節省造價。
結束語
要科學合理的對建筑結構進行優化設計，使其在建筑業的發展中發揮更好的作用，降低建筑成本。通過概念設計、正確的計算及合理的構造措施來保證，設計要在實踐過程中不斷的研究、探索和創新，使其經濟性和適用性的目標得以實現。
參考文獻
[1]彭 濤.住宅項目設計管理研究[J].重慶大學，2011（4）：80~82.
[2]李曉荷.結構設計優化技術在建筑工程中的應用探討[J].科技創業家，2011（6）：56~57.
第7篇：結構優化方法范文
關鍵詞：建筑結構；優化設計；應用價值；方法
中圖分類號：S611文獻標識碼： A
1 建筑結構設計的重要性
隨著經濟建設的不斷變化與發展，人們對于建筑行業的逐漸重視，新的技術以及理念也在不斷地被應用于其中，計算機技術的普及引起了建筑行業新的變革與發展。建筑結構設計就是采取先進的設計手段及理念，在有限的空間范圍內進行完整的!合理的優化設計，將使用空間最大化，同時還要特別注意結構設計與構件之間，結構與結構之間的空間布局。這也是檢驗建筑結構工程師是否合格的重要標準之一。工程師建筑結構設計的重點不僅僅體現在設計理念上，而且對于其結構設計的經驗總結也是極其重要的，隨著計算機的發展，對于工程師的設計手段又提出了新的標準與要求，建筑工程設計師不僅僅要掌握專業的設計理念，同時還要掌握基本的計算機技能，將設計理念與計算機技術相結合使其更上升一個合理的高度，此時設計理念就尤其的重要，在整個建筑結構中必須完全的充分體現出來。
2建筑結構設計優化方法的應用實踐價值
2.1結構設計優化方法的應用
結構設計優化主要體現在房屋工程總體設計以及局部設計當中，在房屋建設分布設計中，結構設計優化技術起到了至關重要的作用，對于結構基礎方案的優化、房屋建設的優化、圍護方案的優化!結構設計的優化等一些列優化設計都離不開結構設計優化的整體布局與設計，在整個優化過程中，還要結合具體的實際工程情況，進行合理的分析與總結，將其設計優化的整理理念可以充分體現在建筑結構優化設計中，在滿足相關規定的前提下，進行經濟效益的結構設計優化，進而達到節約經濟的目的。
2.2結構設計優化方法的實踐價值
在進行結構設計優化的過程中，必須從其長遠的利益出發，將其結構設計的合理性完全的在整體建筑結構中有所體現。不能只顧眼前的建筑結構設計所產生的經濟效益，這樣很容易導致在使用中，隨著時間的累積而將導致嚴重的經濟失衡。在傳統的設計理念里，采用其結構設計優化可以使建筑工程造價的成本降低至 5%~30%左右.然在結構優化設計中，利用材料的性能可以有效的將其建筑結構優化的各個部門得到很好的協調，在滿足建筑規范的前提下，達到“適用、安全、經濟”的目的。
3 在建筑中結構設計優化的方法
3.1整體優化和局部優化
任一項目建筑的設計都具備層次性及復雜性兩方面的特點。以層次性看來，其一般包含建筑的設計體系、結構體系及安裝設計體系等，每一個體系內又囊括了多個下屬體系。進行房屋建筑設計時，設計人員應對各個下屬系統進行優化，將各個布局間的橫向關聯沖破，疊加工程；以復雜性看來，其一般包含建筑原料選取、零部件選取、結構類型選取等內容。所以，對于任一房屋建筑來講，就應從整體進行優化，方可真正實現設計優化。
3.2壽命優化和分階段優化
每一個項目工程在限定的使用期限中，每一環節都有多種設計方案供以挑選，也就是每個階段都可以進行方案優化。房屋設計人員應該依據各個階段的性質對優化方法進行確定，從而對整體工程的壽命進行優化，保證建筑的施工質量，增加企業經濟收益。
3.3樁基礎優化
樁基礎可以劃分為灌注樁及預制樁兩種樁型。因為灌注樁在施工時質量較難控制，并且操作復雜，時間較長。所以，如果在沉降符合相關標準的基礎上，應利用預制樁進行施工。另外，因為在普通狀況下，伴隨著樁基的不斷深入，土壤對樁身的作用及摩擦也隨之增大，所以，應盡量選取長度較大的預制樁。
3.4對上部結構進行優化
想要對房屋建筑上部結構進行模型建立及優化，首先應合理布設剪力墻。保證剪力墻的質量均勻，使對稱樓層的平面剛度中心點同樓層的結構重心相重合，從而削減地震、風力等外部荷載作用的扭轉影響。假如房屋類型允許，盡可能應用大開間的剪力墻構造，同時增加剪力墻的墻肢長，這樣，不但可以縮減墻肢的數量，同時還能夠在保證剛度符合標準的基礎上降低混凝土使用數量。另外，因為剪力墻中的暗柱一般應用鋼筋建材，如果應用大開間的剪力墻構造能夠縮減鋼筋的使用該數量。然而，假如建筑所在地區的地質情況較差，而建筑對抗震性能的要求較高，那么，就不應采用大開間的剪力墻構造。
3.5結構同建筑的協調優化
在進行設計時，應盡可能保證建筑的結構同整體平面的配合緊密，從而實現造型美觀、結構合理的效果。在進行建筑柱及墻的布設時，應同房建平面的功能需求相一致，每個房間的進深、開間都應保持統一。建筑系統盡可能簡潔，墻與柱不可以出現錯位情況，每一層的高度及截面面積應相同。進行樓體或電梯的設計時，其應力集中或受力方向較多的轉角區域，承重構件應盡可能選取高強建材，從而降低自重，而非承重的構建應選用質量較輕的建材。整體建筑在布局方面應保證重心、剛心及質心交疊，預防出現扭轉情況。
3.6結構同排水的協調優化
因為建筑中的給排水專用房間包含了大量的機械設備，其荷載強度也較普通的房屋較大。所以，盡可能將水泵房設置在地下室區域中。給排水房間中的管道較多，粗細不一，所以，應保證預留的孔徑尺寸及預埋的深度符合標準，并且對樓板的穿孔位置進行加固。另外，盡可能降低水平方向的管線貫穿柱、梁等結構出現的幾率。如果管道貫穿房屋建筑的承重墻，應進行加固維護。盡可能確保結構的布設同管網體系相協調，預防管道繞柱或梁的情況。
3.7結構同電氣的協調優化
如果電氣的管線是以導線的形式在金屬管的外部或墻體、樓板處安裝，那么，就可能對預制結構的施工造成困難。所以，如果管線貫穿建筑梁，則應在梁預制時事先留下孔洞，同時確保梁的寬度同墻體的厚度相同。如果不能相同，則要保證墻體的一側平面同梁的側平面相齊，從而保證管線不裸漏在墻體外面。房屋建筑中，電梯房包含很多的空洞，所預埋的構件也較多，所以，應單獨對電梯房的強度進行計算，從而保證設計合理，確保施工質量安全。
4結束語
總而言之，利用對建筑的結構進行設計優化，可以保證建筑自身的功能，并且對工程資金投入進行控制。另外，建筑企業及開發商不應過于重視結構設計優化的經濟效益，利用縮減建材、降低質量標準、削弱技術性能等方法來追求利益，并且也不可以一味的關注技術而忽視經濟效益。房屋結構的設計優化其最終的目的在于保證建筑的功能、提高建筑的質量、提升環保性能，增加企業收益。為了完成這一任務，設計人員應不斷提高自身水平，緊跟時代步伐，勇于開拓創新，為人民的居住及生活提供安全保障。因此，對建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用進行談論是值得相關工作人員深入思考的事情。
參考文獻：
[1]萬年春．淺論建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用[J]．城市建設理論研究，2013（05）．
第8篇：結構優化方法范文
關鍵詞：房屋結構設計；建筑結構設計；優化
一、房屋結構設計中建筑結構設計優化方法的理論體現
在房屋結構設計中建筑結構設計的過程中，需要考慮的東西很多。不僅要考慮到建筑整體安全性和使用功能，還要盡可能完善設計，這就是我們通常所說的設計優化。通過設計優化，保證利用最為科學的方法，選擇出最佳設計方案，從而更好地完成預期目標。從建筑理論上分析主要表現在房屋工程分部結構的優化設計和房屋工程總體結構的優化設計兩個部分。房屋工程結構總體的優化設計包括三部分，分別是屋蓋系統方案的優化設計、圍護結構方案的優化設計和結構細部設計的優化設計。在分析的過程中還會涉及到受力分析、造價分析等。在設計的過程中，我們必須以實事求是，結合工程開展的實際情況，按照房屋建筑的經濟效益目標進行合理的優化設計。
建筑工程師在設計的過程中，必須將安全放在第一位，在保證安全的基礎上進行結構形式的創新。在設計的過程中，盡量保證平面布置的規則和對稱，減少質量中心和剛度中心之間的差別，建筑物在水平荷載的作用下不會發生強烈的扭轉。我們在滿足房屋基本功能的情況下，還要保證豎向承重構件向下是連通的，盡量避免使用轉換層從而減少設計上的難度。轉換層在使用的過程中容易導致應力集中，不利于建筑整體的穩定性。同時我們要掌握好豎向剛度的變化，盡量避免出現突變的情況，因為這樣容易導致用力集中，不利于建筑結構抵抗水平動力的荷d。
二、結構設計優化的現實意義
首先能夠實現對設計的優化，保證建筑結構整體功能的實現。我們在優化結構設計的過程中需要對結構造型、受力性能和結構材料等方面進行優化。可以選擇那些圓形和方形的結構從而保證結構的受力性。通過使用優化技術，保證工程開展的安全和經濟。
其次還能夠節約建造的成本。控制好建筑工程的造價能夠實現企業經濟利益的最大化。事實表明，通過優化結構設計能夠降低15%-30%的造價成本。隨著高層建筑的越來越多，這就對房屋結構承載能力提出更高的要求，需要保證墻、梁和柱的承載能力和抗震能力。通過科學合理的設計，能夠確保結構各項功能的實現，并且減少結構所需材料，真正實現經濟安全的目標。
三、房屋結構設計中的建筑結構設計優化措施
（一）設計結構模型
房屋結構設計中建筑結構設計優化方法基本可以分成三個階段：第一階段就是要選擇變量。一般情況下，設計人員是需要根據一些較為關鍵的數字來決定最后設計方案。比如工程的目標參數包括房屋價格參數和預期產生的損失參數。當設計工作者將那些有小幅度變動的參數作為參考指標，就會降低設計和計算工作的難度，設計工作者能夠迅速準確找到信息。第二階段是確定函數。設計工作者需要在很多相似程度很高的函數中選擇出與房屋橫截面和鋼筋尺寸匹配的函數，并對函數的各項性質進行簡單分析，從而降低房屋建造的成本。第三階段是衡量條件。我們在建造房屋的過程中，必須考慮到房屋的穩定性和功能性，考慮房屋尺寸、架構穩定性、架構剛性以及變形限度等指標，結合房屋建造的具體實際，對施工中的約束條件進行仔細分析，保證各項條件都符合最優的要求。
（二）決定計算方法
房屋結構設計中不可避免的會遇到很多計算問題，建筑結構設計優化是個復雜的過程，需要考慮到多個變量和多種設計條件。在計算的過程中，需要考慮到各種附加的約束條件。只有經過合理的轉化，才能更好地得到計算結果，設計人員需要根據實際的情況選擇出最佳計算方法，節約人力和物力。
（三）選擇最優程序
在選擇完房屋結構模型和計算方法之后，設計工作者就要選擇最優程序。最優程序的功能齊全，并且工作效率高，這種最優程序在結構設計的過程中發揮著關鍵性作用。
（四）分析統計結論
在統計完相關的數據之后，就要對數據進行認真分析，找到設計方案之間的異同，從而選擇出最佳的設計方案。設計工作者必須總覽全局，對一些細節問題更要引起足夠的重視。房屋建造需要耗費大量的人力、物力和財力，只有縱觀全局，了解到各個環節的利弊關系，才能真正衡量好各個環節的利益，才能選擇出最優方案。因此，設計工作者需要將節約成本和改進技術結合起來，在選擇方案的過程中，兼顧二者，才能真正發揮出房屋建筑的功能。
四、房屋結構設計中建筑結構設計優化的注意事項
我們需要根據不同的建筑工程類型選擇合理的結構形式，通常包括剪力墻結構、框架結構和框架―剪力墻結構三種類型。這三種不同的類型各具特點，因此在選擇的過程中需要考慮到房屋的實際使用功能以及工程中可利用的資產，在確保質量的前提下選擇合理的投資方案，保證建筑工程利益的最大化。在高層建筑結構中通常會使用剪力墻結構，優化時注意多遇地震下剪力墻結構彈性層間位移角限值（1/1000）、軸壓比等限值。框架結構優化時多遇地震下結構彈性層間位移角限值（1/550），柱軸壓比限值、最小配筋率，注意這種方式不僅但是柱截面較大，注意柱角可能會對家具的擺放產生影響。框架―剪力墻結構優化注意0.2V0調整、位移比控制、軸壓比控制等等。
五、小結
總之，建筑結構優化設計方法的研究是一項綜合復雜的工作，我們需要在今后的工作中多加摸索，爭取用最少的資源實現最大的經濟效益。建筑結構設計優化方法的運用能夠更好的實現房屋的使用功能，能夠更好滿足人們的多樣化需要，極大改變了人們的生活，有著非常重要的現實意義。
第9篇：結構優化方法范文
【關鍵詞】建筑結構設計；優化方法；房屋結構設計；應用分析
隨著經濟的快速發展和科學技術的日新月異，廣大人民群眾更加關注房屋的質量是否有保證以及房屋內外的設計是否美觀，地產商為了迎合社會公眾的上述需求必須要對房屋建筑加大投入，然而成本超出預算必然會為建造者的最終受益帶來消極影響，因此通過建筑結構設計優化方法的應用來降低房屋建筑結構設計的造價受到青睞，以確保房屋建筑能實現經濟效益的同時保證廣大消費者在房屋質量與美觀性方面的需求[1]。
1.建筑結構設計優化方法的界定及其特點分析
建筑結構設計優化方法在目前的建筑領域被廣泛采用，其進行結構優化的時候不僅要考慮到施工整體的便利性，同時還要關注建筑外觀的美觀性和實用性，因此建筑結構設計優化方法可謂是通過整合眾多專業技術領域之后將建筑功能和使用目標全部包含在內的一種綜合的結構設計模式，經過優化的建筑設計方案顯然能滿足住戶需求的同時達到節約成本造價的目的。我國的建筑結構設計優化方法存在如下特點：
（1）結構設計優化方法涉及眾多學科領域，其中包括數學、美學以及藝術學等，體現了一種學科的關聯性和融合性。
（2）結構設計優化方法是為了滿足廣大住戶的審美需求應運而生，所以經過優化的設計方案往往具有很強的美感，而且其在保證美觀性的基礎之上又能保證建筑施工的便利性和可操作性，因此具有美觀性、實用性和便利性。
（3）結構設計優化方法的具體應用是在遵循一定原則和標準的前提下進行的，其強調優化方法的科學合理性和經濟性，因為其設計的初衷之一就是為了實現造價控制，而且為了順應科學發展觀和可持續發展理念的精神，優化設計方法通常也要考慮到對環境的影響和能源的消耗，因此其具有科學性、經濟性和環保性的特點[2]。
2.建筑結構設計優化方法在房屋建筑設計中的實現途徑
在傳統的房屋建筑設計之中，由于其過分強調對建筑質量的高要求和高標準，進而導致房屋建筑工程的造價成本經常會超出預算，而且每個施工階段的造價預算也會相應的增加5%左右，甚至高的時候會增加9%，這樣顯然不利于建筑企業經營目標的實現。與此同時，傳統的結構設計方法對于外觀的審美需求較低，常常只注重其實用性而忽視其美觀性，有些房屋建筑的風格和設計模式趨同，缺乏創新性，難以符合現代人，尤其是年輕群體的審美需求和個性要求。然而，在房屋建筑結構設計中恰當引進建筑結構設計優化方法，不僅能將房屋建筑的整體設計更加趨于實用，而且也能將美觀性與環保性均融入其中，在有效控制工程造價的基礎上，進一步保證建筑的質量安全以及滿足住戶的個性需求。據有關資料顯示，房屋結構設計應用建筑結構設計優化方法之后大約可以節省四分之一的成本造價，充分實現建筑企業的資源配置，因此將建筑結構設計優化方法應用與房屋結構設計具有一定的必要性和緊迫性[3]。具體而言，建筑企業在房屋建筑結構設計中應用建筑結構設計優化方法可以從以下幾個方面進行努力：
首先，對房屋建筑主體結構以及子結構的優化設計尤為重要，因為房屋主體結構決定著房屋建筑的基本框架，如果主體結構的設計出現偏差就會直接對房屋整體的安全性造成威脅，因此必須要重視對房屋整體以及主體結構的技術優化以確保房屋的安全性，同時對房屋子結構也要根據實際情況進行優化調整以確保主體結構的平穩性和協調性。
其次，對房屋建筑結構進行優化設計必須在前期進行而且在整個結構設計過程中也要始終貫穿，在前期設計方案優化中必須要對房屋建筑主體結構以及各個子結構的具體造價評估進行優化以降低成本，其中對于樓層的高度以及樓層間距等問題要在技術方面進行準確試驗并確定最后的數據。此外要重視設計變量的計算，將各種變量和影響因素進行分類并經過精密計算設定預定參數，同時還要準確測定目標函數與約束條件，尤其是對于房屋建筑尺寸、裂縫寬度、受力等進行技術改進和優化。
最后，科學技術的發展促使計算機的利用率明顯提高，充分利用相關的軟件進行房屋結構的設計與優化成為當下流行的趨勢，計算機軟件的相對精準性能夠有效的針對相關問題進行準確的數據計算以及實現對細節方面的改進。但僅通過計算機軟件來對房屋結構設計進行優化存在缺陷，因為計算機軟件畢竟只是機械的數據計算且不會綜合考慮各種客觀因素的影響以及沒有應對突發狀況的應急處理能力，因此在對房屋建筑結構設計進行技術優化還需要發揮設計人員的主觀能動性來確保技術優化應用得以順利實現。
以某地區的房屋建筑工程為例，此房屋建筑屬于一棟五層樓高的寫字樓，其建筑總面積達6375平方米，長57.1米，寬15.9米，房間的開間為4.7米，走廊的寬度為2.3米，此寫字樓的基礎持力層均采用細砂且凍土的厚度約為1米，地下水位深3.9米，房屋建筑的抗震烈度為8度。該寫字樓由于高度較低可采用最小鋼筋使用率，為了保證抗震結構的穩定性要采用最大的拉梁設計，同時由于層數較少可以省略對房屋建筑抗震能力的基礎校驗活動，對于建筑結構的鋼筋結構優化應該通過數學公式的精確計算確定最優級框架結構。除此之外，設計人員在對設計方案選擇之初就要對各個結構設計方面進行對比考慮，對方案設計的各項數據以及設計參數都必須進行核對，在方案確定之后也要對該方案中所涉及的一些敏感性問題，如房屋建筑的抗壓性等，進行綜合考慮，尤其是對于那些地處復雜環境之下的房屋建筑更加要重視對房屋抗外作用力的優化設計，而且在設計方案的整個修改過程中都要對結構的承重性進行優化設計。
3.結束語
綜上所述，生活質量的提高讓消費者更加注重對房屋經濟性與美觀性的追求，其中房屋建筑結構設計對于房屋建筑成本的影響較大，因此對房屋建筑結構設計應用建筑結構設計優化方法能在保證房屋建筑高質量的基礎上滿足消費者的各種需求，進而達到實現經濟效益與滿足客戶需求的完美結合。同時建筑企業進行結構設計優化的同時必須要注意不能以犧牲房屋建筑質量來換取企業利益的實現，結構設計的優化同樣要秉持質量第一的施工理念。
參考文獻：
[1]陶小林，楊楊.淺談房屋建筑結構設計中的應用優化技術[J].科技創新與應用，2013，（16）：264.
