结构优化设计流程（结构优化设计流程包括）

大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于结构优化设计流程的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

开始之前先推荐一个非常厉害的Ai人工智能工具，一键生成原创文章、方案、文案、工作计划、工作报告、论文、代码、作文、做题和对话答疑等等

只需要输入关键词，就能返回你想要的内容，越精准，写出的就越详细，有微信小程序端、在线网页版、PC客户端

官网：https://ai.de1919.com。

创意岭作为行业内优秀的企业，服务客户遍布全球各地，如需了解SEO相关业务请拨打电话175-8598-2043，或添加微信：1454722008

本文目录:

• 1、结构优化设计的基本方法

• 2、建筑结构设计优化包括哪些内容

• 3、房屋建筑结构设计的优化技术？

• 4、房屋建筑工程结构优化设计探索？

一、结构优化设计的基本方法

数学规划法的命题是：求n个变量xi(i=l，2，…，n)，满足m个约束条件Gj(xi)≤0 (j=l，2，…，m)，且使目标函数W(xi)为最小(或最大)。如果约束条件和目标函数都是xi的线性函数，这便是线性规划问题，已有成熟的解法；如果在这些函数中有一个是非线性函数，便成为非线性规划问题。随着非线性函数的性质和形式的不同，非线性规划问题有很多类型，特殊的解法很多，在应用上各有局限性，没有普遍适用的最好解法。

用数学规划法来作结构优化设计，变量xi便代表可以变化的各种结构参数，如元件截面积或厚度、节点位置、材料性质等；约束条件Gj(xi)≤0代表设计必须满足的各种限制，例如结构各部位的静应力，动应力或变位不得超过规定的容许值，元件的截面或厚度尺寸不得超出给定的范围，结构的频率不应落在某个禁区，结构的失稳临界力或飞行器的颤振速度不得小于某一下限，等等；而目标函数则代表结构优化所追求的指标，例如，结构重量最小和成本最低等可以定量的指标；也可将重量、造价作为约束条件，而把某种结构性能，例如刚度作为目标函数。

数学规划法的基本目的是，在以设计变量为坐标的多维空间里搜索最优点。如果有n个设计变量，则相应的n维设计变量空间中的每个点都代表一个设计方案。在无限多的点中要尽快地搜索出既满足所有的约束条件，又能使目标函数尽量接近最小值(或最大值)的点，就是数学规划设计法的任务，这种搜索的过程称为“优化过程”。

附图表示一个二维设计空间，图中的一簇曲线是目标函数W(x1，x2)为常数的等值线。约束函数Gj(x1，x2)为零的曲线所围成的区域是可行域。A、B、C点各代表一个可行的方案.围线以外的点(如D)不满足约束条件，所以是不可行方案。显然，满足约束条件并使目标函数W最小的最优方案点是M。数学规划就是要以最迅速的方式找到点M。这好比在山坡上—个用栅栏围起来的区域里找最低点，如果这个山坡不是凹的，则可以断定最低点必在栅栏所在的边界上。数学规划提供了很多搜索的办法，基本原则都是在选好一个出发点后，经过分析判断，找出一个迈步的有利方向，沿这个方向跨出有利的步长以到达新的一点。再从此点出发，重复上述过程，一步一步走下去，直到再也找不到可走的有利方向，就是达到了最低点。从第n点到第(n+1)点这一步可表达为：

式中 为有利方向， 为有利步长系数，它们依靠在点进行的分析所提供的信息来确定。例如，从可行点A出发，沿着等高线的梯度负向，即最陡下降方向逐步走到边界点1，然后再沿着边界逐步走到最低点M，这个方法叫作梯度投影法。实际上还有很多其他的方法。可以看出，如果初始出发点选的是B，用同样的走法也可以走到最低点M；但如果初始点选的是C，那就会走到另一个局部最低点N。M点代表全局最优解，因为它是全部可行域中的最低点。N点只是在它附近的可行域中的最低点，所以是局部最优解。现在还没有一个可靠的实用方法能保证搜索到的解一定是全局最优解。一般是在可能的情况下取若干不同的出发点作几次搜索，以期找到全局最优解。

如果是线性规划问题，搜索过程就简便得多。所以有时把非线性问题转化成一系列线性问题来逼近。为此，在某一设计点附近将目标函数和约束函数都线性化，也就是在该点将函数作泰勒展开，并只保留它们的线性项。然后作有一定步长限制的线性规划，得到新的一点。如此重复下去，直到收敛于最优点为止。

由于不带约束的规划问题比较容易作，所以有时也把有约束问题转化成一个序列的无约束问题。为此，可以把约束表示成一个罚函数加到目标函数上去，构成一个新的目标函数，即

式中 即为罚函数，r是个相当小的正数，它在序列无约束问题中，逐次减小。因为r值很小，当代表某一设计方案的点在离开边界较远的可行域内部行动时，;但是当接近可行域的边界．某约束函数Gj(xi)将由负值趋近于零，于是罚函数急剧增大，因此，的最小点不可能越过可行域边界。r越小，无约束问题的W最小点越接近于有约束问题的W最小点。但是如果一开始就取很小的r，无约束问题将遇到收敛上的困难，所以有必要将有约束问题化成一个序列的无约束问题，让系数r在这个序列中逐渐减小到适当的程度。

此外，还有一些非线性规划的特殊方法，如几何规划和动态规划，各有其适应的范围，在结构优化设计中也得到应用。 以满足某种准则来代替目标函数在约束条件下取极值的方法，叫作优化准则法。最简单的一个优化准则法，便是前面提到的满应力设计方法。只有对于内力分布不随设计变量改变而变化的静定结构，而且容许应力与设计变量无关的情况下，才能通过一次结构分析和修改设计得出满应力结构。对于其他情况，为使各元件趋向于满应力，必须进行下列的选代：

式中 和 为第n次迭代的第i元件的截面积和最大应力， 为第i元件的容许应力。公式给出经过修正的第i元件的截面积 。迭代收敛时， ，就达到 的满应力准则。满应力准则和结构最小重量之间没有必然的联系，但是一般的满应力设计可能相当接近于甚至就等于最轻设计。当然，这个方法只适用于受应力约束的最轻设计问题。

60年代末，出现了更科学的优化准则法。它通过数学推演，把在一定约束下求最轻设计化为求满足某种优化准则的设计，举只有一个变位约束优化设计问题为例：求xi，满足在单约束G(xi)≤0的条件下，使W(xi)最小(i=1，2，…，n)。可以用目标函数和约束函数建立一个新的混合函数，即拉格朗日函数：

式中λ为一个待定的拉格朗日乘子。原来的约束极值问题等价于：

由此得：

这便是关于单约束优化设计必须满足的准则。优化设计x，必须使优化函数和目标函数对任一个设计变量xi的偏导数的比值是同一个常数。如果约束函数G是某处的变位，则 表示设计变量xi作单位增长时变位值的减小，即结构的刚度收益；如果目标函数W是结构的总重量，则 表示xi作单位增长时重量的增加，即付出的代价。因此，上述准则可以理解为：最轻设计必须满足的条件是：当任何一个自由设计变量作单位变化时，结构的刚度收益和重量支出的比值应彼此相等，即都等于某一常数。也可以说，在最轻结构中，自由设计变量都被调整到具有相等的优化效率。这意味着对结构刚度贡献大的设计变量，应该多负点重量。用这个准则，可以建立一套迭代算法，从某个初始方案开始，用选代方法逐步使这个准则得到满足，最后获得优化方案。如果是多约束问题，约束不止一个，优化准则便是：

式中λj是对应于第j个有效约束Gi的拉格朗日乘子，可以理解为:

的权系数。所有λj都应为非负值，即λj≥0；如果由准则算出的某λj为负值，则相应的约束就是不起作用的松约束，应该取这个λj为零值。多约束的算法，要比单约束复杂，其困难在于每一步选代都要区别出起作用的和不起作用的约束。

优化准则法自60年代末以来被成功地用于航空结构设计。它的优点是算法简单，收敛快，不受变量多少的影响。一般经过十次左右的迭代，就可满足设计要求。选代次数的多少，在实际的结构优化设计中极为重要。因为选代一次，就需要将结构重新分析一次，而作一次结构分析的代价是很大的。

二、建筑结构设计优化包括哪些内容

一、结构的概念优化设计：

主要包括结构体系的选择、建筑场地的选择、建筑外形、建筑布局的合理化。要求结构优化设计在确定建筑方案确定阶段就要介入。选择合理的体系，采用尽可能规则的平面形式，避免大开洞和大悬挑，以及立面刚度突变，这些不仅可以大大提高结构的安全性能，也是结构设计、结构优化设计的重中之重，对节省建造成本尤为重要。

二、主要构件的优化设计;

主要包括结构的布置、建筑材料的选择、构件尺寸的选择、钢筋配置的合理化。一个合理的结构设计其大部分构件配筋都应该是在合理的构造配筋范围内。一味的加大配筋不是好事。拿强柱弱梁来说，其目的就是让梁先坏来保证柱不坏以防止结构发生整体垮塌。如果设计者不理解规范的意图，通过盲目加大材料用量来解决安全问题，以为结构更安全了，实际上起了反作用，使结构变的更不安全了。

三、细部节点的优化设计

细部节点，如立面线脚、挑檐、圈梁、压顶的设计优化，往往会被设计人员忽视。但其却也是建造成本的重要做成部分。进行严格控制，避免非计算要求之外的额外浪费。

三、房屋建筑结构设计的优化技术？

为了满足人们日益增长的住房需求，提高建筑企业的经济效益，房屋建筑商越来越重视优化房屋建筑结构设计，力求在保证建筑质量的基础上，采用适当的优化技术对房屋建筑结构进行优化，以提高房屋建筑的经济价值，促进建筑企业的不断发展。本文主要针对房屋建筑结构设计中的优化技术进行探讨与分析。

1房屋建筑结构设计中的优化技术概述

房屋建筑结构设计中的优化技术主要是指在保证房屋建筑质量的条件下，在尽量降低成本的条件下，通过优化设计方案，完成房屋建筑的结构设计。对房屋建筑结构进行优化设计，一般分为主体结构的优化和子结构的优化。从部分结构设计优化方面来分，又分为上部屋顶结构设计、中部主体结构设计和下部基础结构设计。此外还包括建筑结构选型、建筑结构受力设计、建筑结构的布置设计等内容。

总之，要以房屋建筑的主体性结构为主，在保证设计满足房屋建筑质量与安全的基础上进行优化。同时，要注重工程造价，这对建筑企业的经济效益具有重要作用。不能盲目追求结构设计的优化，要在合理的资金投入范围内，既满足房屋建筑的实际居住需求，又兼顾房屋的美观程度。在优化过程中，要对房屋建筑结构进行科学分析，有针对性地进行。

2房屋建筑结构设计中优化技术的意义

在房屋建筑工程结构设计中，保证建筑工程的质量是关键。在保证安全与质量的基础上，对建筑结构进行整体分析、考量，对相关数据信息进行综合评价，找出结构设计上的不合理之处，或者在结构设计上寻求创新，采取有效、有针对性的优化措施，不仅能够使房屋建筑的结构更加科学、合理，在一定程度上还会降低施工成本，降低了整个工程的造价，有利于提高建筑企业的经济效益，促进建筑工程的不断发展。

3房屋建筑结构设计中的优化技术应用具体分析

3．1房屋建筑基础结构的优化设计

在房屋建筑结构优化设计中，首先就是地基的优化设计。地基结构设计是整个结构设计的基础，这是保证建筑工程顺利进行设计与施工的关键。特别是在建筑行业发展迅速的背景下，市场竞争越来越激烈，相关政策制度对地基结构设计的要求也越来越高，为了保证建筑工程的性能，满足人们的实际需求，需要相关设计人员认真考察建筑区域的实际情况，同时结合建筑物的实际情况，科学、合理地制定地基结构设计方法，对此进行优化设计，力求选择造价最低、性能最好、结构设计最优的方案进行施工。

3.2案例分析

对于地基基础结构的优化设计，首先，要科学地选择合理的设计方案，如果是桩基础，桩基类型要根据施工场地的具体地质条件来选择，在保证设计质量的同时，尽量降低造价。对于桩端持力层进行仔细分析、比较，最后确定最佳的方案。

3.2．1案例1某工程位于福州市晋安区鼓山镇化工路北侧、东山路西侧，方位示意见图1，根据相邻地块已施工完基础项目的判断，采用管桩的造价比冲孔桩的造价高。因此，前期慎重桩基选型极为重要，可以从以下几方面综合考虑。

1)根据地质提供的资料初步计算，判断管桩和冲孔桩的经济性。地质土层分别为:①杂填土，厚度1.5～3.60m;②粉质黏土，厚度0.60～6.50m;③淤泥，厚度4.50～10.20m;④含碎石粉质黏土，厚度0.80～5．10m;⑤粉质黏土，厚度1.20～14.40m;⑥淤泥质土，厚度2.20～7.80m;⑦卵石，厚度0.90～6.10m;⑧全风化花岗岩，厚度1.30～8.30m;⑨砂土状强风化花岗岩，厚度1.90～29.60m;⑩以下为碎块状强风化岩及中风化岩。

2)采用PHC500－125AB管桩(承载力特征值2400)，根据项目部提供的造价大概为145元/m，由于存在卵石层，管桩无法穿透，后期补桩30根，而且淤泥层厚度超8m，违反省标规定，因此，必须采用水泥土搅拌桩固化土层。见表1。2)采用800灌注桩(施工方式不讨论)，持力层为中风化层，并使用后注浆工艺，且参考其他项目承载力特征值取5000，见表2～3。

4)由于现场地面有较多的杂填土，地面上存在较厚的淤泥，管桩走机需采用地面处理，按工程部提供的数据，现场换土的平均深度为2.5m，挖方的价格为70元/m3，砖碴回填为40元/m3，以5#的施工范围(1500m2)计算，总费用为42万元。

5)从工期考虑，管桩施工日期为8月17日～11月12日，将近90天，灌注桩按照平均3天一根，5台机，大概需要70天，时间也相近。综上所述，152－65－27.4－42=17.6万元，虽然管桩比灌注桩便宜，但是管桩在施工前，需要对场地进行处理，施工工期反而比灌注桩长了，考虑整个工程的贷款利息，采用灌注桩反而节约成本。

3.2.2案例2天津市某项目对于高层地库顶板结构方案问题进行了优化处理，减少地库土建投资约15元/m2，造价经济，施工方便，效果美观。

1)天津地区一般做法。目前地下车库设计中一般选用两种楼盖形式:梁板楼盖和无梁楼盖。梁板楼盖体系简单，计算软件模拟度高，天津地区建筑结构楼面采用梁板结构较多。2)本项目结构优化做法。地下车库一般顶板荷载较大，抗侧力要求较低，设备管道较多，无梁楼盖较之传统的梁板结构体系具有建筑效果好、有效降低地下室层高、方便设备安装等优点，非常适合采用无梁楼盖作为地下车库顶板。

本项目施工图开始前，选取标准5跨8．1×8．1(m)网格进行计算，我们对采用两种结构方案的地库顶板结构做了详尽对比，见表4。3)成果。通过以上对比可以看出，若采用无梁楼盖方案，则采用350mm板厚+700mm柱帽的无梁楼盖结构最为经济。在有消防车荷载作用下，梁板结构较无梁楼盖结构节省10元/m2，在无消防车荷载作用下，梁板结构较无梁楼盖结构造价高出10元/m2。

但有消防车荷载的地库所占面积比例较小，且采用无梁楼盖方案，地库层高可由3700减至3500，可减少土方开挖、降低竖向构件等成本，根据以往的经验数据分析，如果地库层高减少200mm，则可减少地库土建投资约15元/m2。天津地区由于地下车库内采暖与通风排烟管道较多，且因严寒天气给水、中水及采暖管路均需做保温，管路较多及保温厚度等因素对车库的层高影响较大，通常天津地区地下车库层高在3600mm以上，本项目无梁楼盖方案层高为3500mm，在天津地区已达到较高水平。采用350mm板厚+350mm柱帽的无梁楼盖方案，造价上较经济，施工也较方便。施工完工后建筑效果较为美观。

4结论

综上所述，房屋建筑结构设计中应用优化技术，是我国建筑行业快速发展的实际需要与具体要求。建筑设计人员要不断提升自身的专业设计能力，根据建筑工程的实际情况，有针对性地采用合理的优化技术，对建筑结构进行优化设计，不断提高设计水平，促进建筑行业健康、稳定发展。

更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd

四、房屋建筑工程结构优化设计探索？

房屋建筑是现代城市中的重要空间，为居民的日常工作与生活创造室内环境。在生活质量不断提升的背景环境下，对于房屋建筑的要求也日益提升，这就需要建筑工程设计人员，在进行结构设计的过程中，坚守建筑设计基本原则，并在时代科技化背景环境下，利用行业的发展优势，对工作内容进行创新管理，增强房物建筑结构设计优化的实用价值。那么我们一起来了解一下房屋建筑工程结构优化设计探索。

1房屋建筑结构设计原则房屋建筑结构设计中，功能性是其基本属性。尤其在社会经济环境高速发展的背景下，人们需要建筑结构设计的功能性，作为正常生产生活的支撑条件。而在设计过程中，还需建筑空间中的协调性、美观性以及舒适性，形成完整的室内环境。同时，由于房屋建筑的使用与居住需要，必须在进行结构设计的过程中，重点关注建筑空间的安全性内容。

2房屋建筑结构设计优化策略

引入数字化技术手段房屋建筑结构设计内容有较为悠久的历史，在不同文化环境中形成了风格各异功能明显的建筑空间。在时代资讯条件与技术水平的影响下，通过交流与创新，形成了多种类型的结构设计方案[2]。在对特定建筑项目展开设计工作的过程中，可以尝试通过数字化技术手段，完成结构设计方式的选择与应用。尤其是在数字化程序软件的应用中，对于房屋建筑结构设计，产生了典型的积极影响，是提高设计质量的主要途径与关键手段。

3总结

房屋建筑工程的结构设计工作，是构成房屋主体的关键，必须得到岗位工作人员的高度重视。在开展设计工作时，从基本原则理念出发，通过巩固功能性、安全性、经济性三点基本原则，对设计方法进行优化调整。并在时代先进技术与理念的引导下，形成系统化的使用空间，保证结构设计的工作价值。

相信经过以上的介绍，大家对房屋建筑工程结构优化设计探索也是有了一定的认识。欢迎登陆中达咨询，查询更多相关信息。

更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作，提升中标率，您可以点击底部官网客服免费咨询：https://bid.lcyff.com/#/?source=bdzd

以上就是关于结构优化设计流程相关问题的回答。希望能帮到你，如有更多相关问题，您也可以联系我们的客服进行咨询，客服也会为您讲解更多精彩的知识和内容。

推荐阅读：

链路级仿真（链路级仿真结构图）

网站结构分析及优化（网站结构分析及优化研究）

保定钢结构景观设计（保定钢结构制作厂家）

今年排行榜（今年口红流行色排行榜）

怎么进行网页设计（怎么进行网页设计编辑）