時間：2023-05-30 10:45:51
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇結構優化方法，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】工業建筑；結構設計；優化方法
1工業建筑結構優化設計的探討
1.1工業建筑優化設計的目的。目前，在工業建筑優化設計的過程之中，依據各類建筑，其優化需求目標基本上可以分成兩類：（1）傳統概念之上的建筑結構設計與優化，其主要就是針對成本結構來進行優化設計，在最大限度之上來充分的保障設計的質量以及結構設計的科學合理性，最終于現代社會低碳環保的各項要求相符。（2）主要就是利用建筑結構的設計優化來滿足企業工業生產的各項目標，達到建筑整體而結構的布局及設備置放的部位、分析與處理施工流程之中的各項數據，來最大程度之上加大工業生產作業的效率，提升企業的市場競爭力。
1.2工業建筑結構設計優化中的常見問題。在目前建筑結構設計優化設計的施工經驗之中來進行分析，一般問題都是出現在優化之中?，F如今，應用鋼結構的范圍逐漸的加大，這對于概念性設計與空間美學產生了較大的影響。此外，大部分工業建筑結構設計優化之中，設計人員對于整個結構規劃布局缺乏一個全面化的認識，最終相應的也就引發了優化效果不顯著情況的出現以及大部分企業對工業建筑結構設計優化不認可。
2工業建筑設計優化
2.1建筑結構優化的注意事項?，F如今，在進行建筑結構設計的時候，我們國家大多建筑師基本上都不會參前期方案的設計，針對結構可行性與合理性來進行分析，在后期工程建設與方案設計相應的也就加大了難度，當然這也就需要增加對于工程的投入及應用。在工程結構設計前期就得要及時的引入結構優化的設計理念，這樣一來不僅僅可以統籌兼顧來分析出工程優化設計的各項需求，而且還可以縮減企業資金的投入量，那么就可以在工程的初期進行合理的控制。
2.2建立完善的工業建筑結構優化體系。在工業建筑結構優化設計的過程之中，因為各個工業建筑結構的設計缺失統一的指導方案，那么就會使得建筑內部結構優化無法滿足工業建筑結構的各項要求。所以在進行優化設計之前，首先要做的就是得完成的管理體系建立起來，利用管理體系以及工業建筑結構優化設計之中出現的各項問題來進行分析，并及時的制定出來行之有效的措施來解決，逐漸的工作的內容完善起來，最終在最大限度之上來充分的滿足工業建筑結構優化設計質量管理的目的，加大工業建筑結構優化設計質量及其后期正式應用的使用效率。
2.3建立工業建筑結構設計優化模型。為了進一步科學、合理化的實現工業建筑結構優化設計的工作可以有條不紊的進行，在真是開展優化工作之前，要將結構優化設計模型建立起來，在眾多變量參數之中選擇出來其中的重要參數，逐步將函數模型建立起來，最終實現最佳的優化方案。
2.4吊車水平載荷。大部分工廠的生產均要利用吊車來進行輸送體積偏大的獲取，吊車荷載主要可以分為水平與豎直。SAP2000在結構分析之中可以將吊車的水平荷載利用等效靜載負荷的方式來加到排架樁之上，另外豎直荷載主要就是利用移動式的靜載負荷來進行施加的。
2.5電廠煤斗。煤斗是一種大型設備，其主要特征表現在：高度高以及體積大，并且有水平地震的重要性。針對支承構建而產生附加的扭矩以及彎矩，那么就得要利用相應的計算來進行補償附加的內力。其主要步驟為：首先在設備的重心位置加設相應的支承結構，將附加的內力進行縮減；其次則是在與支承梁桿的軸心位置垂直的部位加設梁結構，使得支承梁的扭矩轉變成為作用在梁上的彎矩；再者就是這個時候梁的抗彎能力十分的強，最終轉移危險；最后則是支承結構抗扭配筋在不斷的強化，樓板強度也隨即加強。
2.6磨煤機隔振。對于火電廠而言，其發電過程之中始終無法離開煤炭，那么其中的關鍵工具就是磨煤機。振動的程度也會在很大程度之上影響到其他設備，特別是配電裝置以及發電機組所處的控室。為了可以有效的避免這些問題的出現，那么彈性支承系統也因此而出現。（1）應用了彈簧振系統之后，磨煤機基礎臺座的重量約為一般基礎快的二分之一。由于將之前的占地空間縮減，這對于工藝布置而言十分的有利。（2）應用了彈簧隔振系統之后，降低了磨煤機振動的頻率，另外最為關鍵的就是有效的降低了磨煤機對于周邊廠房及人員的影響。（3）因為磨煤機基礎臺座和鍋爐廠房結構之間出現分離的現象，磨煤機基礎施工的靈活性偏大。磨煤機基礎施工的進行交叉是的施工，可以有效的縮減施工周期。（4）調平磨煤機，基礎沉降可以通過彈性彈簧隔振器來進行相應的調整。（5）應用彈簧隔振系統之后，磨煤機自身受到荷載影響偏小，減小了磨煤機磨損的程度，使得磨煤機的運行可靠性進一步的提升。另外還可以有效的延長磨煤機的使用壽命，加大磨煤機大修的周期。（6）和一般基礎相比之下，在應用彈簧隔振系統之后，磨煤機基礎的振動具備可控制性，最為關鍵的就是傳遞到基礎下荷載量減小了，所以可以適當的縮減地基基礎處理的資金。綜上所述，工業建筑結構設計是一項較為繁雜的工作，那么需要考慮各個方面的因素，從選擇原材料到工程設計以及設計優化等等各個部分，依據工業建筑結構的特征來來具體的進行操作。逐漸的優化設計方案，在最大限度之上設計出來經濟合理的方案。
參考文獻
關鍵詞：硅片傳輸機器人；手臂結構；優化設計
1 硅片傳輸機器人動態特性分析
手臂結構參數在固定頻率基礎上將會優化靈敏度，根據權值特點選擇末端手臂質量作為優化參數的重點。變量會隨著手臂厚度的調整約束結構尺寸以及手臂撓度，手臂末端發生的靜偏移將會構建基礎模型。手臂厚度在末端靜偏移發生的規律影響下使手臂尺寸進行優化設計，結構經過調整之后需要對硅片傳輸機器人性能進行對比。這種方式能夠降低硅片傳輸機器人手臂結構固定頻率的發生，使末端手臂發生的靜偏移會得到控制，同時將會保證參數進行調整提升系統運行的振動頻率。硅片傳輸機器人柔性系統主要是通過多階固定頻率實現的模態化，但是這種模態化在固有頻率下將會發生軌跡移動，并且影響到末端手臂運行的精確度。手臂結構優化重點放置在對末端手臂的精確度調整上，同時根據固定頻率階數積極的構建模態。固定頻率是系統固有的屬性，對于硅片傳輸機器人手臂運行的情況進行模態分析。主要表現為
M（q）+q+kq=0
根據對上述關系的分析，柔性系統在固有頻率中對于模態振型可以通過模態振型矢量獲取。根據上述等式變化硅片傳輸機器人手臂柔性關節系統質量將會發生變矩陣，在固定頻率系統中末端手臂發生的位置移動主要表現為動態特性。
硅片傳輸機器人固定頻率會隨著末端手段端點位置發生的變化而變化。根據末端位置遠點距離會模擬出相應的變化。動態系統在模態化關節發生的振幅比例中硅片傳輸機器人手臂結構會在末端運動軌跡的變化中發生直線運動，振動狀態也會在末端軌跡中造成一定的影響。在進行硅片傳輸機器人手臂結構優化設計的時候要能夠充分的考慮振動狀態下的固定頻率發生的改變。這對于確定手臂結構優化變量能夠發揮重要的作用，同時使結構靈敏度得到控制，參數頻率更加的固定。
2 手臂結構優化變量
2.1 優化參數
手臂結構參數的優化情況需要保證一定的靈敏度，手臂結構參數在固定頻率基礎上將會優化靈敏度，根據權值特點選擇末端手臂質量作為優化參數的重點。變量會隨著手臂厚度的調整約束結構尺寸以及手臂撓度，手臂末端發生的靜偏移將會構建基礎模型。手臂厚度在末端靜偏移發生的規律影響下使手臂尺寸進行優化設計，結構經過調整之后需要對硅片傳輸機器人性能進行對比。
2.2 手臂結構優化設計
對于手臂結構優化設計應該確定大臂、小臂以及末端手臂質量，這是獲取優化參數的重點。在固定頻率上能夠根據質量變化的不同積極的調整參數變化特點，降低小臂剛度質量將會直接的導致手臂豎直剛度的下降。懸臂結構會在靜態變形中出現振動變化。
末端手臂的設計要根據承受的等效力變化進行負載參數的調整，將末端受負載參數設置為常數，并且利用荷載尺寸對參數數值進行約束。末端手臂會隨著壁厚增加變形越來越明顯，當壁厚增加到2mm左右的時候，這種末端變形影響較小，甚至可以忽略。但是當厚壁在1mm左右的時候，末端手臂變形較為緩慢。如圖1。
小臂受力約束參數數值也會隨著壁厚增加而增加，并且在2mm左右的時候變形不明顯，這時候對于末端手臂的影響較小。但是當厚度在1mm以上的時候，變形較為緩慢。如圖2。
3 硅片傳輸機器人手臂結構整體方案
手臂結構是硅片傳輸機器人核心部件，直接影響著定位精準度以及生產制造質量。手臂的傳輸情況需要末端執行器沿著設置好的軌道進行伸縮運動，直線方向運動需要保證連桿系統精確直線引導。手臂結構剛性越強，負載能力也就越大。針對這種情況需要齒輪的咬合力相對較大，能夠保證手臂直線進行運動。實現齒輪能夠同步精確的運轉。硅片傳輸機器人手臂結構較為復雜，需要在一定的空間中進行結構優化設計，并且要能夠在優化的過程中固定不變，相應性的增加運轉重量，控制手臂剛性。手臂結構主要體現了硅片傳輸機器人的主要性能，大臂、小臂以及末端執行器等都是硅片傳輸機器人的主要部件，能夠實現直線伸縮運動，以及在不同的模塊中自由進行傳輸硅片運行。
硅片傳輸機器人手臂是一種懸臂梁結構，在運動過程中會經常發生軌跡的改變。并且在突發的加速或者減速中都會產生相應的震蕩，因此要充分的考慮最小運動慣量，根據運行的實際狀況提升平穩性。按照動力學要求，在滿足手臂強度剛度條件下降低運動量，特別要注意運轉軸質心的配置。選材上，可以在硅片傳輸機器人手臂上涂抹一層致密保護膜，這樣能夠更好的起到防腐蝕作用，并且不易發生氧化。手臂尺寸要按照運動空間的要求進行設計，選擇最優最小的手臂尺寸，保證手臂剛度的同時降低運動慣量。手臂在外界壓力作用下不能夠發生變形，在位移情況下剛度會隨著變形的增加使剛度發生明顯的變化，合理的進行手臂力矩的調整降低手臂彎曲變形效果。
4 結束語
硅片傳輸機器人手臂結構優化設計需要根據各手臂靜撓度進行確定，并且有手臂彎曲末端出現的豎直情況進行靜偏移約束，在剛性桿轉動下關節系統會隨著固定頻率發生柔性變化，這樣就能夠獲取到優化設計的變化參數。根據硅片傳輸機器人結構參數調整頻率靈敏度，設置優化變量，明確硅片傳輸機器人優化不適應情況，提出固定的設計參數，在頻率權值的保障下調整依據準則，小臂與末端臂參數質量直接的反映硅片傳輸機器人的變量。手臂厚度變量對結構尺寸產生約束，根據末端發生的靜偏移豎直方向將會發生變化，側壁厚度影響相對較小。末端靜偏移會隨著厚度的變化逐漸的減小，但是當厚度增加到一定程度的時候，就不會出現末端靜偏移。
參考文獻
[1]劉延杰，吳明月，王剛，等.硅片傳輸機器人手臂結構優化設計方法[J].機械工程學報，2014，5：28.
[2]王鐵軍.硅片傳輸機器人的動力學特性與結構優化研究[D].大連理工大學，2012，11：1.
關鍵詞：機械結構；優化設計；應用趨勢
隨著現代科學技術的發展，市場產品競爭也越來越激烈，產品品種的換代速度加快，產品的復雜性在不斷增加。所以產品生產正在以小批量、多品種的生產方式取代過去的單一品種大批量生產方式[1]。而這種生產方式，肯定會縮短產品的生產周期，產品的成本也會降低，產品提高市場的占有率和競爭力也會提高。所以在機械結構設計中采用優化設計是滿足市場競爭的需要。
1 機械結構優化設計方法
目前，機械結構優化設計的應用已經應用到各個領域，很多的機械產品在設計中都會采用優化設計，才用優化設計能解決結構重量擴展到降低應力水平，還還能改進結構性能以及提高產品安全壽命等問題。
對機械結構的尺寸優化設計的應用方法有：用遺傳算法對空間桿桁架的桿截面進行尺寸優化，從而得到空間桁架較好的結構。對一些結構的形狀優化設計方法有：用數值解法計算機械產品的形狀優化，并采用數學規劃的方法進行形狀優化設計。下面介紹下在振動機械優化設計中的對比分析 ：
筋板在連接結構的內壁，能提高其抗彎和抗扭剛度；對開式截面的結構，作用很明顯；而對閉式結構作用影響不大。筋板作為壁板加強時，剛度作用增強，能抵抗局部變形。
無論采用何種優化方法，在迭代過程中求解目標函數和約束函數的值是必不可少的，在一些方法中，需要求解目標函數和約束函數的1階甚至2階偏導數。這些約束函數往往是結構的性能要求，如結構的應力、位移、頻率、穩定性、可靠性等，這些性能經常是設計變量的高階非線性函數。如果采用經典的力學公式能獲得滿足工程要求的結果，則在優化過程中，不斷調用這些公式計算當前函數值或導數值，就可以完成優化迭代。在這樣的方法中，由于函數最終表達為顯式，因而計算所化的時間和存儲量以當前的計算機技術看來是不難做到的。但是，對于復雜的機械結構來說，采用力學公式求解往往就不能勝任了。在有限元等數值方法快速發展的今天，自然被用在機械結構優化的分析中。由于這些數值方法應用廣泛，可以求解結構的各類問題，包括靜力、動力、彈塑性、熱傳導等，因此，隨著計算機的軟件和硬件技術快速發展，在過去經常被視作瓶頸的計算速度和存儲量，對于一般的機械結構優化已經不是太大的問題時，機械結構優化中越來越多地采用數學規劃+數值計算的模式。這種模式最大的優點是適應性好，使用方便，適合各類機械結構優化問題，包括大型桿系結構、三維連續體和板殼結構以及各種載荷和約束條件下的優化設計。但是，隨著優化迭代次數的增加，重分析次數也大幅度上升，尤其對于大規模的結構問題，特別是涉及動力、可靠性問題，如果單次有限元分析的時間就很長，再加上求偏導數時的重分析時間將可能使求解變得過于耗時，以致不可行。
2 機械結構優化的應用趨勢
結構優化設計隨著最優化方法的不斷發展和改善， 已逐漸得以發展。近些年來， 在結構優化結構算法的方面，結構優化設計偏向于采用接近實際的復雜結構模型來模擬一些大型結構系統， 由于設計的變量數目比較大，所以研究新的準則優化方法非常受到重視，但是如何去針對一些特殊的結構才設計相應的公式，解決在數值計算與推導實現的相關問題，同時還可以使用一些機械系統的分解與優化方法， 在機械結構優化中，可以按優化多級分解或進行子結構分解，對于一些多學科的較為復雜的系統可以采用學科分解優化的方法。分解的算法關鍵在于如何去建立各個子問題之間的耦合關系，比如可以通過采用線性分解和使用最優解對參數的靈敏度等方法來建立起耦合關系，讓一些子問題的解相容，從而確保迭代收斂，但是問題是怎樣保證一定能求解。并采用計算技術應用到結構優化設計中去。像人工神經網絡， 遺傳算法等方法， 在最近十余年來被機械結構優化設計的發展很快。它們對連續混合與離散變量的全局優化， 這對發展結構近似重分析的專家系統有重要的作用。現在的問題就是該如何去提高優化精度、質量、加快收斂， 增加方法的通用性[2]。形狀優化、拓撲優化和材料優化的集成在機械結構優化中具有非常重要的價值，是并行結構優化的重要組成部分，也是以后的研究重點。
拓撲優化在結構優化中是重要的參考依據， 讓復雜部件和結構在概念設計階段即可理性地、靈活地優選方案，并有可能解決一些大型實際結構優化設計。拓撲優化在研究中所提出的均勻化等方法，可以將形狀優化、布局優化和材料選擇集成一體，為機械設計結構、工藝和材料提供科學的手段。但是如果要處理一些龐大的優化模型和有限元的計算量非常大，應力需要約束處理、對“多孔狀”材料分布圓整化，單元消失有可能會引起計算模型病態等問題。
機械結構優化技術在工程機械設計中的具有非常重要的實用價值，如要解決優化設計中有限元模型的龐大性問題、多學科設計與解決結構優化問題交叉問題。對于機械設備、結構和機構的健壯性與可靠性是機械設計時非常關心的問題， 綜合考慮健壯性、可靠性及成本的全性能優化設計方法、理論及其應用，則會給出更加接近實際的結果，應當應予重視[3]。在研究這類問題中，對包括隨機性和模糊性的不確定因素也應當應予注意。為增強優化設計盡可能的為工程實際所服務， 進一步開展設計的實用性。所以開發和完善通用性的結構化設計軟件已經變得十分迫切。
從近幾年來國家自然科學基金所資助的項目來看，單就機械學科相關的優化設計的項目就有將近20項，其中包括廣義優化設計，模糊優化，全性能優化設計，分解優化設計，可靠性優化，人機一體化設計與光機電一體化，有機械傳動系統性能優化也有基于人工神經網絡的復雜結構優化研究，復雜機電耦合設計理論與方法與系統解耦研究以及機電產品的綠色設計方法與理論等，在今年還提出的軋制件模具的現代設計方法， 面向產品的創新的概念設計等課題， 這些方面的研究充分反映出我國已經非常重視機械設計的研究工作和機械機構優化設計的發展方向[4]。
參考文獻
[1] 張紅友.優化結構設計減少建筑投資成本[J].陜西建筑，2008（11）.
[2] 秦東晨，陳江義等.機械結構優化設計的綜述與展望[J].工程論壇，2005，（9）：
【關鍵詞】結構設計；優化；技術
建筑結構設計是指在滿足約束條件及按預定目標下，對工程結構的設計求出最優化方案的設計方法，就是把各種技術工學的成果匯集并統一在一個建筑物上的表現?？梢哉f，“結構設計”是結構方案的方法，是把結構應有的狀態原原本本地表現在建筑上，實現結構所創作出的美麗的空間調和、躍動感、緊張感，以及出色的居住性能。在這個結構的優化過程中，高速發展起來的各種各樣的技術工學被應用、被統一，建筑的安全性、耐久性、經濟性的結構設計在優化過程中得到充分考慮。
一、建筑結構優化設計的原則
建筑結構設計不僅僅包括建筑的結構本身，而且包括建筑的經濟效益、居住的舒適度及建筑空間的使用率等等。所以建筑結構設計需要嚴格按照一定的基本原則。
（1）使不規則建筑平面布置產生規則結構效應的原則。在建筑結構優化設計的過程中，需要根據不同功能的需求，通過對調節墻柱的布局和墻肢長短，使建筑結構達到經濟結構和安全使用的目標。
（2）提高建筑居住舒適度的原則。建筑居住的舒適度是建筑結構優化設計的出發點和落腳點。為提高建筑居住舒適度應該從建筑結構、裝飾裝修、電氣安裝等各方面進行整體優化設計。
（3）保證建筑結構整體安全度的原則。建筑結構的安全性主要體現在建筑的抗震設計，其標準已在我國的《建筑抗震設計規范》被提出。因此需要保證結構設計涉及到的每個部件承載能力的可靠性，最終到達建筑結構安全經濟耐久的目標。
（4）針對不同構件采用不同安全系數的結構優化設計的原則。如果為了確保建筑的整體安全性而不分構件的實際承載能力，對所有構件均給予相同的安全系數，這樣反而會導致結構設計的不合理。可以根據建筑不同部位的承載能力設計其需要的安全系數，達到整體優化的目標。
（5）降低建筑結構造價的原則。在保證建筑結構整體性能達到指標的前提下，盡量考慮建筑的經濟性。
二、建筑結構優化設計的技術方法
結構優化設計的本質以力學理論和數學規劃理論為理論基礎，以計算機技術為工具，對建筑結構涉及到的各個變量進行尋找優化決策的先進的設計方法，其本質就是求極值問題。
（1）優化數學模型。建立正確合理的優化數學模型是結構優化設計的關鍵步驟，基于正確的優化數學模型是得到正確優化結果的基礎。例如，在優化模型中，數學模型中的等式約束個數應當小于設計變量的個數，這樣才能求得最優解。
（2）優化數學算法和優化迭代控制。對于建立的優化數學模型，雖然可用的優化算法有多種，但是采用不同的優化算法所得到的優化效果和所花費的求解時間會有差別。所以，快速、有效的數學優化算法也是結構優化設計的一項關鍵技術。
（3）結構分析方法。絕大多數的結構優化設計問題難以采用解析法求解，而是采用數值法的方法。數值解的尋優實際上是一個優化迭代過程，而每次優化迭代都需要進行結構分析。
實現以上提到的關鍵技術需要經過建立可靠的優化模型，然后采用適當的優化算法進行求解。這其中選擇計算簡便且正確率高的優化算法顯得尤為重要。以下介紹幾種常用的優化算法。通過結構優化準則計算得到的最優結構必須滿足位移、應力、臨界力等約束的優化準則。
2.1多目標問題的優化方法
在許多實際建筑工程結構設計問題中，對于大量的設計方案要評價其優劣，往往要同時考慮多個目標，即期望同時有多項設計指標都達到最優值。這就需要運用多目標函數的優化。其中包括主要目標法、統一目標法、分層序列法及寬容分層序列法等。
2.2滿應力準則法
滿應力準則法是以滿應力為準則，本算法為了使結構的材料得到充分的利用，充分考慮各構件在最少一種工況及最不利應力的情況下達到材料的容許應力的大小，因此發揮各構件的最大使用限度。滿應力準則法包括應力比法、齒行法及能量準則法三種方法，其中，應力比法是最基本最簡單的迭代方法。齒行法是對應力比法的一種改進，主要體現在迭代的方法的優化，在迭代過程中使每次的迭代點控制在主約束曲面上。通過合理的調整迭代點，使優化目標不斷接近。能量準則法是以應變能作為準則，以盡量減少結構使用材料為目的。
2.3有限元準則法
結構的有限元優化分析主要運用數學方法、力學原理及計算機程序設計等多方面結合形成的優化分析方法。有限單元方法的主要用途之一就是計算力學問題。它是將數學物理力學中的連續問題離散化的一種近似計算方法。結構的有限元分析方法具有很好的通用性，它可以應用到各種結構分析的模型上。
目前在結構優化設計中，使用最多的結構分析方法是有限元法，因此，除了要求結構分析方法的求解效率高外，能夠滿足優化設計需要的網格自動剖分技術也是結構優化設計的關鍵技術之一。
2.4智能優化準則法
智能優化準則法主要體現在隨著算法發展越來越智能化，智能運算在結構優化設計中應用也越來越廣泛。其中，遺傳算法和模擬退算法在建筑結構優化設計中得到廣泛應用。遺傳算法的特點在于不依賴于具體問題，運用達爾文的進化論的基本原理，處理工程中的離散變量優化問題。模擬退火算法在隨機搜索上不僅引入了適當的隨機因素，而且可以考慮影響目標函數值的優劣因素。
三、建筑結構優化設計的發展
隨著計算機技術、智能技術的日益發展，結構優化理論應用在建筑結構設計工程方面應用越來越廣泛，其發展主要體現在以下幾個方面：
（1）建筑結構優化設計向自動化方向發展。隨著計算機輔助設計CAD技術的發展，建筑結構優化設計的自動化程度越來越高。同時CAD的圖形功能可以更直觀、快速、自動地表達優化設計的結果，因而形成高集成化程度的自動化結構設計系統。
（2）建筑結構優化設計向智能化方向發展。智能優化是指將計算智能引入結構優化設計的過程中，求得一種具有自組織、自適應、自學習等功能的優化算法。這種算法更適合于解決建筑結構優化設計中經驗性問題和非公式化問題。這種優化算法有利于具有智能輔助決策功能的專家系統的建設。
（3）建筑結構優化設計向系統化方向發展。系統優化是指將建筑結構設計與經濟效益、社會效益及施工涉及到的問題等各個方面綜合起來作為一個大的系統進行優化。系統的優化需要對建筑的總體布局、結構選型、工程實施規劃及施工管理等各個階段進行優化而到達最優效果。
參考文獻
[1]江歡成.優化設計的探索和實踐[J].建筑結構,2006,36(6):1-24.
[2]孫國正.優化設計及應用[M].北京:人民交通出版社,2004.
一、引言
一般我們所說的資本運營，主要是指對集團公司所擁有的一切有形與無形的存量資產，通過流動、裂變、組合、優化配置等各種方式進行有效運營，以最大限度的實現增值。而企業的產權結構則是指不同類型的產權主體之間以及同一類型產權內部的相互關系或者稱相互連接、耦合的格局。從基本內涵上來看，資本運營和產權結構優化是企業擴大利益空間和實現更大發展的兩個重要途徑，二者之間具有相互促進、相輔相成的協調統一關系。一方面，企業通過良好的資本運行方式和手段，可以有效地實現以較少的投入來盡可能多地增加企業的可控資產，尤其是著重完善和優化企業的資本規模，通過資本集中和資本分散這兩種基本運作方式，進一步調動那些原本不活躍的資本類型，強化企業資本的總體運營效率，并最終擴大企業的利益空間。另一方面，企業通過不斷優化自身的產權結構，包括企業管理結構設置、企業經營發展目標和企業運行法規機制等多個方面的不同途徑，來為企業在當前和未來一段時間內的發展營造和維護良好的內部環境，有效地規避各種各樣的投資風險，切實保障企業在當前日益激烈的市場競爭環境中時刻保持充分的市場占有率和行業影響力，促進企業戰略發展目標的順利實現。在當前我國社會主義市場經濟體制不斷調整和完善的大背景下，資本運營對于企業發展的經濟效用價值進一步凸顯出來，而產權結構優化也成為了擺在企業面前的一個必須要面對和完善的基本問題。為此，我國企業必須要從根本上強化自身的資本運營與產權結構優化研究，為企業發展與進步創造更大的發展空間和更好的發展環境。
二、當前我國企業在資本運營與產權結構優化方面存在的主要問題
（一）對企業資本運營與產權結構優化重視程度不夠
當前我國很多企業對于資本運營與產權結構優化工作缺乏科學的認識，由此導致了思想上的不夠重視，這也成為了當前影響和制約我國企業資本運營與產權結構優化工作質量的瓶頸之一。首先是企業管理者沒有正確地看待和認識資本運營與產權結構優化工作，沒有將加強資本運營與產權結構優化與推動企業發展緊密結合起來，思想觀念上還停留在計劃經濟時代，使得資本運營與產權結構優化工作在企業發展過程中逐漸被邊緣化。其次是企業員工對于資本運營與產權結構優化工作的參與積極性不高，缺乏主動作為的意識，抱著一種事不關己的漠視態度，認為企業資本運營與產權結構優化工作只是管理階層和會計人員的本職工作，與自己沒有任何關系，自己沒有義務也沒有能力去參與實際的資本運營與產權結構優化工作，這些都極大地影響了資本運營與產權結構優化工作各項措施的具體落實，也嚴重地影響了企業資本運營與產權結構優化工作的內部環境。
（二）企業資本運營與產權結構優化機制不夠完善
由于我國社會主義市場經濟體制不斷完善和調整的經濟體制環境原因，在加上企業自身在發展過程中的一些局限性，使得當前我國很多企業在資本運營與產權結構調整方面還存在著諸多不合理因素，集中表現為資本運營與產權結構優化在機制方面的不完善，極大地影響和制約了企業資本運營與產權結構優化工作的整體質量。從實際情況來看，主要表現為以下兩個方面：首先是企業資本運營風險因素多、產權結構較為單一。在現行的經濟體制下，企業在實踐資本運營過程中，需要面臨包括財務風險在內的諸多企業運營風險，這些風險因素一方面降低了企業資本運營信息的對稱合理性，同時也在一定程度上限制了企業資本運營方式和手段；同時受傳統經濟理念的影響，一些企業過于強調企業發展過程中的公有制體制，致使多元化的產權運作結構很難有效地建立起來。其次是企業資本運營與產權結構優化作用范圍有限。有些企業在資本運營過程中沒有體現出全面性和全局性，存在很多不到位的地方，不僅影響了企業資本和產權結構的流轉范圍與空間，也極大地制約了企業發展對于市場經濟調整趨勢的適應性。
（三）企業資本運營與產權結構優化專業人才缺乏
資本運營與產權結構優化專業人才隊伍缺乏是當前我國很多企業都存在的問題，這主要是由于企業在發展過程中，長期不重視資本運營與產權結構優化工作，造成了人才匱乏的局面。首先是企業沒有積極引進專業化的資本運營與產權結構優化人才，現在很多企業的資本運營與產權結構優化崗位人員都缺乏專業化的理論知識和實踐技能作支撐，對于很對先進的管理理論和實施方法都不夠了解，使得企業所制定的資本運營與產權結構優化工作制度得不到很好的落實。其次是企業對于資本運營與產權結構優化從業人員的再教育和再培訓工作做得不夠到位，沒有結合市場經濟和社會發展的變化，及時組織相關崗位人員學習最新的理論方法，更新思想理念，使得從業人員始終以一種傳統的思維模式來考慮問題，沒有在實際工作中及時貫徹和體現企業最新的管理要求和發展目標。
三、進一步做好企業資本運營與產權結構優化工作的幾點措施
（一）更新思想觀念，提高重視程度
在當前的社會經濟環境下，資本運營與產權結構優化工作已經成為了影響企業管理質量和運行水平的關鍵因素。為此，企業必須高度重視資本運營與產權結構優化工作，從企業的運行機制和管理要求出發，切實摒棄傳統的、陳舊的經濟發展思想和管理工作理念，從長遠、全局的戰略發展眼光來看待資本運營與產權結構優化問題，積極建立和健全資本運營與產權結構優化工作制度，使其成為推動企業又好又快發展的重要力量。對于企業管理者來說，要積極地學習先進的資本運營與產權結構優化工作理論，在制定企業戰略發展規劃時，充分考慮資本運營與產權結構優化工作的重要性，結合企業發展實際，制定相應的落實措施，著力提高資本運營與產權結構優化工作本身的科學性，努力在企業內部營造一種良好的資本運營與產權結構優化工作環境。對于企業員工來說，要積極參與到資本運營與產權結構優化工作中來，提高工作的主動性和創新性，嚴格落實各項資本運營與產權結構優化工作制度和管理措施，從根本上確保企業資本運營與產權結構優化工作的質量與水平，并最終推動企業戰略發展目標的順利實現。
（二）強化制度基礎，提高運行質量
著力強化運行機制和制度基礎是當前我國企業提升資本運營與產權結構優化水平的當務之急。在這個問題上，首先是要積極地完善企業的資本運行方式，努力建立多元化的產權結構。在實踐過程中，企業要適時結合市場經濟的發展環境和自身運行的實際情況，積極建立和健全企業資本運營計劃和方案，從制度源頭上對于企業資本運營的方式方法、配置方案和風險規避等方面做出明確的規定與說明，要深入貫徹和利用合并、兼并、重組等方式來豐富企業的資本運營方式。要結合時展的特點，探索與實踐不同的產權結構，不斷對企業現行的產權結構進行調整與優化，比如讓企業的管理人員和高技術人才持有一定的企業股份，提高相關人員的工作積極性和主動性。其次是要強化企業資本運行與產權結構優化之間的協調與統一，企業產權結構優化必然要涉及到企業產權結構運行調整，而企業產權結構調整又是企業資本運行的一個重要組成部分。一方面，企業的產權結構優化要充分體現企業的資本運營現狀和目標，要隨著企業戰略發展目標的變化而變化；另一方面，企業的資本運營要以企業的產權結構為基礎，力爭使企業產權結構效益在短時間內得到較大限度的發揮。
關鍵詞：結構優化、優化方法
Abstract: To meet the increasingly strong economy of the building structure under the premise of security.Thus related to the optimization of design and technology as the means of an operational and decision-making tool, showing its extraordinary importance. This article focuses on the optimal design of three-stage process with several methods.
Keywords: structural optimization, the optimization method.
中圖分類號：G267文獻標識碼：A 文章編號：
結構設計就是保證在正常功能的前提下，選擇適當的結構形式，設計合理的結構尺寸。傳統設計時工程師根據自己的理論知識和工程設計經驗經過不斷地選擇、試算、分析校核，直至達到設計要求為止。而優化設計則是在既定的條件下，在某種理論保證下，在眾多的可行方案中尋找一種最佳方案的一種設計思想。
一、 優化的定義、層次
優化設計時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、約束條件和設計變量），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需要。概括結構優化的步驟為：建立數學模型，把一個工程結構的工程問題變成一個數學問題；選擇一個合理有效的優化計算方法；編制通過計算機程序。
由于研究對象、目標函數、約束條件、變量和尋優策略的不同而派生出來的優化方法。由優化制定的目標深淺又將結構優化分為截面尺寸優化、形狀優化、拓撲優化、布局優化和結構選型優化，以上是各層次按順序難度依次增加。
優化設計是一種“綜合”，它要綜合各方面的因素、要求、約束，以產生一個盡可能理想和滿意的設計方案，顯然其復雜和困難程度要比單純的分析大的多，計算工作有量級別上的差別，需要有高速，大容量的計算機和完善的軟件支持，才能取得成效。
二、 尋優算法
尋優算法是優化問題中研究最為活躍的領域，學者們應用各種各樣的理論，創造出各種各樣的方法大致概括為以下幾種：1、數學規劃法；2、最優準則法；3、仿生學法；4、經典優化法。
經典優化法僅限于經典微分法和變分法，受局限很大，適用范圍很小，作為一項技術已遠不能適用發展需要。
數學規劃法：從結構力學基本原理出發，將結構優化問題抽象成數學規劃形式來求解，數學規劃法有嚴格的理論基礎，在一定條件下能收斂到最優解，但它要求問題顯示表示，大多數還要求設計變量是連續變量，目標與約數函數連續且形態良好。對于大型結構的優化問題，收斂性并不好且迭代次數過多，使結構重分析的工作量大，從而效率不高。
最優準則法：從工程觀點出發，提出結構達到設計時滿足的某些準則，如滿應力準證、能量準則等，然后用迭代方法求出滿足這些準則的解。
仿生學方法：從自然界的結構、組織、發展、進化（尤其生物進化）觀點進行研究，尋找其規律，用邏輯和數學的方法進行模擬，以搜尋最優解的方法。
如何從實際問題中提取去合適的模型，這是工程設計者的任務。由于實際問題的多樣性，且各具特色，還缺乏具體的系統方法與規則，移機簡化的尺度。因此只有加深對優化原理與方法的理解，通過實踐逐步積累經驗，擦能掌握有關辨識、模型抽象、選擇合適算法與求解的技能，當然這需要發展的時間。
三、 結構優化設計的三個階段
結構優化設計的第一階段是以截面尺寸優化起步，即以截面尺寸作為設計變量，在有限元方法作為結構分析手段時采用常規單元（例如桿件截面積、梁元截面尺寸、膜或板以殼單元的厚度等等）的幾何變量作為參數，以降低結構重量，充分發揮材料的機械性能作為優化設計目標，在結構強度、剛度等約束下尋優過程中，設計變量與剛度矩陣一般為線性關系，因此在結構分析與優化算法的連接中，由于設計參數均是以有限元中諸如桿單元或梁單元截面尺寸、板殼單元厚度等為變量，最優解的搜尋過程并不改變結構的有限網格模型，所以，其研究和應用已經比較成熟。但是，由于結構分析與優化的一體化軟件系統較少，用戶在以現有的結構分析軟件為背景作優化設計時，還有一些問題新需要解決：1、減少結構重分析次數，提高優化設計頻率；2、結構動態性的優化求解，即以結構的尺寸參數實施結構動態性能諸如振型、頻率、結點或結線等等的控制。
結構優化的第二階段是進行幾何形狀優化。八十年代后期，結構邊界形狀優化設計引起了人們的關注，它主要研究如何確定連續體結構的邊界形狀或內部結構，諸如桿系結構的節點位置優化，連續體結構應力或溫度場分布優化等等。
結構優化的第三階段是進行拓撲結構優化。拓撲結構是通過一定的算法使得設計結構在滿足結束的前提下派生出一個或一組結構，之所以稱其為拓撲結構是因為派生結構可能在幾何形式、單元形式等方面突破了初始結構布局。
下圖表示結構優化設計流程。用實線表示的流程是計算機可自動執行的。對于給定結構的幾何、拓撲和材料的情況，只有結構截面可變的優化問題，優化設計已基本成熟。
四、 概念設計
結構設計過程中，所謂的概念設計，是指設計人員在從結構選型、布置、分析計算，截面設計到細部處理的整個設計過程中，對所遇到的問題依據建筑結構在各種情況下工作的一般規律（主要是建筑、結構專業的基礎理論），結合實踐經驗，綜合考慮各方面因素，確定合理的分析、處理方法，力求得到最為經濟、合理的結構設計方案。
簡單談談關于截面設計的概念設計：
截面設計過程中，表面上看只是按照截面的控制內力對構件進行正截面、斜截面等相關計算，而后配筋就行了，事實上概念設計也無處不在。當然，其中不乏已被設計規范錄為條款而明文規定，如框架結構中強柱弱梁、強剪弱彎、強節點、強錨固等重要抗震設防思想。這些在規范中都具體給出了保證其滿足的驗算公式，設計中定要無條件地遵守。但是實際設計過程疏忽遺漏的現象屢見不鮮。在高度電算化的今天，使用T A T軟件進行內力分析、計算出配筋并畫出平面圖后，設計人員一般還會憑經驗對配筋做出適當調整。如感覺框架梁、柱配筋偏小，于是憑經驗將梁柱鋼筋用量或直徑調大。但是調整往往是直接在圖上進行的，而且調整之后并沒有再做一些必要的驗算，這時不滿足強柱弱梁這一重要抗震設計原則的情況可能就出現了。
計算出鋼筋用量后，相同的鋼筋用量還有多種不用的配筋方式，因此又到了設計人員發揮主觀能動性進行分析判斷的時候。不同構件、同一構件的不用部位所采用鋼筋的粗細、類型都是有講究的，配筋時要注意區別對待。所選鋼筋要綜合考慮構件在強度、裂縫寬度等方面的要求，甚至要兼顧施工上的方便和可操作性。因此，基本概念又一次起到了重要的作用。
五、 結語
作為設計概念的一種革命，優化設計是用系統的、目的定向和良好標準的設計過程來取代傳統的試驗糾錯方式。優化設計通過對問題的識別、定義、模型化、尋優求解和對解的評價等形成了一種概念框架和程式。目前已有巨大的效益或憑經驗、直覺無法獲得合適的設計方案的問題，如航空航天、核工業、近海工程、水利土木、機械等方面得到廣泛應用。優化設計與技術亦是一種運作手段和決策工具可應用于各種不同領域上。隨著全球資源日益短缺，環境污染日趨嚴重，以及對生活質量要求的提高，人們在社會經濟活動、工程建設、企業生產等方面，既要求安全可靠、效益顯著，又要求降低能源材料等消耗和保護環境，優化設計與技術成為人們改進工作、提高效率的必不可少的手段，必將會得到更多關注與廣泛的應用。
參考文獻：結構優化，李昊 胡云昌 曹宏鐸，天津城市建設學院學報，2002年第8卷
板筋結構優化方法，楊鼎寧 鄒經湘，哈爾濱商業大學學報，2003年第19卷
工程結構優化設計的策略，湯文成 易紅，工程設計CAD及自動化，1997年第3期
結構優化設計在工程實踐中的研究和應用，張曉濱 趙濱輝，黑龍江水利科技，1998年第3期
結構優化設計的現狀與展望，汪樹玉 劉國華 包志仁，基建優化，1999年第20卷
結構優化設計的現狀與展望，董桂西 王藏柱，電力情報，2000年1期
不需要計算機的建筑結構優化—概念設計，李育楷 王全鳳，工業建筑，2001年第31卷
【關鍵詞】結構設計；建筑結構；優化技術；應用
在建筑結構設計的過程中，在基本滿足建筑師設計意圖的基礎上，平面布置應盡量規則，對稱，盡量縮小質量中心和剛度中心的差異；使建筑物在水平荷載作用下不致產生太大的扭轉效應。豎向布置上，在滿足功能要求的前提下，盡量使豎向承重構件上下貫通；能不使用轉換層的就應避免使用，以減小結構分析和設計上的困難，另外也不經濟，還容易造成應力集中；豎向剛度最好不要突變，而要漸變，否則突變處在水平荷載作用下會出現嚴重的應力集中現象，這對結構抵抗水平動力荷載是十分不利的。
一、結構優化設計的模型和方案
房屋工程分部結構優化設計包括：基礎結構方案的優化設計、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。對以上幾個方面的優化設計還包括選型、布置、受力分析、造價分析等內容，在實施過程中，還應該按照一切從實際出發的原則，結合具體工程的實際情況，圍繞房屋建筑的綜合經濟效益的目標進行結構優化設計。進行結構設計時，應在滿足設計意圖后，盡量使平面布置規則，縮小剛度和質量中心的差異，這樣水平荷載就不會使建筑物有太大的扭轉作用。豎直方向上應避開使用轉換層，減少應力集中現象。
1.結構優化設計模型
結構設計優化就是在各種影響變量中選擇主要參數，并建立函數模型，運用科學合理的方法得出最優解。結構總體的優化建立模型的大致步驟是：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，將所涉及的參數按照各自的重要性區分，將對變化影響不大的參數定為預定參數，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。目標函數的確定。使用函數找出滿足既定條件的最優解。最后，約束條件的確定。房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、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行規范的要求。
2.結構優化設計方案
結構設計優化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法等。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化結果。
二、結構設計優化技術在應用中的幾個問題
結構設計優化方法應用于實踐之中，是目前一個比較廣泛的課題，利用結構優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。結構設計優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節，發揮著巨大的效益。在按照結構設計優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.前期參與
因為前期方案的確定直接影響建筑的總投資，而現在存在的普遍問題就是前期方案階段結構設計并不進行參與，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.細部結構設計優化
概念設計應用于沒有具體數值量化的情況，設計過程中需要設計人員靈活的運用結構設計優化的方法，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構設計優化，比如現澆板中的異形板拐角處易出現裂縫，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，滿足基本的規范要求即可，達到既安全又經濟的目的。
3.地基基礎結構設計
地基基礎的結構設計優化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎，那么要根據現場地質條件選擇樁基類型，盡量節省造價。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、結構設計優化的的功用
1.降低總造價
進行結構優化設計中，多層住宅和高層住宅相比較，層數越多，總建筑面積增大，單位建筑面積占用的土地面積就越小，節約了用地成本，但建筑層數的增多，建筑總高度也會加大，樓與樓之間的間距也要加大，這時占用的土地節約量就不與建筑層數增加比例相同了。對于基礎部分而言，雖然也是各層共用的，但是層數增加，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.提高建筑結構經濟性
建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結構的自重會增加，基礎和柱的承載力相應增加，水衛和電氣的管線會加長；相反降低層高，可節省材料，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，外墻周長系數就越小，基礎、外墻砌體、內外表面裝修都隨之減少，同時其受力性能也得到提高，增強了建筑的經濟性能。
優化方法的技術性實現，可以最合理的利用材料性能，使建筑結構內部各單元得到最好的協調，不僅可以實現建筑美觀、實用，而且在造價方面也有較大的節省，達到了建筑工程設計對適用、安全、經濟、美觀和便于施工的一般要求。通過使用優化設計手段，達到這5個方面的最佳結合，符合現今建筑商對于建筑結構的效益的需求，也符合市場可持續發展的需求。
結束語
建筑結構的造價在建筑工程中占有較大的比例，結構設計優化技術的應用可以產生可觀的經濟效益。建筑設計部門和設計人員應嚴格遵守“經濟、適用、合理”的設計原則，精心設計，應用現代化科技手段，選擇合理的建筑結構設計方案，實現降低建筑工程造價并取得最大經濟效益的目的。
參考文獻
[1]張炳華.土建結構優化設計[M].上海:同濟大學出版社,2008:34-36.
[2]汪樹玉.結構優化設計的現狀與進展[J].基建優化,2007:12-13.
[3]王光遠.工程結構與系統抗震優化設計的實用方法[M].北京:中國建筑工業出版社,2007：35-37.
【關鍵詞】住宅項目；結構優化設計；基本方法；的困難；建議；實例分析
1 引言
由于建筑產品單一性的特點，特別是不同地質條件對基礎造價的影響很大，致使開發商難于確定針對每項具體工程的經濟合理的限額設計指標。在進行建筑方案設計時，開發商和設計人員一般只重點關注使用功能的合理性和建筑立面的美觀，而對不同建筑平面布置、不同進深與開間尺寸、不同立面形式、層高與層數等對投資的影響，很少進行考慮。在結構設計時，由于結構設計人員經濟意識不強，缺乏經濟技術比較手段，結構設計時間緊等原因，在結構方案的選擇及結構材料選用時，往往只憑經驗進行確定，很難使結構設計達到經濟合理。
作者通過對多家設計單位、多項工程的結構施工圖進行優化分析，在滿足同樣建筑功能的前提下，通過結構優化設計后，一般可比常規設計降低土建工程造價5%～10%左右。特別是對于面廣量大的多層住宅開發項目，進行結構優化設計具有很好的經濟價值和現實意義。
2 結構優化設計的基本方法
結構優化設計是在保證建筑使用功能和建筑總體效果的前提下，通過選用合理的結構體系，優化結構布置，對結構受力進行詳細計算分析，使整個結構體系既安全可靠，又經濟合理。優化后的結構設計，既要滿足現行結構設計規范的要求，又使結構各構件之間達到最合適的比例關系，以提高結構整體的抗震性能、抗風性能等功能。同時，優化后的結構設計必須方便施工，易于在工程實踐中實施。結構優化設計一般可從下列五個方面進行。
2.1 結構優化分析方法
工程結構的優化分析包括兩個層次:一是結構體系的優化，主要是確定結構形式、柱網尺寸和墻體布置等；二是對結構構件進行優化，在己確定結構體系的前提下，確定構件的截面尺寸和混凝土強度等級。
在傳統設計中，結構體系的確定和構件截面尺寸是憑經驗假定的，然后進行分析計算，校核是否滿足規范要求，是一種被動的設計方法。優化設計也需要先進行假設，但假設目的不一樣，所采用的分析方法也不同，優化設計需按一定的優化方法進行搜索，從而達到結構造價最優，是一種主動的設計方法。
2.2 荷載精細化計算
為取得良好的優化效果，在荷載取值上要進行精細化計算。在計算墻體荷載時，應考慮實際墻體高度、長度和開洞影響，墻體高度的取值應扣除鋼筋混凝土梁板的高度，墻體長度的取值應扣除鋼筋混凝土墻柱的長度，并應扣除洞口面積。消防車等荷載宜按等效荷載取值。樓面活荷載按實際使用功能合理取值，并按規范規定考慮樓面活荷載的折減。正確取用抗震防護烈度、場地類別，合理確定風荷載標準值和風載體型系數，必要時可根據風洞試驗確定風載體型系數。根據不同荷載組合和不同計算內容選用荷載分項系數。在進行基礎設計時，當上部結構傳給基礎的荷載為設計值時，應將設計值轉換成標準值。
2.3 準確理解和使用規范
認真學習國家和當地有關設計規范，理解規范實質，并注意規范的適用范圍和規范使用的配套性。如采用《建筑樁基技術規范》(JGJ94-2008),《建筑地基基礎設計規范》( GB50007-2002)進行樁基設計，在計算樁數時，荷載效應采用標準組合，對應的抗力采用單樁承載力特征值;在確定承臺高度及配筋，驗算材料強度時，荷載效應取基本組合，采用相應的分項系數，對應的抗力計算采用材料強度設計值。設計人員必須概念清晰，避免混淆。
2.4 構件尺寸及配筋的合理設計
構件尺寸一般先按經驗確定，然后進行強度驗算。在優化設計時，應對不同構件布置方式和不同截面尺寸進行配筋計算，并作經濟比較，以確定最優構件布置方式和截面尺寸。剪力墻如能合理布置，可使大部分剪力墻的配筋不是由內力控制而是構造配筋?？拐饓Ψ旨訌姴课缓头羌訌姴课?，邊緣構件分約束邊緣構件和構造邊緣構件，這兩種邊緣構件的配筋相差很大，應分別按不同的構造要求進行配筋。對于截面寬度較小的梁，配筋量較大時需放2～3排鋼筋，可將梁寬適當放大，盡量布成單排，以增大梁的有效高度。跨度較大的懸臂梁，除角筋外可在跨中切斷，既節省鋼筋又方便施工。
2.5 合理的構造設計
按構造配置的鋼筋，只需滿足最小配筋率要求，不必提高其配筋。較大直徑鋼筋優先采用焊接或機械連接，鋼筋搭接和錨固長度應按規范公式進行計算，不必加長。剪力墻結構中存在部分短肢剪力墻時，不應整體提高抗震等級，只需對短肢剪力墻的抗震等級提高一級。
2.6 選用高性價比材料
要降低鋼筋混凝土結構的用鋼量，應盡可能采用性價比高的高強度鋼筋。HRB400的強度設計值比HRB335高20%，HRB335比HPB235約高43%，而不同強度等級鋼筋的價格相差一般不超5%?？梢?，性價比從高到低依次為:HRB400, HRB335, HPB235。對于配筋按強度控制的構件，直徑≥12mm的鋼筋應優先選用HRB400鋼筋；直徑
通過對受彎構件經濟配筋率的計算分析可看出，當混凝土強度等級>C30時，采用HRB400比HPB235可降低20%用鋼量;當混凝土強度等級=C30時，采用HRB400比HPB235可降低7.5%用鋼量;當混凝土強度等級C30時，應優先采用HRB400鋼筋，而當混凝土強度等級
3 推行結構優化設計存在的困難
3.1 對設計的經濟性缺乏考核指標
由于設計工作的特殊性和建筑產品的單一性，不同的工程有各自的特點，難于確定每個工程項目的合理經濟指標，所以針對不同項目的設計成果，對設計的經濟合理性缺乏明確的量化考核指標。施工圖審查單位在審圖時，重點是審查設計單位的資質、建設手續、設計施工圖是否滿足強制性條文和設計規范的要求，強調結構的安全可靠性，而對設計是否經濟合理不作審查。
3.2 開發商對優化設計的意識不強
開發商往往把投資控制的重點放在施工環節上，而對設計對投資影響的重要性認識不夠，對設計環節控制重視不夠。開發商很重視施工招標，在施工招標中，施工單位通過投標報價讓利和其它優惠條件爭取中標，從而使開發商的工程建造成本得到有效控制，但往往忽視了設計方案的優化會帶來更大的經濟效益。雖然目前已普遍實行設計招投標，但在設計招標評標時，往往過于看重設計方案的效果和設計費報價，而對設計方案的經濟合理性、設計團隊的設計能力、設計優化能力重視不夠，同時，設計的經濟合理性又很難進行界定，故難于在設計招標時對設計的經濟合理性進行有效的評判，并作為選擇設計單位的重要指標。
在方案設計階段，為了獲得滿意的設計效果，開發商往往愿意花費較長的時間對設計方案進行反復修改，而設計方案一旦確定，對初步設計和施工圖設計的時間往往抓得很緊。特別是結構設計，設計計算和繪圖的工作量大，結構施工圖又是最先用于施工的，出圖時間很緊，結構設計人員往往要連續加班，才能滿足業主的出圖時間要求。在這種情況下，設計人員根本沒時間進行多方案的經濟技術比較。
3.3 設計單位對優化設計缺乏動力
由于目前尚缺乏公平的設計市場競爭機制，設計收費是按建筑面積或按造價的一定比例計取，幾乎跟投資的節約和設計質量的優劣無關，不能做到優質優價，使優化設計失去動力。由于設計是否經濟合理與設計人員的利益無關，導致方案設計時只重視立面效果，追求高標準，而不重視經濟分析；施工圖設計時不重視結構方案的經濟比較，為保險起見或為了減少計算和繪圖工作量，隨意放大配筋，造成投資浪費。
由于進行優化設計要付出比常規設計多得多的人力和物力，設計單位即使花費了較多的人力和物力，優化了設計方案，通過多方案經濟分析，為業主節約了投資，也不能得到應有的報酬。在設計單位內部管理上，設計人員的收入一般都是與項目的設計費掛鉤的，在同一項目上投入的精力越多，設計人員的收入水平必將降低，從而嚴重挫傷了設計人員對優化設計的積極性。
4 對推進優化設計的建議
4.1 從政策上鼓勵優化設計
為推進優化設計工作的進行，政府主管部門在制訂設計費收費標準，對設計質量進行評估，進行優秀設計評選，制訂施工圖設計文件審查辦法等工作時，應將設計的經濟合理性作為重要考核指標之一。審圖公司在進行施工圖設計文件審查時，除審查設計單位的資質、建設手續、設計施工圖滿足強制性條文和設計規范的情況等內容外，應將設計的經濟合理性作為審查內容之一。政府主管部門應加強對設計市場的管理力度，嚴格通過資質管理、人員注冊、設計招標、圖紙審查等環節來規范設計市場，提高設計質量。主管部門可通過總結推廣標準設計、公布合理的技術經濟考核指標，推進優化設計工作。
4.2 推行設計監理或設計咨詢工作
提高設計質量，推進優化設計工作，僅靠政府主管部門的監控和審圖公司的施工圖審查還遠遠不夠。優化設計的控制重點應在設計過程中。要加強設計過程控制，就必須推進設計監理或設計咨詢工作。通過設計監理或設計咨詢單位可打破設計質量靠設計單位自己控制的局面，實現通過第三方對設計過程和設計成果進行把控。
4.3 結構優化設計的開展形式
結構優化設計對專業業務能力的要求很高，僅靠開發商自身的力量難于完成，需委托具有豐富的結構設計經驗，在結構優化設計方面具有良好業績的專業人員進行。開展結構優化設計可采取下列三種形式:
4.3.1 從方案設計階段開始，聘請具有豐富經驗的專家作為結構優化設計顧問，在設計全過程提供結構優化的合理化建議，通過過程控制，使結構施工圖設計達到經濟合理。
4.3.2 在初步設計圖紙完成后，進行結構方案優化和構件優化，提出詳細的優化后的結構方案、設計參數取值以及各構件的截面尺寸和混凝土強度等級等，與設計院溝通并在施工圖設計階段實施。
4.3.3 在設計院設計施工圖完成后，進行優化設計研究，提出詳細的結構優化方案、設計參數取值以及各種構件的截面尺寸和混凝土強度等級等，與設計院溝通并修改結構施工圖。
上述第一種形式操作較方便，不影響工期，不增加設計單位工作量，但優化效果難于評判;第二種形式不增加設計單位工作量，可對優化效果進行評判，但對工期有一定影響;第三種形式對優化經濟效果可進行詳細計算，但設計施工圖返工工作量大，對工期影響較大。
5 結構優化實例分析
樂清市某小區工程總建筑面積5.7萬平方米，包括多層住宅、低層聯排住宅和地下車庫等。該工程的結構優化是建立在施工圖設計的基礎上，以不影響建筑使用功能為前提，同時又要確保建筑物安全和抗震能力，也就是必須滿足現行的國家以及地區的行業標準。結構優化的主要內容為對該工程進行結構方案優化及各類構件的優化:結構優化的目標函數為房屋結構造價，最大限度地以低成本建造高安全度的房屋。主要優化內容如下:
多層住宅原設計采用沉管灌注樁，柱下獨立樁基承臺，承臺之間設置基礎拉梁。由于該建筑柱的軸力不大，但樁的承載力較大，優化后樁型不變，采用梁下布樁方案，可以使得布樁更加靈活。由于大部分樁均布置在墻下，故承臺梁的內力不大，配筋基本接近構造配筋。
上部結構原設計為剪力墻結構，優化時對異形柱框架一剪力墻結構體系和剪力墻結構體系兩種結構體系進行了分析比較，異形柱框架一剪力墻結構體系更經濟。因考慮到現場實際施工進度以及設計院圖紙修改工作量的問題，為不影響現場施工進度，后決定優化后上部結構仍采用剪力墻結構體系，在原結構方案的基礎上對剪力墻墻肢布置和尺寸進行了調整，且在不影響建筑使用的前提下，將個別短肢剪力墻改為鋼筋混凝土矩形柱。
地下車庫原設計為鋼筋混凝土框架結構，底板采用鋼筋混凝土無梁板結構，頂板采用鋼筋混凝土梁板式結構。優化設計時，對平面布置不作調整，對地下車庫底板厚度和配筋、墻板配筋、頂板次梁布置和配筋進行優化。并對地下室頂板消防車活荷載取值進行優化，按消防車的輪壓進行等效均布荷載的計算。地下室頂板原設計為橫向布置次梁，經過優化分析比較，優化后改為縱向布置次梁。原設計地下室底板厚度5OOmm，優化后底板的厚度調整為400mm。經上述優化，扣除優化設計費用后，實際可節省造價約345萬元。取得了較好的經濟效益。
6 結語
6.1 土建結構工程建造成本在整個工程成本構成中占很大的比重，通過結構設計優化降低工程建設成本具有較大的經濟價值。
6.2 推進結構優化設計需要政府、開發商和設計單位統一認識，從政策和經濟上給予支持。
6.3 結構優化設計的三種形式，可根據項目具體情況選擇應用。
6.4 進行結構優化設計可有效降低多層住宅開發項目土建成本，提高經濟效益。
參考文獻
[l]張炳華，侯起.土建結構優化設計，上海:同濟大學出版社，1998.
關鍵詞：產業結構 優化效果 協調指數 同城化
問題的提出
地區產業結構不僅是全社會生產分工的產物，也是地域分工的產物。各個地區因自然條件、要素稟賦等差異產生了地域分工，使各產業在不同地區存在不同的分布情況。合理與協調的地區產業結構是地區經濟增長的重要保證，也是縮小地區經濟差距的重要條件。在當前優化產業結構，轉變經濟發展方式，縮小區域差距的大背景下，地區產業結構的優化程度必然成為影響地區經濟差距與變動趨勢的重要因素。而伴隨西部大開發向縱深推進，作為西部兩大區域性中心城市的重慶與成都，由于天然的歷史淵源、地域特點以及發展的需求，成渝兩地之間的經濟交流與合作日益增多，成渝同城化特征日趨明顯，并不斷引起成渝兩地產業結構調整優化，而兩地產業結構調整優化的效果又將極大地影響成渝地區乃至西部地區經濟協調可持續發展。
文獻回顧
目前，在國內關于地區產業結構優化效果的實證研究中，主要是運用區位熵、產業專業化系數、相似系數、地區間投入產出模型等評價指標進行分析。劉曉紅、李國平（2006）運用區位熵指標對我國區域產業結構進行了相關實證分析。關愛萍（2007）梳理了結構相似系數、結構差異指數等地區產業同構的測度方法。張建華、李博（2008）基于KLEMS生產率核算方法，建立了一套系統的產業結構測評體系，為評價產業結構優化升級提供技術支持。黃新飛、鄭華懋（2010）以珠江三角洲地區9市為例，利用行業空間集中度和地區專業化水平指標，分析地區專業化發展與產業同構，發現珠三角地區城市間專業化水平提高，但東岸、西岸各城市間存在不同程度的產業同構性。李麗、陳迅（2009）運用我國投入產出模型對我國產業結構的跨期變化及變遷趨勢進行實證分析，表明我國各產業關聯程度差異有明顯上升趨勢，產業間相互影響效果差異增大。曹華、張茜（2010）從循環經濟的角度，通過構建我國產業結構優化指標體系，對我國各地區產業結構優化效果進行分析。田釗平（2010）基于湖北省恩施州案例，結合產業結構比重、產業結構變動、產業結構轉換等指標分析了中西部民族地區產業結構狀況，并對此從支柱產業選擇、發展新興服務業、產業配套設施等方面提出優化產業結構對策。周元、劉建平（2011）運用偏離-份額分析指標對珠江三角洲九個城市的產業結構份額、競爭力份額及其貢獻率進行分析，進而提出珠三角各地區產業結構優化調整方向。
以上學者利用不同技術方法對地區產業結構優化效果進行了實證研究，一個共同的特點是，運用某個或某幾個產業結構分析指標來測度地區產業結構優化效果。而對于成渝兩地產業結構優化效果而言，考慮到成渝同城化這一特征因素，單純利用產業結構一般評價指標進行測度，未能反映二者的關系?；诖耍疚睦脜f調指數這種新的測度方法，并將成渝同城化因素引入相關模型，評價成渝同城化過程中成渝兩地產業結構優化效果。
模型構建與指標選擇
產業結構優化主要包含產業結構高度化和合理化兩個方面。一般而言，首先出現產業高度化，即在單個產業或行業內部通過技術等高級生產要素創新變革，改變該產業生產方式，進而通過產業關聯作用影響其他產業，此時的高度化打破原有產業間的相對均衡狀態，由此各個產業或行業發生結構調整，從而導致產業的合理化。經過一系列的調整，新的產業結構呈現，達到更高層次上的產業結構相對均衡狀態，促進國民經濟更好更快發展?？芍a業結構高度化重在高級生產要素創新的優化，產業結構合理化重在產業間協調的優化，且產業結構高度化所產生的優化效果也蘊含在產業結構合理化所產生的優化效果之中。由此，產業結構優化效果的測度可轉化為產業結構合理化效果的測度。
根據產業結構合理化的分析，產業結構合理化的核心是產業間的協調問題。而產業結構變動與經濟增長緊密相連，產業間的協調程度（產業間的相對比例關系）必將影響整個社會總產出。因而，排除其它影響產出的因素，即在總投入、三次產業產值及技術水平不變的情況下，只考察三次產業之間比例變動的總產出效應，從而反映產業結構合理化效果。因此，龔唯平、趙金朝（2010）基于產業結構優化理論、經濟增長與生產函數理論，根據劉偉、李紹榮（2002）與宋錦劍（2000）關于產業結構對經濟增長貢獻模型的推導，構建協調指數來測度產業結構合理化效果，即產業結構優化效果。
（一）模型構建
1.基礎模型。反映產業結構關系的生產函數：
Y=F(X1，X2，X3，A) （1）
其中Y表示總產出，Xi，i=1，2，3，表示第i產業產出量；A表示經濟制度和技術進步。對上式求全微分可得：
（2）
上式兩端同時除以Y，從而使相互獨立的產業之間取得聯系，即：
（3）
其中，表示第i產業的總產出彈性，用表示技術進步對總產出的貢獻，（3）式改寫為：
（4）
上式國民經濟生產函數隱含產業間的相互聯系，更具協調性的意義。β1：β2：β3可用以表示產業結構比例關系，同時也是三次產業對于經濟增長的相對貢獻水平。
2.調整后的模型。在以上推導的基礎上，為了更好利用計量模型進行實證檢驗而引入調整后的經濟增長模型：
【關鍵詞】建筑結構、優化設計、要求、思路
中圖分類號：TB482.2 文獻標識碼：A 文章編號：
隨著時代的發展，建筑結構的優化設計已經成為人們生活品質的一種時尚追求，符合時代潮流，越來越受歡迎。一般來講，建筑結構設計必須全方面考慮工程成本、后期維護、客戶需求、環境保護等因素。以下簡單介紹了建筑結合優化設計的要求和改進思路。
1.國內建筑結構優化設計的基本要求
1.1滿足建筑結構優化設計的功能
從本質上講，建筑結構的優化設計的目的是提供更加優質、舒適的生活條件給住戶，滿足住戶更高的生活品質追求。在國家經濟社會快速發展，人們生活水平大幅度提高的社會條件下，滿足人們對建筑設計的美觀、實用、舒適功能需求，是建筑結構優化設計的重要要求。
1.2提高建筑結構優化設計的經濟效益
在確保建筑結構設計的質量安全的前提下，應充分考慮如何提高建筑結構優化設計的經濟效益。通過有效控制工程成本，選擇新型材料施工，合理估算工程所需物料，提高施工工藝和施工技術水平，減少建設資金的投入，避免人力、材料、物料大肆浪費現象的發生，響應國家建筑資源節約型社會的號召，真正提高建筑結構優化設計，同時在很到程度上更容易得到客戶的認可，小投入得到大產出[1]。
1.3綜合考慮建筑結構的各項安全要素
建筑結構的優化設計除應考慮結構的功能、經濟效益外，還應該重點考慮建筑結構的安全性，否則，沒有安全保障，其他都是空談，不能長久。因此，在建筑結構的優化設計時，必須綜合考慮影響建筑結構安全的各項要素，做好防范措施，確保建筑結構的質量安全過關。
1.4倡導建筑綠色設計，推廣環保理念
隨著節能、環保觀念的普及，建筑結構的優化設計也應該適應時代潮流，倡導綠色設計，推廣建筑設計的環保理念，為保護生態自然環境貢獻一份力量。建筑結構優化設計的綠色環保主要體現在：一是選擇節能、環保的建筑原材料，二是優化排水硬件設備，三是門窗材料的應選擇新型的環保材料；四是循環利用各種施工廢料，科學處理各類垃圾，防止其對環境造成“二次污染”[2]。
建筑結構的優化設計的新思路
2.1重視建筑結構優化設計方案的科學性和可行性
建筑結構優化設計的質量和最終設計效果在很大程度上受結構優化設計方案的影響，因此必須重視建筑結構優化設計方案的科學性和可行性，制定出優秀、可靠的建筑結構優化設計方案。在實際的編制方案時，設計人員應重要主要以下幾點要求：一是認真選擇合格、協調、一致的建筑構配件，確保全部的建筑零配件都能發揮最大效能，確保建筑結構的優化設計水準符合預期目標，減少投入資金，降低工程成本；二是樹立全局的指導思想，充分考慮結構和各個配件的內在關系，提高其承載性能，發揮其優秀的延展性，確保其剛性最佳；三是在建筑結構的優化設計時，應注意對傳力路徑的設計進行簡易化，提高建筑結構的安全性，避免傳力環節的復雜造成的過多結構配件，增加工程造價、提高計算的誤差概率、甚至引發安全故障等不好現象。四是充分考慮外力給結構造成扭轉的影響，應明白通過簡單的增加構件的方法來阻擋建筑結構發生扭轉是不切實際的，這樣只能造成更多原料的浪費，降低建筑工程的經濟效益，還會給建筑結構埋下安全隱患。
2.2選擇合適的方法進行建筑結構的優化設計
選擇合適的方法進行建筑結構的優化設計是設計成功的重要保證，因此，設計人員應該根據客戶需求、設計要求和設計的主要內容，用最快的速度把最佳的建筑結構樣式確定下來，然后逐個對結構樣本進行分析，充分考慮其成本投入，并把設計的界限和范圍了解清楚。注意在施工圖紙的繪制時，應該充分考慮結構估算結果的結合，充分考慮建筑結構計算的需求，充分考慮優化規范的要求，充分考慮施工流程和施工工藝的可操作性，并且要求圖紙上的文字表達清晰、簡要、完整。另外，注意在進行結構計算時，必須根據之前明確規定好的操作規程，密切結合建筑結構進行優化設計的實際條件來選擇適合的計算策略[3]。
2.3設計人員應努力提高設計水平，提升綜合業務素養
設計人員的設計水平和業務素養直接影響建筑結構的優化設計成果。因此設計人員應該從自身做起努力提高設計水平，提升業務綜合素養。主要的措施有：一是設計人員必須努力學習美學、建筑學、藝術學、設計學等多學科知識，并在實踐設計中將理論融會貫通，把力學和優化設計方法密切結合，設計出優秀的建筑結構優化方案，使得建筑結構設計優化成果更加符合人們美觀而實用的需求。二是設計人員應該加強全局控制意識，充分考慮建筑住戶的品味需求和客觀功能需求，實事求是，多角度展開設計，防止出現顧此失彼情況，做到對建筑結構設計質量和設計水平有整體性的把握。三是設計人員必須增強自身的責任感，發揮團結合作精心，盡最大可能縮短周期，以降低建筑結構的資金投入，節約成本，提高經濟效益。四是設計工程師必須精準把握施工工藝和施工流程，確保優化設計方案在實際施工時的可操作性。五是設計人員應該及時總結工作經驗并有效利用設計特長。六是設計人員必須對建筑結構各部位的抗震強度和承載力度有清晰了解，懂得合理選擇對柱、梁、板等的施工材料，能夠準確把握結構橫截面的各種不同尺寸。七是設計工程師在設計過程中應該具有創新精神，通過不斷總結工作經驗，努力改進優化方式，實現建筑設計的完美和細致化。
2.4提高原材料的綜合使用效率，優化資源配置
材料是建筑的基本構成因素，所以建筑結構的優化設計也必須提高原材料的綜合使用效率，減少原材料的浪費，促進優化資源配置。在建筑結構的優化設計時，原材料的選應該注意注意以下幾點：一是必須充分考慮到當地環境，因地制宜，選擇合適的建筑材料。二是必須充分考慮全部結構零部件的性能特征以及所占用的空間大小進行選擇原材料。三是必須充分考慮建筑住戶的喜好需求，選擇材料能設計運用符合客戶喜好。四是必須充分考慮原材料的環保和節能性能，以符合建筑結構優化設計的節能、綠色環保要求。五是必須充分考慮原材料的質量安全和使用年限要求，確保建筑結構的質量過關。因此，只有根據具體條件具體分析的原則，實施求是的選擇合適的原材料，才能實現建筑結構的美觀和功能需求[4]。
3.結語
綜上所述，有關建筑結構設計的優化設計的分析具有重要的現實意義。通過明確建筑結構優化設計的美觀、功能、環保、安全等基本要求，設計人員應樹立全局的設計理念，提高建筑結構優化設計方案的科學性和可行性，提高自身設計水平和綜合業務素養，提高原材料的綜合使用效率，優化資源配置，提高結構優化設計的經濟效益，確保建筑結構的質量安全，確保建筑結構設計效果更加貼切符合人們的審美要求和實用功能需求。同時，提高我國建筑結構設計的優化設計水平，促進我國建筑結構優化設計事業的長期快速發展。
【參考文獻】
[1]劉長城，崔建敏.高層建筑結構設計分析[J].華章，2010，No.22623:233-234.
[2]李平安.建筑結構優化設計分析[J].科技致富向導，2011，No.37803:237.
【關鍵詞】房屋結構；設計優化；設計方案；分析
1引言
根據我國的房屋建設成本構成分析，土建成本占有很大的比重。土建成本很大程度上取決于結構設計人員對設計理念和科學設計的合理把握。房屋結構設計人員應嚴格遵守建筑結構設計規范中“安全適用、技術先進、經濟合理、方便施工”的原則，精心設計出令建設單位滿意的作品。現代建筑科技成果的應用可以降低項目成本，實現經濟效益。采用優化設計技術比較選擇出合理的設計方案更進一步降低了項目總開支，而且正發揮著越來越重要的作用。結構優化設計技術可以使設計者從被動分析轉變為主動設計。與傳統設計相比，采用優化設計技術可以降低土建造價的10%～30%。優化設計技術可以使建筑材料的性能得到最合理利用，使房屋內部結構得到最佳協調，使設計理念得到最大限度展現。同時，還可以對總體設計方案中存在的薄弱環節做出合理的預估。優化設計技術是實現設計目標的有效途徑。
2結構設計優化技術的方法及應用
2.1結構設計優化技術的方法。結構優化設計是結構工程與運籌學、經濟學與管理科學的綜合應用。一名優秀的房屋結構設計師在達到設計目標過程中，努力協調各方面條件的制約，以期找到最佳的解決方案，即優化設計。從20世紀初開始直到20世紀60年代，不斷有人嘗試做一些優化設計方面的系統研究，但效果不是很明顯，主要原因是受限于數學力學計算手段的效率低下。從20世紀60年代開始，電子計算機在土木工程領域逐步得到了廣泛的應用，尤其是計算理論的不斷完善和設計軟件的快速發展，為結構優化設計的快速發展提供了豐富的物質基礎。例如，仿生學方法的發展為結構優化設計提供了借鑒意義，有限元分析軟件的發展為結構優化設計提供了可靠的計算手段。一般而言，結構設計優化技術主要包括直觀優化、準則法優化、數學規劃優化、仿生學優化、系統優化、模糊優化、灰色優化、自動優化、智能優化等方法。
2.2結構設計優化技術的應用。在各種房屋類型中，結構設計優化技術的應用在住宅結構優化設計中體現最為明顯。住宅結構優化設計包括結構體系方案的優化設計、豎向承重構件布置的優化設計、圍護方案的優化設計、樓蓋結構方案的優化設計等內容。結構體系選擇框架結構還是剪力墻結構、豎向承重構件的布置合理與否、圍護方案采用空心磚砌體還是輕質隔墻材料、樓蓋方案采用現澆式還是裝配整體式等不同方案的選擇直接導致設計目標的各項指標有很大的差別。房屋結構優化設計通過比較選擇各種設計方案，力求項目綜合經濟效益最大化。
3房屋結構設計優化技術體系構成理論分析
狹義上的結構設計優化通常是指直觀優化，它是工程經濟學中的一個論點。直觀優化又分為選擇性優化和直覺判斷性優化。前者是根據有限的幾個選項，設計師經過初步分析，結合設計指標選擇最優的解決方法；后者是根據設計師的經驗和直覺知識判斷和選擇的優化分析方法。直觀優化方法是一種重要而簡單的方法，但它依賴于設計者直觀知識的普遍性、邏輯判斷能力和豐富的設計經驗。結構分析計算軟件在房屋結構設計中的廣泛應用，將設計師從枯燥乏味的力學公式中解放出來。隨著現代建筑的體量越來越大，樓層越來越多，優化設計可以大幅度減少項目總開支，避免不必要的浪費。結構設計人員在設計過程中，應在理論知識和實踐經驗的基礎上，注重概念設計，充分了解各種方案的優缺點，從中優選最經濟合理的設計方案。所謂的概念設計，是指在特定的建筑空間和環境條件下，用概念性近似計算方法從宏觀上把握結構設計中的基本問題，迅速有效地選擇與建筑功能需求相協調的結構體系方案。結構設計優化的核心指導思想是提高結構布置方案的合理性，避免不必要的浪費。但這并不意味著剪力墻結構一定比框架結構好，也不意味著房屋豎向承重構件越少越好。結構設計優化首先要滿足一個前提條件，那就是安全要求。脫離了安全要求的結構設計優化都是偽命題。在眾多影響房屋結構安全的因素中，地震是一種突發式的自然災害，能瞬間給人們的生命財產造成嚴重的危害，因而規范規定房屋必須進行抗震設計。滿足了安全要求后，結構設計優化的目標就很明確了：把項目土建成本壓縮到最低。由于結構設計人員水平的參次不齊，即使對于同一個確定的設計方案，各個結構設計人員完成的設計方案的土建造價也有差別，更別說不同的設計方案了。這時，就需要房屋結構設計人員利用結構設計優化理論對項目各種設計方案仔細斟酌，不斷進行橫向和縱向上的比較選擇，優選出一個令各方都滿意的好作品。
4結語
本文對結構設計優化技術的方法和應用進行了介紹，同時對結構設計優化技術體系構成進行了一定程度的理論分析。房屋結構設計人員應結合項目的實際情況，運用結構設計優化技術對項目設計方案進行優化，避免不必要的浪費，降低項目土建成本。
參考文獻
[1]黃襄云，周福霖，金建敏，羅學海.多層隔震與非隔震框剪結構振動臺對比試驗研究[J].建筑結構.2007（08）.
［關鍵詞］橋梁結構優化設計方案優化經濟效益
中圖分類號：TU997 文獻標識碼： A
作為近四十年發展起來的一門新技術，結構優化設計使設計者從被動的分析、校核而進入主動的設計，這是結構設計上的一次飛躍。優化設計能最合理地利用材料的性能，使結構內部各單元得到最好的協調，并具有規范所規定的安度。同時，它還可以為整體性方案設計進行合理地決策，優化設計是實現設計最終目標――適用、安全與經濟的有效途徑。橋梁設計方案優化也很有必要。設計優化的首要目的是投資最優化，圍繞這一目的，綜合考慮各方面因素，對設計方案進行全方位技術經濟分析和比較，結合工程實際條件，尋求一個功能完善、技術可行、經濟合理的設計方案。
1.橋梁結構優化問題的提出
橋梁是交通線中的重要組成部分。橋梁傳統設計方法是：擬定結構尺寸，進行結構受力分析，并由此估算；然后，檢算各種設計條件和要求，判定檢算條件是否滿足。如果不滿足，修改結構尺寸，重新進行設計，直至滿足為止。為了獲得一個經濟合理的設計，往往要動用許多人力物力，通過幾個方案的比較，選取一個比較好的作為最后設計結果。最后設計方案也僅僅是人工擬定中的一個可行設計。它除了受設計人員經驗影響外，不可避免的帶有一定的或然性和盲目性。因此，設計結果并不是最經濟的，只能說是可以接受的。隨著橋跨度增大、跨數增多，傳統設計的困難變得越發突出顯然。與傳統設計相比，結構優化設計直接把節省材料消耗和合理布局作為設計目標，通過數學優化模型的建立，協調各種因素的相互作用，應用數學優化的方法，以計算機為手段實現最優化選擇。
設計優化，主要是從技術上采取措施，實施投資控制目標，包括設計多方案選擇，嚴格審查監督初步設計、技術設計、施工圖設計、施工組織設計，深入技術領域研究節約投資的可能性。
2.橋梁結構優化問題的分析
橋梁結構優化問題一般包含三個要素，即設計變量、目標函數和約束條件。
2.1設計變量
橋梁結構體系的設計變量可分為：1)構件優化階段的設計變量；2)縱向布局優化階段的設計變量；3)結構體系優化階段的設計變量。
第一層次優化；構件優化的設計變量包括：構件(如梁、板、橫隔梁)的橫截面尺寸。在最優構件尺寸的優化進行的同時，也實現了最優橫向布局的優化。因為當構件尺寸確定后，主梁間距也就確定了，這樣，橋梁的橫向布局也就確定了。
第二層次優化；一座總長度為L、總寬度為W的橋梁，其結構體系的布局是縱向設計變量決定的。定義橋梁縱向布局的設計變量有橋跨數目(目前的研究僅考慮等跨情況)；支承條件(簡支、連續或是剛構結構)。最優縱向布局的優化采取窮舉法。即在部件優化和橫向布局優化的基礎上，在所有可能的縱向布局情況中選優。第二層次優化所獲得的最優布局對應著相應目標函數的極值。
第三層次優化；橋梁結構體系種類繁多，有實心和空心板梁、T梁、箱梁(單箱或雙箱)等。該層次優化也對用于該階段目標函數的極值。該層次的優化需要在上面所提到的各種橋梁體系的前兩個層次的優化已完成的基礎上進行。
2.2目標函數
橋梁結構優化設計中最適用的價值標準就是橋梁結構總造價實現最小化。但是，在有些情況下，其他的一些標準，諸如上部結構高度最小，材料用量最少；或者在凈空受限或必須減少墩柱數量的情況下，要求單跨長度最大等等也需要給予考慮。當多個相互之間問題有所沖突的標準均需滿足時，則需要用到多目標優化技術。多目標優化問題常可通過將一系列次要目標轉化為約束條件而變為單目標優化問題。
2.3約束條件
約束條件通常包括幾何約束和物理約束。幾何約束是指對幾何尺寸的約束，主要是構造方面的一些要求；物理約束主要是指一些性能方面的約束。主要是指橋梁體系在橋梁設計規范和標準的要求下，需要滿足的一些承載能力和使用性能。如極限承載力、應力、撓度、裂縫等。
2.4數學模型
基于可靠度的橋梁結構優化模型可以決策出各個構件的最優可靠度，各個構件的優化設計就是以最小的造價實現它的最優可靠度。這就將結構整體優化設計方法轉化為一個兩層次的結構優化設計問題。
3橋梁結構優化設計的要求
3、1安全性
橋梁的結構在正常施工以及使用的時候，需要承受可能出現的各種壓力，這主要包括振動過程中的恢復力、荷載引起的內力以及由約束變形、外加變形所引起的內力。結構在設計規定的偶然事件發生時和發生后，仍能保持必需的整體穩定性，不發生倒塌或連續破壞。
3、2適用性
結構在正常使用時具有良好的工作性能，不發生過大的變形或寬度過大的裂縫，不產生影響正常使用的振動。
3、3耐久性
橋梁的結構在正常的定期維護中，需要具備一定的耐久性，包括不發生混凝土的嚴重風化以及鋼筋銹蝕等現象。所謂足夠的耐久性能，系指結構在規定的工作環境中，在預定時期內，其材料性能的惡化不會導致結構出現不可接受的失效概率。從工程概念上講，足夠的耐久性能就是指在正常維護條件下結構能夠正常使用到規定的設計使用年限。結構的功能要求―――安全性、適用性、耐久性。這些功能要求概括起來稱為結構的可靠性。即結構在規定的時間內（設計基準期），在規定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用維護）完成預定功能（安全性、適用性和耐久性）的能力。顯然，增大結構設計的余量，如加大結構構件的截面尺寸或鋼筋數量，或提高對材料性能的要求，總是能夠增加或改善結構的安全性、適應性和耐久性要求，但這將使結構造價提高，不符合經濟的要求。因此，結構設計要根據實際情況，解決好結構可靠性與經濟性之間的矛盾。既要保證結構具有適當的可靠性，又要盡可能降低造價，做到經濟合理。橋梁結構設計基準期：所謂設計基準期，是為確定可變作用及與時間有關的材料性能取值而選用的時間參數。
4主要材料（混凝土）優化設計
4、1混凝土結構耐久性概念
結構的耐久性是指結構在使用環境下，對物理的、化學的以及其他使結構材料性能惡化的各種侵蝕的抵抗能力。在設計混凝土結構時，除了進行承載力計算、變形和裂縫驗算外，還必須進行耐久性設計?；炷两Y構的耐久性設計實質上是針對影響耐久性能的主要因素提出相應的對策。
4、2影響混凝土結構耐久性的因素
耐久性不好往往是外部的不利因素和內部的不完善性綜合作用的結果，而結構缺陷往往是施工不良、設計不妥引起的，也有因使用維修不當引起的。外部因素主要有含量、濕度、侵蝕性戒指、環境溫度等；內部因素主要有混凝土的強度、保護層厚度、滲透性、水泥品種和標號以及用量，集料的活性、外加料等。混凝土結構耐久性問題主要有：侵蝕性介質腐蝕、堿集料反應、機械磨損、混凝土凍融破壞、鋼筋銹蝕、混凝土碳化等。
5結語
橋梁設計的優化，這是當前結構工程設計的發展趨勢。同時考慮結構的優化設計和材料的合理選擇，無疑是工程設計思想、概念和方法上的突破。基于橋梁結構和材料上的優化方法的研究和工程應用的前景將十分廣闊。
參考文獻
［1］范立礎.橋梁工程(上，下冊)［M］.北京:人民交通出版社，1993.
［2］葉見曙.結構設計原理［M］.北京:人民交通出版社，1998.
［3］傅強，張澤鵬，嚴學寨等.斜拉橋結構優化設計初探［J］.湖南大學
學報(自然科學版)，2001，28(3):109-110.
［4］程耿東.工程結構優化設計基礎［M］.北京：水利電力出版社，
1983.
