優(yōu)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法范文

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第1篇

截面優(yōu)化 形狀優(yōu)化 拓?fù)鋬?yōu)化 算法

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是最近30年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的技術(shù)，這是結(jié)構(gòu)上的一次重大的飛躍，它讓設(shè)計(jì)者們從被動(dòng)的狀態(tài)變?yōu)榱酥鲃?dòng)狀態(tài)。優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠非常合理地使用每一種材料的性能，讓結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一個(gè)單元都能夠很好的協(xié)調(diào)在一起，并且保證安全度是完全達(dá)標(biāo)的。于此同時(shí)，它還能夠幫助整體性的方案設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)非常合理的決策。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)從出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有40多年的歷史了，而在過(guò)去的30年內(nèi)，它在理論和算法等方面都取得了非常顯著的進(jìn)展。這些進(jìn)展大部分是與連續(xù)變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的，另外少部分是與離散變量?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的。

1.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論

1.1 截面優(yōu)化

截面優(yōu)化的設(shè)計(jì)變量要么是板的厚度、桿的橫截面積，要么是復(fù)合材料的方向角度或分層厚度，因此，在使用有限元對(duì)結(jié)構(gòu)的位移與應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算時(shí)，只需要直接地使用靈敏度分析以及適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)規(guī)劃方法便能夠完成截面優(yōu)化的過(guò)程，而不需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行重新劃分。對(duì)于幾何狀態(tài)一定的情況，有限元分析只需要在桿的橫截面的性質(zhì)發(fā)生改變的時(shí)候才重復(fù)地進(jìn)行。對(duì)于板這類有連續(xù)性結(jié)構(gòu)的東西，也只需要把各個(gè)單元的厚度作為設(shè)計(jì)的變量，得出的優(yōu)化結(jié)果便是呈階梯形分布的板的厚度。在這些優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，設(shè)計(jì)變量和剛度矩陣一般情況下是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。所以，截面優(yōu)化應(yīng)該重點(diǎn)研究?jī)?yōu)化算法與靈敏度分析。

1.2 形狀優(yōu)化

形態(tài)優(yōu)化的主要特征是在結(jié)構(gòu)給定的前提下通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的邊界形狀或內(nèi)部的幾何形狀進(jìn)行調(diào)整來(lái)節(jié)約材料并且對(duì)結(jié)構(gòu)的特性進(jìn)行改善。從對(duì)象上劃分，形狀優(yōu)化主要可以分為塊狀、板狀的連續(xù)體結(jié)構(gòu)與桁架類的桿系結(jié)構(gòu)。對(duì)于桿系結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行優(yōu)化的求解方法主要可以分為兩類。第一類是綜合法，即是將兩類變量統(tǒng)一起來(lái)同時(shí)進(jìn)行處理，運(yùn)用無(wú)量綱化，然后構(gòu)造近似數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解。第二類是分步優(yōu)化方法，即是將尺寸變量和幾何變量分為兩個(gè)設(shè)計(jì)空間，然后分別對(duì)這兩類變量進(jìn)行優(yōu)化，也即是每一步將一個(gè)變量固定，同時(shí)優(yōu)化另一個(gè)變量，兩步之間通過(guò)迭代進(jìn)行協(xié)調(diào)。

1.3 拓?fù)鋬?yōu)化

拓?fù)鋬?yōu)化已經(jīng)成為了現(xiàn)今結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的一個(gè)焦點(diǎn)，因?yàn)樗梢栽诠こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最初的階段便為設(shè)計(jì)者提供一個(gè)概念性的設(shè)計(jì)，讓結(jié)構(gòu)在布局上運(yùn)用到最好的方案，這樣，拓?fù)鋬?yōu)化就比截面優(yōu)化和形狀優(yōu)化能夠獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，也更容易受到工程設(shè)計(jì)人員的親睞。拓?fù)鋬?yōu)化的目的是在設(shè)計(jì)空間中尋找結(jié)構(gòu)的剛度最好的分布形式，從而來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)的一些性能進(jìn)行優(yōu)化或者減輕結(jié)構(gòu)的重量。

2.結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

2.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃法

數(shù)學(xué)規(guī)劃方法的提出開創(chuàng)了現(xiàn)代結(jié)構(gòu)優(yōu)化的新時(shí)代，將優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)規(guī)劃的形式求解也就是將問題轉(zhuǎn)化為在設(shè)計(jì)的空間中，在一定的可行域內(nèi)尋找最小目標(biāo)等值面上的可行的點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)也就是問題的最優(yōu)解。數(shù)學(xué)規(guī)劃法有非常嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)，雖然它在一定的條件下能夠收斂到最優(yōu)的解，但是它要求問題能夠非常明顯地表達(dá)，而且大多數(shù)情況下還要求設(shè)計(jì)變量必須是連續(xù)變量，目標(biāo)函數(shù)是連續(xù)的而且性態(tài)要良好。對(duì)于大型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題，收斂性一般都不是很好，而且迭代的次數(shù)比較多，這樣就加大了結(jié)構(gòu)分析的工作量，降低了工作效率。近似概念大大地提高了規(guī)劃方法的計(jì)算的效率。

2.2 最優(yōu)準(zhǔn)則法

直接地使用數(shù)學(xué)規(guī)劃理論需要多次地調(diào)用函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，而且當(dāng)設(shè)計(jì)變量增加時(shí)調(diào)用次數(shù)也會(huì)迅速增加，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的效率太低，在這樣一種背景下便出現(xiàn)了最優(yōu)準(zhǔn)則法，它是最先發(fā)展的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。這種方法雖然計(jì)算效率比較高，但是在建立迭代公式的過(guò)程中受到很多假設(shè)的限制。

2.3 仿生學(xué)方法

近年來(lái)，對(duì)自然界進(jìn)化進(jìn)行模擬的算法有兩類，即模仿自然界過(guò)程算法和模仿自然界結(jié)構(gòu)算法，主要又可以分為：進(jìn)化算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法與模擬退火。

結(jié)語(yǔ)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一門綜合性的學(xué)科，也是一個(gè)有很大發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较颍哂幸欢ǖ睦碚搩r(jià)值與應(yīng)用價(jià)值。在理論上，它對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了一個(gè)新理念，極大地促進(jìn)了人類資源的合理配置。于此同時(shí)，結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的本身也帶動(dòng)了一些相關(guān)性學(xué)科的發(fā)展，對(duì)各個(gè)學(xué)科的發(fā)展提出了一些新要求。本文對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一些優(yōu)化方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概括。截面優(yōu)化相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)比較完善，形狀優(yōu)化也漸漸地變得成熟，只有拓?fù)鋬?yōu)化至今還處在理論探索的階段。

參考文獻(xiàn)

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第2篇

關(guān)鍵詞：離心泵；數(shù)值分析；優(yōu)化設(shè)計(jì)；文丘里自吸系統(tǒng)

引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)各行各業(yè)對(duì)大型自吸離心泵的需求不斷增加，大型自吸離心泵應(yīng)用廣泛，在城市給排水、灌溉工程以及工業(yè)循環(huán)水等方面發(fā)揮著重要的作用，所以，研究大型自吸離心泵的設(shè)計(jì)方法、完善大型自吸離心泵的設(shè)計(jì)理論，能夠有效提高泵的工作效率，對(duì)提高自吸離心泵的性能有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 大型自吸離心泵存在的問題

從上世紀(jì)60年代開始我國(guó)就開始了對(duì)大型自吸離心泵的研究，到90年代提出了應(yīng)用彈性橡膠閥來(lái)實(shí)現(xiàn)回流孔自動(dòng)關(guān)閉的理論，在此基礎(chǔ)上研制出了外混式結(jié)構(gòu)的自吸離心泵，提高了泵的可靠性，這種離心泵得到了廣泛的使用。隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)大型自吸離心泵的要求也在不斷提高，文章針對(duì)大型自吸離心泵的結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及成本等方面對(duì)其進(jìn)行了廣泛的調(diào)查，總結(jié)出了目前大型自吸離心泵存在的主要問題：（1）自吸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法有待完善。在國(guó)內(nèi)離心泵生產(chǎn)企業(yè)中，大多數(shù)還是生產(chǎn)內(nèi)混式和外混式自吸離心泵，缺乏創(chuàng)新，離心泵的工作效率和自吸性能有待提高；（2）自吸原理比較單一。大多數(shù)自吸離心泵采用的是上世紀(jì)90年代提出的通過(guò)彈性橡膠閥壓縮來(lái)控制回流孔自動(dòng)關(guān)閉從而實(shí)現(xiàn)自吸的理論，這種自吸原理雖然得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這種自吸原理逐漸變得單一、落后；（3）大型自吸離心泵的材料單一。我國(guó)生產(chǎn)大型自吸離心泵的主要材料是鑄鐵，這會(huì)導(dǎo)致大型自吸離心泵比較重，也會(huì)一定程度上增大工作人員的工作強(qiáng)度。

2 大型自吸離心泵結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1 大型自吸離心泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

大型自吸離心泵通過(guò)自吸系統(tǒng)將泵的進(jìn)口管內(nèi)空氣排凈并實(shí)現(xiàn)快速自吸，保證了泵的工作效率，提高了泵的自吸性能。大型自吸離心泵的主要結(jié)構(gòu)由吸入段、泵體、冷卻油箱、軸承以及自吸系統(tǒng)等組成，泵與自吸系統(tǒng)采用螺栓連接，密封形式為油冷卻，保證泵工作效率和可靠性，大型自吸離心泵的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 大型自吸離心泵三維結(jié)構(gòu)圖

2.2 大型自吸離心泵的設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)流量為Q=500m3/h，揚(yáng)程H=45m，泵的轉(zhuǎn)速n=2200r/min，柴油機(jī)的功率為P=100kW，泵的效率ηh=83.5%，泵及裝置效率ηm%=65.5%。

2.3 葉輪水利設(shè)計(jì)

大型自吸離心泵內(nèi)部水的流動(dòng)非常復(fù)雜，在自吸系統(tǒng)工作時(shí)涉及到氣液的混合，葉輪是非常重要的過(guò)流部分，葉輪的設(shè)計(jì)關(guān)系到泵的流量和抗氣蝕性能等，對(duì)于大型自吸離心泵的正常工作起著重要的作用。本裝置葉輪的結(jié)構(gòu)采用閉式結(jié)構(gòu)，葉輪的設(shè)計(jì)首先需要確定泵的比轉(zhuǎn)速，比轉(zhuǎn)速可以采用以下公式來(lái)計(jì)算：

n■=■=188

其次，需要確定泵的進(jìn)出口直徑，泵的進(jìn)口直徑是指進(jìn)口管法蘭處內(nèi)徑，常用泵的進(jìn)口直徑、流速以及流量之間的關(guān)系表1所示。

表1

根據(jù)圖表再加上實(shí)際情況選擇泵的進(jìn)口直徑為200mm，大型自吸離心泵的出口直徑選擇與進(jìn)口直徑相同，也為200mm；最后要確定葉輪的主要尺寸，葉輪直徑也叫做葉輪頸部直徑，本裝置使用的是懸臂式葉輪。通過(guò)一系列計(jì)算可得，葉輪進(jìn)口直徑為200mm，葉輪出口寬度為200mm，葉片包角為120°，進(jìn)口安放角為25°，出口安放角為30°，葉片厚度為8mm，葉片數(shù)為6片。

3 大型自吸離心泵自吸系統(tǒng)工作原理

本大型自吸離心泵采用了文丘里自吸系統(tǒng)，文丘里自吸系統(tǒng)是一種以壓縮空氣作為動(dòng)力的排氣裝置，主要由噴嘴、逆止濾網(wǎng)以及排氣裝置外殼等組成。文丘里自吸系統(tǒng)的排氣裝置和進(jìn)口管采用螺栓連接，中間安裝金屬濾網(wǎng)，用來(lái)過(guò)濾固體顆粒，文丘里自吸系統(tǒng)內(nèi)部沒有運(yùn)動(dòng)部件，所以不需要設(shè)置裝置，而且密封性能良好，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)工作可靠性也大幅提升。文丘里自吸系統(tǒng)通過(guò)壓縮空氣產(chǎn)生射流，這時(shí)逆止閥會(huì)被打開，射流會(huì)不斷地卷吸泵體內(nèi)的空氣，然后排出。與此同時(shí)，逆止閥會(huì)組織外部的氣體進(jìn)入泵體內(nèi)部，經(jīng)過(guò)這樣的反復(fù)排氣會(huì)使泵體產(chǎn)生真空，這時(shí)水流進(jìn)入葉輪，水流的作用力會(huì)將逆止閥關(guān)閉，這時(shí)離心泵開始了正常工作，實(shí)現(xiàn)了大型離心泵的自吸功能。

4 大型自吸離心泵試驗(yàn)研究

按照上述設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)水泵試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行檢測(cè)，并按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3216-2005《回轉(zhuǎn)動(dòng)力泵水力性能驗(yàn)收試驗(yàn)1級(jí)和2級(jí)》進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。預(yù)測(cè)性能曲線與實(shí)驗(yàn)性能曲線重合度非常高，由于集合造型、湍流模型以及計(jì)算方法等都會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的誤差在可以接受的范圍之內(nèi)。同時(shí)對(duì)大型自吸離心泵自吸性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)自吸離心泵自吸高度達(dá)到5米時(shí)，自吸時(shí)間應(yīng)小于120s，本裝置進(jìn)行自吸實(shí)驗(yàn)時(shí)，自吸高度達(dá)到5米時(shí)自吸時(shí)間為75s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得出，大型自吸離心泵的性能參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)離心泵優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法進(jìn)行了分析，介紹了泵的結(jié)構(gòu)、自吸系統(tǒng)以及葉輪等的設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)大型自吸離心泵試驗(yàn)研究可以得出其性能參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，甚至一些參數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)大型自吸離心泵進(jìn)行研究，提高了泵的工作效率和性能，對(duì)促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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第3篇

關(guān)鍵詞：房屋， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 優(yōu)化技術(shù) ， 方法，要點(diǎn)

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

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

近年來(lái)，由于土地價(jià)格市場(chǎng)的變化，不斷上漲的土地價(jià)格給開發(fā)商的建筑總成本控制帶來(lái)了極大的壓力，同時(shí)，人們對(duì)于居住條件及生活環(huán)境的要求不斷提高，相應(yīng)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(jià)就成為開發(fā)商追求的直接目標(biāo)，這就需要我們利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化 實(shí)用性和適用性的良好目標(biāo)。

1 房屋設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及實(shí)行優(yōu)化的原因

依據(jù)我國(guó)的國(guó)情以及發(fā)展形勢(shì)，我國(guó)今后主要以建設(shè)高層住房為主。與此同時(shí)，投資者們也日益關(guān)注建設(shè)成本如何最低化，使用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑成本的最低化。

若想實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目的，工程設(shè)計(jì)人員首先以建筑的安全性為基礎(chǔ)，然后理性分析建筑方案，融合與之相適宜的設(shè)計(jì)理念以及方法實(shí)現(xiàn)對(duì)工程造價(jià)的有效控制，以符合投資者的經(jīng)濟(jì)要求。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)比未進(jìn)行優(yōu)化的建筑節(jié)省了50%至30%的費(fèi)用。然而，在很多實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)中，其因?yàn)槭艿捷^多因素的制約而難以施展、發(fā)揮出其優(yōu)越性。比如，過(guò)度追求工程設(shè)計(jì)進(jìn)度，就會(huì)影響工程設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)效果，一味地以滿足工程進(jìn)度為目標(biāo)；年輕的工程設(shè)計(jì)人員常受其專業(yè)素質(zhì)限制，難以理解其設(shè)計(jì)軟件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)。也有一些工程設(shè)計(jì)人員過(guò)于關(guān)注建筑部分，忽視了建筑的整體方案，能實(shí)現(xiàn)控制整體造價(jià)。由此可見，工程設(shè)計(jì)人員要將其技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，只有合理的設(shè)計(jì)方案才能確保實(shí)現(xiàn)最大經(jīng)濟(jì)效益。

2 房屋優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

通常房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是利用適宜的方法和設(shè)計(jì)理念來(lái)滿足房屋建筑設(shè)計(jì)的需求，比如確定合理的布置、結(jié)構(gòu)形勢(shì)、構(gòu)件尺寸等。尤其是優(yōu)化設(shè)計(jì)基本的鋼筋混凝土房屋結(jié)構(gòu)體系，往往自整體布局與具體構(gòu)件兩個(gè)角度進(jìn)行分析。影響整體布局的關(guān)鍵因素是建筑物的柱網(wǎng)尺寸、層高、體型、抗側(cè)力構(gòu)件位置等。具體構(gòu)件主要是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾面、布局、鋼筋及混凝土的配筋構(gòu)造、強(qiáng)度等級(jí)、對(duì)于這兩大方面的因素，需要有專業(yè)的工程設(shè)計(jì)人員，熟知構(gòu)件設(shè)計(jì)規(guī)范并具有豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，而且善于分析與把握構(gòu)件受力特性及結(jié)構(gòu)，進(jìn)而選取最相適宜的方法展開優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

3 房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

賞心悅目的建筑是建筑的美觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相互協(xié)調(diào)密切配合的結(jié)果。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)追求適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工五種效果，而建筑設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)方法的應(yīng)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(jì)、合理，成為實(shí)際意義上的“經(jīng)濟(jì)適用”房。從建筑上分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和房屋工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)量方面。

房屋工程分部結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中，還應(yīng)該按照一切從實(shí)際出發(fā)的原則，結(jié)合具體工程的實(shí)際情況，圍繞房屋建筑的綜合經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)在滿足設(shè)計(jì)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(huì)使建筑物有太大的扭轉(zhuǎn)作用 豎直方向上應(yīng)避開使用轉(zhuǎn)換層，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yùn)用科學(xué)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：

（1）設(shè)計(jì)變量的合理選擇。通常的設(shè)計(jì)變量選擇對(duì)設(shè)計(jì)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(duì)變化影響不大的參數(shù)定為預(yù)定參數(shù)，通過(guò)這種方法可減少很多計(jì)算編程的工作量。

（2）目標(biāo)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(shè)計(jì)的約束條件，包括了應(yīng)力約束、裂縫寬度約束、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度約束、尺寸約束、從正常時(shí)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(biāo)約束到確定性約束條件等。設(shè)計(jì)中，要保證各約束條件必須符合現(xiàn)行規(guī)范的要求。

3.2結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)多個(gè)變量、多個(gè)約束條件，屬于一個(gè)非線性的優(yōu)化問題，設(shè)定計(jì)算方案時(shí)，常將有約束條件轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)約束條件來(lái)計(jì)算常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計(jì)算方案的設(shè)定后只需編制相應(yīng)適用的運(yùn)算程序即可得到我們的最終優(yōu)化結(jié)果。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化中應(yīng)注意的問題

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)踐之中，是目前一個(gè)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(dá)到降低工程造價(jià)的目的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用于項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)，舊房改造，抗震設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)優(yōu)化的方法及模型進(jìn)行實(shí)踐的過(guò)程中，要注意下面的幾個(gè)問題：

4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化應(yīng)注意前期準(zhǔn)備

因?yàn)榍捌诜桨傅拇_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(shè)計(jì)并不進(jìn)行參與，建筑師進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)的結(jié)果卻直接對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成影響，某些方案可能會(huì)增加結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)就能參與進(jìn)來(lái)，那么我們就能針對(duì)不同的建筑類別，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，合理的設(shè)計(jì)方案，獲得一個(gè)良好的開端。

4.2 概念設(shè)計(jì)結(jié)合細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

概念設(shè)計(jì)應(yīng)用于沒有具體數(shù)值量化的情況，例如地震設(shè)防烈度，因?yàn)樗牟淮_定性，計(jì)算式難免與現(xiàn)實(shí)有較大的差異，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候就要采用概念設(shè)計(jì)的方法，把數(shù)值作為輔助和參考的依據(jù) 設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)人員靈活的運(yùn)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，達(dá)到最佳的效果。

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要注意對(duì)于細(xì)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jí)鋼和冷軋帶肋鋼市場(chǎng)價(jià)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，從而達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

4.3 下部地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化

地基基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化首先要選擇合適的方案，如果為樁基礎(chǔ)，那么要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件選擇樁基類型，盡量節(jié)省造價(jià)。樁端持力層對(duì)灌注樁樁長(zhǎng)的選擇影響很大，應(yīng)多進(jìn)行比較以確定最合適的方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，工程造價(jià)在工程項(xiàng)目占有很大比例，具有重要的經(jīng)濟(jì)效益，所以優(yōu)化設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)能夠卓有成效地減少工程造價(jià)成本。與此同時(shí)，優(yōu)化設(shè)計(jì)房屋結(jié)構(gòu)要保障建筑的安全級(jí)別，合理化等，協(xié)調(diào)好技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩者之間的關(guān)系，切勿因重視節(jié)省成本，而忽視質(zhì)量或技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)整體目標(biāo)最優(yōu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員與工程師要分析房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，利用精細(xì)高效的工作標(biāo)準(zhǔn)及要求來(lái)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的房屋結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)