结构优化方法精选(九篇)
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第1篇：结构优化方法范文
【关键词】超深基坑，排桩内支撑支护结构，优化设计
随着城市化进程的快速发展，城市有限的地上空间越来越不能满足城市发展的需要，开发城市地下空间成为解决这一矛盾的重要途径。另一方面，随着建筑高度的不断增加，建筑基础的埋置深度也在不断的增加。基坑工程出现两个明显的趋势：基坑深度越来越大，工程环境越来越复杂。基坑环境保护的要求在不断的提高，同时基坑失效事故所带来的危害也越来越严重。如何确保在城市密集的建成区深基坑工程的施工安全和环境安全成为工程技术人员必须面对的课题。
本文结合青岛海景公寓深基坑支护设计方案，对岩土层开挖超深基坑中排桩内支撑支护结构进行优化设计研究。
1工程介绍
1.1工程概况。拟建工程场区位于青岛市香港东路南侧，国家级旅游胜地―――青岛市老人海水浴场以北，青岛啤酒城正南。设计单位提供的拟建物特征：地上30层，高99.80 m；地下4层，层高3.9 m～5.1m，层总高12.20m。现场自然地坪高-0.25m。平面尺寸为66m×45m。基坑东侧多为2层，7层砖混结构，距用地红线最近约为5.0m。基坑南侧和西侧均为砖混建筑结构，基坑北侧主要为道路和市政管线，用地红线距香港东路红线最近约为15.4m
1.2工程地质与水文地质条件。本场区内地形平坦，位于滨海平原地貌单元，第四系较发育。基坑自上而下依次穿越素填土、粉砂、淤泥质粉砂、粉质黏土、粗砂、粉质黏土、角砾，基地位于强风化岩层。支护体系的选用要遵循安全、经济、方便施工及因地制宜的总原则。一般要综合考虑场地条件、基坑开挖深度和范围、地质条件以及地下水情况等几个方面做出选择。根据本工程地层地质情况和周围环境要求，初步拟定围护方案为排桩内支撑支护结构：钻孔灌注桩的直径为1 200mm，桩间距为1 500mm，桩长23.4m，自上而下分别在标高-2.65m，-6.50m，-10.40m，-15.50m处设置四道支撑。
目前内支撑体系结构计算方法主要分为三类：简化计算方法、平面整体分析和空间整体分析。本文中采用的是平面整体分析的方法，即将支撑杆件、腰梁作为一个整体，视为一个平面体系，设置若干支座，借助大型有限元分析软件SAP 2000进行分析，得出支撑体系的内力与变形，最终设计出各构件的截面。
利用SAP2000对内支撑体系进行优化设计，大体上分为以下几步：
1）定义轴网类型。2）定义材料属性和截面。本文研究的内支撑为现浇钢筋混凝土支撑，支撑截面均为矩形。3）绘制构件。将每一层支撑看作一个平面桁架，选用线单元来模拟这一桁架。4）指定节点约束。分不同工况对该平面桁架施加约束。例如：两邻边约束、对边约束等。5）荷载工况。在内支撑计算中考虑静力荷载工况。6）分析工况。根据不同的节点约束，分不同工况对模型进行分析，得出不同工况下内支撑的内力，包括弯矩，剪力和轴向力。7）找出最不利情况下的内力，对支撑体系进行结构设计。
3A―A剖面结构设计计算
3.1排桩体系设计计算
根据前面提出的排桩内支撑体系的结构优化设计方法，以基坑东侧A―A剖面为例，对排桩体系进行结构计算。考虑工况，分段采用等值梁法计算排桩内力和各道支撑力，计算结果见表2。
表2 等值梁法计算结果
工况工况一工况二工况三工况四
Mmax/kN・m 173.0 324.5 658.0 986.0
T/kN 109.3 149.9 514.2 643.3
按各工况求得的墙上弯矩作出弯矩包络图，计算排桩配筋，计算结果见表3，按求得的支撑力设计各道支撑和围檩。
表3 排桩体系设计参数
参数桩径/mm桩长/m嵌固深度/m受力主筋箍筋
A―A 1 200 24.6 4标高10.4 m范围内：2828标高24.6 m范围内：323220@1 500
3.2内支撑体系的设计计算
内支撑系统由四道平面支撑和立柱组成。每道支撑包括环梁、腰梁和支撑杆。不同地质剖面计算求出的支撑系统需要提供的支护抗力是不同的，设计支撑系统时按所需最大支护抗力计算，第一，二道取N=353kN/m，第三，四道取N=571 kN/m，支护抗力较小侧将由基坑外侧的被动土压力平衡。
根据约束条件的不同，分四种不同支撑条件对支撑体系进行分析：1）X向两铰：即沿X方向在环梁的两端设置固定支座；2）两邻边固定1：将支撑体系的南侧与西侧的支座设置为固定支座；3）两邻边固定2：将支撑体系的北侧与东侧的支座设置为固定支座；4）全铰：将环梁的约束全部设置为固定支座。通过对计算结果分析比较得出：1）在X向双铰的支撑条件下，环梁的弯矩最大，支撑杆件的轴力最大；2）在将支撑体系的南侧与西侧的支座设置为固定支座的支撑条件下，腰梁的弯矩最大。在内支撑体系中，支撑杆件和环梁是主要的控制构件，因此考虑选用第一种支撑条件下各构件的最不利内力组合来对各构件进行截面和配筋计算。
第2篇：结构优化方法范文
摘 要 资本结构是筹资决策的核心问题,不同的资本结构,会带来不同的风险和成本,从而引起股票价格的变动,适当地利用负债资金,可降低资本成本,发挥财务杠杆作用,增加每股收益,促使股价上升,但当负债比率太高时,又会带来较大的财务风险,为此,公司必须权衡财务风险和杠杆利益的关系,合理确定负债数额,运用EBIT-EPS分析法,比较公司价值法,以确定最优资本结构。
关键词 资本结构 优化
一、EBIT-EPS分析方法的含义
每股利润分析法(EBIT-EPS分析法)是利用每股利润无差别进行资本结构决策的方法。所谓每股利润无差异点是指两种或两种以上筹资方案下普通股每股利润相等时的息税前利润点,亦称息税前利润平衡点。根据这一分析方法,可以分析判断在什么样的息税前利润水平下适于采用何种资金结构。这种方法确定的最佳资金结构亦即每股利润最大的资金结构。
二、EBIT―EPS分析法原理
负债的偿还能力是建立在未来盈利能力基础之上的。研究资本结构,不能脱离企业的盈利能力。企业的盈利能力,一般用息税前盈余(EBIT)表示。负债筹资是通过它的杠杆作用来增加财富的。确定资本结构不能不考虑它对股东财富的影响。股东财富用每股盈余(EPS)来表示。将以上两方面联系起来,分析资本结构与每股盈余之间的关系,进而来确定合理的资本结构,这样就产生了EBIT―EPS分析法,也叫做每股盈余无差异点法。
三、EBIT―EPS分析法的具体运用
案例:W公司目前拥有长期资本8500万元,其资本结构为:长期债务1000万元,普通股7500万元。现追加筹资1500万元,有三种筹资方式可供选择:增发普通股、增加债务、发行优先股。假设利率为9%不变,有关资料如下:
最后,我们可以从图示上得出结论:每股利润无差异点的息税前利润为870万元的意义在于,当息税前利润是870万元时,普通股筹资和债务筹资对企业来说,没有影响,会的到相同的每股收益,同样,当息税前利润为1173万元时,普通股筹资和优先股筹资对企业的影响是一样的,也会得到相同的每股收益,所以,可以说,当EBIT870万元时,普通股筹资比债务筹资和优先股筹资更有利;当870万元 EBIT1173万元时,选择债务筹资比普通股和优先股筹资都有利;当EBIT1173万元时,选择优先股筹资比普通股和债务筹资更有利。
四、EBIT-EPS分析方法的优劣分析
每股利润无差别点法的测算原理比较容易理解,测算过程较为简单。它以普通股每股利润最高为决策标准,也没有具体测算财务风险因素,其决策目标实际上是股票价值最大化而不是公司价值最大化。
另外,EBIT―EPS的分析方法是一种定量的分析方法,它只考虑了资本结构对每股盈余的影响,并假定每股盈余最大,股票价格也就最高。但把资本结构对风险的影响置之视野以外,是不全面的。因为随着负债的增加,投资者的风险加大,股票价格和企业价值也会有下降的趋势,所以,单纯用EBIT―EPS分析法有时会作出错误的决策。但在资本市场不完善的时候,投资人主要根据每股利润的多少来作出投资决策,每股利润的增加也的确有利于股票价格的上升。
五、EBIT-EPS分析方法的改进
1.我们采用“股东财富最大化”作为财务管理的目标,则能使股东权益增加的方案是可选方案。这时应该用“权益资本收益率”(ROCE)作为衡量的指标。ROCE是衡量股东投入资本所得到的回报的财务指标,它是税后利润与投入资本的比值。上例中当EBIT=900万元时,按“每股收益无差别点”法,应当采用负债融资。此时计算出的企业全部资本收益率(ROA)=(900-270)(1-40%)÷10000=3.78%,负债利率9%,可见资产的回报并未大于负债的利息,可知负债的利息支出超过了资产的盈利能力,负债在侵蚀股东权益。
因此笔者得出“ROCE无差别点”法。设用ROCE1、I1、C1和ROCE2、I2、C2分别表示股票融资和负债融资方式下的净资本收益率、负债利息和股权资本。由于在ROCE无差别点上,无论采用负债融资还是股票融资,其ROCE是相等的,则有ROCE1=ROCE2,即(EBIT-I1)(1-T)÷C1=(EBIT-I2)(1-T)÷C2,能使上述条件成立的EBIT为ROCE无差别点的息税前利润。用上例中的数据,则有:(EBIT-90)× (1-40%)÷9000=(EBIT-90-135)×(1-40%)÷7500,得到EBIT=900万元。
当EBIT>900时,运用负债融资可提高ROCE;当EBIT9%的情况下,负债利息才不至于侵蚀股东的权益资本,负债融资才会增加股东财富。
2.若要更准确地确定这个问题,应采用“企业价值最大化”作为财务管理的目标,此时能使总资本净增值最大的方案才是首选,所以我们选择目前国际上比较认可的财务业绩评价指标“经济净增值”(EVA)来进行分析。其计算公式是:
EVA=税后营业收入-资本投资×加权平均资本成本
EVA的计算结果反映为一个货币数量。如果其值为正,就表示公司获得的税后营业收入超过产生此收入所占用资本的成本;换句话说,公司创造了财富。如果其值为负,那么公司就是在耗费自己的资产,而不是在创造财富。因此公司的目标应该是最大限度地创造正的、不断增加的EVA。股权资本是有成本的,持股人投资A公司的同时也就放弃了该资本投资其他公司的机会。EVA和会计利润有很大区别。EVA是公司扣除了包括股权在内的所有资本成本之后的沉淀利润,而会计利润没有扣除资本成本。EVA的计算有两种方法:一是从净利润出发,EVA=净利润-股权资本成本;二是从息税前利润出发,EVA=息税前利润×(1-T)-全部资本(含债务资本和权益资本)×加权平均资本成本。其实最终两者得出的结果是相同的。
仍以上题为例,假设股东要求的报酬率为12%,即股权资本成本为12%,且增加负债对股权资本成本并无影响。则可以分别计算出两种筹资方式下各自的EVA:
由于EVA=(EBIT-D×Kd)(1-T)-E×Ke,其中D为负债、E为所有者权益、Kd为负债成本、Ke为权益资本成本、T为所得税税率。我们用EVA1和EVA2分别表示权益筹资和负债筹资方式下的经济增加值,则有:
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.
当EBIT一定时,EVA1总大于EVA2,且EVA1-EVA2=650。这意味着当股权资本成本为12%时,负债融资方式下的EVA总是大于股权融资下的EVA,故应选择负债融资。而现实中,企业筹借长期债务会加大财务风险,同时股东为补偿增加的风险,必然会要求提高风险报酬,从而引起股权资本成本的提高。而股权资本成本的提高又将减少负债融资方式下的EVA,当其提高到一定程度,负债融资方式下的EVA将小于股权融资下的EVA,就不应再采用负债融资。设EVA1=EVA2时的股权资本成本为R,则得出结论:当股东要求报酬率
第3篇：结构优化方法范文
关键词：结构设计、设计优化、探讨、应用
在房屋建筑结构设计过程中，在满足建筑设计师设计意图的基础下，平面布置应当尽量保持对称和规则，尽可能的缩小刚度中心和质量中心之间的差异，从而使建筑物在水平荷载下不至于发生太大扭转。在竖向布置上，在满足功能的前提下，应尽可能的使竖向承重构件上下保持贯通，可以不使用转换层则尽量不使用，避免造成结构分析和设计上的困难。竖向刚度尽量不要突变，应采取渐变的方式，避免应水平荷载作用产生严重的应力集中现象。
在工程项目和结构设计时，除了考虑设计对象基本的使用功能和可靠性外，还要考虑把设计对象尽可能设计的更完善一些，这就是研究结构设计优化技术的主要目的。它用科学的计算选取更合适本项目满意的结构方案。
一、房屋建筑结构优化设计模型与方案
房屋建筑工程分部结构优化设计包括以下几个方面：房屋基础结构优化设计、房屋屋盖系统方案优化设计、围护结构方案设计优化与结构细部设计优化。针对以上几个方面的优化设计，还包括了选型、布置、造价、受力等内容进行分析。在实际实施中，还应该根据实际情况出发，再结合具体工程实施情况，围绕房屋建筑综合经济效益目标进行结构优化设计。
（一）系统结构优化设计模型。结构设计优化是在各种影响变量中选取主要的参数建立函数模型，运用科学的计算方法得出最好的优化方案。结构优化建立模型大概分为以下几个步骤：设计变量中主要参数的合理选择，通常的变量选择主要选择对于总体结构影响较大的参数，将所有的参数按各自的影响属性划分分类，将影响不大的参数定为预定参数，这样可以减少函数模型中大量的计算。目标函数一旦确定，使用函数找出符合条件的最优解。最后是约束条件的确定，房屋建筑结构可靠性优化设计的约束条件包括了应力约束、结构强度约束、裂缝宽度约束、尺寸约束。在优化设计中，确定各种约束条件务必符合现行规范要求。
（二）系统结构优化设计方案。在结构设计中应设计多个变量和多个约束条件，设定计算方案时，常常将由约束条件转换为无约束条件计算，常用的方法包含有符合型法和拉式乘子法。在完成计算方案设定时只需要编制相适应的运算程序即可得到最优化的结果。
二、结构设计中优化技术应用所面临的几个问题
将结构优化设计应用到实践中，是比较广泛的一项措施，利用结构优化设计方法可以不改变使用性能下达到降低工程造价的目的，结构优化设计应用于整体设计、前期设计、抗震设计、旧房改造等各分部环节都能发挥巨大的效益。在时间应用中，应当注意几个问题。
（一）前期参与。前期方案的确定将直接影响到整体建筑的总投资，前期方案阶段结构设计并不参与是现在所面临的一个问题，建筑设计师在建筑设计时对于建筑结构的合理性和可行性大多没有考虑，但建筑设计结果会直接影响结构设计，有些方案有可能造成建筑总投资增加和结构设计的难度提升。假如我们在方案的初期，就选择合理的结构优化设计，那么我们就可以根据不同的建筑类型，选择合适的结构形式和合理的设计方案，打好一个良好的基础。
（二）细部结构设计优化。概念设计运用于没有具体化数值情况下，需要设计人员在设计过程中灵活运用结构设计优化方法，从而达到最好的效果。在细部结构设计优化中，注意各细节部分的设计，比如现浇板中异形板拐角处易出现裂缝，可把异形板划分成矩形运用。
（三）地基基础结构设计。地基基础结构设计优化首先应选择合理的方案，如果是桩基础，则要根据现场的地质条件选择合适的桩基类型，桩端持力层对灌注桩桩长选择有很大影响，应多比较选择合适方案。
三、结构设计优化的作用
（一）降低建筑总造价。在结构优化设计中，建筑层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用土地面积将越小，这样节约了土地占用面积，但随着建筑层数的提高，总建筑高端提升，楼与楼之间间距也在提升，传给基础结构的荷载也会增加，我们则要增大基础，又会扩大土地占用面积。虽然这样单位面积会有所降低，但是还是没有屋盖效果那么明显。
（二）提高建筑结构经济性。随着建筑层数提高，墙体面积和柱体积也会增加，导致结构自重增加，基础结构的承载力相应增加，水、电气管线相应加长，如果层数降低，可节约材料、利于抗震等，当建筑高度减少，两建筑间的日照距离也相应减少，间接节约了用地。如果建筑面积相同，选择的不同的平面形状，建筑外侧外墙的周长也会不同，合理的平面模型使外墙周长减少，外墙砌体、基础设施。内外表面装修都会减少，与此同时还提高了受力性能，增强建筑经济性。优化方法的运用，协调了建筑各部分单元，使建筑在更加美观的同时增强了建筑的可实用性，还减少了总体建筑的工程造价，这符合了现建筑结构的效益需求。
当前，随着我国经济快速发展，人们对于居住条件和生活环境要求越来越高，利用结构设计优化技术对建筑房屋进行优化设计，使其结构和美观相互协调，同时安全、经济、适用和便利是改善人们居住环境的重要手段。房屋结构设计优化理念注重以实际情况为准则，根据工程建设的基本情况，以控制造价成本为中心来进行结构优化设计，其内容就是利用对建筑的基础结构、屋盖系统结构方案和围护系统结构方案等环节，建立起一种关于结构优化设计模型，通过对各种不同的影响变量参数中的关键参数进行科学的计算，确立最终的建筑工程结构设计的优化方案。房屋建筑结构优化设计意义重大，一方面是大大提高建筑结构经济性，房屋建筑进行结构设计优化可节省材料，有利用抗震，减少内外表面装修，提高了其受力性能，增强了建筑的经济性能。二是结构优化设计大大降低了建筑工程的成本造价。节约用地，大量资料表明，房屋建筑进行结构设计优化能够有效降低工程成本造价25%左右，同时结构优化设计技术能够对施工材料的性能利用更加合理化，能够让建筑工程结构内部各个不同单元之间更加充分互协调，提升了建筑工程结构设计的经济性。
房屋建筑结构设计优化技术在现实的运用中，可以达到物美价廉的效果，不仅实现了房屋的美观和实用性，而且突出的节约了工程造价。在每个投资者眼中，在保证建筑结构可靠性和科学性的前提下，同时在建筑长远效益下，最大程度的节约工程成本，是首先考虑的因素，这样才能实现可持续性发展，用最低的投资成本获取最大的经济效益。
五、结论
房屋建筑结构造价在工程中是考虑因素较大的一个方面，结构设计优化技术的运用产生了巨大的经济效益。所以建筑部门和建筑设计人员应当遵守经济性、适用性和合理性的设计原则，再运用现代高科技手段，选择运用合适的建筑结构设计方案，用以实现降低建筑总工程造价并获取更大的经济效益。
参考文献：
[1]饶远文.结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2010，（09）：160.
[2]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播，2010，（19）：139+132.
第4篇：结构优化方法范文
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.
第5篇：结构优化方法范文
关键词：房屋建筑；结构；设计优化
中图分类号： S611 文献标识码： A
前言：
进入21世纪以来，随着物质生活水平的不断提高，人们的生活理念发生了巨大的变化。作为人们工作生活的场所，房屋建筑的结构设计也成为人们关心的话题。在现代消费观念的影响下，房屋不再仅仅是供人居住办公，遮风挡雨的场所，同时还被赋予了满足人们审美观念的新功能。当前，除了最基本使用功能外，建筑正在被开发出越来越多的新用途，同时也是人们实现审美追求，提高生活格调重要途径。建筑设计师在设计房屋时，不仅要考虑房屋的使用功能，更要从美学角度考虑更多的内容。只有二者协调统一，完美结合，同时满足使用者在使用功能和审美要求上的双重要求，才能成为受人青睐的建筑佳品。房屋建筑的结构设计包含的内容非常广泛，其根本目标是实现功能完善、质量可靠、符合人们审美情趣的设计方案。要达到这个目标，需要持之以恒的长期学习和实践，需要汲取其它优秀设计方案的菁华，取长补短，融会贯通，不断优化设计方案，充分利用空间资源，最大程度地满足房屋使用者的实际需要。
一、建筑结构设计优化方法理论
在对工程项目的结构进行设计的时候，不仅要对设计对象基础性的是用功能进行合理有效的考虑，还要对设计对象的美观程度进行有效的考虑。这也是工程结构优化的问题所在，简而言之就是使用科学的方法和语言把所有可能设计的方案进行集中，从而找到能够满足设计目标又能让人满意的设计方案。
对结构设计优化方案从理论上进行分析，主要体现在房屋设计的工程上面，其中包括房屋工程结构总体优化设计和房屋结构工程局部优化设计两个方面。对房屋整体结构优化设计又包括房顶系统的设计方案优化以及结构细部设计的优化设计方案。建筑师在保证设计安全的前提之后，就应该要对房屋设计勇敢的去创新和挑战，从而设计出独特美观的房屋设计。但是在创新的时候应该要注意尽量规则、对称，使质量中心和刚度中心尽可能的缩小，从而使得建筑的荷载能力进一步的提高。在竖向的设计方面应该注意尽可能的不用要使用转换层，从而减少结构分析和设计困难，可以大程度的减少建造经济，而且还能够增加荷载强度。
二、对建筑结构进行优化的重要性
在房屋结构的设计中，采用合理的建筑结构优化方案，不仅能够实现建筑物的实际使用价值，还能够很好地实现建筑物的经济价值和环保价值。此外，好的结构方案还可以最大程度上减少建设单位的资本投入，为企业带来更多的经济效益，还可以保护建筑施工现场的生态环境，实现经济利益与环保相结合的良好经营模式。因此，合理地使用建筑结构优化技术能够更好地实现建筑物的综合效益。建设单位开发建筑物的基本原则就是在最大程度的减少资本投入、建筑材料使用的基础上，实现建筑物的高质量和长期使用。况且建筑物只有在保证良好质量的基础上实现其美观、耐用、新颖等特点，才能够满足不同人群的需要，为企业带来更多的经济利益。与传统的建筑结构设计方案相比，建筑结构设计优化模式可以降低建筑成本。其采用的设计优化措施可以有效地实现建筑施工中各个资源的合理配置，以及各项建筑材料的充分利用，并且协调好房间的布局，使得这些布局能够有效的结合，共同发挥其使用功能。合理的利用建筑结构优化技术，在确保建筑物安全性能的前提下能够充分的体现出其创新性。此外，这种技术还能够帮助设计人员选择最为合理的设计方式。
三、建筑结构优化技术的经济意义
使用优化建筑结构的方法，能够使房屋在整体结构上更加科学、合理。在实际的房屋施工建设中，房屋的层数对房屋的成本造价产生了直接的影响。在一般情况下建筑物的单位面积造价会随着层数的增加而降低，但是在超过一定的层数之后(即超限建筑物)，房屋单位面积的造价反而会增加。因为随着建筑物楼层的增高，房屋中的承重墙和柱等结构将会受到更多的荷载，房屋的稳定性也将受到一定的影响。为了确保建筑结构的稳定性，增强建筑物的抗震性能以满足现行规范的要求，结构形式将会发生大的变化，从而房屋的单位面积造价也会进一步增加。想要在相同的用地面积内，达到理想的房屋设计效果，提高建设单位的经济效益，就需要合理的控制建筑物的层数，并且确保房屋良好的设计效果。使用建筑结构优化技术不仅能够实现对房屋结构的优化，还能够在有限的用地面积内实现最大化的利用效果，促进对建筑用地的合理使用。
四、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用
将建筑结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，不仅能够降低工程投入成本，同样可以做到使房屋结构设计达到最优配置，体现巨大的经济效益与社会效应。通常来说，建筑结构设计优化方法一般应用于房屋结构设计的前期设计环节、结构内部抗震设计、旧房屋的整体改造等方面。
（1）前期设计环节
房屋结构的前期设计环节是影响房屋经济性设计的重要方面，它会对项目的总投资资金造成影响。当前，在房屋设计方面存在的普遍的问题便是在前期环节并没有将建筑结构优化设计的方法应用其中，在设计前期并没有考虑到结构设计的科学性与合理性，甚至部分情况下，会对房屋结构设计造成负面影响。因此，必须在前期设计环节将建筑结构优化设计方法应用其中，选择较为合理、可行的结构形式，策划合理的设计方案，在设计初始时期保障设计的合理性，为整体设计创造较好的开端。
（2）上部结构的优化设计
想要对房屋建筑上部结构进行模型建立及优化，首先应合理布设剪力墙。保证剪力墙的质量均匀，使对称楼层的平面刚度中心点同楼层的结构重心相重合，从而削减地震、风力等外部荷载作用的扭转影响。假如房屋类型允许，尽可能应用大开间的剪力墙构造，同时增加剪力墙的墙肢长，这样，不但可以缩减墙肢的数量，同时还能够在保证刚度符合标准的基础上降低混凝土使用数量。另外，因为剪力墙中的暗柱一般应用钢筋建材，如果应用大开间的剪力墙构造能够缩减钢筋的使用该数量。然而，假如建筑所在地区的地质情况较差，而建筑对抗震性能的要求较高，那么，就不应采用大开间的剪力墙构造。
（3）房屋基础地基优化设计
房屋地基作为其结构设计的关键，为达到优化设计的目的，首先需要确保其地基结构设计的最优规划。随着建筑行业的飞速发展，房屋地基设计也正根据其建筑成品的功能、具体形态不同，其对地基的具体标准要求也存在着强弱差异，基于房屋基础地基设计更需要从其实际情况出发，设定好地基实际勘测计划，在结构优化设计时，秉承节省工程造价的原则，若地基设计主要以地桩为基础，则需要根据实际受力情况，对不同材质的地桩进行考察，选择最佳的设计方案。
（4）抗震概念设计
在房屋结构设计中，建筑结构设计优化方法主要应用于无具体数据参数指标的抗震设计情况。将抗震设防烈度作为设计案例，正是由于其发生具有较大的不确定性，实际计算情况通常会与预定设计情况产生差异，因此需要采取结构优化设计中的概念设计方案。将以往的数据作为辅助考察依据，在具体设计过程中，将建筑结构优化设计方法灵活运用于设计中，以期达到最佳设计值。另外，在保障宏观设计满足要求的同时还需要注重结构细节的设计。将房屋结构设计细节中现浇板的选用作为具体设计要求，若其异形板在拐角末端较易产生断裂情况，设计时则需要考虑钢筋选择的范围，在投入成本相当的情况下，选用极限拉力较强、能够满足塑性要求的钢筋材料。若现行规划的现浇板所选用的材质是在受力方面有较强功能的，此时为保障塑性要求，则可选择冷轧带肋式的钢筋材料。保障在内部结构设计时，现浇板外部里面的配置钢筋材料能够满足结构优化的具体条件，不仅能够为建筑安全设计提供保障，同样也可以达到经济性控制的目的。
（5）对统计结论进行分析
设计人员在进行了各种计算之后，要对统计结果进行认真的分析，并且找出各个设计方案中不同点和相同点，并且结合总体的设计情况和进展选择最佳的设计方案。设计人员在进行结论分析的时候，要注意不要遗漏一些细节问题。房屋的建设与设计是一项耗时长、成本高的项目，它不仅涉及到建设单位的利益，也涉及到了房屋使用者的利益，设计人员在把握细节的基础上，要注意从宏观上把握住当事人的利益，这样才能够有效的节约建设成本，进一步优化建筑结构。在进行建筑结构优化的时候，设计人员不仅要避免追求片面的利益，还应该避免为了追求设计创新而忽略了建筑实际情况。
（6）设计优化的范围
在对建筑进行结构优化设计的过程当中，要求相关的设计人员应该严格的遵守相应的结构设计规范，不仅仅能够对设计规范中的条例进行充分的了解，还要借个工程周边环境的实际对建筑进行合理的结构设计优化。与此同时还应该对结构设计规范中的不足之处做出有效的改变，比如:安全性比较差、要求过于宽松等等，设计人员应该对当地的实际情况适当的相结合，从而在实际的情况下保证建筑设计优化的效果。
五、结束语
总而言之，将建筑结构优化方法应用于房屋结构设计中，可以有效的达到降低工程总造价、提高建筑结构的经济性的目的。在保障房屋安全和使用质量的前提下，设计人员可以通过合理的结构设计，使得房屋结构在整体上达到安全、舒适和经济的目的。除去对房屋实用性及安全性的要求外，同时能够从整体上节省房屋工程建造成本，实现良好的经济、社会效益，较好地迎合了当前科学发展观、可持续发展理念的要求。
参考文献:
[1]马玉强．结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2013，(24):89－90．
[2]辛海虹．结构设计优化技术与其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2010，29(27):121．
[3]冷新义．试析结构设计优化技术在房屋结构设计中的应用[J].门窗，2013(05)．
第6篇：结构优化方法范文
关键词：建筑结构；设计；优化；应用
中图分类号：TU318 文献标识码：A
建筑结构设计优化的理念应注重实际为主，根据工程项目建设的实际情况，进行建筑结构优化设计要以计划成本控制为中心，其内容就是对建筑方案、建筑结构含楼盖结构、基础结构以及围护系统结构等环节，建立起一种关于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干关键参数的科学的计算，确立最终的建筑工程结构设计的优化方案。
一、建筑结构设计优化的意义
1、节省工程造价。建筑工程造价中建筑结构的成本大约占到总造价的50%，对建筑结构进行优化设计可以在很大程度上降低工程总造价，节约工程造价成本。建筑结构优化设计能有效的节省房屋建筑的投资成本，具有巨大的经济价值。
2、提高工程质量。目前设计单位的水平整体都在不断提升，但是首先很多工程师成本控制意识低，忽略对建筑工程的成本造价控制，只追求高的安全系数，从而造成设计过于保守；其次，没有相应的责任制，设计人员缺乏责任心，对建筑结构的设计概念不清楚，一味的使用计算机而不是大脑来进行计算，常常导致计算不合理或者与工程实际不吻合等等错误，使之结构设计存在安全隐患或者较大的浪费；另外，设计人员与建设单位的沟通不到位，没有完全理解建设单位的建造用途及建筑功能，进而造成建筑产品不能满足建设单位的需要。据统计，因为在设计过程中，设计质量差，造成功能布置不合理，相关专业工程师没有相互沟通，导致经常出现在施工过程中进行修改及返工现象，导致施工工期不能控制。同时因为工程质量差，工程存在安全隐患等问题，造成投资的巨大浪费。通过建筑结构设计优化可以有效的提高工程设计质量，降低安全隐患，减少投资浪费。
3、建筑结构优化设计的社会意义。国家的宏观调控力度在不断的加大，原材料的价格在不断的上涨，从而在建设的前期挖掘潜力，节约建筑造成成本、科学的优化设计，有利于节约建筑的原材料、保护环境，符合国家“低碳、节能、环保”的理念，利国利民。
二、建筑结构设计优化技术应用
通过结构优化设计技术来逐步改善房屋建筑的使用性能，进而提高经济性，大力降低工程成本造价。在某个建设工程项目中，结构优化设计技术主要应用于项目的整体设计、前期设计以及抗震设计等各个分部阶段环节，应用广泛，其发挥的效能也十分明显。
1、树立精品意识。结构优化设计过程是结构工程师打造设计精品的过程，预算专业提前到设计方案阶段，为结构工程师提供必要的经济分析数据，通过结构工程师与造价工程师对设计质量、品质的经济指标的全程控制，实现设计产品质量与经济的统一。
2、优化设计中正确理解应用结构设计规范。追求适用、安全、经济、美观以及便于施工是建筑结构优化设计的目的。因此，建筑结构优化设计不但要求结构设计工程师有丰富的设计经验，也同时要对建筑结构规范的条文的概念、定义、前提条件及适用范围有较为详细的了解，在建筑结构设计规范的基础上，能够把自身的结构设计方案科学的融入到整个项目工程中。对于一些大面广的工程中，某些条文规定不可避免的偏于保守，同时，也有些条文对一些特殊、复杂工程的设计工程条文安全性不足。因此，建筑结构工程师在优化设计中，应该充分利用扎实专业知识与丰富的设计经验，对上述问题做出科学与正确的判断，从而能够把握设计，使设计成果逐步优化，不断创新。
3、结构工程师要积极参与工程前期规划及方案。建筑结构工程师要积极主动参与前期工程规划及建筑方案，是实施结构优化技术的重点内容。因为，在在实际施工中，建筑结构工程建筑师难以把握对结构体系的受力的正确分析，相关建筑结构工程师要积极主动地参与前期方案设计，帮助建筑师构思与逐步创新，使得建筑师的建筑理念得以完美的体现。
4、合理的结构方案。要用整体的概念在待定的建筑设计中来完成结构整体方案的构思，处理好构件与构件，构件与整体结构的关系，充分利用和发挥整体结构与构件的最佳受力状态，使结构具有足够的承载力、刚度及良好的延性，尽可能使结构受力与传力简单、直接、明确，使之整体结构安全可靠协调一致，使建筑的型心与重心重合，避免及减小外力作用下的扭转效应，结构平面规则对称与竖向刚度的均匀一致，才能达到结构设计的安全经济。
5、建筑结构各部门相互协调与合作。建筑结构优化是一个复杂性的系统工程，涉及到的专业也很广，各个专业必须相互协调与配合。依据建筑学发展角度出发，现代建筑是综合性产品，包括建筑、结构以及设备等要素。因此，建筑工程在工程实施中，应该大力加强分工与合作，将各个构成要素进行充分有机结合，为打造出完美的作品夯实基础。在建筑工程项目设计中，最重要的环节是建筑设计与结构设计，只有将这两个环节充分结合，建筑工程实用、经济、美观大方效果才能充分体现，同时，建造结构受力更趋向合理性，大大降低了成本，简化了施工。但在建筑设计中，一些许建筑设计人员不遵循建筑的基本力学规律，过于注重设计方案创作的新奇性，导致这建筑结构难于处理，因此，建筑结构优化必须通过强化各个专业的合作与协调，才能够实现结构合理，成本降低。
6、建筑结构抗震概念设计。概念设计就是利用设计概念并以其为主线贯穿全部设计过程的设计方法，整个设计中包含着设计者的感性和理性思维。概念设计通过使建筑结构在遭遇到水平地震力作用下不会破坏，或者将对结构的破坏影响降到最低。因此对建筑结构的设计就要采取措施减小地震带来的影响，减小地震产生影响的重要手段是需要结构刚度均匀和对称，结构主体有足够的延性，能够有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏。同时多道设防思想又能使次要的构件在地震情况下先被破坏，从而使一部分地震能量得到消耗，在抗震设防中进行多道防线设计，能有效的抵抗地震力作用。
7、提高材料的利用率。结构的效能设计主要考虑充分发挥结构材料的力学性能，有效的减少结构材料的消耗，达到“少费多用”的目的。各种高强材料（高强度钢筋、高强度混凝土等等）和各种轻型材料（如轻骨料混凝土、轻型隔墙、轻型墙板）的合理利用可以有效的减轻建筑结构的自重，减小水平地震力的作用，减小基础顶部荷载等等8、充分考虑地基基础结构设计。地基基础是建筑结构设计的重要组成部分之一，其造价根据工程所建地地基土的不同，基础形式不同，其基础造价也不同，但其造价占工程总造价的比例也不同，其比例占总造价的20~25%不等。地基基础属于隐蔽工程，建筑物的高度与安全性等受地基基础影响很大。建筑结构中的地基基础的结构设计必须选择合适的方案，要依据现场地质条件上部结构形式、高度、层数、基础顶部荷载，综合进行基础选型及埋深等设计，最大程度的节省造价。
结束语
要科学合理的对建筑结构进行优化设计，使其在建筑业的发展中发挥更好的作用，降低建筑成本。通过概念设计、正确的计算及合理的构造措施来保证，设计要在实践过程中不断的研究、探索和创新，使其经济性和适用性的目标得以实现。
参考文献
[1]彭 涛.住宅项目设计管理研究[J].重庆大学，2011（4）：80~82.
[2]李晓荷.结构设计优化技术在建筑工程中的应用探讨[J].科技创业家，2011（6）：56~57.
第7篇：结构优化方法范文
关键词：建筑结构；优化设计；应用价值；方法
中图分类号：S611文献标识码： A
1 建筑结构设计的重要性
随着经济建设的不断变化与发展，人们对于建筑行业的逐渐重视，新的技术以及理念也在不断地被应用于其中，计算机技术的普及引起了建筑行业新的变革与发展。建筑结构设计就是采取先进的设计手段及理念，在有限的空间范围内进行完整的!合理的优化设计，将使用空间最大化，同时还要特别注意结构设计与构件之间，结构与结构之间的空间布局。这也是检验建筑结构工程师是否合格的重要标准之一。工程师建筑结构设计的重点不仅仅体现在设计理念上，而且对于其结构设计的经验总结也是极其重要的，随着计算机的发展，对于工程师的设计手段又提出了新的标准与要求，建筑工程设计师不仅仅要掌握专业的设计理念，同时还要掌握基本的计算机技能，将设计理念与计算机技术相结合使其更上升一个合理的高度，此时设计理念就尤其的重要，在整个建筑结构中必须完全的充分体现出来。
2建筑结构设计优化方法的应用实践价值
2.1结构设计优化方法的应用
结构设计优化主要体现在房屋工程总体设计以及局部设计当中，在房屋建设分布设计中，结构设计优化技术起到了至关重要的作用，对于结构基础方案的优化、房屋建设的优化、围护方案的优化!结构设计的优化等一些列优化设计都离不开结构设计优化的整体布局与设计，在整个优化过程中，还要结合具体的实际工程情况，进行合理的分析与总结，将其设计优化的整理理念可以充分体现在建筑结构优化设计中，在满足相关规定的前提下，进行经济效益的结构设计优化，进而达到节约经济的目的。
2.2结构设计优化方法的实践价值
在进行结构设计优化的过程中，必须从其长远的利益出发，将其结构设计的合理性完全的在整体建筑结构中有所体现。不能只顾眼前的建筑结构设计所产生的经济效益，这样很容易导致在使用中，随着时间的累积而将导致严重的经济失衡。在传统的设计理念里，采用其结构设计优化可以使建筑工程造价的成本降低至 5%~30%左右.然在结构优化设计中，利用材料的性能可以有效的将其建筑结构优化的各个部门得到很好的协调，在满足建筑规范的前提下，达到“适用、安全、经济”的目的。
3 在建筑中结构设计优化的方法
3.1整体优化和局部优化
任一项目建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。
3.2寿命优化和分阶段优化
每一个项目工程在限定的使用期限中，每一环节都有多种设计方案供以挑选，也就是每个阶段都可以进行方案优化。房屋设计人员应该依据各个阶段的性质对优化方法进行确定，从而对整体工程的寿命进行优化，保证建筑的施工质量，增加企业经济收益。
3.3桩基础优化
桩基础可以划分为灌注桩及预制桩两种桩型。因为灌注桩在施工时质量较难控制，并且操作复杂，时间较长。所以，如果在沉降符合相关标准的基础上，应利用预制桩进行施工。另外，因为在普通状况下，伴随着桩基的不断深入，土壤对桩身的作用及摩擦也随之增大，所以，应尽量选取长度较大的预制桩。
3.4对上部结构进行优化
想要对房屋建筑上部结构进行模型建立及优化，首先应合理布设剪力墙。保证剪力墙的质量均匀，使对称楼层的平面刚度中心点同楼层的结构重心相重合，从而削减地震、风力等外部荷载作用的扭转影响。假如房屋类型允许，尽可能应用大开间的剪力墙构造，同时增加剪力墙的墙肢长，这样，不但可以缩减墙肢的数量，同时还能够在保证刚度符合标准的基础上降低混凝土使用数量。另外，因为剪力墙中的暗柱一般应用钢筋建材，如果应用大开间的剪力墙构造能够缩减钢筋的使用该数量。然而，假如建筑所在地区的地质情况较差，而建筑对抗震性能的要求较高，那么，就不应采用大开间的剪力墙构造。
3.5结构同建筑的协调优化
在进行设计时，应尽可能保证建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向较多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重，而非承重的构建应选用质量较轻的建材。整体建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。
3.6结构同排水的协调优化
因为建筑中的给排水专用房间包含了大量的机械设备，其荷载强度也较普通的房屋较大。所以，尽可能将水泵房设置在地下室区域中。给排水房间中的管道较多，粗细不一，所以，应保证预留的孔径尺寸及预埋的深度符合标准，并且对楼板的穿孔位置进行加固。另外，尽可能降低水平方向的管线贯穿柱、梁等结构出现的几率。如果管道贯穿房屋建筑的承重墙，应进行加固维护。尽可能确保结构的布设同管网体系相协调，预防管道绕柱或梁的情况。
3.7结构同电气的协调优化
如果电气的管线是以导线的形式在金属管的外部或墙体、楼板处安装，那么，就可能对预制结构的施工造成困难。所以，如果管线贯穿建筑梁，则应在梁预制时事先留下孔洞，同时确保梁的宽度同墙体的厚度相同。如果不能相同，则要保证墙体的一侧平面同梁的侧平面相齐，从而保证管线不裸漏在墙体外面。房屋建筑中，电梯房包含很多的空洞，所预埋的构件也较多，所以，应单独对电梯房的强度进行计算，从而保证设计合理，确保施工质量安全。
4结束语
总而言之，利用对建筑的结构进行设计优化，可以保证建筑自身的功能，并且对工程资金投入进行控制。另外，建筑企业及开发商不应过于重视结构设计优化的经济效益，利用缩减建材、降低质量标准、削弱技术性能等方法来追求利益，并且也不可以一味的关注技术而忽视经济效益。房屋结构的设计优化其最终的目的在于保证建筑的功能、提高建筑的质量、提升环保性能，增加企业收益。为了完成这一任务，设计人员应不断提高自身水平，紧跟时代步伐，勇于开拓创新，为人民的居住及生活提供安全保障。因此，对建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用进行谈论是值得相关工作人员深入思考的事情。
参考文献：
[1]万年春．浅论建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J]．城市建设理论研究，2013（05）．
第8篇：结构优化方法范文
关键词：房屋结构设计；建筑结构设计；优化
一、房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的理论体现
在房屋结构设计中建筑结构设计的过程中，需要考虑的东西很多。不仅要考虑到建筑整体安全性和使用功能，还要尽可能完善设计，这就是我们通常所说的设计优化。通过设计优化，保证利用最为科学的方法，选择出最佳设计方案，从而更好地完成预期目标。从建筑理论上分析主要表现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程总体结构的优化设计两个部分。房屋工程结构总体的优化设计包括三部分，分别是屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。在分析的过程中还会涉及到受力分析、造价分析等。在设计的过程中，我们必须以实事求是，结合工程开展的实际情况，按照房屋建筑的经济效益目标进行合理的优化设计。
建筑工程师在设计的过程中，必须将安全放在第一位，在保证安全的基础上进行结构形式的创新。在设计的过程中，尽量保证平面布置的规则和对称，减少质量中心和刚度中心之间的差别，建筑物在水平荷载的作用下不会发生强烈的扭转。我们在满足房屋基本功能的情况下，还要保证竖向承重构件向下是连通的，尽量避免使用转换层从而减少设计上的难度。转换层在使用的过程中容易导致应力集中，不利于建筑整体的稳定性。同时我们要掌握好竖向刚度的变化，尽量避免出现突变的情况，因为这样容易导致用力集中，不利于建筑结构抵抗水平动力的荷d。
二、结构设计优化的现实意义
首先能够实现对设计的优化，保证建筑结构整体功能的实现。我们在优化结构设计的过程中需要对结构造型、受力性能和结构材料等方面进行优化。可以选择那些圆形和方形的结构从而保证结构的受力性。通过使用优化技术，保证工程开展的安全和经济。
其次还能够节约建造的成本。控制好建筑工程的造价能够实现企业经济利益的最大化。事实表明，通过优化结构设计能够降低15%-30%的造价成本。随着高层建筑的越来越多，这就对房屋结构承载能力提出更高的要求，需要保证墙、梁和柱的承载能力和抗震能力。通过科学合理的设计，能够确保结构各项功能的实现，并且减少结构所需材料，真正实现经济安全的目标。
三、房屋结构设计中的建筑结构设计优化措施
（一）设计结构模型
房屋结构设计中建筑结构设计优化方法基本可以分成三个阶段：第一阶段就是要选择变量。一般情况下，设计人员是需要根据一些较为关键的数字来决定最后设计方案。比如工程的目标参数包括房屋价格参数和预期产生的损失参数。当设计工作者将那些有小幅度变动的参数作为参考指标，就会降低设计和计算工作的难度，设计工作者能够迅速准确找到信息。第二阶段是确定函数。设计工作者需要在很多相似程度很高的函数中选择出与房屋横截面和钢筋尺寸匹配的函数，并对函数的各项性质进行简单分析，从而降低房屋建造的成本。第三阶段是衡量条件。我们在建造房屋的过程中，必须考虑到房屋的稳定性和功能性，考虑房屋尺寸、架构稳定性、架构刚性以及变形限度等指标，结合房屋建造的具体实际，对施工中的约束条件进行仔细分析，保证各项条件都符合最优的要求。
（二）决定计算方法
房屋结构设计中不可避免的会遇到很多计算问题，建筑结构设计优化是个复杂的过程，需要考虑到多个变量和多种设计条件。在计算的过程中，需要考虑到各种附加的约束条件。只有经过合理的转化，才能更好地得到计算结果，设计人员需要根据实际的情况选择出最佳计算方法，节约人力和物力。
（三）选择最优程序
在选择完房屋结构模型和计算方法之后，设计工作者就要选择最优程序。最优程序的功能齐全，并且工作效率高，这种最优程序在结构设计的过程中发挥着关键性作用。
（四）分析统计结论
在统计完相关的数据之后，就要对数据进行认真分析，找到设计方案之间的异同，从而选择出最佳的设计方案。设计工作者必须总览全局，对一些细节问题更要引起足够的重视。房屋建造需要耗费大量的人力、物力和财力，只有纵观全局，了解到各个环节的利弊关系，才能真正衡量好各个环节的利益，才能选择出最优方案。因此，设计工作者需要将节约成本和改进技术结合起来，在选择方案的过程中，兼顾二者，才能真正发挥出房屋建筑的功能。
四、房屋结构设计中建筑结构设计优化的注意事项
我们需要根据不同的建筑工程类型选择合理的结构形式，通常包括剪力墙结构、框架结构和框架―剪力墙结构三种类型。这三种不同的类型各具特点，因此在选择的过程中需要考虑到房屋的实际使用功能以及工程中可利用的资产，在确保质量的前提下选择合理的投资方案，保证建筑工程利益的最大化。在高层建筑结构中通常会使用剪力墙结构，优化时注意多遇地震下剪力墙结构弹性层间位移角限值（1/1000）、轴压比等限值。框架结构优化时多遇地震下结构弹性层间位移角限值（1/550），柱轴压比限值、最小配筋率，注意这种方式不仅但是柱截面较大，注意柱角可能会对家具的摆放产生影响。框架―剪力墙结构优化注意0.2V0调整、位移比控制、轴压比控制等等。
五、小结
总之，建筑结构优化设计方法的研究是一项综合复杂的工作，我们需要在今后的工作中多加摸索，争取用最少的资源实现最大的经济效益。建筑结构设计优化方法的运用能够更好的实现房屋的使用功能，能够更好满足人们的多样化需要，极大改变了人们的生活，有着非常重要的现实意义。
第9篇：结构优化方法范文
【关键词】建筑结构设计；优化方法；房屋结构设计；应用分析
随着经济的快速发展和科学技术的日新月异，广大人民群众更加关注房屋的质量是否有保证以及房屋内外的设计是否美观，地产商为了迎合社会公众的上述需求必须要对房屋建筑加大投入，然而成本超出预算必然会为建造者的最终受益带来消极影响，因此通过建筑结构设计优化方法的应用来降低房屋建筑结构设计的造价受到青睐，以确保房屋建筑能实现经济效益的同时保证广大消费者在房屋质量与美观性方面的需求[1]。
1.建筑结构设计优化方法的界定及其特点分析
建筑结构设计优化方法在目前的建筑领域被广泛采用，其进行结构优化的时候不仅要考虑到施工整体的便利性，同时还要关注建筑外观的美观性和实用性，因此建筑结构设计优化方法可谓是通过整合众多专业技术领域之后将建筑功能和使用目标全部包含在内的一种综合的结构设计模式，经过优化的建筑设计方案显然能满足住户需求的同时达到节约成本造价的目的。我国的建筑结构设计优化方法存在如下特点：
（1）结构设计优化方法涉及众多学科领域，其中包括数学、美学以及艺术学等，体现了一种学科的关联性和融合性。
（2）结构设计优化方法是为了满足广大住户的审美需求应运而生，所以经过优化的设计方案往往具有很强的美感，而且其在保证美观性的基础之上又能保证建筑施工的便利性和可操作性，因此具有美观性、实用性和便利性。
（3）结构设计优化方法的具体应用是在遵循一定原则和标准的前提下进行的，其强调优化方法的科学合理性和经济性，因为其设计的初衷之一就是为了实现造价控制，而且为了顺应科学发展观和可持续发展理念的精神，优化设计方法通常也要考虑到对环境的影响和能源的消耗，因此其具有科学性、经济性和环保性的特点[2]。
2.建筑结构设计优化方法在房屋建筑设计中的实现途径
在传统的房屋建筑设计之中，由于其过分强调对建筑质量的高要求和高标准，进而导致房屋建筑工程的造价成本经常会超出预算，而且每个施工阶段的造价预算也会相应的增加5%左右，甚至高的时候会增加9%，这样显然不利于建筑企业经营目标的实现。与此同时，传统的结构设计方法对于外观的审美需求较低，常常只注重其实用性而忽视其美观性，有些房屋建筑的风格和设计模式趋同，缺乏创新性，难以符合现代人，尤其是年轻群体的审美需求和个性要求。然而，在房屋建筑结构设计中恰当引进建筑结构设计优化方法，不仅能将房屋建筑的整体设计更加趋于实用，而且也能将美观性与环保性均融入其中，在有效控制工程造价的基础上，进一步保证建筑的质量安全以及满足住户的个性需求。据有关资料显示，房屋结构设计应用建筑结构设计优化方法之后大约可以节省四分之一的成本造价，充分实现建筑企业的资源配置，因此将建筑结构设计优化方法应用与房屋结构设计具有一定的必要性和紧迫性[3]。具体而言，建筑企业在房屋建筑结构设计中应用建筑结构设计优化方法可以从以下几个方面进行努力：
首先，对房屋建筑主体结构以及子结构的优化设计尤为重要，因为房屋主体结构决定着房屋建筑的基本框架，如果主体结构的设计出现偏差就会直接对房屋整体的安全性造成威胁，因此必须要重视对房屋整体以及主体结构的技术优化以确保房屋的安全性，同时对房屋子结构也要根据实际情况进行优化调整以确保主体结构的平稳性和协调性。
其次，对房屋建筑结构进行优化设计必须在前期进行而且在整个结构设计过程中也要始终贯穿，在前期设计方案优化中必须要对房屋建筑主体结构以及各个子结构的具体造价评估进行优化以降低成本，其中对于楼层的高度以及楼层间距等问题要在技术方面进行准确试验并确定最后的数据。此外要重视设计变量的计算，将各种变量和影响因素进行分类并经过精密计算设定预定参数，同时还要准确测定目标函数与约束条件，尤其是对于房屋建筑尺寸、裂缝宽度、受力等进行技术改进和优化。
最后，科学技术的发展促使计算机的利用率明显提高，充分利用相关的软件进行房屋结构的设计与优化成为当下流行的趋势，计算机软件的相对精准性能够有效的针对相关问题进行准确的数据计算以及实现对细节方面的改进。但仅通过计算机软件来对房屋结构设计进行优化存在缺陷，因为计算机软件毕竟只是机械的数据计算且不会综合考虑各种客观因素的影响以及没有应对突发状况的应急处理能力，因此在对房屋建筑结构设计进行技术优化还需要发挥设计人员的主观能动性来确保技术优化应用得以顺利实现。
以某地区的房屋建筑工程为例，此房屋建筑属于一栋五层楼高的写字楼，其建筑总面积达6375平方米，长57.1米，宽15.9米，房间的开间为4.7米，走廊的宽度为2.3米，此写字楼的基础持力层均采用细砂且冻土的厚度约为1米，地下水位深3.9米，房屋建筑的抗震烈度为8度。该写字楼由于高度较低可采用最小钢筋使用率，为了保证抗震结构的稳定性要采用最大的拉梁设计，同时由于层数较少可以省略对房屋建筑抗震能力的基础校验活动，对于建筑结构的钢筋结构优化应该通过数学公式的精确计算确定最优级框架结构。除此之外，设计人员在对设计方案选择之初就要对各个结构设计方面进行对比考虑，对方案设计的各项数据以及设计参数都必须进行核对，在方案确定之后也要对该方案中所涉及的一些敏感性问题，如房屋建筑的抗压性等，进行综合考虑，尤其是对于那些地处复杂环境之下的房屋建筑更加要重视对房屋抗外作用力的优化设计，而且在设计方案的整个修改过程中都要对结构的承重性进行优化设计。
3.结束语
综上所述，生活质量的提高让消费者更加注重对房屋经济性与美观性的追求，其中房屋建筑结构设计对于房屋建筑成本的影响较大，因此对房屋建筑结构设计应用建筑结构设计优化方法能在保证房屋建筑高质量的基础上满足消费者的各种需求，进而达到实现经济效益与满足客户需求的完美结合。同时建筑企业进行结构设计优化的同时必须要注意不能以牺牲房屋建筑质量来换取企业利益的实现，结构设计的优化同样要秉持质量第一的施工理念。
参考文献：
[1]陶小林，杨杨.浅谈房屋建筑结构设计中的应用优化技术[J].科技创新与应用，2013，（16）：264.
