优化设计与优化方法精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的优化设计与优化方法主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：优化设计与优化方法范文

关键词：素描教学；教学方法；创造能力；想象能力

中图分类号：G42 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2013）05-0239-01

设计素描与传统素描不同，其涵盖内容十分广泛，如表现设计素描、结构设计素描、具象设计素描、意象设计素描、抽象设计素描等。设计素描是设计类课程的基础，强调对学生构思能力、表现能力、创造能力的训练和培养，通过科学的结构剖析、透视训练和理性推理，使学生创作出兼具审美性和功用性的设计素描作品。由于设计素描的教学质量与设计类学科学生的专业能力培养息息相关，所以探讨其教学方法和教学手段的优化具有重要的现实意义。

一、设计素描含义

设计素描是以设计概念为先导的素描造型形式，是以设计为教学目的而进行的各种素描实践活动。它以比例尺、透视规律、事物形体的内部构造剖析、三维空间观念及手法等方面的技巧，来表现新的视觉传达与造型手法。设计素描充分结合了现代设计学科的特点，强调造型能力的培养、观察能力的训练以及设计意图的表达，适用于所有设计专业，是一门专业基础课。设计素描在追求完美图形效果的同时，更侧重于追求设计的适用性和实用功能，表达设计者的独特设计意图。

设计素描不同于绘画素描，两者在本质上有着极大的区别。绘画素描强调绘画创作中的写实能力和表现能力，力求使艺术造型生动、富有感染力，体现造型的审美作用，成为陶冶情操的精神产品；设计素描是在基本造型的基础上，成为表达设计创意、交流设计方法的语言和手段，强调绘画中创造性思维和设计意识的体现，使设计素描为设计服务，关注功能性价值的实现，而不是单纯的艺术信息传达。所以，设计素描以实用性为主，精神内涵为辅。

二、当前设计素描教学存在的问题

（一）教学改革滞后

在设计素描教学中，许多教师对素描的写实主义风格盲目崇拜，久而久之形成了单一的教学模式。现阶段，国内许多知名院校对设计专业的素描基础课均进行了改革与创新，取得了良好的教学成效。然而，我国大部分院校的设计素描课程仍然延续传统的素描理念，以传授绘画经验、技法、指导与训练为主，强调对客观事物的模仿和再现，严重制约了学生想象力和创造力的提高，致使设计素描的教学改革严重滞后于设计学科类专业的发展。

（二）教学模式单一

大部分院校的设计素描教学以结构训练为主要教学模式，甚至有些院校直接将设计素描视为结构素描，没有考虑到不同类型设计专业的实际教学需要。在服装设计、工业设计、动画设计、环境艺术设计等设计专业中，设计素描将结构训练模式贯穿于始终，忽视了设计学科不同专业的指向性。同时，单一的教学模式仅仅关注于学生描绘能力、塑造能力、结构分析能力的培养，而不重视学生设计意念、逻辑思维、想象能力、表现手法的提高，使得设计素描的基础训练与设计专业需求相背离。

（三）教学方法和手段守旧

部分院校的设计素描教学理念落后，在教学内容上仍以静物写生、人像写生、石膏几何形体写生、圆雕写生为主。课堂实践中，教师的教学活动过于僵硬、死板，一般为教师先讲解相关基础知识，再以国外作业为范例，最后进入训练阶段，这种守旧的教学方法和手段容易使学生形成思维定式，影响学生创造力的发挥。

三、优化设计素描教学方法与手段

（一）改进传统常规的教学方法

设计素描的传统常规教学方法在一定程度上限制了学生思维能力和创新能力的发展，使课堂教学因循守旧，难以激发学生的学习兴趣，所以必须对传统常规的教学方法进行改进和创新。首先，打破传统静物组合方式和选择方式。传统物体组合方式包括高差异体量组合、体量类似物组合、关联性事物组合、质感差异组合等，教师应转变这些固定的物体组合方式，通过倒挂、包扎、悬挂、垒积等方式对物体进行随机性摆放，也可以让学生参与物体的选择，以此提高学生学习的主动性，活跃学生的思维；其次，让学生尝试多种素描手法和素描工具。教师可让学生掌握设计素描的不同表现手法，如擦、抹、涂、贴、印等，让学生体会不同表现手法所产生的视觉美感。教师也可让学生尝试使用多种绘画工具和各种有色纸张进行设计素描，以激发学生的学习兴趣，开阔学生的眼界，培养学生的审美能力和创新意识；再次，突破透视法则和常规构图的限制，让学生明确透视不是衡量画面美的唯一标准。教师可让学生对画面物体进行夸张化、平面化、扭曲的形象处理，在构图上采取求偏、求险、求满、求局部、求空等形式格局，拓展学生的想象思维和创造思维，提高审美标准。

（二）强化创造能力训练

在设计素描教学中，教师应当结合设计学科的专业特点，运用循序渐进的教学方法，在准确性训练、结构理解性训练以及质感和材料写真训练等素描技巧训练之后，强化学生创造能力训练。教师要在学生全面了解空间、形体、结构、材料等基本特征的基础上，引导学生从视觉效果、视觉特征、视觉传达的感受认知中探寻自己的造型思路，让学生捕捉新颖的意象。在创造能力训练中，教师要强调学生自主捕捉物象的审美点和特征点，并融入自己的感受，运用多种表现形式和手法进行创作设计，展现具有个人特质的审美追求。教师应让学生明确设计素描并不仅限于物象的模拟，而是一种更深层次的观察和发现，从而更准确的把握自然物象形体的本质特征，探寻更新颖和丰富的意象，潜移默化地提高学生的想象能力和创造能力。

（三）将现代元素融入教学

设计素描教学要重视教学方法的创新，使教学方法能够满足现代艺术设计和设计学科专业的需求，积极探寻将现代元素融入教学中的途径。首先，教师可利用多媒体教学手段实施情景教学，运用先进的多媒体设备展示经典设计，对其进行细致讲解，使学生能够全方位地研究和剖析作品，主动发掘作品的思路，进而拓展学生的设计思维，增强学生的创作意识；其次，学校可组织设计素描作品大赛、学术交流活动等，为学生提供相互交流、相互学习的平台，在实践中不断提高学生创作的综合素质。通过多样化的实践活动，使学生明确设计素描是一种创造性的思维活动，需要积累丰富的基础知识和审美素养，而不是简单的模仿性活动，必须发挥思维能动性力求创新和突破；再次，运用理论与实践的专题训练方式，使学生勇于尝试新的创作手法，如可让学生借鉴传统绘画的手法设计作品，也可让学生尝试不同地质纹理在设计中的运用效果，以拓宽学生的设计思路。

（四）开展针对性的创作训练

在传统的设计素描教学中，教师沿袭绘画性素描的教学方法，通过观察训练和写生练习来培养学生的造型能力，限制了学生创作思维的拓展，使学生陷入了设计素描就是物体临摹的误区。所以，教师必须根据设计素描的教学目的，开展针对性的创作训练，使学生从物象的内外构造关系入手认知事物本质，进而在物象中抽象出有价值的意象元素。在基本功教学方面，可划分为结构形态、明暗形态、质感形态等几个专题进行教学。在学生具备一定的造型能力之后，再开展主题素描教学培养学生的综合能力。如，以某种常见物品为主题，向学生提出特定的设计诉求，让学生根据诉求充分发挥想象力和创造力，创作出不同的设计方案。这种教学方法能够让学生将掌握的基本造型技能，通过想象和设计思维，运用到实践中去，通过设计手法和艺术语言阐释自己的意图。此外，设计方案完成后，让其他学生和专业教师评价学生的作品，在学生虚心接受别人建议的过程中，进一步思考作品在实用和审美方面存在的不足，进而使学生在创作实践中不断提高自己的设计能力。

四、结论

总而言之，教师要在设计素描教学中坚持以设计观念为指导，对传统的素描教学模式进行改革和创新，使设计素描教学模式与设计学科专业发展相适应，为学生不断提高设计专业能力奠定基础。设计素描要强调为设计服务，教师在教学过程中要使学生明确设计素描是兼具实用和审美功能的表现形式，充分发挥学生的想象能力和创造能力，培养学生创新思维、审美素养和造型能力，实现设计素描的教学目标。

参考文献：

[1]杨成品.李颖婷.艺术设计专业设计素描教学的模式与方法研究[J].新课程研究（中旬刊）.2012（7）.

第2篇：优化设计与优化方法范文

[关键词]结构设计；优化；应用

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0063-01

1.前言

在建筑设计进程当中，要求建筑师需竭尽所能，扬长避短，将实用性跟艺术性完美结合，优化完成房屋建筑设计工作，在保障建筑质量高质获取的同时尽可能降低投入成本，为此需针对建筑结构实施合理设计，兼顾经济跟美观，规避结构僵化问题出现。

2.简析结构设计的优化技术

2.1 步骤

构建结构优化模型――通常而言，一般按照三个步骤实施房屋结构的整体优化设计，第一，进行适合设计变量的优化选择，将直接影响设计要求的相关参数当作是变量指标，譬如说约束控制参数和目标控制参数等，其中结构造价以损失期望为目标控制参数，结构可靠度为约束控制参数，在设计中，针对变化范围相对较小或者是结合结构要求及局部设计需求综合考虑将能够充分满足设计要求的参数作为是预定参数，如此一来，便能大幅度减少设计及计算、编程过程所涉及的具体工作量；第二，将对应的目标函数确定下来，要求找到一组能够符合对应预定条件的截面几何尺寸、失效概率、钢筋截面积，使得设计总费用得以优化降至最低；第三，将具体的约束条件确定下来，在可靠度优化设计基础上，房屋结构优化设计约束条件涵盖有结构强度约束以及尺寸约束、变形约束、构件单元约束、应力约束、裂缝宽度约束、基于正常使用极限值之下的弹性约束至最终极限值之下的弹塑性约束等方面内容。在具体的设计进程当中，在实际房屋结构工程建设中有效采用结构优化设计，通过对比房屋结构设计中对应的实际目标约束条件，确保各类型条件均能符合现行规范需求，尽可能实现最优化设计。

制定结构优化设计计算方案――一般来说，在可靠度优化设计问题基础上能够实施房屋结构的优化设计，该项工作复杂程度相对较高，涉及有多约束非线性及多变量优化问题等方面内容，在实际的计算进程当中，一般会进行约束优化问题向无约束问题的合理转化并求解，相关计算方法包括有拉氏乘子法、复合形法及Powell法等多种计算方式。

有效实施程序设计――结合在可靠度基础上构建的结构优化模型及计算优化方式，可进行多功能且具备有较快运算速度的综合程序的有效编制。

2.2 实践应用

细部结构优化设计――在结构优化设计中，设计人员需在宏观把控的基础上给予西部设计更多重视，譬如说，异形裂缝情况，选择钢筋的时候，应综合考虑钢筋材料的极限抗拉力值等相关因素，基于塑性要求基础，择取合适的建筑施工钢材。譬如说为实现现浇板的良好受力，设计人员在选择一级钢跟冷轧带肋钢的时候建议选用冷轧带肋钢，房屋建筑的室内设计同样需满足相应基本需求，旨在确保建筑具备有良好的经济安全性。

地基基础结构优化设计――在建筑地基基础上设计进程当中，首先需要做到的是针对相关设计方案实施优化选择，若面对的建筑桩地基，则应结合施工现场的地理环境进行类型选择，旨在实现造价的优化节约，对于桩端持力层而言，因为灌注桩长会受到直接影响，所以应因地制宜地选择正确的结构优化设计方案。

2.3 功效

实现工程造价的优化降低――在具体的结构优化设计进程当中，通过对比高层住宅与多层住宅可以知道，建筑层数越多，则会产生越大的建筑面积，单位面积所占的土地面积则越小，能够尽可能实现用地成本的优化节约，然而伴随着建筑层数的加大导致建筑的总高度随之加大，为此需尽可能加大建筑跟建筑相互之间的距离，进而所占用的土地面积节约量跟建筑层数的不断增加难以拥有相同比例情况。针对建筑基础部分来说，其是建筑各层所共同使用的，可是伴随着建筑层数的不断增加，导致基础所承受荷载不断加大，基于此需强化增大建筑基础，如此一来，虽然建筑单位面积的造价大大降低，却未能获取像屋盖那样较为明显的效果。

实现建筑结构经济性的合理提升――伴随着建筑层数的逐渐增加导致建筑墙体面积及柱体积不断增加，进而加大建筑结构自身重力情况，基础及柱的承载力随之增加，建筑结构中的电气及水卫管线越来越长；反之，若是建筑层数相对降低，则能够实现建筑材料的有效节约，使得建筑能够更好地实现抗震效果，与此同时，降低建筑总体高度，进而缩短两个建筑相互之间的日照距离，从间接方面实现实际用地的合理节约。若是建筑拥有相同面积，其各自的形状各不相同的话，会造成建筑拥有不同的外墙周长，建筑形状为圆形或者是跟方形较为接近的时候，其对应的外墙周长系数则越小，外墙砌体及基础、建筑内外表面装修则越少，与此同时，建筑所具备的受力性能获得优化提升，其对应的经济性能有效增强。由此可见，充分实现结构优化方式的技术性，能够使得建筑拥有使用美观价值的同时尽可能降低投入成本，达到具体的经济适用、安全美观、便捷施工需求，在房屋建筑设计中合理应用结构优化设计手段，能够顺应现代市场的可持续发展要求。

3.结语

综上，在建筑工程建设中，建筑结构设计中占据相对较大的比例，合理采用优化技术能够获取较为可观有效的经济效益，要求设计人员需严格遵循经济合理、美观适用的相关原则，精心设计，运用先进的现代化科技手段，择取合理性较强的建筑结构设计方案，尽可能在降低造价的同时实现最大化经济效益的合理获取，确保建筑的高质完成。

参考文献

[1] 樊剑.关于建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探究[J].《城市建设理论研究（电子版）》，2013（24）.

[2] 吕芳.浅析房屋建筑的结构设计优化方法与应用[J].《科技创新与应用 》，2013（34）.

[3] 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）.

第3篇：优化设计与优化方法范文

【关键词】建筑结构设计 优化方法 房屋结构设计 前期设计 细部结构 基础结构

在社会持续发展和生活质量不断提升的背景下，人们对房屋建筑的要求正在从实用性转化为安全性和功能性，这给房屋设计提出了更高的要求，如何开展房屋结构设计工作，如何更好地控制和管理房屋结构设计工作成为当务之急。当前建筑结构设计优化方法成为行业验证和优化房屋结构设计的主要方法，有了建筑结构设计优化方法作为基础，房屋结构设计工作的经济性和功能性就有了保障，以建筑结构设计优化方法的应用为平台，房屋结构在安全、实用等环节就有了根本的保证。所以，在房屋结构设计工作中应该推行建筑结构设计优化方法的应用，从房屋结构的前期设计、细部结构设计、基础结构设计等重点环节出发，更好地发挥建筑结构设计优化方法的优势，建立起房屋结构的验证、计算和控制新体系。

1 建筑结构设计优化方法的概述

建筑结构设计优化方法是从理论上和经验上对建筑结构设计进行优化，以建筑结构设计优化的方法进行建筑结构的分析和认知，使建筑工程结构得到总体的优化，是建筑设计以及建筑工程分部得到结构优化和设计完善。对于建筑结构设计优化方法行业应该采取重视的态度，要控制建筑结构设计的重点环节，例如：应该尽量缩小质量中心和刚度中心的差异以及建筑的平面结构尽量对称与规则，合格的建筑结构设计必须满足这些基本的要求，这样的建筑结构设计意图才能够通过优化的评定。此外，建筑结构设计优化方法要求在水平荷载作用下建筑物不会产生很大的扭转效应。必须在满足建筑相应的功能条件下，在竖直方向布置尽量让竖直方向的相应的承重构件上下贯通。在结构设计中，为了减少结构设计与分析上的难度以及经济性，我们应该尽量避免使用转换层结构。对竖直方向的刚度也有着相应的要求，要求刚度的变化必须是渐变的而不是突变的，否则在刚度 突变 的地 方会出 现严 重的 应力 集中，这不利于建筑结构抵抗水平方向的动力载荷作用。

2 建筑结构设计优化方法的重要价值

对建筑结构的设计进行必要的优化，在对于房屋结构相关的设计中的应用意义重大，不仅能够满足了建筑的实用与美观，而且还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说，其当然希望用最少的投资，而获得最大的收益，然而又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证，这必然要求对结构设计进行优化。结构设计优化和传统房屋结构设计进行比较我们可以发现：运用设计优化的技术能够降低建筑的工程造价（6%～35%）。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调，并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能够保证相关规定的安全系数，还能够实现对建筑结构设计的经济性与实用性。

3 房屋结构设计中应用建筑结构设计优化方法的要点

建筑结构设计优化方法具有实践性和应用性的特点，在房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用主要集中在如下一些主要环节。

3 . 1 前期设计环节建筑结构设计优化方法的应用

房屋设计前期应该注意应用建筑结构设计优化方法，以此来控制房屋的结构，并做到对设计工程造价的优化。在房屋设计前期，方案、规划和计划处于初始阶段，全面应用建筑结构设计优化方法可以显示出房屋结构设计中结构的忽略部分，可以使隐蔽的风险和隐患得以暴露，这有利于优化房屋结构的设计形式，也有利于更高设计方案和计划，取得经济、效率、效益等多方面的效果和收获。

3 . 2 房屋细部结构设计环节建筑结构设计优化方法的应用

房屋细部结构决定着房屋整体结构的质量与稳定性，在房屋结构设计时期由于没有具体的实物和真实的数据，很容易在房屋细部结构计算中产生误差，在各种不确定因素的影响下，导致房屋细部结构设计出现重大的偏差，不但容易造成房屋细部结构设计问题，而且也给房屋整体结构带来风险。因此，应该利用建筑结构设计优化方法对房屋细部结构展开全面地控制，使房屋细部结构设计得到不断优化，最终形成最佳的房屋细部结构设计效果，避免细部开裂、错位、断裂等问题的出现，全面提升房屋细部结构设计的安全性、经济性。

3 . 3 房屋基础结构设计环节建筑结构设计优化方法的应用

房屋基础结构直接关系到房屋结构的整体功能和稳定，因此在基础结构设计环节中要全面应用建筑结构设计优化方法，对地基地质、桩基类型、基础结构等方面的设计进行全面地控制，合理确定桩基工程的形式，把握桩身长度和直径，优化基础结构的方案，确定基础结构、施工技术和资金投入的平衡点，在全面进行建筑结构设计优化的基础上，提升和保证房屋整体结构强度、结构稳定性。

4 结语

房屋结构是决定房屋建设质量、房屋工程性能的基础性参数，对房屋结构设计工作展 开全 面优 化是设 计工 作的 基本 要求，同时也是工程领域的重要工作。采用建筑结构设计优化的方法针对房屋结构进行演算、重构和优化，是建筑结构设计优化方法应用的主要方面，应该重视建筑结构设计优化方法的使用，建立建筑结构设计优化工作的体系，构建建筑结构设计优化方法应用的结构，全面提升房屋结构的强度与性能，做到对房屋结构设计工作的有效加强。

参考文献：

[1]佟月强，郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012（8）.

[2]孙有果.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用探讨[J].科技致富向导，2011（26）.

[3] 郑智 ，乐肖军.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品，2011（4）.

[4]叶少有，尹国.基于线性规划的结构设计优化[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2006（1）.

[5]佟月强，郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012（8）

作者简介：

第4篇：优化设计与优化方法范文

关键词：建筑结构设计、优化方法、房屋结构设计、应用

中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：

1 结构设计优化方法的理论体现

在从事项目设计过程中，不仅要考虑其美观实用，还要讲究安全可靠。也就是在突出其适用的同时，还要紧紧抓住美观这个环节，这就是结构的优化。这种优化的方法，站在建筑理论的角度，这种设计优化，分为项目分部结构和项目总体结构的优化等两个方面。而项目总体优化包括了系统方案的设计、围护结构方案以及结构的细部设计等。其中，也包括了选型、整体的结构布置、受力和造价分析等。因此，在项目施工过程中，要本着一切从实际出发为原则，结合现场实际情况，以效益为第一原则进行设计优化。

作为项目建筑师，必须在保证安全的前提下，进行设计优化。并且，对于一些新的模式以及结构，要敢于尝试。在设计时，建筑师，既要满足自己的设计意图，平面部分要对称、规则外，还要尽可能地缩小中心度的差异;纵向部分，要满足其使用功能，承重的部件要上下均匀贯通，尽可能减少设计上以及结构上的困难，纵向的刚度要循序渐进，避免应力过于集中。

2 建筑结构设计优化方法的应用及实践价值

2.1 结构设计优化方法的应用

结构设计优化，分为项目分部结构和项目总体结构的优化等两个方面。其中，分部结构优化包括了基础方案的优化、房盖系统的优化、围护部分的优化以及细部设计的优化等。以上部分也包含了造型、受力以及造价的分析等。并且在规范设计以及满足其使用功能的基础上，结合现场施工情况，争取最大化的经济效益。

2.2 结构设计优化方法的实践价值

本文经过研究与实地考察得出，作为建筑不仅要满足其长远的经济需求，在建筑投资上，也要尽可能减少支出，并且在建筑的结构以及安全性和合理性上，做出长远的规划。按实际来说，采用结构设计优化的的项目，不仅可以大大降低工程的造价，一般比原有预计可降低15%到30%。[1]可以依据合理的材料及性能，让建筑在各个结构层面与空间内，达到统一协调和安全的目的。同时，依据优化方案，还可以对整体建筑进行决策等。因此，工程结构的优化技术，是我们实现既经济又安全，既美观又实用的唯一途径。

3 房屋建筑结构设计与经济性的关系

在用地方面，很讲究用地面积。一般来说，用多少地皮和房屋的设计结构有着很大的关系，特别是对于高层建筑而言，其总的建筑面积可以被算作是各层的面积之和。由于层数的增多，其间距也必须加大，必须按照一定的比例，进行递增。

③由于层数的关系，对建筑面积的影响也很大，但影响的程度也根据结构的不同而不同。随着房屋层数结构的增加，对于接触的载荷量要求增大，出于安全的考虑，在其承重的结构方面，墙的厚度，柱和梁的粗细等，随着层数的增加，在承载等级以及抗震方面，都会相应提高。这就会令房屋的造价提升。

③由于层数增高，在各个方面的投资都要相应增加，在其结构的设计以及经济性上，不仅要注重安全，也要设计合理。比如，层高需要增加的基础抗震能力以及承载能力，相应水卫以及电气管线的增加等。房屋层面的高度，决定了材料、能源等的费用，这些都会造价产生影响。[2]

4 结构设计优化方法

任何一项工程要做到美观实用，是设计以及建筑的完美结合。首先在设计上要求安全适用，在施工过程中，要经济美观，同时，在建筑过程中，便于施工。而这种结构优化设计，不仅从技术层面解决了建筑中遇到的难题，也提高了结构设计的方法。使房屋达到了真正意义上的经济适用。在建筑结构设计的优化上，主要体现分部的设计优化和工程结构中整体的优化。

4.1 结构优化设计模型

有关于结构设计上的优化方法，主要从在各种影响因素中，找出主要的变量参数，并以此建立函数模型，结合科学的方法，得出最优的答案。其模型的建立主要遵循以下步骤：一是对主要变量的选择。在通常环境下，对变量的选择，都是基于影响较大的因素。对工程中涉及到的所有参数，按照其重要性划分出各个等级，先进性预定参数的制定，那些影响力小的都划到预定参数中，以便减少编程中的工作量。二是确定其目标函数。运用函数计算，找出符合条件的答案。按照条件来确定最优方案。对于房屋结构设计优化中，在约束条件的选择上，包含了很多的内容，比如要考虑应力的影响、裂缝宽度、尺寸和一级强度等，在正常条件下，极限状态到最后的终极状态，其弹性的约束力以及约束条件等，都要符合工程项目的设计以及施工的整体要求。

4.2 结构优化计算方案

由于在房屋设计以及结构优化中，涉及的变量较多，约束的条件也很多，因此，对于这个非线性问题，要求我们在做这个方案过程中，要能以繁化简，把有约束条件化为无约束条件，在此基础上进行各种的计算。在这方面，常用到符合型法、以及Powell法等。[3]我们只要在完成计算方案的基础上，进行编程就会得到最终的优化答案。

5 结构设计优化技术的实践应用

房屋结构设计的优化，由于其涉及面广，目前来说，应用比较广泛。利用这种优化的方式，在不改变房屋各种性能的条件下，起到了降低成本的作用。这种房屋结构设计优化方法，在项目整体设计中，都可以得到广泛的应用。也可以作为前提的设计，也可以用于旧房屋的改造等各种项目的各种环节。但是，在实际的应用中，也有几点需要注意：

5.1 结构设计优化应注意前期参与

由于项目的设计方案，都会影响总的投资金额。在前提方案中，这种影响尤甚。但是，由于前期方案在设计的过程中，对其结构的可行性以及合理性，考虑的并不全面。但其设计的结果，却可以直接影响到下一步对结构的设计，这在很大程度上，增加了结构设计的难度。因而增加了项目的总体投资。假设在方案拟定的初期，就加进来结构的优化设计，作为结构设计者，就可以根据建筑的不同类别，来拟定合理科学的结构，出具完备的设计方案，从而形成一个良好的开始。

5.2 概念设计结合细部结构设计优化

在结构设计优化中，对于一些概念性的设计，由于缺乏具体的量化指标，就如抗震以及防裂度等，由于其参数的不确定，在进行计算的过程中，就会出现与现实不符的情况。因此，面对这样的问题，就需要采取概念设计，用以往的数据作参考，把人的灵活性以及智能充分发挥出来，达到最优化的结果。

作为设计者，在对宏观进行把握的同时，也不要忽略细部的设计。比如异形板的裂缝现象。在钢筋的选择上，也要充分考虑到它们的极限抗拉力等因素，在满足其塑性的基础上，选择适合建筑施工用的钢材。比如，因考虑到现浇板的受力，作为设计者在冷轧带肋钢和一级钢进行选择的过程中，就要选择冷轧带肋钢。在房屋内里的设计，也要满足其最基本的要求，这样，才能既经济又安全。[4]

5.3 下部地基基础结构设计优化

在地基基础的设计上，首先要对方案进行选择。如果是桩地基，就需要根据施工现场的地理环境来选择类型，以便节省造价。在桩端的持力层，由于影响着灌注的桩长，因此，需要因地制宜选择适合的方案。

6 结构设计优化的现实意义

(1)优化设计，对于高层建筑以及多层建筑，多层相对于高层来说，在造价上以及占地面积上都有所降低。比如，屋盖部分，一栋楼仅需要一个，和层数没有关系。对于基础，虽说是公用的，会因为层数的增加会因为承受力的加重而增加投资，但是，相对于整体造价，远没有房屋整体效果那么明显。

(2)降低层数，不但可以节省物料，其抗震性能也会大大增强。此外，在对房屋平面形状进行设计时，选择圆形或者接近于方形的设计，其的周长也会相应减少，在其基础以及表面装修上，都会相应减少。而同时，其受力性及其经济性上，也会明显增加。

7 结束语

建筑物不但是实用而且还要坚固美观，这就需要建筑师发挥其长处，进行优化设计，让实用性与艺术性达到完美的结合。既要保证其质量，又要节省成本，这就需要完成设计结构的优化。在其设计上，既要美观又要兼顾，在其对称性上，也要避免发生扭转。纵向的设计要保持贯通，在其结构及其设计上，避免重复以及僵化，做到艺术性与实用性的完美统一。

参考文献：

[1]裘继飞.浅谈建筑结构设计[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2010年05期.

[2]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年09期.

第5篇：优化设计与优化方法范文

关键词:建筑设计；方案；优化；策略；方法

中图分类号：TU2 文献标识码：A

引言

建筑设计的理念是着眼于持久的长期价值，它通过良好的功能与适用性的产品，在很长一段时间里，能够给消费者带来很高的价值。因此在目标要求、市场要求、销售要求、材料要求、结构及其要素的合理选用与商品生命周期间的配合下。形成了最佳配比和系统优化的组合，避免了资源的浪费及增加无效的投入。房地产是一项投资大、风险高的行业,企业投资必须要有一定的回报率,为了提高建筑工程投资效果,优化建筑工程设计方案,是有效提高工程经济合理的关键。

1.建筑工程设计方案优化概述

建筑工程方案设计是依据设计任务书而编制的文件。主要由设计说明书、设计图纸、投资估算、效果图等四部分组成。根据国家规范及地方有关工程建设政策和法令的基础文件，建筑工程方案设计是建筑工程投资有关指标、定额和费用标准的的最初依据。建筑工程设计方案对建设投资有着重要的影响，通过科学的建筑工程设计方案优化能够有效降低工程造价10%左右，同时还能够对工程施工成本、施工质量起到简介的促进作用。因此，加强现代建筑工程设计方案优化对提高投资使用率、提高企业综合市场竞争力都有着重要的影响。加强建筑工程设计方案优化已经成为现代工程建筑投资与建设的首要工作。

1.1建筑工程设计方案现状分析

目前我国的建筑工程设计方案主要是本着对投资方要求负责的理念进行,有关部门仅对图纸等进行简单的审核,这就造成对建筑工程设计方案缺乏必要的考核与评价。而且投资方没有认识到方案设计对投资的影响,仅注重投标价与标底价的差距,没有认识到设计方案的优化对投资的影响。因此导致在投标过程中方案审核不细、概算粗略、要求出图时间紧、刻意压低设计费用。种种原因导致了建筑工程设计方案没有得到足够的重视,设计方案的优化也无从谈起,最终导致工程投资超标的现象屡屡发生。针对这样的情况,建筑工程投资企业必须认识到建筑工程设计方案优化的重要性,认真审核投标方设计方案,通过对设计方案的优化达到降低工程投资、提高工程造价管理水平的目的。

2.建筑设计方案优化的必要性

建筑设计方案优化是在建筑设计招标工作结束后，建设单位与中标设计单位需要立刻展开的一项重要工作，其必要性在于：1、中标设计方案有待成熟与完善方案中标并不意味着方案的完善。通常情况下，自招标文件公布至提交方案，留给设计单位的有效设计周期不会超过40天。同时，依据招投标法规，招标期间建设单位与设计单位之间除“答疑”之外不能进行其他方式的沟通，因此，在有限时间与有限交流的前提下，要求设计单位拿出能够充分领悟建设单位意图、完全满足建设需求的方案是不现实的。此外为了加快进度，目前建设单位一般都采用“概念设计方案”招标。在功能布局及技术标准等方面，中标设计方案的深度难以直接衔接后续的相关设计活动，需要在设计方案优化阶段加以深化与细化。

2.1建设单位的技术要求有待明确与落实

目前的建设项目，尤其是大型复杂建设项目，面临功能、交通、环保、景观、法规等越来越复杂的内外部环境条件和设计约束，在缺乏建筑设计方案雏形的情况下，建设单位很难提出明确详细的设计要求，其在设计招标文件中对功能需求、建筑风格的描述往往是模糊的或是框架的。因此，在明确中标方案后，应该基于中标方案的建筑布局，对各项技术要求、功能需求及设计约束进行逐一细化、优化和协调，并最终落实和确认。

2.2集思广益，博采众长

中标方案仅为一家单位的设计成果，其设计思路的局限性在所 难免。而设计招标过程中，少则三家，多则十几家单位参与设计，各投标方案的设计手法、设计亮点对开拓建设单位和中标设计单位的思路是有价值的，可以在设计方案优化阶段集思广益、博采众长，充分借鉴其他投标方案的优点，对中标方案进行优化完善。

3.建筑工程设计方案优化重点

3.1建筑工程设计方案的综合优化

建筑工程设计方案的优化以工程功能需求出发,以技术先进性、工程造价严谨性、财务审核规范性为重点,科学的进行设计方案优化。通过对施工技术的先进性的设计,科学的应用现代建筑施工技术,提高工程施工效率,达到降低施工成本、降低投资的目的。通过工程造价严谨性控制,达到工程造价对施工的指导目的,为施工成本控制奠定基础。通过财务审核规范性对工程造价、施工资金使用等进行控制,达到工程投资的科学使用,避免职务侵占、偷工减料等情况的发生。同时科学的建筑工程设计方案优化还需要对施工过程材料进场数量、进场时间、堆放场地与堆放方法的进行设计优化。通过科学的进场数量设计减少材料进场过多造成的场地占用、资金占用以及材料管理费用。通过科学的堆放场地设计能够有效减少施工过程二次运输费用,提高施工效率。通过科学的堆放方法设计优化能够有效的避免材料堆放不当造成的材料损失。总之,科学的建筑工程设计方案优化施工对施工全过程各项工作的充分考虑,建立现代化、精细化施工管理,以此达到建筑工程施工设计方案的最终目的。

3.2建筑工程设计方案的质量优化与管理

建筑工程设计方案的质量优化与管理对建筑投资企业与施工企业都有着重要的意义,是为了提高工程设计质量、满足设计规范要求、达到高标准工程的关键。建筑工程设计方案的质量优化是通过人员优化、项目设计管理优化以及科学的统筹安排来完成的系统工作。设计人员必须具有较高的专业技术基础,并对每个设计人员的专业项目进行整合,是专业人员的强项得到发挥,以此提高设计方案质量的提高。项目设计管理过程要抓住重点与关键点、对项目设计的方案图、施工图、预算等进行重点控制,以此提高建筑工程设计方案质量。设计过程中还要通过优化统筹安排工作、提高设计效率与各环节的交接,对交叉工作进行统筹安排。通过设计工作的统筹安排提高设计工作效率、缩短设计时间。对于工程设计中需使用新技术、新材料的,还要加强对可行性的分析与验证,对比同类工程中新技术新材料使用情况确保工程质量。设计部门或企业还要加强自身设计人员综合水平与素质的优化,通过在职学习、交流等方式提高设计人员的综合水平,有针对性的对专长人员进行培训。

4.如何提高我国建筑工程设计方案优化水平

建筑工程设计方案优化水平的提高不仅仅是提高投资方对设计方案的认识,还要通过国家主管部门提高监管力度、提高设计监理推广、完善有关法规、强化综合性设计方案优化等多方面工作共同提高我国建筑工程设计方案优化水平。通过建筑工程设计方案优化不能够单纯的强调节约投资,应从综合性考虑出发,注重设计的科学性、技术的先进性,以提高设计价值目标为基础、总体效益为出发点,达到建筑工程设计方案优化效果。

建筑设计方案的优化管理对设计项目的方案有着重要的意义,建筑设计方案的确定不仅仅是为了评选好的方案,优化选取方案不是目的,重要的是在建筑设计方案运行中进行优化管理。当建筑设计方案选取后,按专业部分进行优化、细化、量化而后运行。建筑设计方案优化管理,旨在于打破旧的、固定不变的教条,采取积极地动态管理方法。建筑设计质量的优化管理,在于建筑设计质量的优化与管理。建筑设计质量的优化关键在于建筑设计思想目标的确立,建筑设计思想的优以及专业技术人员的专业水平。因此,建筑工程设计部门或企业必须注重人才的培养,通过人才培养提高建筑工程设计方案质量、提高优化水平,以此提高企业的综合市场竞争力。

5.结语

现代建筑工程设计方案要求的提高对建筑工程施工企业有关部门的工作人员提出了更高的要求,要求施工企业专业技术人员不断提高专业技术与管理水平,以全过程、全面性施工管理理念对就建筑工程设计方案进行审核与优化,积极与设计单位进行沟通,为提高投资效率、提高施工质量奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]杨永波.建筑工程设计方案概述[M].中国建材工业出版社,2008,1.

第6篇：优化设计与优化方法范文

Abstract： This paper showed a dynamic model of describing the motion of plunger according to hydraulic pressure shaft effusion back and the plunger by resistance. Oil set pressure in plunger gas lift can carry out quantitative description by a set of production testing results. Put forward a more perfect shaft effusion mechanism， especially considering the liquid back and liquid accumulation as well as height of the plunger when shutting well. Compared with the traditional constant hydraulic model， the new method has higher precision， resistance coefficient of piston motion in four different phases is obtained， through the dynamic model and combining with actual material.

关键词： 柱塞；气举；排水；优化

Key words： piston；gas lift；drainage；optimization

中图分类号：TE3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）33-0040-02

0 引言

柱塞气举是间歇举升的一种特殊方式，利用一个金属柱塞提供一个可供举升液体的表面。与其他举升方式相比，它有几个优点：排水稳定，良好时气井产量达到最大。当气体供应充足时不需要封装。本文着重研究表面没有额外气体注入的柱塞气举方式。

Foss和 Goal通过对六十年代中期Hacksma相关研究成果和他们在1972年的研究成果总结出了第一个静态力学模型。1982年，Lea建立了第一个动态模型，1988年Avery和Evans联系ipr曲线做出了一个普遍适用的柱塞气举模型，1992年Chacin和Schmidt et al.使用整个系统的质量和动量平衡研究了柱塞在间歇气举中的作用进行了研究，1982年时white对有柱塞和没柱塞的经典间歇气举模型进行了柱塞气举特点的研究，研究结果令人惊讶，当柱塞中间有洞时液体的回落率最低。由此可得知，那种对柱塞只是一种移动分隔物的描述是错误的，不可取的。

1985年Mower和Lea et al.引入了实验室模拟井（735英寸224米深）测量数据，是关于13种不同柱塞的气体滑动液体回落以及柱塞上升下降速度的资料实验假设条件为：①油压不变；②柱塞下落速度恒定；③柱塞上升举液和液体累积稳定；④所以这种优化设计方法不可靠。该研究方法提供了一种描述柱塞举升的动态模型以及优化设计方法。

1 井口油压套压典型曲线的分析

对井口压力的研究是研究柱塞运动的基础。图1显示的是在一次循环中油套压力变化，资料来自中国四川。可以将其划分为两个阶段：关井阶段和开井阶段。

1.1 关井时期：油压从A点经B点到达C点。AB段增加迅速，这是因为突然关井会使高速气体突然停止流动，动能变为压能。由于气体存在弹性，所以气体速度减小是呈梯度的。图1中的b点代表着这种弹性压缩的结束bc段压力线性上升这是因为地层流体涌入井眼造成的。对于套压，呈直线缓慢增加。

如果我们记录下时间和油套压力，可由以下等式确定：

pc（t）=pco（t）+Kcvt，（0？燮t？燮t1）（1）

pt（t）=pto（t）+Kt1t，（0？燮t？燮tb）（2）

pt（t）=ptb（t）+Kt2（t-tb），（tb？燮t？燮t1）（3）

其中：t=某一关井时间，s；t1=总关井时间，s；pco=起始套压，Mpa；pto=起始油压，Mpa；ptb=点b处油压，Mpa。

上述等式中，Kc1，Kt1以及Kt2分别是套压线AB和BC段的斜率，分别为：

Kc1=■（4）

Kf1=■（5）

Kf2=■（6）

其中：Pc1=关井结束时的套压，Mpa；Pt1=关井结束后的油压，Mpa。

1.2 开井时期：与关井时期相似，套压随时间呈线性关系缓慢减小，如下：

pc（t）=pc1-Kc2t（7）

Kc2=■（8）

其中：t2=总开井时间，s；t=开井持续时间，s。

油压变化较复杂，可分为三部分：CDE，ESF，FG。

CDE：当井口突然打开，油管中的高压气体流入地面管线中，套压显著减小。当井口压力降至Psp时，井口压力会保持平稳，直到液体柱塞到达井口。E点代表着液柱顶端到达井口。CD段可由下式表示：

p■（t）=f■e■+f■（9）

其中：t=开井持续时间，s；f1、f2、f3=与pt1和psp有关的系数。

ESF：在ES时期，液柱逐渐离开井口。

点E到F压力的增加主要是由于井口液相摩擦阻力的增加。

对油管及环空中的液面高度还有被举升上去的液柱高度我们稍后将会说明在不同情况下柱塞运动的阻力系数可以由实验室测得，也可以通过现场资料与模型的对比得到。在此我们使用的是后一种方法。

2 液相累积以及柱塞高度

Lea对高气液比气井进行了研究，得出了液相累积的特点。在此我们使用了他的一些模型公式，并在其基础上做了修改。尤其是考虑了关井时期液相在油管以及还空中的运移以及井筒中的液体回落。一般来说，油管中的液面高于环空中的从图1中的压力分布曲线上看，可以用以下公式计算这两个液面高度：

Mower 和 Lea et al.做出了十三种商业柱塞的测试曲线，每一种柱塞都有一对曲线，如果石油工程师们不知道用哪一种柱塞，可以使用这十三种曲线的平均值，因此，通过联立柱塞动态模型，我们可以求出任一种液体漏失系数。

在打开时期的套管关闭，地层流体进入井筒，由于机理不同，两种流体以不同方式进入井筒。

3 排水柱塞气举的优化设计

排水气举的终极目的是获得最大产量，应该考虑两个方面：一个是举升频率，N应当越大越好，比如说，如果柱塞在到达井口后立即关井则产量很小，所以开井时间必须合适。除此之外，必须注意的是必须保证柱塞在上行阶段必须到达井口而下行时必须停在井底。

在最优化时，以井口油压套压为研究对象的话可以分出四种方案：

①关井直至达到最大油压套压，然后开井直至油压套压达到最小值；

②关井至某一油压套压，开井直到油压套压达到最小值；

③关井至最大油压套压，然后开井到某一油压套压，整个循环过程耗时小于一；

④关井至某一油压套压，然后开井到某一油压套压，整个循环过程耗时小于一。

在进行优化设计之前，我们应该进行开井关井测试，关井时间必须足够长以便于得出最大油套压力，开井时间也一样。对应时间应当记下来。要是没有现成资料也可以用临近相似井的资料求出阻力系数，若是这里没用过柱塞气举则必须进行测试确定动态模型。

4 结论

本文展示了一种可以根据油压套压井筒积液液体回落以及柱塞所受阻力来描述柱塞的运动的动力模型。测量了油套压动态曲线并对其进行定量分析。新模型较传统的恒定油压模型相比有着更高的精确度，通过动态模型并且结合实际资料，求取四种不同相中柱塞运动时的阻力系数。得出了一种更好的液体累积模型，可以计算液柱长度。为确保产量建立了一个优化模型，并讨论了排水气井气举优化的原则和方法。

参考文献：

[1]K·E·布朗．升举法采油工艺（卷二）．北京：石油工业出版社，1987：1-13.

[2]崔振华，余国安，安锦高等.有杆抽油系统．北京：石油工业出版社，1994，2：381-382.

[3]史云清．深层油田人工举升采油技术．西南石油学院学报，2002，24（2）：38-43.

[4]刘武，陈才林，吴小红等．多相管流流体温度分布计算公式的推导与应用．西南石油学院学报，2003，25（6）：93-95.

[5]陈家琅．气液两相管流．北京：石油工业出版社，1989：8-106.

[6]喻西崇，赵金洲，邬亚玲．国内外油气水多相管流技术研究．中国海上油气工程，2002，14（5）：32-37.

[7]Duns H. Jr， Ros N. C. J. Vertical Flow of Gas and Liquid Mixture in Well .Sixth World Petroleum Congress， Frankfurt， 1963： 22.

[8]Orkiszeweski J. Simultaneous Flow of Gas and Liquid as Encountered in Well Tubing. JPT， 1961， （10）： 1037-1049.

[9]Orkiszewski J. Predicting Two-phase Pressure Drops in Vertical Pipe. JPT， 1967， （6）： 829-838.

[10]Beggs H D， Brill J P. A Study of Two-phase Flow in Inclined Pipe .JPT， 1973， （3）： 607-617.

[11]张琪主编．采油工程原理与设计．东营：中国石油大学出版社，2000：68-92.

[12]崔振华，余国安，安锦高等．有杆抽油系统．北京：石油工业出版社，1994：1-100.

[13]Vogel.J.V. Inflow Performance Relationships for Solution Gas Drive Wells .Pet Tech， 1968（1）： 83-92.

[14]Standing M B. Inflow Performance Relationship for Damaged Wells Producing by Solution Gas Drive. JPT， Nov. 1970：1399-1400.

[15]Cheng A.M. Inflow Performance Relationships for Solution—Gas Drive Stanted/Horizontal Wells. SPE 20720，1998：1000-7393

[16]Joshi S D， Giger F M， Babu DK， et al．水平井油藏工程基础．张宏逵编译．油气田开发工程译丛，1991，8：2-11.

[17]Borisov， Ju..P. Oil Production Using Horizontal and Multiple Deviation Wells. Nedra， Moscow. 1964. Translated into English by Strauss J， Phillips Petroleum Co， 1984.

第7篇：优化设计与优化方法范文

关键词：仿生；桥梁设计；应用

一、仿生法的涵义

仿生法是人类对自然界生物自身形式或其运动状态进行模仿，利用其相似性来发明创造的一种学科。就目前而言，仿生法已经被应用到很多学科中，包括生物学、化学、工程学等，并在各自领域均发挥了重要的作用。自然界是一切生物的起源地，可以发现，自然界蕴含着宇宙的智慧，也正因如此，自然界中生物的组成结构往往比科学发明更先进。仿生法将自然界的智慧与各个学科相结合，更好的推动了科学的发展。在桥梁设计领域，桥梁设计师把感性层次的的自然智慧转化为可以度量的理性数据，经过总结分析形成一门系统的桥梁学科，以指导桥梁设计人员的桥梁设计工作。

桥梁设计是工程质量的前期保证，一是关系到后期的施工，二是关系到人们的安全使用问题。桥梁设计师作为桥梁设计的主体，对桥梁设计的质量以及安全都起到关键作用，而设计师的设计理念更是对桥梁的外观和结构起到决定性的作用。仿生法作为一门先进的学科，已经被应用到各行各业，并得到了很好的反响，因此，一个具有仿生法理念的桥梁设计师必然会更好地实现桥梁功能与造型的不断创新，这对于推动我国桥梁事业顺利发展具有十分重要的意义。

二、仿生法的理念与实践

经过亿万年的生物进化，各种生命结构已经呈现出非常合理化的状态。它们具有小巧、灵敏、高效的特点，现在很多科学领域都引入了仿生法，仿生法理念为科学领域提供了新的思路和方法、概念，通过对仿生法理念的应用各学科都取得了显著的研究成果。仿生法由于研究角度不同分类也不同，本文从宏观和微观两类来研究仿生法。宏观仿生法主要研究生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在的外部造型、表宏观仿生面纹理、力学构造特点、生物材料性能、生物的运动方式、行为规律、视觉意象等，微观仿生法则研究生物体内部微观系统，重点研究生物体能量转换、内部神经反应机理、信息传递处理和行为调控能力以及适应环境的生存能力等。在工程研究中，主要是研究生命系统中的结构或功能如何应用到工程技术中来实现其价值。通过研究资料分析仿生在工程中应用的可行性，然后建立模型，再通过计算机技术，分析、模拟、仿效生命系统，最后设计、制造出工程结构。

三、仿生法在桥梁设计与优化中的应用

人源于自然，因此从潜意识里对自然有一种难以言说的亲近感和归属感，因此在桥梁设计工作中，很多思路和理念都来自于自然界，如果仔细观察目前的桥梁，可以发现，有些桥梁造型与自然界的某些事物具有惊人的相似性，这也从另外一个角度说明仿生法在桥梁设计中已经占据着重要的地位。仿生法可以分为宏观仿生和微观仿生两大类，同样的，在桥梁设计中亦包含以上两类。然而，不管是宏观仿生还是微观仿生，按照应用来分，均大致可分为三个层面，即功能机理仿生、形态仿生以及结构仿生。

（一）仿生法在桥梁功能机理中的应用

仿生法中研究的生物，主要指的就是自然界中的动植物，而对动植物的机理研究又是仿生法的重要内容之一。机理研究主要研究与动植物相关的力学、动植物的运动形式以及植物的能量转换等。事实上，这类仿生人们很早以前就已经参与研究，例如参照鸟类的翅膀来对飞机两翼进行设计。值得注意的是，科学发明与自然生物之间虽然有很多通性，但是毕竟存在着一定的差异，因此仿生法的发展并不只是一个纯粹模仿的短期过程，而必须经历一个不断纠偏和调整的长期阶段才能达到较为理想的效果。

显而易见，桥梁在使用阶段，桥梁的可靠性和耐久性对桥梁自身的正常使用起着决定性作用，为了确保桥梁使用阶段的质量和安全，在桥梁设计阶段就必须全面考虑到这些影响因素，并寻找出解决方案。研究表明，参照动植物的机理来进行桥梁设计可以有效地解决桥梁设计问题，一个成功案例是德国一所大学的生物研究，研究人员对某种巨型植物的刚度进行试验，发现这种巨型植物能够调整自身的结构和形态来适应外界的压力，于是研究人员得到灵感，将此原理应用于大跨度桥梁的桥墩和桥塔，使得设计出来的桥梁能够很好地协调各个方面的压力，从而发明出有生命特征的大跨度桥梁，对当代桥梁设计的创新起到了很好的推动作用。

（二）仿生法在桥梁形态上的应用

最早的仿生法桥梁设计师对仿生桥梁的设计是一种纯粹的模仿，设计出来的桥梁形象怪异，甚至有些脱离实际，造成施工难度很大，有的根本无法与施工技术相匹配。随着设计人员设计理念的成熟，桥梁设计师渐渐意识到，仿生法在桥梁建筑中的应用，需要立足于实际状况进行设计，脱离实际的形态仿生是完全没有应用价值的，也是完全没有意义的。例如，尽管自然界中很多的生物形态具有很好的仿效价值，然而在实际的桥梁施工中，则很容易面临负荷超重，结构复杂，没有可靠的施工技术等问题，因此在桥梁设计中，必须根据现实需求科学合理地运用仿生法理论，严格分析其可行性，确定其实际可行了之后才能进行桥梁的设计工作。

（三）仿生法在桥梁结构中的应用

如果注意观察，可以发现在生物界中，有许多动物的骨骼结构、植物的外形结构均对桥梁的结构设计有很好的参考作用。另外，随着生物学科的迅速发展，生物知识不断在日常生活中普及，人们也逐渐认识到了自然界中更多的生物结构形态，而这些结构形态无疑为桥梁的结构设计提供了更多的设计思路，如果可以将这些生物结构应用于桥梁结构，则桥梁设计必定会有愈加广阔的发展空间。自然界的生物充满了宇宙的智慧，许多结构均有完美的对称性和实用性，一旦将这些原则恰当地运用到桥梁设计中，那么必定可以设计出低耗能、高质量并拥有美好外观的新型桥梁。

结束语

大自然是一位充满智慧的导师，拥有无穷无尽的知识让人类去挖掘和学习。可以发现，日常生活中各种产品的设计灵感均或多或少受到大自然的启示。同样，桥梁设计中仿生法的应用对于我国桥梁设计的发展将起到不可低估的推动作用，这种新型的设计理念为桥梁设计师们提供了和谐、新颖的设计思路，也是我国“科技强国、创新强国”战略在桥梁事业中的具体实践。

参考文献

[1]高聚福.空间结构仿生工程学的研究[D].天津：天津大学，2012.

[2]马修・韦尔斯.世界著名桥梁设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.35～37.

[3]刘福林. 生物群落结构原型的仿生法模拟[J]. 生态经济，2008，16（7）：151～154.

[4]王书荣. 自然的启示[M]. 上海：上海科学技术出版社，1978.18～21.

第8篇：优化设计与优化方法范文

【关键词】结构扭转；设计优化；控制方法

目前各国都对结构扭转效应控制进行了一系列相关的规定，我国抗震规范以及高规对扭转效应控制的具体规定也在逐步的完善，鉴于这种情况，有大部分的研究工作者以及结构工程师都进一步思考和分析了这个问题，从而给建筑结构抗扭设计提供了一些参考意见。

1、结构扭转概述

在以往的经验中，我们发现，大部分的建筑结构发生破坏等情况都是由扭转造成的，因此，要想减小建筑结构遭受地震破坏的程度，就需要加强结构的抗扭刚度和抗扭能力，这也是目前结构设计中一项非常重要的概念。

建筑布置的不合理往往会产生扭转效应，所以要想控制扭转效应，在建筑的布置等方面就要尽可能的合理。抗震结构的设计应该遵循满足平、立面简单对称的原则，尽可能的减少凸出和凹进等等复杂的平面，平面的刚度也应该尽可能的保持均匀。

2、建筑结构扭转原因分析

外来干扰：当发生地震时，由于地面质量间存在着差别性的运动，从而使地面在产生平动分量的同时，还产生了转动分量，结构发生扭转的原因正是由于转动分量的迫使。但是，地震观测的工作条件比较复杂和艰难，所以目前来说，扭转分量的相关理论和计算方法还不是十分的成熟，部分的技术在实际工作中也没有得到解决，所以，现在的抗震规范大多都没有将地震扭转分量的计算考虑进去。我国的规范考虑了这方面的影响，并给出了明确的规定：当不规则结构进行扭转耦连计算时，可以将平行于地震作用方向的两个边的地震作用效应和一个适当的增大系数进行相乘，在通常情况下，短边可以取1.15，长边可以取1.05，如果扭转的刚度比较小的话，那么增大系数最小应该是1.3。

建筑结构本身原因：如果建筑结构的刚度中心不能够重合质量中心，那么在地震的作用下就会导致结构的扭转振动。如果建筑结构各层的刚度中心可以重合质量中心，但整个建筑的质量中心并没有在同一条轴线上，就也会受到地面运动的扭转分量、活荷载的偏心以及其他相关复杂因素的影响，从而形成结构的扭转振动。如果平面刚度不均匀，也会造成建筑结构的扭转破坏，影响平面刚度均匀状况的主要因素是剪力墙的布置是否合理。

建筑结构布置分析：在平面布置方面，如果是处于地震区中的建筑，采用圆形、方形或矩形平面为最好，同时也可以采用椭圆形、扇形、正六边形、正八边形等。三角形的平面虽然看起来也比较的简单和对称，但是它并不是沿主轴方向都对称，这样的话，地震时就容易产生比较强烈的扭转振动，所以，建筑应该尽量避免在地震区采用三角形。此外，在地震区内建筑也不适宜采用有较长翼缝的，象L、U、H、T、以及十字形等平面，因为这类平面在地震发生之后也容易产生各种程度的变形，从而加强地震带来的灾害程度。

在立面布置方面，处于地震区的建筑的立面也应该尽量的采用矩形或者梯形等比较均匀的几何形状，尽量不要采用有着突然变化的立面形状，因为那种形状突变的立面形象很可能会引起质量和刚度的剧烈变化，在地震的强力作用下，该突变部位就会因为塑性变形的集中效应而加重破坏的程度。特别应该注意的是，倒梯形建筑和大底盘形状的建筑尽量不能出现在地震区，虽然倒梯形建筑的建筑风格比较时尚，看起来比较的美观，但是它的质量、刚度和强度上有着严重的分布不均匀等状况，不符合抗震设计的原则；比如，它的上部质量大，下部质量小，从而使重心偏高，这样就会将倾覆的力矩增加；还有下部的刚度小，而上部的刚度大，那么就会增加底层的薄弱程度；根据以往的经验，在地震时，有许多的大底盘建筑，容易在底层裙房与高层主楼相连处发生刚度突变等现象，从而使主楼底部楼层处于相对脆弱的状态，这样就会使其容易发生塑性变形集中效应，从而造成破坏。

3、结构扭转性质分析

在地震荷载的作用下，建筑结构发生扭转破坏时，就会加大建筑抗推刚度较弱的一侧位移，从而使它的剪力持续增大，加重破坏程度；如果是平面的刚度不均匀，一端的刚度很小，而另一端的刚度却很大，那么，在地震荷载的作用下，楼板会跟着没有剪力墙的一端柱子的塌落而落下。如果是结构单元两端之间的质量和钢度有着很大差别的话，在地震的作用下也会发生扭转，从而在钢筋混凝土柱上出现交叉裂缝等。还有就是某些建筑的每层平面布置也不相同，有些柱子会有上下错位或者形状长边方向发生改变等情况，这些都可能会造成发生地震的时候，上层会因为底层柱发生折断而整体出现塌落等情况。如果是结构平面形状不规则发生了破坏，那么交叉斜裂缝可以超过100毫米。通过研究单一受扭构件的破坏我们发现，少筋及超筋构件发生了脆性形式的破坏，而且是如果没有发生明显的塑性变形，而适筋构件以脆性形式遭受了破坏，这种破坏还是突发性的，具有比较明显的塑性变形，这种情况对于整体建筑结构发生扭转破坏来讲，具有突发性的破坏，塑性的变形量比较的小，这就属于脆性破坏的范畴。

4、扭转效应的控制措施

扭转不规则在平面不规则类别是排前位：根据以往发生的地震灾害可以证明，不规则的平面和质量刚度偏心以及扭转刚度太弱的结构，在地震的作用下，会受到严重的破坏。在实际的工程建设中，由于各种各样的原因，大部分建筑结构的平面布置和竖向布置都不能满足规范中要求的标准，所以，在以后的建设中，结构设计人员应该优化和调整抗侧力的结构布置，从而限制结构的平面扭转效应。

在建筑物的尽可能的布置抗侧力结构：根据力学的基本概念，构件离质量中心越远，构件的抗扭刚度就越大，因此，要在建筑物的多布置一些抗侧力结构，从而，既可以不增加抗侧力构件的数量，又可以显著的增大结构的抗扭刚度。除了在建筑物布置抗侧力结构之外，还可以调整结构的周期比等方法来实现这个目的，比如采用削弱核芯筒风度的方法来实现等。

抗侧力结构布置必须均匀和对称：在高层建筑设计中，一定要遵循均匀、分散和对称的原则，来布置抗侧力构件，从而使结构的质量中心尽可能的与刚度中心接近。

尽可能加大现有周边抗侧力结构的刚度：除了采用在最大位移处布置抗侧力结构来加大结构的抗扭力度之外，还可以加大原来的抗侧力结构刚度来加大结构的抗扭力度。方法有：可以将原来建筑物的单向剪力墙布置成多边形剪力墙，还要尽可能的延长，但是在外立面的转角处应该尽可能的避免开窗，更加不能开转角窗；可以采取加厚离质心较远处剪力墙的厚度来实现等。

裙房部分防止上下层刚度偏心：通常在高层设计中，主楼能够满足有关控制结构扭转效应的要求，但是裙房部分却不能满足，这是因为结构的上下刚度偏心较大，所以可以采取增加裙房部分刚度的方法来解决这个问题。

5、结语

本文主要通过分析建筑结构扭转的成因，强调建筑抗扭设计在抗震中的作用，并且根据建筑结构扭转的成因提出了设计的优化的建议和一些控制方法。

参考文献

第9篇：优化设计与优化方法范文

关键词： 网络学习资源； 组织流程； 模糊PID控制； 混合协议

中D分类号： TN711?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）14?0068?04

Abstract： Aiming at the complexity of organization process of network learning resources， optimal design of the organization flow is carried out to improve the efficiency of learning resource scheduling. Accordingly， a network learning resource organization flow optimization control method based on fuzzy PID control is proposed in this paper. The constraint parameter and the control objective function for organization flow control of network learning resources are determined first， and then the hybrid protocol for CDMA collaborative scheduling is adopted for the organization flow balanced configuration of network learning resources. The fuzzy PID neural network control model is used for analysis on the optimal solution characteristics of organizational process control objective function to implement process optimization. The simulation test results show that the network learning resource organization process can save the task cost of learning resource scheduling， reduce the time delay and improve the efficiency of resource allocation.

Keywords： network learning resource； organizational process； fuzzy PID control； hybrid protocol

0 引 言

随着网络信息技术的发展，采用网络学习方法进行远程教育学习成为未来教育发展的一个重要方向。网络学习的方式具有多样性，网络学习资源规模庞大，需要在交互信息构架模式下进行网络学习资源组织流程优化，提高学习用户对网络学习资源的共享和利用效率[1?2]。网络学习资源在进行组织分配和调度中，数据发送和传输的强度较大，受到延时和丢帧等因素的影响，导致学习效率受到影响，研究网络学习资源组织流程的优化方法对提高学习资源的利用效率和分配有效性方面具有重要意义。

1 网络学习资源组织流程控制模型

1.1 网络学习资源组织流程优化的约束参量分析

基于上述假设条件，本文构建的网络学习资源组织流程控制的约束参量模型由加权系数构成。构建网络学习中硬件资源访问控制模型，硬件资源的存储接口通过软件资源的扩展通道进行信息融合，得到网络学习资源组织流程优化的约束参量模型描述为：

式中：为网络学习资源组织流程的信任评估的阶数，可以设定为任意实数；表示网络学习资源组织流程的最小连通集；为流程控制的跃阶响应。

1.2 网络学习资源组织流程控制目标函数

根据上述控制约束参量分析，进行控制目标函数构建，假设网络学习资源组织流程控制中传输节点融合数据的时间序列模型描述为：

式中：为网络学习资源传输信道的选择权值；为学习资源分配的互信息函数；为时延估计。由于网络学习资源发送和传输的信息量较大，在进行资源分配中容易出现误差扰动，在网络学习资源组织流程分配进程管理中采用自适应误差补偿方法，得到信息流的分层能耗参量为：

式中：表示组织流程的多径分量；为传输信道的振荡幅值；为路由引擎的链路估计值。

采用Mesh网络架构方法，进行网络学习资源组织流程分配，设计转发引擎、路由引擎和路由信息列表[6]，得到在异构网络环境下网络学习资源组织流程的链路转发模型如图1所示。

根据图1所示的网络学习资源组织流程的链路转发模型，在每个时帧节点的竞争窗口内进行PID模糊控制，得到网络学习资源配置的随机数序列分量：

设网络学习资源分布式组织流程调度的概念格节点，基于Internet的Web架构模式，得到多个资源配置任务流集合的计算核函数为：

初始化网络学习资源组织流程的调度子集为。通过训练集进行特征分类，构建资源组织分布的分类属性集：

式中：表示网络学习资源分布空间的维数；为节点交换数据时间序列。利用已知的随机码得到簇头节点的加权向量β，网络学习资源组织流程控制目标函数为：

式中，是k沿堆栈指针的状态分布惯性矢量，满足：

对待分配的嵌入式网络中的网络学习资源信息流进行惯性加权控制，添加扰动补偿惯性系数ω，由式（8）可知：

通过上述构建的网络学习资源组织流程控制目标函数，进行组织流程控制目标函数的最优解特征分析，提高学习资源的组织流程优化控制效率。

2 网络学习资源组织流程优化设计实现

2.1 CDMAf同调度混合协议设计

在上述进行了网络学习资源组织流程控制约束参量和被控目标函数分析的基础上，进行网络学习资源组织流程优化设计。本文提出一种基于模糊PID控制的网络学习资源组织流程优化控制方法。采用CDMA协同调度的混合协议进行网络学习资源的组织流程均衡配置，CDMA协同调度混合协议设计描述如下：

提取网络学习资源组织流程信息流的时间序列为，通过结构相似度分析，得到不同权限的用户进行网络学习资源分配的CDMA协同调度传递函数为：

式中，为从网络学习资源应用服务层获得的信息特征维度。在网络学习资源的特征分布空间中，嵌入维数，得：

混合协议中缓存集合及缓存对象的跳邻节点满足。采用CDMA协同调度混合协议得到多个不同权限的用户频繁访问数据集，网络学习资源组织流程分布的多元参量二项式表示为，进一步采用信道访问积分融合方法进行尺度修正，得到学习资源组织流程稳态调度的收敛尺度满足正态分布，即满足，采用自适应博弈规划。对进入缓存的数据对象进行可靠性估计和缓存单元网格分区评估，得到状态特征统计量，根据正态分布特性，得到CDMA协同调度混合协议下的博弈函数满足：

根据设计的CDMA协同调度混合协议，进行网络学习资源组织流程优化设计。

2.2 基于模糊PID控制的资源组织流程优化设计

采用模糊PID控制方法进行资源组织流程优化控制设计，进行组织流程控制目标函数的最优解特征分析。网络学习资源组织流程配置和访问控制的流程如下：

算法：网络学习资源组织流程资源配置周期性更新

输入：网络学习资源配置和软件资源调度的模糊PID控制的边界条件。

输入：网络学习资源组织流程分配的时间间隔的取值为1，执行资源配置任务的任务流集合以及在优化调度模式下的执行效率状态变化。

输入：在网络学习资源组织流程树插入一个指针，得到。

（1） 根据网络学习资源配置的状态响应函数计算资源调度模型的组织流程分配PID神经元积分状态，查询资源信息服务和数据目录，初始化；

（2） 假设是任务请求的个文件，结合等待队列中的请求数量，将优先级属性的值更新为；

（3） 找到存储副本R的最佳站点，搜索所有的资源，采用模糊PID控制方法进行堆栈更新，更新频率为f，将插入副本R的排序表。操作结束，得到网络学习资源副本被放置在最佳站点（BSE），执行组织流程的时间设为。

综上分析，得到网络学习资源组织流程的设计流程如图2所示。

3 实验测试分析

为了测试本文设计的网络学习资源组织流程优化模型在提高管理和控制网络学习软件资源调度和配置中的性能，进行仿真实验。实验平台为通用PC机，CPU为Intel? Core（TM） i7?2600，网络学习资源组织流程配置中输入硬件资源的编译数据共18位，网络学习资源访问节点数的变化范围为220～1 024，阈值设为，首先进行网络学习资源信息特征采样频率为15 Hz。根据上述仿真参量设定，得到网络学习资源配置的数据采样时域波形。

以上述采样数据为测试样本集，进行网络学习资源组织流程优化控制。图3为采用本文方法和传统方法进行网络学习资源组织流程优化配置控制的误差分析对比结果。从图3得知，采用本文方法进行网络学习资源的硬件资源和软件资源配置的控制误差较低，能以更快的时间收敛到零，从而降低延时，提高学习资源分配效率，具有优越性。

4 结 语

本文研究了网络学习资源组织流程优化配置方法，提高学习资源调度的效率，提出一种基于模糊PID控制的网络学习资源组织流程优化控制方法。构建网络学习资源组织流程控制的约束参量和控制目标函数，采用CDMA协同调度的混合协议进行网络学习资源的组织流程均衡配置，采用模糊PID神经网络控制模型进行组织流程控制目标函数的最优解特征分析，实现流程优化。采用该网络学习资源组织流程能节省学习资源调度的任务开销，降低延时，提高学习资源分配效率，降低资源配置控制误差，具有较高应用价值和前景。

参考文献

[1] 陆兴华，陈平华.基于定量递归联合熵特征重构的缓冲区流量预测算法[J].计算机科学，2015，42（4）：68?71.

[2] BARTOLINI N， CALAMONERI T， LA PORTAT T F. et al. Autonomous deployment of heterogeneous mobile sensors [J]. IEEE transactions on mobile computing， 2011， 10（6）： 753?766.

[3] LIN T Y， SANTOSO H A， WU K R. Global sensor deployment and local coverage? aware recovery schemes for smart environments [J]. IEEE transactions on mobile computing， 2015， 14（7）： 1382?1396.

[4] KASHI S S， SHARIFI M. Coverage rate calculation in wireless sensor networks [J]. Computing， 2012， 94（11）： 833?856.