發(fā)布時(shí)間：2023-08-31 16:36:37
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)概述樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計(jì);建筑結(jié)構(gòu);方案
Abstract: with the rapid growth of the economy, promoting the urbanization process pace and the building structure optimization design, is the realization of building ontology function and construction investment cost of the key method. Along with the national building economical society concept unceasingly thorough, building to connect to building structure and providers of optimization design put forward higher request. Building structure optimization design of project cost is to save one of the important means, and at the same time, the relationship between the safety of buildings and to maximize the benefit of investment.
Keywords: optimization design; Building structure; scheme
中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的突出表現(xiàn)和最終目的， 是為了降低工程的造價(jià)， 這是比較狹義上的說(shuō)法，但是在現(xiàn)實(shí)中對(duì)建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，主要指的是廣義的說(shuō)法，在降低工程造價(jià)的同時(shí)，保證其建筑的安全性，在利益最大化和質(zhì)量保證中找到一個(gè)最優(yōu)的平衡點(diǎn)，這就是目前建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義所在。
1.建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的概述
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本理論建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在建筑工程的決策階段、設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段。在建筑工程的決策階段，確定結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)所要達(dá)到的總體目標(biāo)，滿足本體功能，最大程度保障安全性，縮減投資成本；在建筑工程的設(shè)計(jì)階段，確定每一個(gè)子系統(tǒng)及整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布局；在建筑工程的建設(shè)階段，以結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)為建設(shè)原則，組織建設(shè)好每一個(gè)子系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局。決策階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化選擇是關(guān)鍵，設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是核心，建設(shè)階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化建設(shè)是基礎(chǔ)，3個(gè)階段互相驗(yàn)證、互為補(bǔ)充、缺一不可。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本要求:功能性建筑是人類的基礎(chǔ)物質(zhì)生存環(huán)境，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的終極目標(biāo)就是為了滿足人類對(duì)物質(zhì)生存環(huán)境的最大化需求。
2.建筑結(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)在建筑工程分部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和建筑工程結(jié)構(gòu)總體的優(yōu)化設(shè)計(jì)量方面。
2.1建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算方案
在設(shè)計(jì)模型已經(jīng)優(yōu)化后，工程師可以在概念、經(jīng)驗(yàn)和估算的基礎(chǔ)上借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行可靠的分析計(jì)算，經(jīng)過(guò)多次計(jì)算比較和調(diào)整，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理和經(jīng)濟(jì)。在利用計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，要注意以下問(wèn)題：不能盲目的依賴計(jì)算機(jī)-對(duì)于輸入的幾何圖形，構(gòu)件尺寸、荷載數(shù)據(jù)等應(yīng)認(rèn)真核對(duì)、力求準(zhǔn)確無(wú)誤，對(duì)計(jì)算參數(shù)的選取要正確合理，注意實(shí)際結(jié)構(gòu)與計(jì)算模型的差異。最后可以利用程序的工程量統(tǒng)計(jì)功能進(jìn)行不同結(jié)構(gòu)形式的對(duì)比，以找出最優(yōu)方案。
2.2進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。根據(jù)基于可靠度的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型和選擇的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法，編制功能齊全、運(yùn)算速度快的綜合程序。
2.3結(jié)果分析。對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。
在執(zhí)行以上步驟的過(guò)程中，必須要全方位、多角度考慮方方面面的問(wèn)題。這主要是因?yàn)榻ㄔO(shè)投資是一項(xiàng)耗資巨大的工程，涉及到的方面比較復(fù)雜，因此必須進(jìn)行總法規(guī)和考慮，不能僅僅為了節(jié)約資金投入而忽視了設(shè)計(jì)的優(yōu)化作用。要正確處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的對(duì)立統(tǒng)一是控制投資的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)中既要反對(duì)片面強(qiáng)調(diào)節(jié)約，忽視技術(shù)上的合理要求，使項(xiàng)目達(dá)不到功能的傾向，又要反對(duì)重視技術(shù)，輕經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)保守浪費(fèi)的現(xiàn)象。
3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性
建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下對(duì)資源配置提出的新要求。經(jīng)濟(jì)性是指通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最大化的節(jié)約各種材料資源，達(dá)到減少建設(shè)成本的目標(biāo)。另外，各種材料資源都存在一定的稀缺特性，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)能科學(xué)合理的減少材料的使用量，節(jié)省建設(shè)材料使用成本。
建筑的層高增加，由于墻體面積和柱體積增加，結(jié)構(gòu)的自重會(huì)增加，基礎(chǔ)和柱的承載力相應(yīng)增加，水衛(wèi)和電氣的管線會(huì)加長(zhǎng)；相反降低層高，可節(jié)省材料，有利于抗震，同時(shí)建筑的總高度減小，兩建筑之間的日照距離就會(huì)減小，間接的節(jié)約了用地。建筑面積相同，建筑使用不同的平面形狀時(shí)，它的外墻周長(zhǎng)也就會(huì)不同，這樣當(dāng)選擇圓形或是越接近于方形時(shí)，外墻周長(zhǎng)系數(shù)就越小，基礎(chǔ)、外墻砌體、內(nèi)外表面裝修都隨之減少，同時(shí)其受力性能也得到提高，增強(qiáng)了建筑的經(jīng)濟(jì)性能6%-34%。優(yōu)化方法的技術(shù)性實(shí)現(xiàn)，可以最合理的利用材料性能，使建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部各單元得到最好的協(xié)調(diào)，不僅可以實(shí)現(xiàn)建筑美觀、實(shí)用，而且在造價(jià)方面也有較大的節(jié)省，達(dá)到了建筑工程設(shè)計(jì)對(duì)適用、安全、經(jīng)濟(jì)、美觀和便于施工的一般要求。通過(guò)使用優(yōu)化設(shè)計(jì)手段，達(dá)到這5個(gè)方面的最佳結(jié)合，符合現(xiàn)今建筑商對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的效益的需求，也符合市場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展的需求。
4.工程概況及應(yīng)用實(shí)例
麗翠苑住宅小區(qū)位于中山市三鄉(xiāng)鎮(zhèn)，建筑面積約57674.79m2，由5層裙樓及32層塔樓組成，裙房平面尺寸為76.65m×63.62m，塔樓平面尺寸為37.65m×32.6m，將地下二層按規(guī)范要求的嵌固構(gòu)造處理，使其作為上部的嵌固端，嵌固以下埋深7m，以上99.8m（結(jié)構(gòu)計(jì)算高度）。建筑總高度為106.8m（未包括出屋面的電梯，樓梯間的高度）。該結(jié)構(gòu)平面布置不規(guī)則，在裙樓五層處進(jìn)行高位轉(zhuǎn)換。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裙房部分主要考慮由恒載及使用活荷載等豎向荷載引起的荷載效應(yīng)，主樓部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅考慮豎向荷載效應(yīng)，還要考慮水平地震作用及風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的荷載效應(yīng)的組合。綜合考慮裙樓部分大空間的設(shè)計(jì)使用要求以及主樓部分的抗側(cè)移設(shè)計(jì)要求，裙房結(jié)構(gòu)承重體系采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)形式，主樓采用剪力墻承重結(jié)構(gòu)體系。本建筑結(jié)構(gòu)在主樓抗側(cè)力構(gòu)件設(shè)計(jì)中，剪力墻主要承擔(dān)水平作用，框架承擔(dān)少部分水平荷載作用和大部分豎向荷載作用。主樓平面形狀不規(guī)則，因樓梯、電梯間均設(shè)置在核心筒內(nèi)，為提高主樓結(jié)構(gòu)的抗扭能力，剪力墻結(jié)合樓電梯間在主樓范圍內(nèi)采取了加強(qiáng)處理，具體厚度根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變形限值，由剛度、承載力和延性三者間的最佳匹配決定。 在主樓剪力墻的布置中，盡量按照下部轉(zhuǎn)換柱的所在位置來(lái)設(shè)置，以避免二次轉(zhuǎn)換及盡量減少需要轉(zhuǎn)換的剪力墻，經(jīng)過(guò)多輪的調(diào)整后，將原來(lái)方案中需要轉(zhuǎn)換的剪力墻減少了四條，使轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)大為減少，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，對(duì)經(jīng)濟(jì)性亦有提高。
5.結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)降低工程造價(jià)是控制工程投資的一個(gè)有效途徑,而正確處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的對(duì)立統(tǒng)一是控制投資的關(guān)鍵。對(duì)建筑工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)一直是結(jié)構(gòu)師們共同的目標(biāo)，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)比較科學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，不能片面強(qiáng)調(diào)節(jié)約投資,而降低技術(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),又要反對(duì)重技術(shù)、輕經(jīng)濟(jì),設(shè)計(jì)保守浪費(fèi)的現(xiàn)象。 因?yàn)橛绊懝こ淘靸r(jià)和建筑質(zhì)量的因素有很多，所以在實(shí)際的建筑機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一定要充分的考慮各方面的因素，在每個(gè)細(xì)節(jié)上都力求優(yōu)化， 只有這樣才能實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的最終目的，以更好的服務(wù)于我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】深基坑；支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)；優(yōu)化；應(yīng)用
前言：作為一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，深基坑工程在穩(wěn)定性與可靠性都方面很大程度受支護(hù)方案的設(shè)計(jì)是否合理而影響，很多方案中存在極小誤差便可使基坑出現(xiàn)失穩(wěn)并增加工程造價(jià)等問(wèn)題。對(duì)此對(duì)支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化過(guò)程中應(yīng)考慮到施工環(huán)境與施工狀況，實(shí)現(xiàn)工期縮短并使造價(jià)得以節(jié)約的目標(biāo)。然而現(xiàn)行優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)方面仍存在一定的不足，需在此基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的優(yōu)化措施以使設(shè)計(jì)質(zhì)量得以提高。
一、支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的相關(guān)理論概述
對(duì)深基坑支護(hù)的概念，根據(jù)以往學(xué)者研究可將其概括為利用支擋方式實(shí)現(xiàn)對(duì)深基坑周邊環(huán)境的保護(hù)以及側(cè)壁的加固。目前支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑中的應(yīng)用若從結(jié)構(gòu)原理或應(yīng)用材料性質(zhì)角度，主要可劃分為邊坡穩(wěn)定式、水泥土擋墻式以及板墻與排樁式三類支護(hù)體系，需在設(shè)計(jì)與開挖中以工程實(shí)際情況包括經(jīng)濟(jì)因素、環(huán)境因素、地質(zhì)氣候條件、材料應(yīng)用以及施工技術(shù)等進(jìn)行結(jié)構(gòu)型式的合理選擇。同時(shí)需提及的是在設(shè)計(jì)支護(hù)結(jié)構(gòu)方面首先需做好方案的優(yōu)化工作，其具體指為根據(jù)深基坑設(shè)計(jì)要求與施工目標(biāo)等進(jìn)行方案的確定。目的在于深基坑工程中關(guān)于支護(hù)結(jié)構(gòu)方面在選擇過(guò)程中存有許多制約因素，無(wú)法利用普通施工中根據(jù)費(fèi)用最低的要求進(jìn)行決策，因此引入多目標(biāo)決策模糊方式進(jìn)行方案的優(yōu)選。在完成方案確定后，具體施工前還需保證地下水位至少保持在基坑底1.0m以下，同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的支撐靠梯，避免存在踩踏支撐進(jìn)行作業(yè)的情況[1]。
二、優(yōu)化支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)中存在的主要問(wèn)題
盡管現(xiàn)階段我國(guó)在深基坑支護(hù)技術(shù)方面已逐漸趨于完善，且從許多相關(guān)理論內(nèi)容與實(shí)踐中都可尋找相關(guān)的優(yōu)化方法與模型。但從整體深基坑工程方面因支護(hù)結(jié)構(gòu)的不合理設(shè)計(jì)仍會(huì)出現(xiàn)較多的安全事故問(wèn)題，其原因在于支護(hù)技術(shù)方面存在一定的不足，具體表現(xiàn)在以下幾方面。
（一）優(yōu)化細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在的弊端
優(yōu)化細(xì)部結(jié)構(gòu)過(guò)程中若以數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行描述主要需考慮到如何選取變量、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)并確定相關(guān)的約束條件等內(nèi)容。但如前文所述深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)本身受較多不確定因素影響，設(shè)計(jì)中存有許多離散變量，一定程度上使優(yōu)化過(guò)程中易出現(xiàn)組合爆炸問(wèn)題。為簡(jiǎn)化優(yōu)化細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程，通常需利用基本李學(xué)內(nèi)容對(duì)其分析，這就要求充分考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性、土壓力等內(nèi)容，將造價(jià)最后為設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)進(jìn)行函數(shù)的優(yōu)化，以此得出相應(yīng)的設(shè)計(jì)模型。由此可看出，該過(guò)程在實(shí)際操作過(guò)程中需考慮許多學(xué)科內(nèi)容且涉及極為繁瑣的計(jì)算過(guò)程，是細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的難點(diǎn)所在。
（二）深基坑支護(hù)方案存在的問(wèn)題
深基坑支護(hù)的合理設(shè)計(jì)要求提供符合施工要求的具體方案。以往許多設(shè)計(jì)人員與學(xué)者在此方面提出極多理論性極強(qiáng)的設(shè)計(jì)模型與方法，要求施工決策人員與操作者需掌握更多學(xué)科內(nèi)容，不具備較強(qiáng)的實(shí)用性，導(dǎo)致具體設(shè)計(jì)過(guò)程中仍以工程人員依靠個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行具體判斷。同時(shí)在支護(hù)方案構(gòu)建方面，雖然關(guān)于細(xì)部結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)已提出許多策略，但如何構(gòu)建深基坑支護(hù)方案集仍不完善，其要求實(shí)際施工時(shí)對(duì)施工相關(guān)條件如水文地質(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)因素以及環(huán)境因素考慮其中。因此，深基坑支護(hù)方案的缺失或不完善成為制約細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的主要問(wèn)題[2]。
三、完善支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的具體路徑
（一）對(duì)優(yōu)化細(xì)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)容與設(shè)計(jì)原則進(jìn)行明確
在優(yōu)化內(nèi)容方面，完成支護(hù)方案確定后主要優(yōu)化設(shè)計(jì)相關(guān)的支護(hù)參數(shù)，如施工方案中體現(xiàn)的錨支護(hù)，在細(xì)部?jī)?yōu)化中便需對(duì)錨桿的具體設(shè)計(jì)位置、樁距數(shù)等內(nèi)容進(jìn)行體現(xiàn)并優(yōu)化。而在設(shè)計(jì)原則方面，要求滿足相關(guān)施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，注重對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)設(shè)計(jì)要求如強(qiáng)度、滑動(dòng)位移以及沉陷等考慮其中。同時(shí)需對(duì)支護(hù)高度與基坑平面位置進(jìn)行確定，分析如何利用當(dāng)前技術(shù)優(yōu)化相關(guān)的支護(hù)參數(shù)等。
（二）優(yōu)化細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的路徑
優(yōu)化過(guò)程中主要從四方面進(jìn)行，即：首先，進(jìn)行設(shè)計(jì)變量的選擇。要求將趁機(jī)坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)如結(jié)構(gòu)形狀、尺寸等內(nèi)進(jìn)行分析，將變量數(shù)量作為優(yōu)化細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)數(shù)。其次，進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)的確定。目標(biāo)函數(shù)的確定要求立足于優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)對(duì)工程完成準(zhǔn)確定位，如其中是否滿足經(jīng)濟(jì)型目標(biāo)或結(jié)構(gòu)位移偏量的控制等方面，需通過(guò)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行體現(xiàn)。再次，做好約束條件的明確工作。具體將設(shè)計(jì)變量在去職過(guò)程中限定在一定區(qū)間范圍內(nèi)，保證設(shè)計(jì)時(shí)符合約束條件要求。最后，設(shè)計(jì)模型的構(gòu)建。在完成選取設(shè)計(jì)變量、確定目標(biāo)函數(shù)與約束條件的基礎(chǔ)上便需進(jìn)行細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化相關(guān)模型的構(gòu)建，使其在符合約束條件要求時(shí)保證目標(biāo)函數(shù)中的相關(guān)數(shù)值為最優(yōu)，可采用最大值或最小值對(duì)最優(yōu)值進(jìn)行描述，以該設(shè)計(jì)模型為指導(dǎo)完成具體設(shè)計(jì)過(guò)程[3]。
（三）具體工程實(shí)例分析
以我國(guó)某地區(qū)工程為實(shí)例，其場(chǎng)地地面標(biāo)高大約在46.65m左右，且地下室埋深為24.8m。根據(jù)實(shí)際勘測(cè)調(diào)查，場(chǎng)地在地震設(shè)防烈度方面控制在8度，被劃入第一組地震分組，綜合分析該場(chǎng)地為能夠建設(shè)的一般性場(chǎng)地。而在水文地質(zhì)方面，通過(guò)勘察結(jié)果得出地下水在30.0m之內(nèi)可細(xì)化為三層，其中一層在埋深方面為4.80m左右，屬上層滯水。第二層在埋深方面約為19.10m左右，屬潛水，多以大氣降水為補(bǔ)給方式。第三層埋深則在23.41m左右，主要以卵石層為主，分析其可能向承壓水方面進(jìn)行轉(zhuǎn)變。完成勘察與分析過(guò)程后便進(jìn)行深基坑支護(hù)方案的確定，首先在護(hù)坡樁方面將預(yù)攪拌混凝土應(yīng)用其中并利用旋挖鉆機(jī)完成成孔過(guò)程。其次在預(yù)應(yīng)力錨桿方面，要求結(jié)合國(guó)內(nèi)與進(jìn)口錨桿鉆機(jī)完成成孔過(guò)程，并對(duì)成孔直徑進(jìn)行控制。最后利用樁間土支護(hù)的方式，將鋼板網(wǎng)片在表面進(jìn)行鋪設(shè)，在其中植入短錨筋，并完成混凝土的噴射過(guò)程。但注意該過(guò)程實(shí)施前需做好噴射厚度與鋼筋直徑的計(jì)算等。完成支護(hù)方案設(shè)計(jì)后，便需優(yōu)化細(xì)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，針對(duì)該工程實(shí)際情況，在支護(hù)方案中主要考慮護(hù)坡樁問(wèn)題，將5道預(yù)應(yīng)力錨干設(shè)置其中，在支護(hù)高度方面設(shè)計(jì)為24.80m，并對(duì)樁頂設(shè)計(jì)的標(biāo)高、護(hù)坡樁樁徑以及混凝土強(qiáng)度等方面嚴(yán)格控制。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，發(fā)現(xiàn)在支撐道數(shù)不變的情況下可優(yōu)化支撐位置，且通過(guò)樁間距的控制無(wú)需利用過(guò)多配筋量，很大程度上減少施工成本，具有明顯的優(yōu)化效果[4]。
結(jié)論：支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是保證深基坑整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的重要途徑。實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)正視深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的內(nèi)涵，立足于當(dāng)前優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的不足，在此基礎(chǔ)上通過(guò)方案的確定、變量的選擇、目前函數(shù)的確定以及相關(guān)模型的構(gòu)建完成優(yōu)化設(shè)計(jì)的具體計(jì)算，通過(guò)文中的實(shí)例也充分說(shuō)明在保證設(shè)計(jì)方案等合理的情況下，只需探求其中既可滿足經(jīng)濟(jì)效益提高又符合結(jié)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)的平衡點(diǎn)，便可實(shí)現(xiàn)支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化的目標(biāo)。
參考文獻(xiàn)：
[1]丁敏. 深基坑支護(hù)細(xì)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用分析[D].重慶大學(xué)，2012.
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關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 建筑結(jié)構(gòu) ，優(yōu)化方法
Abstract: the architecture is solidification of art, architecture, to reflect exquisite must will structural design and beautiful design reasonable collocation. Housing structure design has been seeking the safe, applicable, economic, beautiful, and construction and five effect. The need to design department or design personnel strictly abide by the five kinds of effect principle, make rational structure design, the application of the modern science and technology optimization method, realize the most effective play limited resources, finish to lower the project cost and get people to the goal of material and spiritual needs. The current, building structure design of the building structure design optimization method has been widely applied to the actual start of project, this paper the structure design optimization methods reflect of theory, the structure design optimization method of application and practice are analyzed and discussed.
Keywords: structure design, structure, optimization method
中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理論概述
1.1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的理念及意義
在進(jìn)行工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，除了要考慮設(shè)計(jì)對(duì)象的基本使用功能和兼顧其安全適用性以外，還應(yīng)盡可能將設(shè)計(jì)對(duì)象設(shè)計(jì)的更加完美，這就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題。定義為工程結(jié)構(gòu)在滿足約束條件下按預(yù)定目標(biāo)求出最優(yōu)方案的設(shè)計(jì)方法。隨著我國(guó)社會(huì)精神文明建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)于居住環(huán)境精神領(lǐng)域的追求已然形成一種時(shí)尚。對(duì)于人居環(huán)境的改善，其根本主要體現(xiàn)為美觀與結(jié)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)、配合，使得建筑工程滿足美觀的同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)規(guī)劃方面的實(shí)際意義。
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的內(nèi)容主要是通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、屋蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案、維護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案等其他結(jié)構(gòu)綜合進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程。在整個(gè)過(guò)程之中強(qiáng)調(diào)的是一切從實(shí)際出發(fā)，緊貼工程進(jìn)度、發(fā)展的實(shí)際情況，以控制工程造價(jià)成本為中心的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理念。
1.2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的實(shí)踐價(jià)值
與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，在設(shè)計(jì)中采用優(yōu)化方法可以使建筑工程造價(jià)降低5%~30%，可以盡量減少建筑結(jié)構(gòu)的近期投資并提高建筑結(jié)構(gòu)的可靠度。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的應(yīng)用能充分利用材料性能，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的各個(gè)單元進(jìn)行協(xié)調(diào)，規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)安全度，為建筑整體布局提供合理決策。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟
(1)整體優(yōu)化模型
房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法一般從三個(gè)方面展開。第一，選擇設(shè)計(jì)變量。在設(shè)計(jì)過(guò)程中將所要選擇的描述結(jié)構(gòu)特性的參數(shù)確立為設(shè)計(jì)變量，比如目標(biāo)控制參數(shù)和約束控制參數(shù)。而將那些變化范圍不是很大或者對(duì)設(shè)計(jì)要求而言局部設(shè)計(jì)考慮就能滿足設(shè)計(jì)要求的參數(shù)確立為預(yù)定參數(shù)，這樣做可以大大減少計(jì)算、編排、設(shè)計(jì)的工作量。第二，確定目標(biāo)函數(shù)。尋求一組可以滿足預(yù)定條件的鋼筋截面積和截面幾何尺寸以及是小概率，已達(dá)到總費(fèi)用最小。第三，確定約束條件。房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的約束條件包括強(qiáng)度和穩(wěn)定約束、截面尺寸約束、結(jié)構(gòu)整體約束、構(gòu)建單元約束、正常使用狀態(tài)下的變量從上限到下限的約束條件等。在設(shè)計(jì)時(shí)，若要使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法應(yīng)用于實(shí)際房屋工程，則必須通過(guò)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)際約束條件與目標(biāo)約束條件相比較，保證每項(xiàng)約束條件都能符合規(guī)范，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。
(2)設(shè)定優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案
由于房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中適用性優(yōu)化問(wèn)題較為復(fù)雜，屬于多變量、多約束非線性優(yōu)化問(wèn)題，所以在計(jì)算當(dāng)中，通常是將有約束優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束來(lái)求解。其中可以利用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法有拉式乘子法、復(fù)合形法等。
(3)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)
根據(jù)在以上整體優(yōu)化模型和選擇優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行編制，做出功能齊全、運(yùn)算快速的綜合程序。
(4)結(jié)果分析
在得出計(jì)算結(jié)果后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，最終確定理想的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
筆者以上敘述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的步驟，考慮到建筑工程投資數(shù)額巨大，涉及范圍較廣，所以在具體執(zhí)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)從多角度全方位的考慮問(wèn)題。正確處理技術(shù)與經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系，不能僅僅為了節(jié)約資金就忽視建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)、方法。在設(shè)計(jì)中不但要保證技術(shù)上的合理要求，還應(yīng)控制投資不被浪費(fèi)。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在實(shí)際應(yīng)用中主要是在不改變房屋建筑使用性能的前提下，利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)達(dá)到降低工程成本、提高經(jīng)濟(jì)性的目的。一般應(yīng)用在建筑的整體設(shè)計(jì)、前期設(shè)計(jì)以及抗震設(shè)計(jì)等各個(gè)階段，在以下筆者分為三方面逐一進(jìn)行論述。
3.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法應(yīng)注重前期參與
房屋建筑項(xiàng)目屬于長(zhǎng)期的投資計(jì)劃過(guò)程，所以說(shuō)在實(shí)際當(dāng)中非常容易受到影響，故而前期方案就顯得尤為重要。目前存在的主要問(wèn)題就是設(shè)計(jì)人員在前期方案階段忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法，在設(shè)計(jì)中不考慮建筑結(jié)構(gòu)的合理性，這樣持續(xù)下去在后期必然會(huì)因?yàn)樵黾咏Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)困難而加大成本投入。要知道前期方案的確定的好會(huì)會(huì)直接影響到總投資成本的高低，所以在前期方案階段使優(yōu)化設(shè)計(jì)參與其中，能夠有效避免投資過(guò)多所造成的浪費(fèi)。
3.2概念設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的作用
對(duì)于同一建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的布置上均會(huì)出現(xiàn)多種不同的情況，即就是幾經(jīng)確定了建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置，在不同種荷載情況下也存在著不同的分析方法。而且在分析的過(guò)程中，設(shè)計(jì)的參數(shù)、材料、荷載、承載能力的取值都不是唯一的。尤其是建筑物細(xì)部結(jié)構(gòu)問(wèn)題的處理更是復(fù)雜多變。應(yīng)對(duì)以上問(wèn)題要想單純利用計(jì)算機(jī)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，作為工程設(shè)計(jì)人員就必須根據(jù)自己的判斷展開設(shè)計(jì)，但是這種判斷只適用于一般規(guī)律指導(dǎo)下進(jìn)行，所以說(shuō)概念設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在沒(méi)有具體數(shù)值量化的情況下作為輔依據(jù)，可以避免設(shè)計(jì)偏差，從而達(dá)到最佳效果。
3.3概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題
在這一問(wèn)題上我們所希望的是通過(guò)概念設(shè)計(jì)，能使房屋建筑工程結(jié)構(gòu)在遭遇各種外力作用下不受破壞會(huì)將破壞程度降到最低，因此對(duì)可能遭遇的破壞因素進(jìn)行分析就顯得尤為重要，這里必須提到的一個(gè)因素就是地震，因?yàn)榈卣馃o(wú)法預(yù)測(cè)而且破壞力極強(qiáng)，所以在對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中就應(yīng)當(dāng)考慮到工程區(qū)域在歷史上的地震活動(dòng)情況和自然災(zāi)害發(fā)生情況，根據(jù)這些未雨綢繆，從計(jì)算及構(gòu)造等各個(gè)方面入手采取一些提高抗震、抗災(zāi)害的措施辦法。若要構(gòu)建這樣的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)防思想，就必須把概念設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，可以說(shuō)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的研究是一項(xiàng)非常復(fù)雜的綜合性問(wèn)題。我前邊增提到，安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀、便與施工等五種效果是房屋設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則，但是這五種效果之間又相互獨(dú)立、相互矛盾。所以盡管在結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用的今天，如何使這五種因素更好的融合仍然需要我們?cè)谝院蟮膽?yīng)用實(shí)踐中多探索、多積累，達(dá)到一種用最低造價(jià)實(shí)現(xiàn)最佳效益，既美觀又合理，魚和熊掌兼得的設(shè)計(jì)效果。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化技術(shù)；存在問(wèn)題
中圖分類號(hào)：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言：
目前，建筑在我們的城市建設(shè)當(dāng)中所占的比例是越來(lái)越大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)手段進(jìn)一步加深對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的重要性認(rèn)識(shí)，創(chuàng)造合適的條件，確定合理的目標(biāo)，采用科學(xué)的控制方法，各個(gè)方面達(dá)到最佳結(jié)合，降低工程的總造價(jià)，這不僅符合現(xiàn)今建筑商對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)效益的追求，也是市場(chǎng)可持續(xù)發(fā)展的需求，更是適應(yīng)綠色環(huán)保的要求。
一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化概述
對(duì)于現(xiàn)代的建筑來(lái)說(shuō)，任何建筑物的設(shè)計(jì)都要包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)、暖氣通風(fēng)設(shè)計(jì)和電氣設(shè)計(jì)等。所有的設(shè)計(jì)都要遵循以下四步：方案設(shè)計(jì)―結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)―構(gòu)件設(shè)計(jì)―繪施工圖。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，即是對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度以及穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)計(jì)算和驗(yàn)算，使其滿足各自對(duì)應(yīng)的容許條件，從而保證建筑物結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是指建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)。由于建筑工程所涉及到的內(nèi)容非常豐富，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化所包含的內(nèi)容比較豐富，其中包括以下幾個(gè)方面的具體內(nèi)容，第一，基本結(jié)構(gòu)的總體和分部?jī)?yōu)化；第二，以建筑的基本功能要求和舒適性要求為基礎(chǔ)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的造價(jià)進(jìn)行控制，也就是要對(duì)造價(jià)進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
之所以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化是因?yàn)閮?yōu)化設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)有限的空間和資源進(jìn)行充分利用，提高各種設(shè)備和材料的使用效率，相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比能夠節(jié)省5%～33%的工程造價(jià)，因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要積極應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，以推動(dòng)建筑工程企業(yè)的常遠(yuǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。
二、關(guān)于優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)中存在的問(wèn)題
1、重視結(jié)構(gòu)尺寸，忽略結(jié)構(gòu)整體
設(shè)計(jì)人員優(yōu)化建筑方案時(shí)，通常根據(jù)已給的條件來(lái)規(guī)劃，以符合條件的構(gòu)件截面要求，而忽略了整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化性。其實(shí)形狀的優(yōu)化設(shè)計(jì)要比尺寸的優(yōu)化重要得多，單純的尺寸優(yōu)化不能滿足優(yōu)化結(jié)構(gòu)的需求。不少設(shè)計(jì)人員片面的認(rèn)為結(jié)構(gòu)方案和布置規(guī)劃經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)上部結(jié)構(gòu)的分析后，一旦構(gòu)件截面符合計(jì)算結(jié)構(gòu)的規(guī)定，對(duì)于地基部分，特別是軟地基部分，上部結(jié)構(gòu)重要性就變低了。所以設(shè)計(jì)人員一般對(duì)上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面沒(méi)有足夠的重視。
2、優(yōu)化目標(biāo)不能完全符合工程的需求
在實(shí)際優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中，時(shí)常伴隨著很多難題，因?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)工作中的約束條件較多、建筑功能的限制性較多、變量也多等一系列不確定因素，致使目標(biāo)函數(shù)僅能獲取相對(duì)的最優(yōu)解。當(dāng)今利用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)優(yōu)化截面，僅僅幾次試驗(yàn)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。因此設(shè)計(jì)的進(jìn)度與時(shí)機(jī)都限制了優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)。
3、離散變量問(wèn)題
由于建筑物尺寸、型鋼規(guī)則型號(hào)、鋼筋等都是變量，如何獲取配筋和截面的最優(yōu)解？如何同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)？如何考慮結(jié)構(gòu)大震、中震、小震計(jì)算？傳統(tǒng)的梯度算法、對(duì)偶算法已經(jīng)不能滿足當(dāng)今的工程設(shè)計(jì)需要。當(dāng)前隨著問(wèn)題日益增多，引發(fā)了計(jì)算量劇增的組合性爆炸難題。
4、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)成本之間的關(guān)聯(lián)
層數(shù)和建筑本身的成本有著非常緊密的關(guān)聯(lián)，由于層數(shù)變多了，為滿足抗震設(shè)防的要求，所選取的結(jié)構(gòu)受力方式會(huì)發(fā)生改變以及構(gòu)件的總體體量就會(huì)變大，而且相應(yīng)所受到的地震力和結(jié)構(gòu)的本身重量增加，導(dǎo)致豎向構(gòu)件、基礎(chǔ)的配筋率變大。要是降低建筑總高度的話，就能夠節(jié)省物質(zhì)，而且對(duì)于結(jié)構(gòu)抗震來(lái)講也很有益處，對(duì)于建筑方面，也能縮小建筑之間的日照距離，取得節(jié)約用地的效果。在相同建筑面積時(shí)，建筑平面形狀不同，建筑的外墻周長(zhǎng)系數(shù)也不相同。顯然平面形狀越接近方形或圓形，外墻周長(zhǎng)系數(shù)越小，外墻砌體、基礎(chǔ)、內(nèi)外表面裝修等也隨之減少；對(duì)于結(jié)構(gòu)方面，建筑體型均勻，利于構(gòu)件水平方向及豎向的規(guī)則布置，避免薄弱層，減少結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)間，降低施工難度。考慮到上述綜合因素，單體建筑的平面布置越規(guī)則，越能節(jié)省造價(jià)。
三、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
3.1 直覺優(yōu)化技術(shù)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于同一建筑方案，可以有許多不同的結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)；確定了結(jié)構(gòu)布置的建筑物，即使在同種荷載情況下也存在不同的分析方法；分析過(guò)程中設(shè)計(jì)參數(shù)、材料、荷載的取值也不是惟一的：細(xì)微之處的處理更是不一樣的，此類內(nèi)容經(jīng)由電腦是無(wú)法有效的分辨的，要靠著工作者自己辨別。此項(xiàng)判斷必須在設(shè)計(jì)的常見規(guī)律的指引之下開展，其就是之前講到的概念設(shè)計(jì)內(nèi)容。因此，概念設(shè)計(jì)存在于設(shè)計(jì)師對(duì)多種備選方案進(jìn)行選擇的過(guò)程中。
3.2 概念設(shè)計(jì)處理的實(shí)際建筑設(shè)計(jì)問(wèn)題該項(xiàng)設(shè)計(jì)要分析的內(nèi)容非常多。人們都是希望能夠借助于該項(xiàng)設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)在各項(xiàng)力的干擾之下不受到影響，或是把這種影響降到最小。因此，分析如何應(yīng)付建筑物可能遭遇的各種不確定因素成為概念設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。其中，地震作用最為難以琢磨，破壞性也最大。故而，建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中就應(yīng)該未雨綢繆，從計(jì)算及構(gòu)造等各個(gè)方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法則應(yīng)盡量避免。剛度均勻、對(duì)稱是減小地震在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不利影響的重要手段；延性設(shè)計(jì)則能有效地防止結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生脆性破壞；多道設(shè)防思想能使建筑在特大地震作用下次要的構(gòu)件先破壞，消耗一部分地震能量。這些抗震設(shè)防思想在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都應(yīng)該作為概念設(shè)計(jì)的重要指導(dǎo)思想。
四、如何對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化
1、關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題。新的建筑設(shè)計(jì)規(guī)則在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動(dòng)，新規(guī)則在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件。因此，建筑結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)則的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意，每一步設(shè)計(jì)都要按照規(guī)定去執(zhí)行，以避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。
由于針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性問(wèn)題應(yīng)采取相應(yīng)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施有：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始終要牢記“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)壓若拉原則”，注意構(gòu)件的延性性能；加強(qiáng)薄弱部位；注意鋼筋的錨固長(zhǎng)度，尤其是鋼筋的執(zhí)行段錨固長(zhǎng)度；考慮溫度應(yīng)力的影響力。
2、結(jié)構(gòu)的超高關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)于超高限建筑物,應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。因?yàn)樵诘卣鹆ψ饔孟?超高限建筑物的變形破壞性態(tài)會(huì)發(fā)生很大的變化。隨著建筑物高度的增加,許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變,即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍,如安全指標(biāo)、延性要求、材料性能、荷載取值、力學(xué)模型選取等。因此，必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意。
所以在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)抗震規(guī)范和超高規(guī)范，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度有著嚴(yán)格的限制，尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問(wèn)題，除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度以為，增加了B級(jí)高度，處理措施與設(shè)計(jì)方法都有較大改變。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，出現(xiàn)過(guò)由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問(wèn)題，導(dǎo)致施工圖審查時(shí)未予通過(guò)，必須重新進(jìn)行設(shè)計(jì)或需要開專家會(huì)議進(jìn)行論證等工作的情況，對(duì)工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。
3、嵌固端的設(shè)置問(wèn)題。不僅關(guān)系到結(jié)構(gòu)中某些構(gòu)件內(nèi)力分配的準(zhǔn)確性,而且還影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生側(cè)移的真實(shí)性,以及結(jié)構(gòu)局部的經(jīng)濟(jì)性,由于多層建筑通常都帶有地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置。
如何對(duì)嵌固端進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，需要做到：多層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析計(jì)算之前必須首先確定結(jié)構(gòu)嵌固端的所在位置,在這個(gè)問(wèn)題上，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要注意如下幾個(gè)方面的問(wèn)題如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級(jí)的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等。而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)工作的大量修改或埋下安全隱患。在建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。
結(jié)束語(yǔ)：
對(duì)于任何的建筑來(lái)講，建筑是凝固的藝術(shù)，建筑師總是希望通過(guò)建筑物表達(dá)自己的設(shè)計(jì)意圖，力求藝術(shù)性和實(shí)用性的完美結(jié)合。結(jié)構(gòu)師在保證安全性的前提下，當(dāng)然應(yīng)該敢于挑戰(zhàn)新的結(jié)構(gòu)形式，使建筑師的意圖得以實(shí)現(xiàn)。在開展設(shè)計(jì)的時(shí)候，要在合乎其思想的前提下，保證平面的布局規(guī)整，降低質(zhì)量和剛度中心間的不同。確保建筑體在橫向的受力性的干擾下不會(huì)存在很嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)反應(yīng)。對(duì)于豎向的布局，要在合乎功能規(guī)定的背景之中，保證豎直方向的承重件是連通的。在可以不使用轉(zhuǎn)換層的時(shí)候就不用，以此來(lái)降低結(jié)構(gòu)分析以及設(shè)計(jì)層次中的面對(duì)的一些不利現(xiàn)象。而且它還會(huì)使得應(yīng)力聚集。要保證豎向的剛度是逐漸發(fā)展的，以此來(lái)防止應(yīng)力聚集。其對(duì)于提升橫向的受力性來(lái)講益處非常多。
參考文獻(xiàn)：
[1]鄒俊.住房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法在住房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用[J].科技傳播，2010
關(guān)鍵詞：幕墻結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TU318 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
Abstract: In this paper, according to the work experience for many years, the construction curtain wall structure optimization design for a more detailed analysis and discussion, and to meet the requirements of the advanced technology and apply, safety, to realize the economic reasonable target maximization, make the production cost of curtain wall to the most economic requirements as far as possible.
Keywords: Curtain wall structure; Optimization design
一、 概述
建筑幕墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)是最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法在建筑幕墻設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用。幕墻的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是從所有可能的設(shè)計(jì)方案中，尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，以最大限度地滿足設(shè)計(jì)所提出的目標(biāo)。
最優(yōu)化的理論和方法是隨著計(jì)算機(jī)的迅速普及而發(fā)展起來(lái)的，正因?yàn)樽顑?yōu)化的宗旨是追求最優(yōu)目標(biāo)，這就決定了它的應(yīng)用價(jià)值，最優(yōu)化問(wèn)題的解決意味著在相同條件下獲得最優(yōu)的方案、最好的效果和最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。最優(yōu)化的應(yīng)用和推廣，必將使建筑幕墻的設(shè)計(jì)提高到一個(gè)新水平。
目前,幕墻的設(shè)計(jì)，多采用類比法，參考已有的設(shè)計(jì)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析對(duì)比，從而確定所需的設(shè)計(jì)參數(shù)。也有選擇有限的幾種方案進(jìn)行計(jì)算，最后根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定一組較好的設(shè)計(jì)參數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，這樣確定的設(shè)計(jì)方案，不是最佳的設(shè)計(jì)方案。但是，如果采用最優(yōu)化方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可以獲得最佳的設(shè)計(jì)方案。
最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，是根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立數(shù)學(xué)模型，選用有效的最優(yōu)化計(jì)算方法，設(shè)計(jì)編寫優(yōu)化軟件，在計(jì)算機(jī)上完成設(shè)計(jì)計(jì)算，最后獲得最佳的設(shè)計(jì)方案。
二、優(yōu)化設(shè)計(jì)模型的建立
幕墻優(yōu)化設(shè)計(jì)首先要解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是將工程實(shí)際問(wèn)題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型,
建立數(shù)學(xué)模型的三個(gè)基本要素是:目標(biāo)函數(shù),設(shè)計(jì)變量和約束條件。
1、 目標(biāo)函數(shù)
目標(biāo)函數(shù)是設(shè)計(jì)所追求的目標(biāo)，它是用來(lái)衡量設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的目標(biāo)。幕墻優(yōu)化設(shè)計(jì)可以是優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式、確定優(yōu)化的截面尺寸、成本最低、生產(chǎn)率最高等。
目標(biāo)函數(shù)分單目標(biāo)函數(shù)和多目標(biāo)函數(shù)。單目標(biāo)函數(shù)的求解比較簡(jiǎn)明準(zhǔn)確，而多目標(biāo)函數(shù)的求解比較繁瑣。
當(dāng)前，幕墻優(yōu)化設(shè)計(jì)開展的工作主要是優(yōu)化截面尺寸，使得幕墻的結(jié)構(gòu)重量最輕。
玻璃幕墻中橫梁的截面示意圖見圖1。圖及以下公式所用的符號(hào)，除標(biāo)明者外，皆與現(xiàn)用的《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊(cè)》以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》相同。
圖1橫梁截面示意圖
由圖1可知，橫梁的設(shè)計(jì)方案是由參數(shù)b、d、t、h進(jìn)行描述的，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果表明，起主要作用的是h、b。 筆者曾以h、b為設(shè)計(jì)變量在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行優(yōu)化，未能找到合理的優(yōu)化解。所以，本文僅以h為設(shè)計(jì)變量，b、d、t為預(yù)定函數(shù)，既為優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算帶來(lái)很大的方便，又不影響到優(yōu)化的效果。
由圖1可知， 橫梁凈截面積為：A 。即：
A
故目標(biāo)函數(shù)為：Z=（1）
2．設(shè)計(jì)變量
是設(shè)計(jì)變量。
幕墻的一個(gè)設(shè)計(jì)方案,一般可用一組參數(shù)來(lái)表示,在這些參數(shù)中,有的是預(yù)先確定的,即在設(shè)計(jì)過(guò)程中固定不變的量,即設(shè)計(jì)常量,如材料的彈性模量E、材料的泊松比γ、材料的線膨脹系數(shù)α、材料的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值等等；有些參數(shù)實(shí)質(zhì)上不是常量,但在某些具體問(wèn)題中可以看成常量,如風(fēng)荷載,它是與地區(qū)、建筑物高度、建筑物所處的地面粗糙度、建筑物的體型等有關(guān)的量,但有的時(shí)候、有的情況下，可以作為常量處理。另一類是在優(yōu)化過(guò)程中經(jīng)過(guò)逐步調(diào)整、最后達(dá)到最優(yōu)值的獨(dú)立參數(shù),叫做設(shè)計(jì)變量。優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的就是使各個(gè)設(shè)計(jì)變量達(dá)到最優(yōu)的
組合。優(yōu)化截面尺寸的設(shè)計(jì)中,截面的幾何參數(shù)、物理參數(shù)就是設(shè)計(jì)變量。
應(yīng)當(dāng)指出,合理地確定荷載和作用,是幕墻設(shè)計(jì)中十分重要的工作,作用在幕墻上的荷載有重力荷載、風(fēng)荷載、雪荷載,此外還有使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形和內(nèi)力的作用,有地震作用、溫度作用。如果取值過(guò)大,所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸會(huì)偏大,造成浪費(fèi)；如果過(guò)小,則所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不夠安全。
設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)就是優(yōu)化問(wèn)題的維數(shù),若有n個(gè)設(shè)計(jì)變量X1,X2,…,Xn的優(yōu)化問(wèn)題,變量按一定次序排列就構(gòu)成一個(gè)數(shù)組.設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)越多,設(shè)計(jì)自由度就越大,容易得到比較理想的設(shè)計(jì)方案,但隨之而來(lái)的是,使設(shè)計(jì)復(fù)雜起來(lái),優(yōu)化計(jì)算更加困難,所以,應(yīng)盡量減少設(shè)計(jì)變量的數(shù)目,將一些參數(shù)定為設(shè)計(jì)常量,而只將那些對(duì)目標(biāo)函數(shù)影響較大的設(shè)計(jì)參數(shù)確定為設(shè)計(jì)變量,以使優(yōu)化設(shè)計(jì)容易進(jìn)行。
3．約束條件
約束條件也叫約束函數(shù)，是設(shè)計(jì)變量本身或者設(shè)計(jì)變量之間應(yīng)遵循的限制條件的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
在優(yōu)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)變量不斷改變其數(shù)值，以望達(dá)到目標(biāo)函數(shù)的最小值。但設(shè)計(jì)變量的改變要受到限制和約束，設(shè)計(jì)變量在設(shè)計(jì)中的取值范圍、上下邊界也都必須有一定的限制，它們都是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)。
為了保證幕墻結(jié)構(gòu)能正常工作，在設(shè)計(jì)每一構(gòu)件時(shí)，首先要使構(gòu)件在外力作用下不破壞，即每一構(gòu)件要有足夠的強(qiáng)度。第二要考慮構(gòu)件在外力作用下要變形，但變形不能超過(guò)某一允許范圍，即每一構(gòu)件要有足夠的剛度。最后，構(gòu)件在外力作用下，可能原來(lái)的形狀不能繼續(xù)維持而要突然改變，即原來(lái)的平衡形式不能保持穩(wěn)定。幕墻構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮以上三方面以及參數(shù)本身、構(gòu)造方面的要求，以數(shù)學(xué)表達(dá)式的方式寫出。但對(duì)具體工程的具體構(gòu)件，往往有時(shí)只考慮某些主要方面，有時(shí)可以以強(qiáng)度為主要的，有時(shí)則可能以撓度為主要的。假如所設(shè)計(jì)的構(gòu)件能符合強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求，就認(rèn)為設(shè)計(jì)是安全的。
一般而言，橫梁在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮強(qiáng)度、剛度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定。立柱應(yīng)考慮強(qiáng)度、剛度和局部承壓。拉彎構(gòu)件應(yīng)考慮強(qiáng)度和剛度。壓彎構(gòu)件應(yīng)考慮強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、局部穩(wěn)定和剛度。
幕墻結(jié)構(gòu)的連接通常有焊接、鉚釘連接和螺栓連接。與主體結(jié)構(gòu)的連接有前置式的預(yù)埋件連接，后置式的膨脹螺栓連接（有的省市禁用）、化學(xué)錨栓連接、穿透螺栓連接等。
三、 實(shí)例計(jì)算
一幕墻工程，48層,H=144m，7度抗震設(shè)計(jì)，基本風(fēng)壓WO=0.48kN/m2，雙層中空鍍膜玻璃，鋁合金型材。最大的玻璃尺寸：1.5×2.1m,引用例題中的如下計(jì)算數(shù)據(jù)： =2.68× N.mm； =0.37× N.mm； 1500mm； =6.8 N.mm；=1.12 N.mm。令b=120mm，t=3mm，d=3mm，求得h=71mm，Ao=1110mm2。
附設(shè)計(jì)（非優(yōu)化）的結(jié)果b=130mm，t=3mm，d=4mm, Ao=1292mm2。
優(yōu)化設(shè)計(jì)可節(jié)省造價(jià)： 。
表1 列出幾種不同的b、t、d時(shí)，h的優(yōu)化情況。
四、結(jié)束語(yǔ)
建筑幕墻是關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)安全的行業(yè)，國(guó)家實(shí)行生產(chǎn)許可證制。對(duì)建筑幕墻的要求是，安全可靠，實(shí)用美觀和經(jīng)濟(jì)合理。優(yōu)化設(shè)計(jì)就是解決安全與經(jīng)濟(jì)效益之間矛盾的最佳選擇，在確保安全可靠的前提下，獲取極大的經(jīng)濟(jì)效益。
實(shí)踐表明，最優(yōu)化設(shè)計(jì)除安全適用外，可做到重量最輕（可節(jié)省10%～14%左右的材料）、成本最低、節(jié)省能源、加工制作和安裝施工勞動(dòng)力最省、工期最短。使建筑幕墻設(shè)計(jì)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；技術(shù)；房屋建筑
1概述
房屋建筑的靈魂是優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同樣的，建筑整體的質(zhì)量提升也不能離開結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。現(xiàn)代的人們，隨著生活水平的提高，對(duì)建筑的要求也越來(lái)越高，因此，創(chuàng)新和多元就成為建筑設(shè)計(jì)新代名詞。形態(tài)設(shè)計(jì)上的創(chuàng)新性和多元化不是想能實(shí)現(xiàn)就可能的，首先要工作者應(yīng)該先考慮到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身的因素，安全、實(shí)效等，不然建筑的質(zhì)量和安全就會(huì)受到很大的影響，并且人們的生命財(cái)產(chǎn)安全也會(huì)受到很大程度的威脅。
2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)的注意事項(xiàng)與相關(guān)作用
2.1房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化技術(shù)
2.1.1節(jié)省工程造價(jià)。在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)整個(gè)過(guò)程中，整個(gè)房屋建筑的質(zhì)量作為重點(diǎn)是需要第一時(shí)間被設(shè)計(jì)人員重視的，在此基礎(chǔ)上，將房屋的工程整體造價(jià)給減少。據(jù)國(guó)內(nèi)部分地區(qū)的項(xiàng)目?jī)?yōu)化可知，房屋項(xiàng)目的總體施工成本只要是建立在整體優(yōu)化房屋結(jié)構(gòu)之上的，成本都會(huì)比初步制定的原方案要低，這樣建筑項(xiàng)目工程的整體性能就更加有保障了。
2.1.2建筑結(jié)構(gòu)的安全性應(yīng)該如何去保證。在建筑設(shè)計(jì)全過(guò)程當(dāng)中，需要保證結(jié)構(gòu)安全就必須優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用。在實(shí)踐工作當(dāng)中，設(shè)計(jì)工作人員也會(huì)在初步設(shè)計(jì)圖紙的原有上，將先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行綜合的利用，擴(kuò)大一步優(yōu)化房屋建筑結(jié)構(gòu)的整體性，讓建筑結(jié)構(gòu)的安全性能得以更大的提升。
2.2在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)中需強(qiáng)調(diào)的事情
2.2.1重視工程前期的項(xiàng)目工程。設(shè)計(jì)是房屋建筑的項(xiàng)目的核心，建筑性能、功能、施工質(zhì)量等是直接受到設(shè)計(jì)質(zhì)量的影響。所以我們?cè)趹?yīng)用的優(yōu)化技術(shù)里，首先應(yīng)該注意目前的前期工作，將每一個(gè)大小技術(shù)環(huán)節(jié)加入到房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)里，在根據(jù)設(shè)計(jì)的相關(guān)結(jié)果，使得技術(shù)優(yōu)化提議能夠做到更加的有效、安全以及可靠，進(jìn)而使得項(xiàng)目初期的穩(wěn)定過(guò)渡更加的有保障，在整個(gè)房屋結(jié)構(gòu)中，后期結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析的思想能夠被充分的給表現(xiàn)出來(lái)。
2.2.2應(yīng)該著重重視內(nèi)部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部時(shí)，對(duì)房屋建筑整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化有深厚的認(rèn)識(shí)是設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該做到的，對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)優(yōu)化，作為一個(gè)好的設(shè)計(jì)者應(yīng)該給予該有的重視度，不能夠輕易的忽視掉這一塊，在工程項(xiàng)目的各個(gè)方面都要體現(xiàn)出“優(yōu)化設(shè)計(jì)”。
2.2.3與計(jì)算機(jī)等新型技術(shù)進(jìn)行配合。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的飛速高升，信息化也隨之發(fā)展起來(lái)，在未來(lái)工程項(xiàng)目當(dāng)中，其發(fā)展的主要方向就是結(jié)合好優(yōu)化技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)。進(jìn)而將房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。
3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化
在房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上來(lái)言，工作人員要做到能夠保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性與功能，滿足客戶的要求是房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的最終目的，在此基礎(chǔ)上在使得建筑能夠具備更加多的價(jià)值，如：建筑除了其自身美觀性能之外，其還具備照明功能等一系列的功能。而將設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化這方面，則需要在初步建筑的設(shè)計(jì)的原有上，加深對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的可行性的分析，并在這個(gè)基礎(chǔ)上，通過(guò)多種多樣的措施將施工經(jīng)費(fèi)降低。現(xiàn)今，普遍被引用進(jìn)去的優(yōu)化技術(shù)思想有以下幾點(diǎn)。（1）參數(shù)變量的理智選擇。在房屋建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作中，專業(yè)的設(shè)計(jì)工者在進(jìn)行工作時(shí)，大都會(huì)大量收集與工程有關(guān)的的資料，并將其充分的利用。比如，房屋價(jià)格的參數(shù)、預(yù)期時(shí)發(fā)生的損失都是最為常見的建筑工程目標(biāo)的參數(shù)。在優(yōu)化設(shè)計(jì)的進(jìn)行里，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該具備分析突發(fā)事件的能力，以避免參數(shù)發(fā)生變化給整個(gè)工程造成的影響，影響正常的完工。在優(yōu)化分析當(dāng)中，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該準(zhǔn)確的判斷和選擇變化較小的參數(shù)和影響因素較弱的參數(shù)當(dāng)作設(shè)計(jì)的指標(biāo)，這樣一來(lái)對(duì)于建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編程等工作作業(yè)的難度會(huì)降低很多，設(shè)計(jì)工作者的目標(biāo)點(diǎn)也很容易進(jìn)行確定，進(jìn)而進(jìn)行再次設(shè)計(jì)。（2）函數(shù)的確定。在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，類似函數(shù)中獲取目標(biāo)函數(shù)是每個(gè)設(shè)計(jì)人員通常會(huì)做的。如：在鋼結(jié)構(gòu)施工中，設(shè)計(jì)工作者的測(cè)量會(huì)選擇一開始就設(shè)定好的房屋的橫截面尺寸以及和鋼筋的尺寸面積最一致的函數(shù)來(lái)進(jìn)行，十分仔細(xì)的分析組函數(shù)的性質(zhì)，最終從鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目的施工中，將成本給控制住。
4在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
建筑材料質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性能的影響是在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)里最關(guān)鍵的一點(diǎn)。其在優(yōu)化應(yīng)用當(dāng)中，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該從下面三點(diǎn)進(jìn)行認(rèn)真的思考與研究：第一，和其他的施工技術(shù)進(jìn)行對(duì)比參照，鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)前工程項(xiàng)目里應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)在哪里，存在的那些問(wèn)題，如何解決；第二，哪些內(nèi)容為鋼結(jié)構(gòu)在當(dāng)前工程應(yīng)用中的具體項(xiàng)目，當(dāng)中涉及哪些重要的核心技術(shù)；第三，工程項(xiàng)目中鋼結(jié)構(gòu)的施工整個(gè)過(guò)程，會(huì)存在幾個(gè)可以優(yōu)化的項(xiàng)目。對(duì)結(jié)構(gòu)整體性能而言，其結(jié)構(gòu)材料的選擇也能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生很大的影響，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行房屋建筑設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重視鋼結(jié)構(gòu)的使用，將現(xiàn)在使用的與傳統(tǒng)的鋼的結(jié)構(gòu)相比，當(dāng)前鋼優(yōu)秀的地方有這三大點(diǎn)：其一，是和磚石結(jié)構(gòu)以及混凝土相比，鋼結(jié)構(gòu)擁有很強(qiáng)的力學(xué)性能，對(duì)于結(jié)構(gòu)受力體系，它能夠做到將其從平面轉(zhuǎn)向空間中，將建筑的安全性給大大的增強(qiáng)；其二，鋼結(jié)構(gòu)輕盈且形態(tài)美；其三，鋼材料擁有很多的類型，有多樣化的建筑方法，這樣能夠?qū)⒔ㄖ┕さ倪M(jìn)度加快，進(jìn)而將成本減少。
5實(shí)際工程案例分析
（1）工程案例簡(jiǎn)介。此工程項(xiàng)目為某地的商業(yè)樓，有7層地上建筑，一層地下建筑，鋼結(jié)構(gòu)框架剪力墻為整體結(jié)構(gòu)形式。在還沒(méi)對(duì)建筑項(xiàng)目實(shí)施前，全方面考慮業(yè)主意見和施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境后，再?zèng)Q定怎樣優(yōu)化設(shè)計(jì)整個(gè)工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)，以及如何將計(jì)算機(jī)技術(shù)積極的運(yùn)用在優(yōu)化工程中，從而保證各項(xiàng)目的優(yōu)化措施得到準(zhǔn)確落實(shí)。（2）前期的工作參與。在當(dāng)前的項(xiàng)目工作中，積極的推動(dòng)工程的優(yōu)化工作內(nèi)容是每一個(gè)設(shè)計(jì)工作人員在工程的前期應(yīng)該做到的，據(jù)施工的對(duì)應(yīng)條件和工程項(xiàng)目的相關(guān)要求，對(duì)整體建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行理智的取舍，使得施工經(jīng)濟(jì)利益有最大的滿足。與此同時(shí)在施工工作時(shí)，與生產(chǎn)勞動(dòng)人員保持密切的技術(shù)施工交流是設(shè)計(jì)工作者還應(yīng)該重視與關(guān)注的，將從生產(chǎn)勞動(dòng)人員那里聽到的內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真的分析與思考，然后進(jìn)行總結(jié)，再返匯給在第一線的勞動(dòng)工作者，以此對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，這樣做可以有利的保證各結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施可以得到圓滿的落實(shí)。（3）效益的分析。在優(yōu)化設(shè)計(jì)完成后，將建筑整體性能進(jìn)行改善，并將預(yù)期減低的成本和工程造價(jià)減少，提示項(xiàng)目?jī)?yōu)化能夠被很好的應(yīng)用在在該項(xiàng)目工程中。從不一樣的工程項(xiàng)目種類的應(yīng)用情況來(lái)看，工程數(shù)據(jù)分析與工程建模是計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用范圍主要體現(xiàn)，通過(guò)獲取各種工程的參數(shù)，將工程結(jié)構(gòu)的模型給建構(gòu)好，使在短時(shí)間內(nèi)，技術(shù)工作人員可掌握參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)下的工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進(jìn)而將控制建筑結(jié)構(gòu)整體的安定性給完善好。
6結(jié)束語(yǔ)
從一個(gè)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)人員角度來(lái)說(shuō)，應(yīng)該對(duì)房屋結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的復(fù)雜性有一個(gè)明確的認(rèn)知，并在實(shí)踐工作當(dāng)中加強(qiáng)學(xué)習(xí)，并漸漸深入問(wèn)題，從而將自己提升到一個(gè)更高的專業(yè)水平上，將國(guó)內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)推向更高的水平。讓國(guó)家建筑更上一層樓。
作者:覃維 單位:四川中泰貴嘉建筑設(shè)計(jì)有限公司
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】屋蓋；風(fēng)荷載；風(fēng)振系數(shù)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化
1 概述
風(fēng)災(zāi)是自然災(zāi)害的主要災(zāi)種之一，近年來(lái)隨著全球氣候變暖的加劇，風(fēng)災(zāi)更加頻繁和嚴(yán)重，這對(duì)于我們的工程建設(shè)也提出了更高更廣泛的要求，要求我們的工程師在未來(lái)的工程設(shè)計(jì)中更加重視和認(rèn)真考慮風(fēng)的影響，在工程實(shí)施過(guò)程中作出更加可靠和合理的應(yīng)對(duì)，減輕和避免風(fēng)災(zāi)造成的危害。
在現(xiàn)代工業(yè)廠區(qū)中大量存在敞開式的大型屋蓋結(jié)構(gòu)，例如罐區(qū)頂蓋、露天倉(cāng)庫(kù)、裝卸站臺(tái)等等。以上這些屋蓋結(jié)構(gòu)一般都是以輕鋼結(jié)構(gòu)為主，結(jié)構(gòu)自重很輕，一般屋面恒荷載為0.2～0.3kN/m2，活荷載為0.3～0.5kN/m2，設(shè)計(jì)荷載較小，而對(duì)于眾多風(fēng)荷載較大的地區(qū)，由于結(jié)構(gòu) 自身剛度較小，一般結(jié)構(gòu)自振周期都大于0.25S，因而在風(fēng)荷載作用下的振動(dòng)作用明顯，而且隨著結(jié)構(gòu)自振周期的增長(zhǎng)，風(fēng)振也隨著增強(qiáng)，這就使得此類結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載由于風(fēng)振的影響而比一般結(jié)構(gòu)增加許多，因而使得很多此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中風(fēng)荷載成為設(shè)計(jì)荷載的主導(dǎo)，風(fēng)荷載的大小決定了荷載的量級(jí)，左右了最終設(shè)計(jì)結(jié)果。因此在設(shè)計(jì)中對(duì)于風(fēng)荷載的準(zhǔn)確計(jì)算變的非常重要，由于恒活荷載是相對(duì)固定的，因此根據(jù)風(fēng)荷載的分布調(diào)整結(jié)構(gòu)方案，使最終設(shè)計(jì)成果得到優(yōu)化也成為可能。
2 開敞式屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載的計(jì)算
本文以某工程為例，18米跨度的對(duì)稱雙坡屋蓋結(jié)構(gòu)，檐底標(biāo)高9米，屋面坡度0.1，柱距6米，本文以某屋面恒荷載0.2kN/m2，屋面活荷載0.5kN/m2，基本風(fēng)壓0.6kN/m2，地面粗糙度類別A類，風(fēng)壓高度變化系數(shù)1.38。
風(fēng)振系數(shù)的計(jì)算，初步計(jì)算采用STS軟件，假定風(fēng)振系數(shù)為1，其他系數(shù)按默認(rèn)值計(jì)算，得到初步的梁柱尺寸和相應(yīng)的基本自振周期，梁柱取HN400×150，第一振型周期為1.043秒，根據(jù)荷載規(guī)范7.4.2近似計(jì)算風(fēng)振系數(shù)
ω0T? = 1.38×0.6×1.043? = 0.9
ξ = 2.495
υ = 0.78
φz = 1.0
βz = 1+2.495×0.78×1.0/1.38 = 2.41
可見屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載比普通結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載由于風(fēng)振的影響增加了1.41倍，影響可觀。
前后屋面的體型系數(shù)分別為-1.3和-0.7
前后屋面的風(fēng)荷載值為
前屋面W1=1.38×2.41×1.3×0.6×1.05=2.67 kN/m2
后屋面W2=1.38×2.41×0.7×0.6×1.05=1.43 kN/m2
風(fēng)荷載值遠(yuǎn)大于屋面的恒荷載與活荷載，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制組合為恒+風(fēng)的組合，荷載方向向上，剛架梁下翼緣受壓，剛架梁的整體穩(wěn)定問(wèn)題也要著重考慮。
3 開敞式屋蓋結(jié)構(gòu)考慮風(fēng)荷載的優(yōu)化
眾所周知，眾多科技領(lǐng)域中凡是與大氣氣流作用相關(guān)的科技無(wú)不與相關(guān)成品的外形有關(guān)，從龐大的航天器到纖細(xì)的導(dǎo)彈，從風(fēng)馳電掣的F1賽車到奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)上的高科技運(yùn)動(dòng)衣，外形改變了氣流，也從根本上決定了氣流作用的特性。也因此改變外形也就成了改變氣流作用的關(guān)鍵，F(xiàn)1賽車的外形的每一次改動(dòng)無(wú)不與此相關(guān)。我們的工程領(lǐng)域同樣如此，無(wú)數(shù)科技都被應(yīng)用到建筑外形的研究，以適應(yīng)日益暴躁的地球氣候。在我國(guó)越來(lái)越多的大學(xué)開始建設(shè)自己的建筑風(fēng)洞用來(lái)研究風(fēng)荷載對(duì)建筑的作用和影響。當(dāng)然，這里的只言片語(yǔ)只是為在我們行業(yè)了解和應(yīng)用尚不廣泛和深入的風(fēng)工程科技的進(jìn)一步應(yīng)用起一個(gè)拋磚引玉的作用，風(fēng)工程的領(lǐng)域?qū)拸V，尤其在建筑工程中的應(yīng)用的研究還不是非常深入，尤其與航空領(lǐng)域相比，相信今后這方面會(huì)越來(lái)與深入和廣泛。
此處仍以上述工程為例，由上面的計(jì)算可知，輕型屋蓋結(jié)構(gòu)由于其自身固有的結(jié)構(gòu)特質(zhì)的原因，自重輕，自身剛度小，結(jié)構(gòu)基本自振周期長(zhǎng)，在風(fēng)荷載作用下的振動(dòng)影響顯著，所以有必要在以其固有特點(diǎn)為前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，降低風(fēng)荷載的作用影響，從而減小風(fēng)災(zāi)危害，降低建設(shè)成本。
由于輕型屋蓋自身剛度和周期特性為固有特性，因此只能從其他角度著手，從風(fēng)荷載的計(jì)算公式中我們可以看出，屋蓋的風(fēng)荷載體型系數(shù)是唯一能夠方便進(jìn)行調(diào)整的因素，而屋蓋的風(fēng)荷載體型系數(shù)是由屋蓋的坡度決定的，通過(guò)調(diào)整屋蓋的坡度來(lái)降低風(fēng)荷載作用是唯一的明顯的道路，同時(shí)也是一條有效的道路，下面我們就此展開詳細(xì)論述。
從荷載規(guī)范表7.2.1的第27項(xiàng)B項(xiàng)可知，四面開敞的雙坡屋面的風(fēng)荷載體型系數(shù)隨著屋面坡度的變化有一個(gè)從負(fù)到正的方向的變化，對(duì)屋面坡度進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)荷載組合的變化以盡量降低風(fēng)荷載的影響。由于其他荷載方向均為向下，而且都是固有荷載，按荷載組合來(lái)看，應(yīng)當(dāng)把風(fēng)荷載作用方向調(diào)整為向上，并且把風(fēng)荷載的作用值控制在與其他荷載進(jìn)行組合時(shí)的荷載效應(yīng)不超過(guò)其他無(wú)風(fēng)荷載的荷載組合的效應(yīng)。下面就以前述的工程為例，調(diào)整屋面坡度以滿足上述設(shè)計(jì)要求。
已知：屋面恒荷載DL=0.2kN/m2，屋面活荷載LL=0.5kN/m2，前屋面風(fēng)荷載值W1=2.67kN/m2，后屋面風(fēng)荷載值W2=1.43kN/m2，此時(shí)的屋面坡度α≤10°，根據(jù)荷載效應(yīng)基本組合公式，在恒荷載、活荷載、風(fēng)荷載作用下的荷載組合如下：
（1）1.35恒+1.4×0.7活
1.2恒+1.4活
1.0恒+1.4活
（2）1.2恒+1.
1.0恒+1.
（3）1.2恒+1.4活+0.6×1.
1.0恒+1.4活+0.6×1.
（4）1.2恒+1.+0.7×1.4活
1.0恒+1.+0.7×1.4活
由以上荷載組合可知，方向向下的最大荷載組合為1.2恒+1.4活方向可能向上的就是1.0恒+1.，以本工程為例，要使1.2恒+1.4活=1.0恒+1.，1.2×0.2+1.4×0.5=-0.2 +1.4W，W=0.67kN/m2由上可知，要使風(fēng)荷載影響降低，應(yīng)使Wmax ≤0.67kN/m2
以風(fēng)荷載最大的屋面為例計(jì)算，
-0.67=1.38×2.41×μs ×0.6×1.05 μs = -0.32
按荷載規(guī)范表7.3.1的27款的公式計(jì)算
（30°-10°）/（1.6+1.3） = （α-10°）/（1.3-0.32）
α= 17°
由上可知，要使風(fēng)荷載的影響降至最小，可將屋面坡度調(diào)整為17°左右。
以上計(jì)算非常簡(jiǎn)略，因?yàn)橛捎趯?shí)際工程中，風(fēng)荷載的作用的度量非常復(fù)雜，要使實(shí)際工程結(jié)構(gòu)能夠基于風(fēng)荷載的考慮進(jìn)行設(shè)計(jì)的優(yōu)化，需要通過(guò)軟件進(jìn)行反復(fù)的試算和調(diào)整才能得到更加合理的結(jié)構(gòu)方案，本文僅在于為當(dāng)前設(shè)計(jì)者提供一個(gè)新的設(shè)計(jì)思路，為將來(lái)在實(shí)際工程中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供有益的幫助，考慮風(fēng)荷載作用的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)更有待將來(lái)的工程設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)和論證
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】 機(jī)械 優(yōu)化設(shè)計(jì) 理論 方法
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)機(jī)械工程規(guī)模開始加大，機(jī)械工程速度也開始變得迅猛，人對(duì)于機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜系統(tǒng)的工作，機(jī)械設(shè)計(jì)的治療關(guān)系到工程質(zhì)量的好壞，因此，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)人員而言，做出最優(yōu)的設(shè)計(jì)，符合實(shí)際的實(shí)際是設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡的責(zé)任。
一、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論概述
1、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念
機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是指最優(yōu)化技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的移植和應(yīng)用，是以最低成本獲得最高效益。其根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)理論、方法與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等建立能夠正確反映實(shí)際工程設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)手段和計(jì)算技術(shù)，在眾多的方法中快速找出最優(yōu)方案。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)通過(guò)把機(jī)械問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問(wèn)題，加以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，優(yōu)選設(shè)計(jì)參數(shù)，在滿足眾多設(shè)計(jì)目的和約束條件的情況下，獲得最令人滿意、經(jīng)濟(jì)效益最高的方案。目前，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)已成為解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題的有效方法。
2、 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容
機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)主要研究的是其建模和求解兩部分內(nèi)容。 如何選擇設(shè)計(jì)變量、列出約束條件、確定目標(biāo)函數(shù)。其中，設(shè)計(jì)變量是指在設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)過(guò)逐步調(diào)整，最后達(dá)到最優(yōu)值的獨(dú)立參數(shù)。設(shè)計(jì)變量的數(shù)目確定優(yōu)化設(shè)計(jì)的維數(shù)，維數(shù)越大，優(yōu)化設(shè)計(jì)工作越復(fù)雜，但效益越高，所以選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)變量顯得尤為重要。約束條件即是對(duì)約束變量的限制條件，起著降低設(shè)計(jì)變量自由度的作用。目標(biāo)函數(shù)即是指各個(gè)設(shè)計(jì)變量的函數(shù)表達(dá)式，工程中的優(yōu)化過(guò)程即是指找出目標(biāo)函數(shù)的最小值（最大值）的過(guò)程。一般而言，目標(biāo)函數(shù)的確定相對(duì)容易，但約束條件的選取顯得比較困難。
二、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論主要方法
1準(zhǔn)則優(yōu)化法
準(zhǔn)則優(yōu)法主要是通過(guò)力學(xué)以及物理或者是其他原則構(gòu)造評(píng)優(yōu)準(zhǔn)則所應(yīng)用的，然后在進(jìn)行尋優(yōu)。這個(gè)項(xiàng)方式的主要優(yōu)點(diǎn)就是有著直觀的概念以及簡(jiǎn)單的計(jì)算方式，同時(shí)能夠?qū)τ趦?yōu)化效率約束能很好地降低，在工程方面廣泛的使用；有弊就有利，這項(xiàng)方式只是考慮了很少的方面或者是一個(gè)點(diǎn)，使得優(yōu)化效率大大的降低，甚至是沒(méi)有約束。
2線性規(guī)劃法
線性規(guī)劃法主要是通過(guò)數(shù)學(xué)極值原理所對(duì)于目標(biāo)函數(shù)為設(shè)計(jì)變量線性優(yōu)化所設(shè)計(jì)的，可以說(shuō)是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)中最為常用的一個(gè)方式。有單純形法和序列線性規(guī)劃法。
3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以說(shuō)是一個(gè)大型的自適應(yīng)非線性動(dòng)力能夠，所具備的有點(diǎn)為聯(lián)想、概括、類比，同時(shí)要是局部出現(xiàn)問(wèn)題對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)卻沒(méi)有很大的影響。最早發(fā)現(xiàn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化能力人員是美國(guó)物理學(xué)家Hopfield ，根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)以及統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，將系統(tǒng)穩(wěn)定性以及最優(yōu)化對(duì)策，同時(shí)系統(tǒng)能量函數(shù)和目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化相互之間對(duì)應(yīng)，優(yōu)化設(shè)計(jì)變量以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)相對(duì)應(yīng)，在整個(gè)系統(tǒng)逐漸演變的過(guò)程中，在1986Tank首次提出了求解線性優(yōu)化問(wèn)題的造型化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定平衡點(diǎn)是這項(xiàng)方式的主要點(diǎn)，對(duì)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能量函數(shù)極小點(diǎn)所進(jìn)行的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)較為強(qiáng)大的計(jì)算方式以及近似分析、非線性建模能量將計(jì)算效率進(jìn)行優(yōu)化，所進(jìn)行這個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵點(diǎn)就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，一般都是使用在求解組合優(yōu)化、約束優(yōu)化以及復(fù)雜優(yōu)化。
4、多目標(biāo)優(yōu)化法
機(jī)械設(shè)計(jì)所追求的最終目的就是優(yōu)化功能、強(qiáng)度以及經(jīng)濟(jì)性，但是在實(shí)際工作中機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)都是優(yōu)化目標(biāo)設(shè)計(jì)方式。在實(shí)施目標(biāo)優(yōu)化的過(guò)程中還是存在著很多的困難，對(duì)于研究人員有著一定的挑戰(zhàn)性，但是這些理論方式還是不夠完善的，將其劃分為兩種：一種是將多目標(biāo)優(yōu)化轉(zhuǎn)化為一個(gè)或者是一系列的目標(biāo)優(yōu)化方式，將所得優(yōu)化結(jié)果當(dāng)做目標(biāo)優(yōu)化的解，第二種是直接求非劣解，在這中間要選擇最好的作為最優(yōu)解。
三、現(xiàn)代機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法
1、利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的設(shè)計(jì)方法。
在產(chǎn)品開發(fā)初期借助于設(shè)計(jì)方法學(xué)，利用多媒體工具進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)。根據(jù)這一指導(dǎo)思想，利用數(shù)學(xué)系統(tǒng)理論，同時(shí)考慮系統(tǒng)工程理論產(chǎn)品設(shè)計(jì)技術(shù)和系統(tǒng)開發(fā)方法學(xué)，研制出適合于產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期使用的多媒體開發(fā)系統(tǒng)軟件。根據(jù)這一設(shè)計(jì)方法，往往把產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)過(guò)程概括為產(chǎn)品規(guī)劃、開發(fā)和生產(chǎn)規(guī)劃三個(gè)階段，并且充分利用了現(xiàn)有的CAD尖端技術(shù)D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。（1）、產(chǎn)品規(guī)劃D構(gòu)思產(chǎn)品。其任務(wù)是確定產(chǎn)品的外部特征，如色彩、形狀、表面質(zhì)量、人機(jī)工程等，并將最初的設(shè)想用CAD立體模型表現(xiàn)出來(lái)，建立能夠體現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)品外形的簡(jiǎn)裝模型。（2）、開發(fā)D設(shè)計(jì)產(chǎn)品。該階段主要根據(jù)系統(tǒng)合成原理，在立體模型上配置和集成解元素，把實(shí)現(xiàn)功能的關(guān)鍵性解元素配置到立體模型上之后，即可對(duì)產(chǎn)品的配置進(jìn)行分析。產(chǎn)品配置分析是綜合產(chǎn)品規(guī)劃和開發(fā)結(jié)果的重要手段。（3）、生產(chǎn)規(guī)劃D加工和裝配產(chǎn)品。在這一階段中運(yùn)用CAD技術(shù)，用計(jì)算機(jī)圖案顯示解元素在相應(yīng)位置的裝配過(guò)程，即通過(guò)虛擬裝配模型揭示造型和裝配間的關(guān)系，由此發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)問(wèn)題，并找出解決問(wèn)題的方法。借助于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，通過(guò)三維圖形軟件、多媒體和超媒體技術(shù)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2、積極開發(fā)發(fā)展綠色設(shè)計(jì)、制造。
（1）、綠色設(shè)計(jì)制造時(shí)現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造的可持續(xù)發(fā)展模式。人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到環(huán)境與發(fā)展是密不可分的。要從根本上解決環(huán)境問(wèn)題，必須轉(zhuǎn)變發(fā)展模式和消費(fèi)模式，即為資源型發(fā)展模式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型發(fā)展模式，依靠技術(shù)進(jìn)步，節(jié)約資源和能源，提高效益，減少?gòu)U物排放，實(shí)施清潔生產(chǎn)和文明消費(fèi)，建立資源和環(huán)境相聯(lián)系的新的發(fā)展模式。這是人類探索了幾個(gè)世紀(jì)終于領(lǐng)悟到的發(fā)展觀D可持續(xù)發(fā)展。（2）、發(fā)展綠色設(shè)計(jì)制造將為企業(yè)發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。開發(fā)綠色設(shè)計(jì)制造是人類可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是每個(gè)企業(yè)家必須考慮的企業(yè)行為，但是不少企業(yè)認(rèn)為綠色制造投入大見效慢經(jīng)濟(jì)效益不如直接抓成本、抓質(zhì)量、抓品種等見效快，因而無(wú)視對(duì)環(huán)境的污染，甚至寧愿被罰款，也不愿意采取措施。實(shí)際上，環(huán)境全面改善，一方面可改善員工的健康狀況和提高工作安全性，減少不必要的開支；另一方面在綠色制造環(huán)境下工作的員工心情舒暢，有助于提高員工的主觀能動(dòng)性和工作效率，以創(chuàng)造出最大的利潤(rùn)，使企業(yè)具有更好的社會(huì)形象，為企業(yè)增加無(wú)形資產(chǎn)。（3）、發(fā)展綠色制造將推行新一輪技術(shù)創(chuàng)新。在全球性競(jìng)爭(zhēng)激烈的背景下，利用高新技術(shù)和現(xiàn)代化管理來(lái)提高生產(chǎn)率，節(jié)約自然資源投入，以及節(jié)約勞動(dòng)和各種形式的資本，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與發(fā)展的主要源泉。
四、機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的前景
機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)是最優(yōu)化理論、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械工程相結(jié)合的一門學(xué)科，包括機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械零部件優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)和形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)等。近年來(lái)，隨著數(shù)學(xué)規(guī)劃理論與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，許多新興優(yōu)化算法，如遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等相繼被提出，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)廣泛地被應(yīng)用到建筑結(jié)構(gòu)、化工、航天航空等諸多領(lǐng)域并取得飛速發(fā)展。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)具有廣闊的發(fā)展前景。
機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)給機(jī)械工程界帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的，但其工程效應(yīng)比起預(yù)期遠(yuǎn)遠(yuǎn)小得多。歸結(jié)其原因，主要有以下兩點(diǎn)：（1）建模難度大。（2）最優(yōu)方法的選取難度大。 雖然有以上不足之處，但是機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)現(xiàn)前景仍是非常廣大的，且各領(lǐng)域也在積極做出相關(guān)的研究探索，并已取得一定的成就。
結(jié)語(yǔ)
縱觀幾十年來(lái)機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程，其發(fā)展是非常迅速且令人可喜的，雖然仍存在建模困難、優(yōu)化方法選取等等方面的一些挑戰(zhàn)，但是其前景仍舊是非常廣闊的。研究機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)的理論與方法無(wú)論是學(xué)術(shù)領(lǐng)域還是實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益方面都具有研究意義。
參考文獻(xiàn)：
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