基于APDL的综框结构优化设计

优化设计在材料中的应用

复合材料结构稳定性约束优化设计 纤维增强复合材料结构, 以高的比强度和比刚度, 在航空航天领 域得到了广泛的应用。许多空天结构的设计, 均利用复合材料结构特殊的屈曲特性, 以达到提高稳定性和降低结构重量的目的, 如机身、航天器的承力筒、直升机地板等。复合材料具有较强的可设计性, 可通过优化铺层参数, 如层数和纤维铺设角, 提高结构的临界屈曲载荷, 在满足稳定性要求的前提下减轻结构重量。有关复合材料结构稳定性优化以及稳定性约束优化的研究不断发展, 如文献[ 1] 研究了层合板临界屈曲载荷的优化方法及灵敏度分析方法, 文献[ 2] 通过引入层合板刚度矩阵求解过程的中间变量,对屈曲载荷进行了优化; 近年来遗传算法也逐渐被应用于该问题, 扩大了研究对象的结构形式范围,提高了优化设计的效率。但是, 多数复合材料稳定性方面的优化工作采用的是确定性的优化设计方法, 即不考虑材料及载荷的不确定性, 得到的优化结果濒临失效边界, 难以满足结构的可靠性要求。纤维增强复合材料, 材料性能离散度大, 工作环境复杂, 各向异性的特点使其对载荷相当敏感。20 世纪90 年代, 设计者们逐渐意识到不确定性因素给复合材料结构带来的影响[ 3], 因此复合材料结构的可靠性优化设计越来越多地受到工程界的重视, 并开展了相关研究。文献[ 4, 5] 基于层合板临界屈曲载荷的解析表达式, 构建极限状态方程, 计算结构的失效概率。但是, 工程实际中的结构通常需要使用有限元等方法进行结构分析, 缺少显式的极限状态函数, 造成可靠度计算困难。对此, 一些学者提出了结构可靠性分析的响应面 法, 使 可靠度计算得以简化，并且一般能够满足工程精度

机械结构优化设计

机械结构优化设计 ——周江琛2013301390008 摘要：机械优化设计是一门综合性的学科，非常有发展潜力的研究方向，是解决复杂设计问题的一种有效工具。本文重点介绍机械优化设计方法的同时，对其原理、优缺点及适用范围进行了总结，并分析了优化方法的最新研究进展。关键词：优化方法约束特点函数 优化设计是一门新兴学科,它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上,通过计算机的数值计算,能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案,使期望的经济指标达到最优,它可以成功地解决解析等其它方法难以解决的复杂问题,优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,因而采用这种设计方法能大大提高设计效率和设计质量。优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立

目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是20世纪60年代初发展起来的，它是将最优化原理和计算机技术应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法。利用这种新方法，就可以寻找出最佳设计方案，从而大大提高设计效率和质量。因此优化设计是现代设计理论和方法的一个重要领域，它已广泛应用于各个工业部门。优化方法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支，为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段，使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始，近年来发展起来的计算机辅助设计（CAD），在引入优化设计方法后，使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案，又可加快设计速度，缩短设计周期。在科学技术发展要求机械产品更新日益所以今天，把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来，使设计工程完全自动化，已成为设计方法的一个重要发展趋势。 优化设计方法多种多样，主要有以下几种：1无约束优化设计法；无约束优化设计是没有约束函数的优化设计，无约束可以分为两类，一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法，如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法，如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算

结构优化设计在房屋结构设计中的运用

结构优化设计在房屋结构设计中的运用 发表时间：2019-04-04T09:06:49.333Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第34期作者：严明煜 [导读] 建筑行业的发展机遇与挑战共存，并且随着越来越多的建筑企业参与到市场竞争中，使得建筑行业的竞争也越发激烈。因此，如果建筑企业想要在暗流涌动的市场格局中争得一席之地，就必须要改进原有的建筑结构设计，优化设计技术水平。因此，当前对建筑结构设计中优化技术的研究是必不可少的。 严明煜 浙江东南建筑设计有限公司浙江杭州 310000 摘要：建筑行业的发展机遇与挑战共存，并且随着越来越多的建筑企业参与到市场竞争中，使得建筑行业的竞争也越发激烈。因此，如果建筑企业想要在暗流涌动的市场格局中争得一席之地，就必须要改进原有的建筑结构设计，优化设计技术水平。因此，当前对建筑结构设计中优化技术的研究是必不可少的。 关键词：建筑结构设计；优化技术；应用探讨 1建筑结构设计优化的概念、特点以及重要意义 所谓建筑结构设计优化，主要是指建筑在最初的设计之时，除了要保障房屋建筑等的施工安全性以及实用性，还要能够在基本满足人们最基本生活要求的同时，尽量保证房屋结构不仅美观，还要合理、舒适，使得房屋建筑具有安全性、适用性、经济性、科学性、美观等的综合性设计方案。一般建筑结构设计优化方法普遍具有以下几个特点：（1）建筑结构优化设计方法具有多样性和综合性的特点。（2）建筑结构优化设计方法是与艺术等审美标准相融合的设计，直观效果比较强。（3）建筑结构优化設计的安全系数得到了整体的提高。（4）建筑结构优化设计的适用性增强。（5）建筑结构优化设计能够体现当今时代的低碳要素，具有节能性和环保性。（6）建筑结构优化设计的经济化趋向愈来愈明显。（7）建筑结构优化设计在管理中更加简易、方便、快捷。（8）建筑结构优化设计具有科学性（9）建筑结构优化设计具有明显的创新意识、突破了传统的设计形式。建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用具有以下重要意义：建筑结构优化设计方法在房屋结构设计的应用中，是以优化房屋的结构、保障房屋建筑的质量及其安全为目的的。根据近年来我国城市建筑的发展趋势以及科学技术的发展情况来看，与传统的房屋设计相比，经过优化设计的建筑所采取的设计理念以及设计技术更为先进和科学，能够充分发挥房屋建筑建材的性能以及其设备的性能的优势，成本支出也更为低廉，从而实现企业利益的最大化。除此之外，建筑结构优化设计方法应用于房屋结构设计中，能够实现房屋建筑内部结构的协调和整合，有效提高房屋建筑的质量以及安全性。现代的建设结构优化设计方案和传统的建设房屋比较，运用设计方法后的建筑可以降低工程的建设投入成本和投资，提高建筑结构的优化方法，可以节省建设材料的使用，充分利用建设材料。 2结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤 2.1结构优化模型 房屋结构整体优化设计方法分以按3个步骤进行。首先，选择设计变量。一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数（结构造价C1和损失期望C2）和约束控制参数（结构的可靠度PS）；而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量；其次，确定目标函数。寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率，从而使总费用最小；第三，确定约束条件。房屋结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际房屋结构工程，则是路房屋结构设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。 2.2设定优化设计计算方案 房屋结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，一般情况下，在计算过程中，应转化问题求解，即将有约束优化问题转化为无约束问题。可以利用起来的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。 2.3进行程序设计 根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。 2.4结果分析 对计算结果进行分析，确定最优设计方案。 在上述步骤的执行过程中，涉及的问题包括多个方面，所以要全方位、多角度地考虑。这主要是因为建设投资这项工程的耗资非常大，涉及到的情况非常多，所以，总法则和考虑必须综合进行，不能片面地追求资金的节约而不顾设计的优化作用。技术与经济之间存在一对矛盾，要能够正确处理，因为它是控制投资中至关重要的环节。因此，在设计中片面强调经济节约是不正确的，应满足技术上的相应要求，使项目达到相应的功能倾向，与此同时，要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。 3建筑结构设计优化在房屋设计中的具体运用 3.1整体和布局的统一性 以湖南省某处建筑设计为例，建筑平面图如图1所示，在建筑设计过程当中，经常会运用到艺术建筑设计理念，在项目的整体性工程设计方面，需要对建筑设计和艺术性设计实施完美的结合。因此，在建设过程中需要充分地考虑到整体建筑项目风格以及对建筑环境的和谐统一。从另外一个角度上来进行分析，建筑的局部美和整体性设计上都需要进行和谐统一，不管是在走线的方式还是建筑给排水管道的铺设上，都需要以整体性和安全性为主要的设计原则，在充分的保证建筑安全性的前提下来进行美观性设计。 3.2建筑结构的优化设计 在建筑结构设计优化工作当中，需要充分考虑到建筑剪力墙的优化设计，在建筑优化设计过程中主要表现在对建筑的安全性能的保障方面。充分结合建筑设计的中心位置以及剪力墙的整体受力形式，尽可能降低剪力墙的设计指标，在降低建筑受力方面，需要重点考虑建

结构优化设计的几点应用

结构优化设计的几点应用 摘要：提出结构优化设计的概念，重点分析和推导了钢筋混凝土受弯构件造价最省的条件，可以为设计人员判断受弯构件的截面是否优化提供参考。 关键词：结构优化设计；钢筋混凝土受弯构件；造价 1. 引言 一般结构设计的流程按图一进行，结构选型、布置和截面等是设计师根据设计要求和实践经验，参考类似的工程设计确定的。设计中大量的工作都是对初步选定的设计方案进行校核，现行设计规范的表述模式一般是不等式，如，因此满足不等式的结构方案必定是无限多种的。在满足设计规范和使用要求的前提下，另外确定一个特定指标使其达到极大或极小（如造价最省、工期最短、自重最轻、梁高最小等），就是结构优化设计。

优化设计用数学的方法描述就是目标函数的极值问题。一个结构的设计方案是由若干个变量来描述的，这些变量可以是构件的截面尺寸，也可以是结构的形状布置，还可以是材料的力学或物理参数。结构设计的所有变量计为[X]，结构设计必须满足建筑功能和设计规范的要求，也就

是所有的变量必须满足一定的约束条件： H(X)=0 G(X)≥0 设定的优化目标必定是[X]的函数F（X）,F(X)→min(或max)所求的一组解[X0]就是最优化设计的解。 [X]的维数决定了优化设计的过程离开计算机是无法实现的，遗憾的是现阶段的结构设计软件除少数钢结构软件有构件截面的自动优选外，一般都没有引入优化设计的概念。因此现阶段可以操作的优化设计依然是电脑与人脑的结合，即所谓的概念设计，根据一定的经验指标判断计算结果是否已达优化，也就是如图二所示，在一般设计的流程中加入最优化的判断。 2. 结构优化设计的分类： 根据结构设计的流程，优化设计可以分为宏观优化和微观优化，宏观优化包括结构选型和结构布置的优化，微观优化主要是指杆件截面的优化。 结构选型的优化包括基础方案和上部结构的优化，结构选型的优劣直接决定了结构设计的质量，更多的依靠设计人的经验和能力，当复杂的问题超出经验的范围时，对不同的结构方案进行试算不失为一种可行的方法，这时忽略一些微观的因素，相当于大大降低了自变量[X]的维数，少量的计算比较就可以找到比较优化的结构选型。比如框架-筒体的超高层建筑，外框架可采用钢筋混凝土、钢管混凝土、型钢混凝土，可以加斜撑，也可以做加强层，在不能准确判断采用哪种方案的时候，逐一试算，比较钢材和混凝土的用量或其他目标函数，可以在较短的时间内

浅谈建筑结构优化设计的应用

浅谈建筑结构优化设计的应用 发表时间：2015-10-14T11:00:47.510Z 来源：《工程建设标准化》2015年6月总第199期供稿作者：王猛 [导读] 目前各种建筑的工艺越来越复杂，相应的技术越来越先进，因此对建筑结构的设计与实践运用提出了更高要求。 【摘要】随着现代科学技术的快速发展，人们对物质需求越来越强烈，对市场的需求以及对各种事物的要求越来越高，其中就表现在建筑结构上，目前各种建筑的工艺越来越复杂，相应的技术越来越先进，因此对建筑结构的设计与实践运用提出了更高要求。我们应该充分结合理论与实际，发掘新特点优势，从实际出发，立足本质，进行好建筑结构的优化和实际部署应用，本文从建筑结构优化的意义以及优化设计的应用进行了探究。 【关键词】建筑结构；结构优化；实际运用 建筑是一种艺术，人们都是带着审美的眼光去审查一栋建筑，建筑是从美观的外形和结构功能设计来审判的，适用、经济、便于施工是建筑结构设计的追求，建筑的艺术性是追求建筑的美观、力度的美学、外型的总体效果、建筑的结构设计和建筑的艺术性完美的融合，只有这样才能把建筑有限的空间无限扩大、有限的资源的最大发挥，实现建筑整体性的完美，建筑结构设计优化方法要遵循满足建筑外型美观要求、满足建筑结构安全、合理的原则。 1．建筑结构优化设计的现实意义 随着社会经济的迅速发展，城市里突现的是钢筋水泥的建筑，住宅越来越多，层数越来越高，成本明显增高，要设法降低单位面积的成本，整体降低总成本，因此建筑结构的优化设计可以降低成本的总造价；由于建筑的层数增加，楼体结构自重相应增加，接踵而来的是水卫和点气管线增长等一系列问题，因此建筑结构的优化可以提高建筑结构的经济性。经过考证，结构优化之后要比传统结构的工程造价低7%-35%左右，达到经济高效的效果，又可实现建筑物美观实用，在实际运用中，最合理的利用材料的性能，可以使建筑内部各单元得到最好的利用，在建筑整体造价和建设施工工期方面也有较为良好的贡献，建筑结构优化的最终目的是实现适用、经济和安全，实现经济效益的最大化。 2．建筑结构优化设计应用的理论 建筑结构优化应用有两方面的作用，一是在建筑分部结构的优化设计方面的作用，二是在房屋工程结构总体的优化设计方面的作用，两者都有细分，例如结构总体的优化设计囊括了总体方案优化设计和细部结构方案的优化设计等，从另一方面讲包含了形体结构选型、布置、机构体的受力分析、建筑整体造价分析等项目。在建筑结构优化的实际应用中，可以根据使用简单、应用方便的原则，对建筑工程进行结构优化设计，在建筑结构设计过程中，要满足设计意图、平面布置规则、整体形态对称原则、质量中心和刚度中心整体布局原则、建筑物水平荷载作用等一系列问题[1]，做到在理论上为实践提供前提、提供理论基础，做好准备工作。 3．建筑结构优化设计应用的方法简介 3.1做好建筑结构优化设计的函数模型 建筑结构优化要选择主要参数，建立数学模型（函数模型），根据科学合理的方法，得出最优的答案，从而得出最合理的优化方案，结合建筑结构的规律和自身的实践经验，对各方面的影响因素进行全面的综合考虑，找出行之有效的结构方案设计，模型的建立有两个步骤[2]，一是选择变量，即选择影响较大的参数，减少计算编程的工作量；二是确定目标函数，例如房屋结构，确定房屋结构的约束条件，在既定的条件下得出最优解，这种设计方法具有一定的准确性，在实际的房屋建造中具有重要的参考作用。 3.2做好建筑结构优化的方案设计 建筑结构优化方案设计是做好优化的前提，做好方案设计，设计多个变量、多个条件，编制相应的运算程序，得到最优结果。4．建筑结构优化设计的实际应用 4.1建筑场地的合理选择 建筑的拔地而起需要选择合理的建筑场地，在进行建筑场地选择中要考虑很多因素，如防护距离、建筑退界、日照间距、抗震、地段选址等因素[3]，必要时选择合理相应的抗震措施。 4.2建筑主体结构的选择 建筑结构的设计要遵循规则结构效应的原则，有利于降低造价，通过对墙、柱、梁的调节使不规则的建筑体型产生规则结构效应，例如剪力墙结构布置。需要进行优化设计的主要部分有很多，如基础、墙、柱、梁、楼板、屋面板等，这些是建筑的主要构成部分，在基础的优化设计中，选择合理的基础形式、控制好基础的截面尺寸，相对减少基础结构的造价费用，柱子的截面对工程的造价也有直接的影响；对于柱网布局和柱子截面的优化设计，确定好柱子的行间距，而柱网布局确定着竹子的行间距，因此柱网布局对工程的造价起着至关重要的作用；梁的设计，为了提高材料的利用率，在实际应用中一般都采用平面架来替代矩形梁，减轻了自身重量，经济又实用；钢筋的优化设计，在建筑结构的优化设计中，要对钢筋的型号进行选择，施工过程中钢筋的型号不同，会造成施工的结果不同，如钢管砼结构和钢结构在自重和承载力相近时，前者比后者节约将近45%的钢材，大大节约了工程成本。 4.3初期方案阶段和抗震设计的应用 对于建筑结构来说，前期方案的确定直接影响到最终建筑的成本投资，而目前的市场情况是前期的方案设计部分不参与结构优化设计，而且在前期的建筑方案设计中，很多没有考虑到主体结构的分析或者对于部分分析不到位、不精准，作为一个合格的结构设计人，应该依靠自身所基本的结构概念去布置结构方案，结合建筑空间结构和结构模型概念以及函数模型来进行方案设计。因为运用概念设计方法，在初期方案的设计中，可以根据简单的函数模型，估算出构件的截面面积[4]。建筑结构优化还要考虑最为重要的一点，就是建筑的抗震性，在建筑抗震设计过程中，大多数建筑结构的优化设计主要按照概念设计进行工作，而软件计算并不是建筑结构优化的主要依据，建筑的使用过程中，抗震效果是居民考虑的一个重要问题，尤其在地震多发地带，由此看来，建筑物的耐久性、安全性、功能性是建筑结构设计的三个重点内容，在节约成本以及达到规定年限的前提下，满足抗震功能是重中之重，在地震中，房屋不倒塌是最优目标，由于地震的不规律性，在没有防范措施的情况下会对建筑物造成巨大的破坏，采取行之有效的抗震设计是实现居民财产安全不受侵害的前提，根据建筑物的延展性设计，可以防止建筑物在地震的作用下发生破坏，根据结构优化的原则，对称设计是提高抗震效能的重要手段。

浅析概念设计在建筑结构优化设计中的应用

浅析概念设计在建筑结构优化设计中的应用 发表时间：2016-08-31T16:22:24.410Z 来源：《建筑建材装饰》2015年9月上作者：陈晨[导读] 随着经济水平的快速发展，传统的建筑结构设计逐渐遭到淘汰。 陈晨 （成都惟尚建筑设计有限公司，四川成都610000）摘要：在如今的建筑工程建设中，设计与施工是影响工程质量的主要原因，而建筑结构设计显得更为重要，它影响着整个工程的安全性与适用性。结构概念设计能够有效地弥补结构设计人员过度依赖计算机软件估算的缺陷，能够有效地避免设计过程仅单凭计算来实现的误区。本文就概念设计在建筑结构优化设计中的具体应用展开论述。 关键词：建筑结构；优化设计；概念设计前言 随着经济水平的快速发展，传统的建筑结构设计逐渐遭到淘汰，人们对结构概念设计的要求也越来越高。计算机软件的改革与发展，给工程建筑师的工作带来了便利，大大地提高了工作效率，提高了结构设计师的工作质量。1概念设计概述 工程结构设计师一般会使用概念设计方式来制定建筑工程的整体方案。在这一工作过程中，工程设计师要利用自身的专业知识和工作经验来完成建筑工程内位置、构件和选型及各项工作的计算及探究工作。对于设计方案中的各种问题，要根据建筑学理论、力学知识和自己的工作经验来实行综合的考虑，然后才能获得一个高效、科学、可行性强的建筑工程设计方案。现今我国的城市化进程很快，工作人员的创新性思维能力也越来越强，现今的建筑结构在具备舒适使用功能的同时还要保证其外观美。因此，建筑施工单位必须紧跟时代进步的步伐，关注概念性设计思想，工程设计人员使用这样的工作方式，能够不断提高建筑结构的质量。但概念设计要求工程设计师有很高的专业水平，尤其是力学方面的知识，这不仅是为了提高建筑工程设计方案的科学性，也是为了保证施工的安全性。 2概念设计步骤及在建筑结构设计中的作用2.1概念设计的步骤 概念设计是一个循序渐进的设计过程，其过程主要有三个步骤。第一，分析阶段。在展开建筑结构设计之前，必须对设计问题进行深入的分析理解。在进行分析的过程中，大部分数据不完整并会呈现模糊不清的特点，即要解决这个问题；第二，综合阶段。在这个设计步骤中，主要就是要解决设计方案中的问题，并采用各种经验手段通过图纸的方式表达概念设计的中心。这种设计方式依靠建筑设计师的灵感思想为主导，将抽象思维具体表达出来；第三，评估阶段。评估设计就是判断与比较多种方案中最佳方案的阶段。评估阶段是一个循环的过程，主要以设计方对其的满意度达到一定程度为评估标准。建筑设计师在进行评估时，需要采用数据计算多种手段来比较各种方案，以获得最佳方案为目标。 2.2建筑结构设计中概念设计的作用分析（1）能够简化设计中的运算方式在我国当前的建筑结构设计运算方式中，存在一些无法运算的缺点，根据这一不足，进行建筑结构设计便不能得出准确的数据答案，对后续的施工也会造成一定的难度和影响。一般来说，建筑结构设计的运算方式主要有三个步骤，分别是：测量已建成的建筑物，考虑建筑结构的承重力；计算建筑结构内部的受力程度，整合之后采用合理的建筑结构方案；从标定控制截面中规划截面，然后测试出相关的质量参数。通过这样的结构设计步骤，可以看出，计算的数据不精确，会给施工带来一系列的不确定性。而概念设计就能够很好的解决这一问题，它能够简化在一般结构设计理论中的计算方式，保证参数的准确性，减少施工过程中出现的问题。 2.2推动辅助设计软件的发展在科技高速发展的情况下，大部分建筑设计师都会依靠计算机程序计算相关数据，对建筑结构设计中概念设计的要求并不高。辅助设计软件的诞生虽然为建筑结构设计提供了便利，但建筑设计师对建筑复杂结构问题的警觉性降低了。因此，在进行设计时，必须加强对概念设计的应用程度。适宜的将概念设计的基本理论与设计软件结合起来，两者兼并才能够在保证数据准确性的同时，推动辅助设计软件的发展。3概念设计在建筑结构优化设计中的应用 3.1选择合理的建筑场地 建筑场地是进行建筑设计之前需要考虑的重要因素，它对建筑设计有决定性与基础性的重要影响。选择建筑场地时，需要考虑的因素有：光照间距、防护的距离、建筑的占地面积。与此同时，还应该考虑抗震因素，避免出现大型地质灾害时，危及到生命财产安全。在不能避免危险地段选址时，就要在建筑结构设计中，结合相应的抗震防护措施，对地形进行全面考察。 3.2根据相应的现场状况选择建筑基础对建筑场地选址结束之后，就要根据建筑地形的各种特点选择适宜的建筑基础，建筑基础分为桩基础与箱型基础。在地质疏松的地方建造高层建筑，而地基本身的承载力不足的情况下，就可以采用桩地的建筑基础。它能够有效地将建筑物的承载力分散给坚实的持力层中去。在遇到建筑地土质不均并沉降的情况下，就可以采取箱型基础的建筑基础，它能够改善地质不均匀的现象，并能增强建筑物的抗震能力。 3.3选择合理的建筑主体结构建筑主体结构是存在在建筑空间的结构体系，在当前的建筑结构设计中，其局限性还相对较大。因此，需要强化概念设计，灵活应用概念设计的功能，坚持合理对称的原则，有效保证结构构件的稳定性。通过对建筑结构体系与各种力学之间的研究分析，将建筑主体结构做好合理布局，受力明确，抗震性好。选择合理的建筑主体结构能够在保证建筑结构稳定性的同时，节约工程造价。 3.4合理选择建筑结构的刚度

结构优化设计在建筑结构设计中的应用

结构优化设计在建筑结构设计中的应用 发表时间：2020-04-14T15:10:14.447Z 来源：《工程管理前沿》2020年第3期作者：王明鑫 [导读] 随着社会经济水平的不断发展，我国建筑业得到了极大的发展。 摘要：随着社会经济水平的不断发展，我国建筑业得到了极大的发展。房屋作为人们安身立命的重要场所，其建筑工程的重要性不言而喻。现代人们不仅要求建筑要符合安全标准，对其舒适性也提出了更高的要求。房屋建筑结构设计是一个复杂长期的过程，它贯穿于整体建设的全过程。我国高度重视房屋建筑结构合理化，这不仅能够提高房屋的使用寿命，而且也能够对有效的资源进行更加合理的利用。本文针对目前房屋建筑结构设计中存在的问题进行分析，按照相关国家要求的标准对提高结构设计技术提出几点建议。 关键词：建筑工程；结构；优化；应用 引言 降低工程施工成本的关键就在于建筑房屋结构设计中如何加强优化技术的应用为基础，还需要保障建筑结构的安全性。建筑的质量是一个工程的核心，也是设计人员最关心的问题，因此设计人员需要在保证建筑质量的基础下降降低建筑工程的施工总成本。根据设计人员翻阅资料得知，加强对房屋结构的优化，可以让项目的总成本大大的降低，并且可以加强房屋建筑的功能性，与此同时，有利于提升房屋整体方面的功能。房屋不仅仅只是注重外表面，更重要的是在安全方面也十分重要，在安全方面可以做到良好的房屋更加有利于人们居住的舒适度，而加强房屋当中的优化设计可以得到有效的提升。 1优化技术思想在房屋结构设计中的重要性 房屋建筑结构设计中的优化技术是至关重要的，一般进行参数变量的选择以及确定函数时主要有以下当面。参数变量的选择主要是可以提高优化技术的应用，并且有效的提高设计思想的科学性。工程的参数得到之后进行具体的施工设计，一般我们比较常见房屋建筑工程设计当中的参数就是价格方面，预期效果方面，出现的资金偏差参数等。设计人员一般会在房屋建筑结构设计前，都会将所需要的参数进行分析对比，看是否有误差，或者是存在的隐患问题。与此同时，优化技术当中选用参数变幅不大的作为设计指标，可以有效的使建筑结构设计当中的难度有所降低。确定函数在优化设计当中，最主要的就是目标函数，设计人员可以通过目标函数进行控制建筑工程的施工成本，其次是对施工时的条件进行衡量和比较，为了保证房屋建筑施工时的稳定性和耐久性，美观性，功能性，安全性等都需要考虑多种因素的影响。每一个步骤都是至关重要的，房屋的各个方面都应该面面俱到，所要涉及的房屋建筑结构设计当中关于优化方面的细节问题都应该重视。 2结构优化设计在建筑结构设计中的应用 2.1注重设计协调性 建筑空间布局与人们的正常使用有着紧密的联系，协调性是提高建筑使用舒适度的一个重要话题，如果建筑与房屋立体结构、平面设计之间缺乏关联性，那么建筑内部构造也就变得杂乱无章，在这种情况下设计人员须重视相互之间的影响，提高空间利用效率，在布局上展现更多的功能价值，实现全局协同的效果。如在进行墙体设计时应考虑内部空间布局下用户的生活需求，墙体与立柱位置需进行人性化设计，整个结构给人一种简单、舒适的设计思想，并实现立体、平面布局的协调性。 2.2细化设计方案 优化设计方案主要需要提高的包括两方面的工作内容，一方面要能够保证整体建筑的安全性和使用性能，延长整体结构的使用寿命。另一方面也要通过科学合理的设计方案降低整体工程的材料和成本[3]。在整体建筑投入使用的过程中，很可能遇到各种不可抗拒的影响因素。在这个过程中，我们最需要解决的内容就是将每一部分的设计方案细化到最小的单位，这样才能保证建筑单位在施工的过程中按照相应的标准进行。近年来随着城市建设用地逐年减少，导致房屋层数增高，剪力墙结构在住宅设计中得到广泛应用，剪力墙结构布置的合理性就显得尤为重要。通过采用刚度分布均匀的剪力墙布置、尽量不使用短肢剪力墙、控制轴压比等方法，都可以有效节省含钢量及混凝土用量，以提高经济性。进行房建设计的过程中，必须根据实际情况，从结构整体布局的合理性、计算参数的确定及材料选取等方面，对房屋主体结构进行更加精细的设计，努力实现计算机与设计的理论相结合，将实践问题由一个工程实践转化为数学问题，建设数学模型，优化设计方案。 2.3注重结构设计与新型技术的结合 如今我国在进行房屋建筑结构优化设计当中，主要是运用计算机来完成的，并且信息化的发展，在建筑优化技术当中的应断的增强，加强集团机技术和工程设计优化技术二者相结合，成为了未来的发展趋势，从当前人们在进行优化设计当中来看，计算机主要是用于工程数据的分析和工程的建筑模型方面，可以更好的看出房屋建筑工程的是否稳定和安全，从而使设计人员更好的检查出弊端及时进行改善，与此同时，还可以更好的控制整体的功能性放面。给设计人员带来了极大的便利，能够在第一时间了解到房屋的利弊情况。 2.4增强建筑设计抗震意识 随着近年来地震灾害现象频发，在建筑设计过程中保持一定的抗震意识是非常重要的，设计人员在进行结构优化设计时可以对剪力墙结构进行优化，以此提高建筑结构的抗震性能，保证在地震灾害发生时墙体有足够的承载力和稳定性。另外，设计人员在开始建筑结构设计之前应对本地区的地质条件、自然环境进行全面分析，选择合理的施工技术来应对这些不良灾害的影响，严格按照结构设计标准进行优化工作，以此提高建筑结构设计的合理性和安全性。 3房屋建设结构设计中需要注意的问题 房屋建设工作是一个实践性非常强的工程，在这个过程中要能够考虑到房建的功能性和实用性，而很多建筑单位在进行设计的时候，为了更好地吸引顾客，过于考虑到房屋建筑的美学，而忽视最为基础的设计。其一，在房屋结构的设计过程中，最为重要的就是上部结构的设计。在剪力墙结构中出现刚度分布不均，结构布置不合理等问题，同时混凝土结构设计中楼板设计也存在一些问题，例如相关设计人员在设计楼板的时候，为了更好的压缩施工的成本，将双向板的作用按照单向进行计算，没有实质考虑整体受力状态。这样的话就非常容易导致楼板由于受力过大而出现裂缝，严重的话甚至会出现断截面，造成安全问题。其二，对于地基基础方面的设计而言，这需要工作人员在设计之前必须对相关的地质材料进行科学的分析，但是在实际工作中，材料不齐全的现象却出现的非常频繁。一旦对于地基的岩土工程无法做到合理的评估，那么整体的地基设计必然是极不合理的。这不但会严重影响房屋建筑的质量，而且也会导致整体建筑下沉。在遇到强烈的外力作用下，可能会导致整体失重而倒塌。俗话说千里之行始于足下，虽然这些建筑设计都是最为基础的内容，但是如果做不好

结构优化设计技术在房屋结构设计中的应用

结构优化设计技术在房屋结构设计中的应用 发表时间：2016-11-09T11:22:22.980Z 来源：《低碳地产》2016年9月第17期作者：张晓蒙1 王志勐2 [导读] 【摘要】结构优化设计是指将结构分析和最优化原理加以综合，其过程大致是假设-分析-搜索-最优设计。搜索过程即进行修改设计的过程，这种修改不同于过去设计者所采取的经验判断修正，代之以一定的优化方法使设计方案达到“最优”，这一过程是一种主动的、有规划的搜索过程，并以得到最优目标为满足。 山东省纺织设计院山东济南 250013 【摘要】结构优化设计是指将结构分析和最优化原理加以综合，其过程大致是假设-分析-搜索-最优设计。搜索过程即进行修改设计的过程，这种修改不同于过去设计者所采取的经验判断修正，代之以一定的优化方法使设计方案达到“最优”，这一过程是一种主动的、有规划的搜索过程，并以得到最优目标为满足。 【关键词】结构优化；房屋结构；意义；步骤；应用引言 同一个建筑物往往有不同的选择方案，不同的方案设计则会使工程的总体造价，工程工期，工程质量有很大区别。在很大程度上，建筑物机构设计的成败甚至说一个项目的好坏由建筑物结构的优化所决定。换而言之，结构优化设计是否合理至关重要。在建筑结构优化上设计人员应正确理解并运用好相关规范要求，充分了解建筑物特点，利用好地理优势和建筑资源，详细比对建筑方案选择最优方案，严格把控选择建筑材料，把建筑结构优化落在实处细处，打造精品建筑工程。 一、结构优化设计的意义 根据工程经验建筑工程成本大部分来源于建筑物结构成本。现代建筑物的体量、建筑规模及建筑体型的多样性，使得建筑结构设计本身的难度不断加大，且在结构设计中本身不存在“唯一解”，选择不同的结构体系可能对建筑物的安全性和经济性带来很大的影响。加之现代结构设计软件功能不断增多，禁锢了结构设计人员的主观设计思维，许多结构设计人员在对建筑结构予以优化设计时往往没有充分考虑实际工程的地质情况、施工难度及工程进度等诸多其它因素，致使工程造价过高，或是未能很好的因地制宜利用有利的地质条件等造成了不必要的浪费。为此，合理的进行建筑结构优化设计便显得尤为重要。 二、结构设计优化的基本步骤 通常在对设计变量进行选择时，我们把对建筑结构影响的主要参数作为设计变量。如目标控制的相关参数（损失的期望C2和结构的造价C1）和约束控制相关参数（结构的可靠度PS）等；然而还有一些影响不是太大其变化范围也不是很大或者由局部性以及结构的相关要求就能够满足相应的设计要求的一些参数，我们可以用预定参数来表示这样能够使得我们的设计量、计算量以及编制程序的工作量均大大减小。在进行结构设计优化的时候，我们还必须寻找一组能够满足相关的预定条件的截面相应的几何尺寸、钢筋的截面积以及相应的失效的概率的函数使得工程造价最少。对于房屋的结构的设计优化来说，必须确保结构的可靠度，来对优化设计相关的约束条件进行相应的确定，设计优化的约束条件主要包括裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、构件单元约束、应力约束、结构体系约束、从可靠指标约束到确定性约束条件以及从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束等约束条件。在进行结构设计的时候确保每个约束条件都必须满足相关要求，以实现最佳的设计。在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，例如在现浇的混凝土异形的板料，其拐弯处容易开裂我们可以简化成矩形板然后再合理的选择钢筋在满足其结构的基本要求条件下，达到既安全又经济的目的。 三、结构优化设计技术在房屋结构设计中的应用 1、初期方案和抗震设计优化 对于建筑结构来说，前期方案的确定直接影响到最终建筑的成本投资，而目前的市场情况是前期的方案设计部分不参与结构优化设计，而且在前期的建筑方案设计中，很多没有考虑到主体结构的分析或者对于部分分析不到位、不精准，作为一个合格的结构设计人，应该依靠自身所具备的结构概念去布置结构方案，结合建筑空间结构和结构模型概念以及函数模型来进行方案设计。因为运用概念设计方法，在初期方案的设计中，可以根据简单的函数模型，估算出构件的截面面积。建筑结构优化还要考虑最为重要的一点，就是建筑的抗震性，在建筑抗震设计过程中，大多数建筑结构的优化设计主要按照概念设计进行工作，而软件计算并不是建筑结构优化的主要依据，建筑的使用过程中，抗震效果是居民考虑的一个重要问题，尤其在地震多发地带，由此看来，建筑物的耐久性、安全性、功能性是建筑结构设计的三个重点内容，在节约成本以及达到规定年限的前提下，满足抗震功能是重中之重。 2、结构的形态优化 建筑结构设计过程中往往会因为考虑建筑物的立平面布局造型和内部空间布置而影响建筑结构，造成建筑结构的空虚不合理和空间结构的不搭配与浪费。在常见的结构形态中，平面形态较规则、凹凸态较少的建筑结构用材用钢量就少。在层面面积相同或者相近但外墙长度不一的建筑物结构中，其建筑外墙的长度越大，则其用钢量越多。在建筑物结构中决定用钢量多少的是平面形态是否规则。平面的规则程度也是衡量建筑物结构抗震性能的重要依据。而在超长建筑结构中由于需要考虑混凝土的收缩性与温度应力所以需要充分考虑荷载应力对超长结构体的影响，考虑设计的单位用钢量也较大。为了保证结构的整体稳定并控制结构的侧向位移，在进行构建高层建筑结构中高宽比大的结构时，应充分考虑，设计较刚强的抗侧力构件来提高结构的侧向刚度。 3、结构计算优化 结构计算优化要注意以下几方面问题：第一建筑结构底部剪力法。主要适用于建筑结构刚度较为均匀的多层设计结构，以实现对结构的整体加强。但是，这种剪力法在较为薄弱的底层框架结构中应用效果不佳，一般会产生一定程度的塑性形变，导致建筑结构稳定性降低。第二底框框架结构，要采取双保险的方式进行设计，降低其承重量，按照相关要求，进行双保险结构设计，对抗震墙的弹性刚度进行折减，提高其倾覆力矩产生的附加力。 4、基础优化设计 在结构造价中，占据比重最大的是基础造价，其决定了整个工程造价。在设计建筑基础时，要恰当选择建筑基础类型。通常情况下，底层建筑较多应用浅埋天然基础，而高层建筑较多应用沉降控制符合基础。对于深埋独立地下室，可考虑采用补偿式基础。在进行地下室设置时，要充分比较并验证地下室的桩型、埋深、底板结构形式、顶板结构形式、抗浮水位、基坑围护以及侧墙设计等问题，同时要尽可能的降低工程造价。

结构优化设计的综述与发展

结构优化设计的综述与发展 摘要：结构优化设计，就是在计算机技术等高科技手段的支持下，为了提升机械产品的性能、工作效率，延长机械产品的工作寿命，对机械产品的尺寸、形状、拓扑结构和动态性能进行优化的过程。这是机械行业发展的必然要求，也是信息时代的必然要求。结构优化设计，必须在保证机械产品满足工作需要的前提下，通过科学的计算来实行。文章将简单对结构优化设计的发展状况进行介绍，列举几种优化设计方法，以及讨论未来优化的发展情况。 关键词：结构优化设计发展优化设计方法 1 结构优化设计 结构优化简单来说就是在满足一定的约束条件下，通过改变结构的设计参数，以达到节约原材料或提高结构性能的目的。结构优化设计通常是指在给定结构外形，给定结构各元件的材料和相关载荷及整个结构的强度、刚度、工艺等要求的条件下，对结构进行整体和元件优化设计。结构优化设计一般由设计变量、约束条件和目标函数三要素组成。评价设计优、劣的标准，在优化设计中称为目标函数；结构设计中以变量形式参与的称为设计变量；设计时应遵守的几何、刚度、强度、稳定性等条件称为约束条件，而设计变量、约束函数与目标函数一起构成了优化设计的数学模型。结构优化的目的是让设计的结构利用材料更经济、受力分布更合理。 结构优化设计根据设计变量选取的不同可以分为截面（尺寸）优化、形状优化、拓扑优化三个层次。尺寸优化是选取结构元件的几何尺寸作为设计变量，例如，杆元截面积、板元的厚度等等[1]。而形状优化是选取结构的内部形状或者是节点位置作为设计变量。拓扑优化就是选取结构元件的有无作为设计变量，为0-1型逻辑型设计变量。 2 结构优化设计研究概况与现状 结构优化设计最早可以追溯到17世纪，伽利略和伯努利对弯曲梁的研究从而引发了变截面粱形状优化的问题。后来Maxwell和Michell提出了单载荷仅有应力约束条件下最小重量桁架结构布局的基本理论，为系统地分析结构优化理论作出了重大的贡献。然而长期以来，由于缺乏高速可靠的计算手段和理论，结构优化设计一直无法获取较大发展。 到上世纪六十年代，有限元技术借助于计算机技术，得到了极大的发展。1960年Schmit在求解多种载荷情况下弹性结构的最小重量问题时，首次在结构优化中引入入数学规划理论，并与有限元方法结合应用，形成了全新的结构优化思想，标志着现代结构优化技术的开始[2]。 1973年Zienkiewicz和Campbell[3]在解决水坝的形状优化问题时，首次以节点坐标作为设计变量，在结构分析方面使用了等参元，在优化方法上使用了序列线性规划的方法。其后，众多的学者在此基础上，逐渐发展形成了使用边界形状参数化方法描述连续

结构优化设计大作业(北航)

《结构优化设计》 大作业报告 实验名称: 拓扑优化计算与分析

1、引言 大型的复杂结构诸如飞机、汽车中的复杂部件及桥梁等大型工程的设计问题，依靠传统的经验和模拟实验的优化设计方法已难以胜任，拓扑优化方法成为解决该问题的关键手段。近年来拓扑优化的研究的热点集中在其工程应用上，如: 用拓扑优化方法进行微型柔性机构的设计，车门设计，飞机加强框设计，机翼前缘肋设计，卫星结构设计等。在其具体的操作实现上有两种方法，一是采用计算机语言编程计算，该方法的优点是能最大限度的控制优化过程，改善优化过程中出现的诸如棋盘格现象等数值不稳定现象，得到较理想的优化结果，其缺点是计算规模过于庞大，计算效率太低;二是借助于商用有限元软件平台。本文基于matlab 软件编程研究了不同边界条件平面薄板结构的在各种受力情况下拓扑优化，给出了几种典型结构的算例，并探讨了在实际优化中优化效果随各参数的变化，有助于初学者初涉拓扑优化的读者对拓扑优化有个基础的认识。 2、拓扑优化研究现状 结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于起步阶段。1904 年Michell在桁架理论中首次提出了拓扑优化的概念。自1964 年Dorn等人提出基结构法，将数值方法引入拓扑优化领域，拓扑优化研究开始活跃。20 世纪80 年代初，程耿东和N. Olhoff在弹性板的最优厚度分布研究中首次将最优拓扑问题转化为尺寸优化问题，他们开创性的工作引起了众多学者的研究兴趣。1988年Bendsoe和Kikuchi发表的基于均匀化理论的结构拓扑优化设计，开创了连续体结构拓扑优化设计研究的新局面。1993年Xie.Y.M和Steven.G.P 提出了渐进结构优化法。1999年Bendsoe和Sigmund证实了变密度法物理意义的存在性。2002 年罗鹰等提出三角网格进化法，该方法在优化过程中实现了退化和进化的统一，提高了优化效率。目前常使用的拓扑优化设计方法可以分为两大类：退化法和进化法。结构拓扑优化设计研究，已被广泛应用于建筑、航天航空、机械、海洋工程、生物医学及船舶制造等领域。 3、拓扑优化建模（SIMP） 结构拓扑优化目前的主要研究对象是连续体结构。优化的基本方法是将设计区域划分为有限单元，依据一定的算法删除部分区域，形成带孔的连续体，实现连续体的拓扑优化。连续体结构拓扑优化方法目前比较成熟的是均匀化方法、变密度方法和渐进结构优化方法。 变密度法以连续变量的密度函数形式显式地表达单元相对密度与材料弹性模量之间的对应关系，这种方法基于各向同性材料，不需要引入微结构和附加的均匀化过程，它以每个单元的相对密度作为设计变量，人为假定相对密度和材料

优化设计在建筑结构设计中的应用

优化设计在建筑结构设计中的应用 发表时间：2019-07-18T14:59:31.150Z 来源：《城镇建设》2019年第8期作者：余其行 [导读] 房屋建筑结构，是建筑工程设计探究的基础部分，它具有根基性、系统性、以及科学性等特征。 深圳市精鼎智尚装饰设计工程有限公司广东深圳 518000 摘要：房屋建筑结构，是建筑工程设计探究的基础部分，它具有根基性、系统性、以及科学性等特征。基于此，针对房屋建筑项目实际情况，在简单叙述几种常用优化方法的基础上，对建筑结构设计过程中优化技术具体应用进行深入分析，以此有效保证建筑结构设计的合理性与可行性。 关键词：房屋建筑；建筑结构设计；优化技术 引言 进入21世纪以来，我国综合国力不断增强，人们生活质量得到提高，对各项生活配套也提供了新的要求，房屋建筑是一项基本要求。在房屋建筑结构设计中技术优化至关重要，它不仅直接影响到房屋建筑的安全性、美观性和功能性，还与房屋建设的经济性息息相关，与人们的生活成本密不可分。因此在房屋建筑结构设计中应该优化技术，做好理论基础，促进房屋建筑结构设计实现低成本、高质量。 1概述 建筑结构的设计优化指的是通过对先进科学的设计理念进行综合运用，将其以合理的设计方式进行表达，从而呈现出最优的建筑设计方案，将设计出的建筑物实现实用性与美观性的双重优化，就是建筑结构设计优化的过程。对于建筑结构而言，其优化设计主要针对两个方面:其一，是建筑外观的整体优化;其二，是建筑内部空间的各项细节优化。设计师要做到对建筑的整体优化，不单要根据建筑本身的特点进行调整完善，同时还要结合建筑周边的环境进行优化，将建筑物与周边环境进行有机结合，呈现城市与自然的和谐景象。 2建筑结构设计的优化要点 2.1注重设计协调性 建筑结构的设计优化要注重对设计协调性的重视，若想加强建筑与房屋立体结构与平面设计之前的关联程度，促进其紧密度的贴合，充分利用现有空间进行有效利用，实现布局上的美观，就要注重结构设计中的全局协同特性。在建筑结构的墙体设计时，要结合居住用户的实际生活需求，对墙体与立柱的位置进行人性化设计，以房屋的简洁设计为主要核心思想，在各层面的高度调整与截面设计体现建筑结构的协调性。 2.2注重优化层次性 在建筑结构的优化设计同时，应根据实际房屋建造需求进行全方位的综合考量，包括整体机构优化问题中的复杂细节。在设计优化过程中，要重视建筑的整体设计结构，从设计体系入手，实现建筑工程叠加设计的目的。实现建筑使用寿命的有效延长，就要将建筑设计进行阶段性的开展，在保证房屋建筑质量及安全的基础上，最大程度地减少建筑企业投资成本。 2.3重视设计系统 在对房屋建筑结构进行优化设计的过程中，还要对外围以及房屋顶部的屋盖进行优化设计，将周围的环境因素也考虑到对建筑结构的优化问题中，从而结合实际开展全方位的综合考量。设计师要结合建筑的使用类型、结构布局以及工程造价预算进行优化设计，保证房屋的使用性能及经济性。为了顺应飞速的时代发展与科技革新，建筑设计师应不断突破传统的房屋设计方法，不断地推陈出新，注重在房屋结果方面的创新设计，促进房屋建筑符合时代发展的大背景。在实现人们对居住空间建筑的日常生活需求的同时，将承重构件安置在建筑的垂直方向上，避免其相互错开，以确保建筑的安全质量与建造质量。 3建筑结构设计优化技术具体应用 3.1整体优化 结构优化包含整体构造的优化与部分构造的优化两部分，它们之间相互依赖，缺一不可。在各部分设计工作中，优化涉及到很多内容，如模型设计优化、受力构件优化，基础优化及围护结构优化、框架部分优化、基础部分优化和围护结构优化。对此，需要设计人员充分运用自身所学进行深入的思索和分析，在不同的设计项目当中，除了要保证适用性与安全性，还需要做好成本的控制。想要保证设计的科学性与严谨性，对设计人员而言，应当场做好实地考察与论证，尽量掌握齐全的资料，然后在设计过程中对现场各项条件予以充分考虑，为之后的优化奠定良好基础。例如，选材时，不仅要符合安全性需求，还应充分考虑当地实际情况。当建筑所在地区的地质条件比较复杂时，作为设计人员，需要从实际情况入手进行基础方案的编制。只有这样才能避免无谓问题的发生，并实现节约成本、保证安全的基本目标。 3.2模型设计 首先，选择适宜的变量，设计优化中，全体设计人员都应把握所有对方案设计有影响的参数，将其作为优化设计过程中的变量。若在优化中错误的将影响很小的参数视作变量，则不仅影响正规的结构设计，而且不利于计算编程，对优化设计也造成很大的影响。 其次，选择正确的目标函数，在设计优化中，应计算可以满足要求的结构或构造尺寸，以及和钢筋截面积等指标有关的数学函数，以此帮助模型设计顺利完成，这是设计中的关键环节之一，正确选取函数，能简化设计过程。通过参数合理设置，在满足规范要求的同时，减少含钢量，或通过模型中假定及边界约束条件，提高整体经济性。 最后，确定所有约束条件，保证结构安全性与可靠性是设计与优化设计前提，这就需要在实际的优化设计必须是在一定约束下进行的，并不是设计人员自由发挥的结果。而约束条件包含很多内容，如缝宽、强度、尺寸等。确定了不同的约束条件后，还应与目标约束条件实施对比与分析，确定是否满足现行规范的要求。 3.3建筑结构的抗震性能优化 随着我国人口数量的增加，高层建筑以及超高层建筑将会成为未来建筑的主流趋势，未来建筑将以其高度取胜。对于这些高层与超高层建筑来讲，其抗震性能的不断完善与优化，将在很大程度上决定着建筑的整体质量与住户的人身安全。由于高层建筑的稳定中心较高，如果建筑自身的抗震性能较差，那么极有可能引发建筑的坍塌，对住户的人身及财产安全造成威胁，因此，高层建筑的抗震性能优化就显得极为关键。 决定高层建筑抗震能力的强弱关键在于建筑结构本身的强度及刚度这两个方面，若想提升建筑的抗震性能，就要从建筑结构的强度与