优化设计精选(九篇)

第1篇：优化设计范文

关键词 ：建设项目；项目设计；优化管理；质量管理

1. 前言：

随着改革开放的深入，经济水平的发展，人民生活水平的不断提高，社会对住宅商品的需求日趋高涨。市场竞争越来越激烈，同时市场也逐渐规范起来，客户购房理念日趋理性，对房间功能设计的要求也越来越高，对设计人员的整体素质及综合能力的要求也逐渐提高。房地产开发商对住宅项目开发策化及设计阶段也越来越重视，以往简单的开发模式，正逐步规范化与制度化。具有关资料统计，影响工程投资的最主要因素是设计，占到40%~75%，而施工阶段仅占到10%~20%。

2. 建设项目管理的内涵

建设项目管理是20世纪50代后期发展起来的一种计划管理方法，该体系大多数时间适用于多数项目，其价值和实用性已得到广泛认可，这种方法更恰当的说是运用项目管理技术对项目进行管理。通常有：启动、计划编制、执行、控制和收尾等过程。在建设项目的前期策化和设计过程中，引入项目管理的概念，对项目策化和设计过程范围的界定、时间、成果、风险和质量的管理，起到积极的作用。它将使房地产开发公司决策和设计人员对项目设计的监控过程更为具体化，操作简便化、理性化和有序化，有助于决策的合理性及对设计进度、成果和质量的合理控制，并对项目的后期建设产生积极的影响。

3. 建筑设计管理的基本理念

建筑设计是科学与艺术双重创作的结合，是创作构思加科学计算合成的结果，在某种意义上讲可等同于建筑产品。建筑设计成果的质量评定不能用固定的标准去衡量，即使达到建筑设计规范、标准和规程，也不能称该建筑设计就是优良品或精品。建筑设计具有一定的随机性变化，在运行过程中不同的设计构思组合叠加就可以产生出不同的产品，没有固定的模式。

建筑设计质量的优劣，确切地说是一个目标范围的界定，建筑规范、规程和标准是建筑设计合格的下限。建筑设计质量的优化管理，在于强化设计的“全过程管理”，即动态管理。它打破了过去静止简单化的“结果管理”淘汰制，从而避免浪费时间和直接经济损失。

4. 优化设计管理的几种措施

4.1健全质量管理保证体系

（1）建立法人为主的组织机构。成立监督机构，即法人亲自组织，专家起主导作用的全方位的结合体。设立质量检查小组，每个项目均设质检员。以专家为主导能掌握专业技术的高标准高质量，是保证质量管理体系顺利运行，使工作经济化，制度化，责任化。

（2）健全规章制度。规章制度的制订要结合实际情况，要具体化、细化、量化，特别是要具有可操作性，做到可以制成表格分门别类填写打分，以保证其运用的经常性和可检查性，以其达到预定目标。设计人员行为要规范，原则性要强。跟踪服务、反馈信息及时更正与处理。事前计划要具体，事中控制有措施，事后总结有效果。

4.2重视建设项目设计阶段的管理

在建设项目的设计运作过程中，房地产开发公司要充分发挥内部资源和外部资源的能动性。建设项目设计过程分为两大阶段：方案设计阶段和施工图设计阶段，其最终产品分别是方案报建文本和施工图蓝图，成果必须报政府部门审批通过，方可进行工程项目施工。由于这两个设计阶段所承担的目标和任务的不同，其项目管理在执行组织的结构、人力资源管理、时间管理、沟通管理、风险管理及质量管理等方面存在着较大差异。

（1）建设项目方案设计阶段

方案设计阶段主要流程：拟定招标设计任务书，方案招标，方案评审及咨询，方案定案（或委托设计院），出方案报建文本，进行方案报建。方案设计阶段可分为方案招标阶段和方案定案阶段。大部分房地产公司在大、中型建设项目中采用方案招标来选定方案，也有的采用直接委托某一设计院来直接设计方案，这两种方法各有利弊。房地产公司在取得项目后，一般都会委托策划公司进行市场调研并进行项目策划，确定设计目标和方向。在此基础上形成项目的整体方向，作为招标任务书拟定和评标的依据。有的房地产开发公司将方案招标作为项目研究的手段和过程之一，或考察设计院实力的方法，招标方案的成果对下一阶段工作的影响不大，准确而及时的沟通使项目设计朝正确的方向有序地发展，沟通是多层面和多方式的。

（2）建设项目施工图设计阶段

由于方案已经确立，设计工作流程相对简单有序，此阶段的项目设计在执行组织结构、质量控制、资源管理、项目知识积累等方面与方案阶段有所不同。执行组织结构相对简单，成员配置一般由设计总监、工程项目经理，以及建筑、结构、设备及概算人员组成，形成一个典型的强矩阵管理模式。管理流程也相对简单：委托设计、拟定技术措施、中间过程质量与进度控制、成果审查、成果报建、技术交底等。

4.3设计优化管理的具体操作

为了设计产品合格，满足设计规范的要求，达到高标准的要求，必须按照从计划到分工、从人员到产品，从部分到整体等方法来进行操作。

（1）对定岗定位人员进行优化思想教育，注重量才使用，使每个设计人员具有进取精神、竞争意识，达到人员的优化组合。

（2）确定项目的关键点，加以控制、把关。对项目中起决定作用的关键点：项目设计的方案图、施工图、预算等，详细分析，事前控制，做到心中有数。

（3）设计项目的优化统筹安排。设计项目的各个专业及专业内部不同程序的交叉运行要周密安排。尽量使各专业及专业内部密切联系，避免出现工作环节的脱节，缩短设计时间，提高协同工作效率。

（4）创新方案的制定。设计项目运行过程可能随时会出现新问题，对此要及时进行分析研究，制定创新方案，也可以在原有先进的设计理念、设计创意和先进经验的基础上进行创新。

4.4规范设计招标程序及合同签订模式

把设计工作引入到市场规范化操作程序上，实行严格的招投标制度，打破垄断，公开信息，才能有效的调动各家设计院的积极性与创新性，才能产生好的作品。

国内的设计合同采用的均是由建设部和工商行政管理局制定的标准合同文本，但却是一份单边合同，带有浓烈的计划经济体制下的合同条款，对建设方不利，为此改变现行设计合同签订方式势在必行。

4.5建筑设计运行系统与过程的优化控制

设计运行系统指总体的各个部分运行一体化，而过程是进行设计的全过程。首先，要确定系统部分的控制点，也就是运行的各个部分，即管理点，使每一个部分都进行优化处理。然后，进行过程的优化控制。提倡设计质量的优化管理，就是始终有一个较高的目标去奋斗。在建筑设计运行过程中，需要对建筑设计过程进行优化控制，选取最短路径实现最优方案。

第2篇：优化设计范文

关键词：桥式起重机优化钢结构设计

中图分类号： TU391 文献标识码： A

前言：

起重机械是一种用于物料起重、运输、装卸等作业的机械设备，在现代化生产中的应用日益广泛也占有重要地位。起重运输机械对生产力、生产成本、产品质量、运输效率等方面的影响力相当大，是现代化生产中必不可少的设备，对提高生产安全性、降低事故率更有着显著作用。桥式起重机作为起重运输机械中最重要的一种，占室内起重机的90%左右，其特点在于不占用建筑物内的主要地面，却能以极少的物料和极为稳定的形态把建筑房内各处作为作业范围，其次，容易实现半自动或自动控制。因此在运输机械设备中，具有不可替代的重要作用，深受用户的欢迎，从而成为起重机械中生产批量最大、材料消耗最多的一种产品。

一、结构优化设计概述

结构优化设计就是在满足各种行业规范及某种特定要求的前提下，使结构的某种指标(如重量、造价、频率或刚度等)为最佳的设计方法。结构优化设计是20世纪60年展起来设计方法，在当时较过去传统的设计方法是一门新的设计方法，它是随着计算机的发展，有限单元法的广泛应而发展起来的。计算机的大量高速运算能力是优化设计的实现工具，数学规划理论及方法是其理论基础。计算机技术的发展和数学理论及方法的研究促使优化设计以及改进快速的完成。

早期的优化方法主要运用古典的微分法和变分法。20世纪60年代，现代结构理论的奠基人L.A. Scmit首先将有限元素法与数学规划相结合用来处理多种载荷情况下弹性结构的最小重量问题[f221，从而形成了现代结构优化的基本思想。随后数学规划方法在结构设计领域得到了迅速的发展，复合形法、序列线形规划法、可行方向法、惩罚函数法等数学规划法都被用来求解结构优化问题。

针对数学规划法和优化准则法存在的问题，上个世纪70年代，出现了一种优化数学理论统一了数学规划法和优化准则法，以由Fleury和Schmit提出的近似概念为该方法的代表。结合该理论开发出结构优化ACCESS程序系统，极大的提高了优化设计的效率，开辟了结构优化设计的新领域。它结合了力学的概念和各种各样的近似方法，使高度的非线性问题转化为一系列近似问题，转化后问题带显示约束，这样就可以用数学规划方法进行求解。

近现代随着优化理论的深化，出现了一种新的优化理论，即仿生学方法。该理论以自然界演化过程中“适者生存”为准则的绝妙优化过程的模拟。目前主要包括遗传算法、模拟退火法和神经元网络算法等。其中以遗传算法应用最为广泛，它可以用于连续变量的优化，也可以用于整数或离散变量，甚至可以用于非数值型变量，因此遗传算法已经成为在求解复杂优化问题时应用最多。

近年来，优化设计理论的研究取得了更高层次的发展，对于给定结构几何形状、拓扑结构和材料的前提下，只有构件的截面可变问题的优化设计已经基本成熟。随着结构优化设计研究的发展深化，结构优化的应用软件也取得了很大的发展。一类是专门研制的结构优化软件，如ACCESS DDDU，OASIS，SAPOP ， ASTROS ， GENESIS ，CAOS等;另一类是由现有的有限元分析软件二次开发扩展成的结构优化软件，后者体现了将结构有限元分析、结构优化设计方法和计算机辅助设计一体化的发展趋势。

二、桥式起重机模型的建立

1、研究对象介绍

研究选用最通用的桥式起重机―50/10t-31.5m双梁桥式起重机作为研究对象，其跨度31.5m。总装图图号为:150282，桥架图号为:A 1454，主梁图号为:M2778，端梁图号为:N 1542，小车图号为:150282-2，大车图号为:15 0282-3。最大起升高度12m起升速度7.8m/min，小车运行速度38.5m/min，大车运行速度87.3m/min。小车工作级别M5，大车工作级别M6。图1图2为50/10t-31.5m双桥式起重机设计模型。

以此桥式起重机实际应用为研究对象，进行结构轻量化设计技术研究。

图1起重机总装图

图2导入HyperMesh的实体模型

2、有限元模型的建立

1）起重机桥架几何模型的建立

根据该桥式起重机的设计图纸，运用三维建模软件Pro/E进行几何建模，主要设计

参数尺寸如下:主梁有效长度为31.5m，上下盖板间距为1700mm，腹板间距为590mm,大筋板的间距大部分为1200mm~2750mm，小筋板的间距为400mm~550mm。几何建模时简化螺栓，小孔等细小结构，并尽量保证钢板的连续，去除在分析中不重要结构。主梁的三维模型如图3所示，端梁的三维模型如图4所示，桥架的几何模型如图5和6所示:

图3主梁三维模刑

图4端梁三维模型

图5桥架的三维模型(前视图)

图6桥架的三维模型(后视图)

3、起重机桥架有限元模型的建立

1）模型几何清理

由于桥式起重机主梁结构比较复杂，则将三维模型导入HyperMesh时文件转换可能会有信息流失或错误，因此需对导入后的模型进行几何清理。

2）网格划分及网格质量检测

对抽取出的中面进行单元网格划分，采用automesh划分网格，由于起重机主梁结构中的最小部件脚钢的边长是50mm，因此选择边长为50mm的正方形壳单元，整机总网格数为210370，整机总质量为37.8t，与设计图纸一致，建立的有限元模型如图7所示:通过‘qualityindex'按钮单元进行质量检测，检查是否存在扭曲畸变单元。

图7桥架的单元模型

4、整个桥架结构等效静力学计算结果

基于文献的研究结论，将桥架的主梁和端梁的约束均处理为简支梁，即一端固定，另一端简支。桥架有四个轮子，分别将端梁端部祸合到大车车轮的中心点，定义各中心点的约束来模拟简支梁，如图8所示:

图8桥架示意图

载荷约束为:

位置1:约束x, y, z方向的移动自由度以及Y方向的转动自由度。

位置2:约束x, y方向的移动自由度以及Y方向的转动自由度。

位置3:约束Y方向的移动自由度以及Y方向的转动自由度。

位置4:约束y,z方向的移动自由度以及Y方向的转动自由度。

三、桥式起重机结构形状优化计算分析

1、建立形状优化模型

形状优化为在满足设计要求的条件下通过改变模型的几何形状来改变模型的结构性能以实现结构优化。本研究中通过HyperMoph实现有限元模型的网格变形定义形状变量与设计变量，确定优化相关响应、约束条件和目标函数，建立形状优化模型求解，形状优化流程图如图9所示:

图9形状优化流程图

起重机形状优化主要优化上盖板与下盖板间距，腹板间距。通过按扭‘morph’向上移动主梁和端梁下盖板网格，预设一个形状变化up-and-down:向上50mm;移动内腹板网格，预设形状变化in-and-out:变化50mm。形状变化如图10所示:

图10预设形状变化

研究以总体积最小为目标函数，以形状变化高度(height)和宽度(width)为设计变量，应力、应变能、模态为约束条件，分别建立Q235和Q345的优化数学模型如下:

设计变量:

目标函数(Min):V(X)=V(height x upandown, width x inandout)

约束条件(St):Q235:Ku = f

σ≤100MPa

F≥3

Q345:Ku=f

σ≤150MPa

F≥3

式中，V(X)是起重机的总体积;Cj是第j个载荷下起重机总的应变能;K为系统的刚度矩阵，f为载荷，u为载荷f下的节点位移矢量，σ为应力，F为固有频率。目标函数V(X)、约束函数q与。C j与σ(von mise应力)是从有限元分析中获得的结构响应.

2、 Q235的桥架形状优化计算结果分析

运用形状优化模块morph进行形状优化计算，经过4次循环迭代得到的优化结果如下：

目标函数:Volume=2.27E+09mm3, Mass=17.9t

设计变量:height=-0.36, width=1.2

优化后，上下盖板间距:1724mm+0. 36 X 50mm=1742mm

腹板间距:600mm-1. 2 X 50mm=540mm

主梁的高宽比:1724/540=3. 19

目标函数和设计变量的收敛情况如图11-13所示，目标函数即体积分数自第10步收敛于33007E+09mm3，设计变量:腹板间距(width)自第10步收敛于1. 2，上下盖板间距(height)自第10步收敛于-0. 360

图11目标函数的收敛情况

图12腹板间距(width)的收敛情况

图13上下盖板间距(height)的收敛情况

优化模型的强度和刚度计算结果如图14~17所示:

图14工况3主梁应力分布云图

图15工况4主梁应力分布云图

图16工况5主梁应力分布云图

图17工况3主梁位移分布云图

根据图14~17可知，工况3下主梁上最大位移出现在腹板中间位置为42. 9mm,最大应力出现在下盖板中间位置为98.6MPa，工况4下最大应力出现在载荷加载处的上盖板上为87.2MPa，工况5下最大应力出现主梁端部的外侧腹板上为74. 4MPa。分析应主梁位移分布云图可以得到形状优化前后的最大应力、最大位移比较如表 1所示

表1比较起重机优化前后的结构性能

通过以上计算结果，总质量由原来的18. 9t减少至17. 9t，减少了6. 3%。同时，优化后的刚度强度满足起重机设计规范。

结语：因此，利用有限元结构优化技术能在保证起重机刚度、强度以及其他性能要求的基础上，进行结构优化设计，大大减少材料的使用，最终实现桥式起重机结构轻量化设计。

参考文献：

[1]王福绵.桥式起重机静刚度设计及相关问题探讨[J].起重运输机械2009 (12 ) :42-44.

第3篇：优化设计范文

质量是产品的生命，没有好的质量，产品就没有市场，只有高质量的产品，在市场上才有竞争力，建筑设计也是同样如此。

本人认为，只有在建筑设计质量的优化管理上做文章，才能产出高质量的建筑设计成品。建筑设计，在某种意义上讲可等同于建筑产品，它是艺术创作与科学技术的结合体。它不能用工业化、工厂化、程序化的过程进行生产，对于不同使用功能、性质的建筑从内容到外表形态是不同的。

建筑设计成果的质量评定不能用固定的标准去衡量，即使达到建筑设计规范、标准和规程，也不能称该建筑设计就是优良品或精品。建筑设计是科学与艺术双重创作的结合，是创作构思加科学计算合成的结果。在运行过程中设计构思组合产生出全新的东西，不可能有固定的模式可套用，建筑设计具有一定的随机性变化。

建筑设计质量的优劣，确切地说是一个目标范围的界定，建筑规范、规程和标准是建筑设计合格的下限。建筑设计精品是在设计运行过程中优化取舍，完善完美。因此，设计质量的优化管理是十分值得重视的。

建筑设计质量的优化管理，就在于强化、强调了设计的“全过程管理”，这是动态管理。它也打破了过去静止的简单化的“结果管理”淘汰制。从而避免浪费时间和造成直接经济损失。建筑设计运行过程要自始至终，由部分到整体、由管理点到强化点，由方案到施工图，这些工作都要进行细化、优化和筛选。它是积极主动、极具挑战性的动态管理。

2、健全建筑设计质量优化管理的基础——质量管理保证体系

（1）建立法人挂帅的组织机构。成立监督机构，即法人亲自挂帅，专家起主导作用的全方位的有机结合体。设立质量检查小组，每个项目均设质检员。以专家为主导是为了掌握专业技术的高标准高质量，法人挂帅是保证质量管理体系顺利运行。主要目的是使这项工作经济化，制度化，责任化。

（2）健全可操作的规章制度。主要包括以下方面：一是规章制度的制订要结合实际情况，一定要具体化、细化、量化，特别是要具有可操作性，以保证其运用的经常性和可检查性，以其达到预定目标。二是规章制度要量化，做到可以制成表格分门别类填写打分。三是设计人员行为要规范，原则性要强，只有我们自己有效地规范了行为，才能使我们的服务对象满意。四是跟踪服务、反馈信息及时更正与处理。五是事前计划要具体，事中控制有措施，事后总结有效果。

3、建筑设计质量优化管理的运作

建筑设计质量优化，不仅是为了设计产品合格，满足设计规范的要求，而是为了高标准的追求。在设计优化管理运行的前后，从计划到分工、从人员到产品，从部分到整体等都是为了筛选出最优的方法和手段，产出最佳产品。

（1）在定岗定位人员时即时挑选，既要进行优化思想教育，又要注重量才使用，使每一个设计人员都有进取精神，思想中时刻存在着争夺市场的竞争意识。这就是人员的优化组合。

（2）确定每一个项目的优化管理。所谓管理点，就是项目中起决定作用的关键点。比如：项目设计的方案图、施工图、预算，这就是建筑设计项目宏观中既有影响又起决定性作用的关键点。

（3）设计项目的优化统筹安排。设计项目的各个专业及专业内部的不同程序的交叉运行必须要进行周密地安排。只有这样才能使各个专业及专业内部密切联系，避免出现差错，大大地缩短设计时间，提高工作效率。

（4）随时制订与研究项目的创新计划。凡是设计项目运行过程出现新情况新问题，都应该进行分析研究。只有不断地向较高的目标前进，优良产品才会不断产出。

（5）提倡精品化、集成化、信息化。要创新要精品就必须掌握足够的信息，如向国外发达国家学习，他们的设计理念和先进经验，做到这一点也就等于找到了捷径。

（6）提高设计人员整体水平和素质，给设计对象创造更多的学习，深造的机会，使他们在设计运行中的各个环节都能独当一面。

（7）制定优化的最佳目标，打出最低的要求线，尽量把一些定性的要求变成定量的标准，以具有明确的可操作性。

（8）建筑设计方案的优化管理。建筑设计方案对于设计项目十分重要，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，首先在于建筑设计质量的优化，然后才是管理。建筑设计质量的优化关键在于建筑设计思想目标的确立，建筑设计思想的优化。

4、建筑设计运行系统与过程的优化控制

设计运行系统指总体的各个部分运行一体化，而过程是进行设计的全过程。要对其进行优化控制。首先，要确定系统部分的控制点，也就是运行的各个部分，即管理点，使每一个部分都进行优化处理。然后，进行过程的优化控制。如果只提达到质量标准、满足规范、规则的要求，那么建筑设计这个特殊的产品并非是精品。因为建筑设计的创作意识包括科学与艺术的排列与组合。提倡设计质量的优化管理，就是始终有一个较高的目标去奋斗。这里目标指的是一个范围，而不是具体的标准。方案有几个，而最好的只有一个。复杂的建筑设计周期短的几周、长的几年，施工的周期更长。

第4篇：优化设计范文

【关键词】减速器 优化设计

传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计效果，但一般不是最佳的。为了使减速器发挥最佳性能，必须对减速器进行优化设计，减速器的优化设计可以在不同的优化目标下进行。除了一些极为特殊的场合外，通常可以分为从结构形式上追求最小的体积(重量)、从使用性能方面追求最大的承载能力、从经济效益角度考虑追求最低费用等三大类目标。第一类目标与第二类目标体现着减速器设计中的一对矛盾，即体积(重量)与承载能力的矛盾。在一定体积下，减速器的承载能力是有限的；在承载能力一定时，减速器体积(重量)的减小是有限的。由此看来，这两类目标所体现的本质是一样的。只是前一类把一定的承载能力作为设计条件，把体积(重量)作为优化目标；后一类反之，把一定的体积(重量)作为设计条件，把承载能力作为优化目标。第三类目标的实现，将涉及相当多的因素，除减速器设计方案的合理性外，还取决于企业的劳动组织、管理水平、设备构成、人员素质和材料价格等因素。但对于设计人员而言，该目标最终还是归结为第一类或第二类目标，即减小减速器的体积或增大其承载能力。

一、单级圆柱齿轮减速器的优化设计

单级主减速器可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比i0不能太大，一般i0≤7，进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙，且使从动齿轮热处理困难。单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。单级圆柱齿轮减速器以体积最小为优化目标的优化设计问题，是一个具有16个不等式约束的6维优化问题，其数学模型可简记为：

minf(x)x=[x1x2x3x4x5x6]T∈R6

S.t.gj(x)≤0(j=1，2，3∧，16)

采用优化设计方法后，在满足强度要求的前提下，减速器的尺寸大大地降低，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量。优化设计法与传统设计密切相关，优化设计是以传统设计为基础，沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。优化设计虽然弥补了传统设计的某些不足，但该设计法仍有其局限性，因此可在优化设计中引入可靠性技术、模糊技术，形成可靠性优化设计或模糊可靠性优化设计等现代设计法，使工程设计技术由“硬”向“软”发展。

二、混凝土搅拌运输车减速器的优化设计

1.主要参数

混凝土搅拌运输车搅拌筒(罐)的设计容积为8～10m3，最大安装角度12°，工作转速2～4r/min和10～12r/min(卸料时的反向转速)；减速器设计传动比131∶1，最大输出转矩60 kN·m，要求传动效率高、密封性好、噪声低、互换性强。2.2结构设计主要包括前盖组件、被动轮组件、第一级行星轮总成、第二级行星轮总成、机体中部组件和法兰盘组件6大部分。机体间采用螺栓和销钉连接与定位，机体与内齿圈之间采用弹性套销的均载机构。为便于用户在使用时装配与拆卸，减速器主轴线与安装面设计有15°的倾角，法兰盘轴线可以向X、Y和Z方向摆动±6°，并选用专用球面轴承作为支承。轴承装入行星轮中，弹簧挡圈装在轴承外侧且轴向间隙≤0.2 mm，减速器最大外形尺寸467 mm×460 mm×530 mm，总质量(不含油)为290 kg。

2.传动系统设计

该减速器采用3级减速方案：第一级为高速圆柱齿轮传动，其余两级为NGW型行星齿轮传动。其中，第二、三级分别有3个和4个中空式行星轮，行星轮安装在单臂式行星架上，行星架浮动且采用滚动轴承作为支承；第二级行星架与法兰盘之间采用鼓形齿双联齿轮联轴器连接，混凝土搅拌运输车减速器对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度和齿面磨损等要求十分苛刻，因此合理地选择变位系数和进行修形计算十分重要。

三、减速器优化设计的数学模型

1.目标函数

对于C型问题，目标函数是A= min{f(x)} = min{f(x1，x2，…，xn)}式中：A——减速器总中心距，即各级中心距之和；x——各设计变量(包括各级中心距、模数、螺旋角、齿数、齿宽和变位系数等)；n——设计变量的个数。对于P型问题，目标函数是P= max{f(x)} = max{f(x1，x2，…，xn)}。式中：P——减速器的许可承载功率；x——同C型；n——同C型。

2.约束条件

约束条件是判断目标函数中设计变量的取值是否可行的一些规定，因此减速器优化设计过程中提出的每一个供选择的设计方案；都应当由满足全部约束条件的优化变量所构成。对于减速器来说，在列出优化设计的约束条件时，应当从各个方面细致周全的予以考虑。例如，设计变量本身的取值规则，齿轮与其它零件之间应有的关系等等。减速器优化设计应考虑以下约束条件：

（1）设计变量取值的离散性约束

齿数：每个齿轮的齿数应当是整数；模数：齿轮模数应符合标准模数系列(GB1357-78)；中心距：为避免制造和维护中的各种麻烦，中心距以10mm为单位步长。

（2）设计变量取值的上下界约束

螺旋角：对直齿轮为零，斜齿轮按工程上的使用范围取8°~15°；总变位系数：由于总变位系数将影响齿轮的承载能力，常取为0~0.8。

（3）齿轮的强度约束

齿轮强度约束是指齿轮的齿面接触疲劳强度与轮齿的弯曲疲劳强度，这两项计算根据国家标准GB3480-83中的方法进行。强度是否够，根据实际安全系数是否达到或超出预定的安全系数进行检验。

（4）齿轮的根切约束

为避免发生根切，规定最小齿数，直齿轮为17，斜齿轮为14~16。

（5）零件的干涉约束

要求中心距、齿顶圆和轴径这三者之间满足无干涉的几何关系。对于三级传动的减速器(如图1)，干涉约束相当于两个约束：第二级中心距应大于第一级大齿轮齿顶圆半径与第三级小齿轮顶圆半径之和；第三级中心距应大于第二级大齿轮顶圆半径与第4轴半径之和。而二级齿轮传动类推。

图1 三级减速器示意图

四、结语

机械优化设计是在常规机械设计的基础上发展和延伸的新设计方法，而减速器的优化就是其中之一，是以传统设计为基础、沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。在实际应用中已产生了较好的技术经济效果，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量，使减速器发挥了最佳性能。

参考文献：

[1]孙元骁等著.圆柱齿轮减速器优化设计.机械工业出版社，1988.

[2]胡新华.单级圆柱齿轮减速器的优化设计[J].组合机床与自动化加工技术，2006.

[3]陈立平，张云清，任卫群等.机械系统动力学分析及ADAMS应用教程.清华大学出版社，2005.

[4]梁晓光.优化设计方法在齿轮减速器设计中的应用[J].山西机械，2003.

第5篇：优化设计范文

关键词：建筑结构；结构优化设计；结构元素；优化方法；凝固的艺术

Abstract: The design of building structures in short is to use words to express the structure of architects and other professional engineers to express things. The structure of language structure from structural elements derived simplified construction drawings and other professionals in the foundation, wall, column, including, beam, plate, bulk sample stairs details etc.. Load conditions resulting in the most concise way to transfer basis, structural design content is the design basis, design and detail design of the upper structure.

Key words: building structure; structural optimization design; structural element; optimization method; solidification Art

中图分类号：TU318

引言：

结构工程师的主要任务就是在特定的建筑空间中用整体的概念来完成结构总体方案的设计，并能有意识地处理构件与结构、结构与结构的关系。初步设计过程是不能借助于计算机来实现的。这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念，选择效果最好、造价最低的结构方案，为此，需要工程师不断地丰富自己的结构概念，深入、深刻了解各类结构的性能，并能有意识地、灵活地运用它们。

一、建筑结构设计优化方法的应用及实践价值

直觉优化（概念设计优化）技术与建筑结构设计 对于同一建筑方案，可以有许多不同的结构布置设计；确定了结构布置的建筑物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的：建筑物细部的处理更是不尽相同，这些问题是计算机无法完全解决的，都需要设计人员自己作出判断。

1.结构设计优化方法的应用

结构设计优化方法和技术的应用具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程分部结构的优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包含选型、布置、受力分析、造价分析等内容，并应在满足设计规范和使用要求的前提下，结合具体工程的实际情况，围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。 2 .结构设计优化方法的实践价值

在满足建筑结构长远效益的前提下，应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计相比，采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5％～30％。优化技术的实现，可以最合理的利用材料的性能，使建筑结构内部各单元得到最好的协调，并具有建筑规范所规定的安全度。同时，它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策，优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。

二、 建筑结构设计与各方面之间的关系 1. 结构设计与用地的关系

多层或高层住宅建筑中，总建筑面积是各层建筑面积的总和，层数越多，单位建筑面积所分摊的房屋占地面积就越少。但随着建筑层数的增加，房屋的总高度也增加，房屋之间的间距也必须增大。因此，用地的节约量并不随建筑层数的增加而按同一比例递增。 2.结构设计与造价的关系

建筑层数对单位建筑面积造价有直接影响，但影响程度对各分部结构却是不同的。屋盖部分，不管层数多少，都共用一个屋盖，并不因层数增加而使屋盖的投资增加。因此，屋盖部分的单位面积造价随层数增加而明显下降。基础部分，各层共用基础，随着层数增加，基础结构的荷载加大，必须加大基础的承载力，虽然基础部分的单位面积造价随层数增加而有所降低，但不如屋盖那样显著。承重结构，如墙、柱、梁等，随层数增加而要增强承载能力和抗震能力，这些分部结构的单位建筑造价将有所提高。 3 .高层建筑结构设计与经济性的关系

住宅的层高直接影响住宅的造价，因为层高增加，墙体面积和柱体积增加，并增加结构的自重，会增加基础和柱的承载力，并使水卫和电气的管线加长。降低层高，可节省材料、节约能源，有利于抗震，节省造价。同时，除降低层高可以减少住宅建筑总高度，缩小建筑之间的日照距离，所以降低层高能也取得节约用地的效果。 在相同建筑面积时，住宅建筑平面形状不同，住宅的外墙周长系数也不相同。显然平面形状越接近方形或圆形，外墙周长系数越小，外墙砌体、基础、内外表面装修等也随之减少，并且受力性能好，造价会降低。考虑到住宅的使用功能和方便性，通常单体住宅建筑的平面形状多为矩

三、建筑结构设计优化方法 与现实意义

1.从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。 房屋工程分部结构优化设计包括：基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容，在实施过程中，还应该按照一切从实际出发的原则，结合具体工程的实际情况，围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。 2.结构优化设计模型 结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。 3.结构优化计算方案 结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。

结构设计优化的现实意义 1.结构优化设计降低总造价 进行结构优化设计中，多层住宅和高层住宅相比较，层数越多，总建筑面积增大，单位建筑面积占用的土地面积就越小，节约了用地成本，但建筑层数的增多，建筑总高度也会加大，楼与楼之间的间距也要加大，这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。另如屋盖部分，一栋楼只有一个屋盖，并不会因为层数的增加而有所改变，它的成本下降会比较明显。

2.进行结构设计优化提高建筑结构经济性 建筑的层高增加，由于墙体面积和柱体积增加，结构的自重会增加，基础和柱的承载力相应增加，水卫和电气的管线会加长；相反降低层高，可节省材料，有利用抗震，同时建筑的总高度减小，两建筑之间的日照距离就会减小，间接的节约了用地。建筑面积相同，建筑使用不同的平面形状时，它的外墙周长也就会不同，这样当选择圆形或是越接近于方形时，外墙周长系数就越小，基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少，同时其受力性能也得到提高，增强了建筑的经济性能。 与传统的结构设计相比，采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。

第6篇：优化设计范文

[关键词]建筑；绿色设计；优化

中图分类号：TU2 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）44-0205-01

绿色建筑又被称作生态建筑、可持续发展建筑，是近年来我国建筑的一大发展趋势。在建筑设计中融入绿色设计概念，能够为建筑带来良好的社会效益、经济效益以及生态效益，实现与自然和谐共生，促进我国建筑的可持续发展。

一、建筑光环境设计与优化

相关建筑光环境研究发现，1000～30001x 之间的照度是人们在建筑办公室和生产操作场中满意照度，照度过小或过大均容易引起人们眼睛疲劳。对此，在进行建筑设计时，应当注重光环境设计和优化。在建筑设计过程中，为了确保建筑光照，应当注重建筑的天然采光设计和建筑照明设计。建筑天然采光设计主要包括侧窗采光和天窗采光两大类。由于侧窗采光建造方便，同时成本相对较低且方便维护，在进程建筑天然采光设计时，应尽采用侧窗采光设计，必要时补以天窗。在进行建筑层面采光设计时，侧窗玻璃面积应当按照采光所处外墙面积的 20%～30%计算，同时全面考虑通风、日照以及美观方面因素。在进行建筑天窗设计时，可以采矩形天窗、横向天窗、锯齿形天窗、平天窗以及井式天窗等天窗设计形式，并结合建筑物的外观要求和使用要求设计天窗形式。建筑室内照明的设计由室内工作照明设计和室内环境照明设计两大类组成。在进行建筑物室内工作照明设计时，应当在满足照度的要求的基础上，注重对眩光、颜色、扩散、均匀度以及亮度的充分考虑，确保建筑室内照明质量。

二、建筑室内空气设计与优化

近年来，人们越来越关注建筑室内空气质量，因此，在进行建筑设计时，应当注重室内控制的设计和优化。一方面，在进行建筑设计时，应当尽量确保室内设计的简洁，尽量减少木板、石材等装饰材料的使用，同时选择注重装饰材料的选择，选择无毒、无害以及对人体健康有益的装饰材料，并确保建筑装饰工程竣工后的换气通风。另一方面，在进行建筑结构设计时，应当尽量避免混凝土膨胀剂等添加剂的使用，并严格按照相关设计规范来设计变形缝。此外，在进行建筑设计时，还应当注重建筑室内的通风设计，同时提高住宅区的绿化率，提高建筑周围区域的空气质量， 从而提升建筑室内空气。

三、建筑声环境设计与优化

在进行建筑设计时，应当注重建筑声环境设计与优化，尽量消除或减少建筑室内外噪音，日间将噪音控制在35db以内，夜间将噪音控制在30db以内，为建筑构建安静舒适的声学环境。通常情况下，噪音由噪音源产生并经传播到达接受者，因此，有效控制控制噪音源是实现建设或消除噪音的根本措施，然而噪音一旦发出，便只能从噪音的传播途径方面入手，全面考虑城市规划、小区规划、单体建筑设计来进行噪音控制。在进行建筑声环境设计和优化时，应当结合城市基本噪音源，调整各功能用地和交通规划。通常情况下，对噪音敏感的小区如商住、医院、学校、办公等应当规划在城市的中心区域， 同时将噪音产生较大的功能区域如工业区、码头、高速公路以及铁路等功能区用地规划在城市的。同时，对于不能抗拒噪音，可以通过在道路两旁种植常绿乔木与灌木构建的足够宽度并且浓密的绿化带、将对噪音不很敏感的商业建筑作为屏障以及将临街建筑物远离道路等措施，降低噪音。

四、建筑热湿环境设计与优化

在进行建筑设计时，应当注重热湿环境设计与优化，将建筑夏季室内温度控制在22～27℃之间，将建筑冬季室内温度控制在20～24℃之间，同时注重建筑室内湿度控制，建筑室内湿度常年控制在40%～70%范围内。目前，室外传入的热空气、太阳辐射热、邻近地面和路面的辐射热、围护结构传入的热量以及室内生产和生活产生的热量是建筑物室内主要热量来源。因此，在控制建筑物室内温度时，可以从阻止室外热量的传入和排出室内的热量两方面入手。在进行建筑热湿环境设计与优化时，一方面可以采用屋顶隔热设计，在建筑屋顶设计浅色屋顶饰面、在承重层和防水层之间增设一层泡沫混凝土，从而实现增大屋顶的热阻与热惰性，也可以在建筑屋顶设计通风隔热层、采用蓄水屋顶和淋水屋顶以及在建筑屋顶种植植被等措施实现建筑屋顶隔热。另一方面，采用建筑外墙体隔热设计，采用中空双排混凝土空心砌块加内外抹灰方式，实现良好隔热效果，同时也可以采用复合板墙，如在建筑墙体内侧加石膏板或轻质混凝土，以实现建筑物外墙体隔热。此外，在进行建筑热湿环境设计与优化时，还应当注重自然通风设计。在进行建筑通风设计时，应当根据当地实际地理环境、风向来对建筑朝向、间距及建筑群进行合理布局，同时注重建筑平面的设计，尽量确保建筑房建布置在夏季迎风面上，并对房间开口宽度和开口面积进行合理设计，将房间开口宽度控制在开间宽度的1/3～2/3之间，将房间开口面积控制在地板面积的15%～25%之间，确保建筑良好的通风效果，有效控制建筑室内温度和湿度。

近年来，随着人们环保意识的不断提升，人们越来越关注绿色建筑设计。因此，在进行建筑设计时，应当融入绿色设计理念，注重建筑光环境设计与优化，同时加强建筑室内空气设计与优化，落实建筑声环境设计与优化，并不断加强建筑热湿环境设计与优化，促进我国准绿色建筑设计的不断发展，从而推动我国建筑行业的可持续发展。

参考资料

[1] 张志远，王晓冬.浅谈绿色建筑设计之环境优化[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（7）.

[2] 牛润卓，谢雷，麦重浪等.追求和谐与舒适的绿色保障性住房--深圳市龙悦居保障性住房绿色建筑实践[J].建筑节能 ，2013，（9）：44-49.

[3] 刘抚英，厉天数，赵军等.绿色建筑设计的原则与目标[J].建筑技术，2013，44（3）：212-215.

第7篇：优化设计范文

关键词：建筑 结构设计

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

建筑结构的造价在建筑工程中占有较大的比例,结构设计优化技术的应用可以产生可观的经济效益。建筑设计部门和设计人员应严格遵守“经济、适用、合理”的设计原则,精心设计,应用现代化科技手段,选择合理的建筑结构设计方案,实现降低建筑工程造价并取得最大经济效益的目的。

一、建筑结构优化设计

1、结构设计优化方法的应用结构设计优化方法和技术的应用具体体现在房屋工程结构总体的优化设计和房屋工程分部结构的优化设计两方面。其中房屋工程分部结构的优化设计包括:基础结构方案的优化设计、屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。对以上几个方面的优化设计还包含选型、布置、受力分析、造价分析等内容,并应在满足设计规范和使用要求的前提下,结合具体工程的实际情况,围绕其综合经济效益的目标进行结构优化设计。

2、结构设计优化方法的实践价值笔者认为,在满足建筑结构长远效益的前提下,应尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。与传统设计相比,采用设计优化技术可以使建筑工程造价降低5%～30%。优化技术的实现,可以最合理的利用材料的性能,使建筑结构内部各单元得到最好的协调,并具有建筑规范所规定的安全度。同时,它还可为建筑整体性方案设计进行合理的决策,优化技术是实现建筑设计的“适用、安全和经济”目标的有效途径。

二、建筑结构经济设计分析

1、结构设计与用地的关系多层或高层住宅建筑中,总建筑面积是各层建筑面积的总和,层数越多,单位建筑面积所分摊的房屋占地面积就越少。但随着建筑层数的增加,房屋的总高度也增加,房屋之间的间距也必须增大。因此,用地的节约量并不随建筑层数的增加而按同一比例递增。

2、结构设计与造价的关系建筑层数对单位建筑面积造价有直接影响,但影响程度对各分部结构却是不同的。屋盖部分,不管层数多少,都共用一个屋盖,并不因层数增加而使屋盖的投资增加。因此,屋盖部分的单位面积造价随层数增加而明显下降。基础部分,各层共用基础,随着层数增加,基础结构的荷载加大,必须加大基础的承载力,虽然基础部分的单位面积造价随层数增加而有所降低,但不如屋盖那样显著。承重结构,如墙、柱、梁等,随层数增加而要增强承载能力和抗震能力,这些分部结构的单位建筑造价将有所提高。

3、高层住宅结构设计与经济性的关系住宅的层高直接影响住宅的造价,因为层高增加,墙体面积和柱体积增加,并增加结构的自重,会增加基础和柱的承载力,并使水卫和电气的管线加长。降低层高,可节省材料、节约能源,有利于抗震,节省造价。同时,除降低层高可以减少住宅建筑总高度,缩小建筑之间的日照距离,所以降低层高能也取得节约用地的效果。

在相同建筑面积时,住宅建筑平面形状不同,住宅的外墙周长系数也不相同。显然平面形状越接近方形或圆形,外墙周长系数越小,外墙砌体、基础、内外表面装修等也随之减少,并且受力性能好,造价会降低。考虑到住宅的使用功能和方便性,通常单体住宅建筑的平面形状多为矩形。

三、结构设计优化技术应用分析

1、直觉优化(概念设计优化)技术与建筑结构设计对于同一建筑方案,可以有许多不同的结构布置设计;确定了结构布置的建筑物,即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的:建筑物细部的处理更是不尽相同,这些问题是计算机无法完全解决的,都需要设计人员自己作出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下,根据工程实践经验进行,这便是前面所说的概念设计。因此,概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。

2 、概念设计处理的实际建筑设计问题概念设计所要处理的问题多种多样。但可以肯定的是希望通过概念设计,建筑结构能在各种不期而遇的外部作用下不受破坏,或将破坏程度降至最低。因此,分析如何应付建筑物可能遭遇的各种不确定因素成为概念设计的重要内容。其中,地震作用最为难以琢磨,破坏性也最大。故而,建筑设计过程中就应该未雨绸缪,从计算及构造等各个方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施,不利于抗震的作法则应尽量避免。刚度均匀、对称是减小地震在结构中产生不利影响的重要手段;延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏;多道设防思想能使建筑在特大地震作用下次要的构件先破坏,消耗一部分地震能量。这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。

四、小结

建筑是凝固的艺术,建筑师总是希望通过建筑物表达自己的设计意图,力求艺术性和实用性的完美结合。结构师在保证安全性的前提下,当然应该敢于挑战新的结构形式,使建筑师的意图得以实现。在建筑结构设计的过程中,在基本满足建筑师设计意图的基础上,平面布置应尽量规则,对称,尽量缩小质量中心和刚度中心的差异;使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。竖向布置上,在满足功能要求的前提下,尽量使竖向承重构件上下贯通;能不使用转换层的就应避免使用,以减小结构分析和设计上的困难,另外也不经济,还容易造成应力集中;竖向刚度最好不要突变,而要渐变,否则突变处在水平荷载作用下会出现严重的应力集中现象,这对结构抵抗水平动力荷载是十分不利的。

参考文献:

1、汪树玉.结构优化设计的现状与进展[J].基建优化,2007:12-13.

第8篇：优化设计范文

关键词：建筑设计；优化策略；措施分析

1建筑设计目前所存在的问题

1.1建筑设计过分注重造型而忽视节能环保

现今的建筑设计，在户型结构上已经实现了多样化设计，但是在其他方面还没有很好地实现，而且由于对建筑的外部造型极为重视，这样就忽视了建筑设计的节能环保性，这样的设计并不是一个科学合理的建筑设计。近年来节能环保设计理念在建筑领域呼声高涨，我国也已经开始将节能降耗作为重要的发展指标并进行落实，并把节能设计列入建筑发展规划之中。但是在实际的建筑设计中却并不能很好地达到预期的目标，出现较多节能效果差的建筑。例如：在建筑设计中为了追求更大的外窗面积而盲目扩大落地窗的面积，这明显和节能环保的要求背道而驰；还有的建筑在设计中外墙的凸凹转折过多，这样就导致建筑的外表面积增大，同样也不利于建筑节能效果的发挥。

1.2建筑配套设施不完善

建筑大多数都是用于居住的，所以在设计中必须考虑使用者的生活需求，要满足其便捷性和舒适性。有一些建筑，特别是住宅建筑在进行整体的规划设计时单单考虑住宅小区的容积率等指标，而忽视了建筑的一些配套设施的建设，这样就导致建筑配套设施不足，直接影响居住者生活的舒适性。如果建筑和配套设施分区出现问题甚至会造成扰民的现象。例如：建筑小区沿街布置的商业店面没有与住宅完全脱离，也没有进行管理控制和相关规划设计，这样就会使配套设施在后期使用时出现一定的问题，导致住户居住舒适度的降低。

1.3建筑结构设计不科学

大部分建筑设计企业都存在着对传统经验和知识技能的思维定势，建筑结构设计受传统因素影响较大，常沿用传统的建筑设计方法和技巧，从而造成许多安全隐患的积累，这就导致了现代建筑结构设计上的不合理。一方面，部分建筑设计人员在意识上还存在对安全认知不足的问题，在进行建筑结构设计时过于注重表面，而忽略了内在的安全问题。另一方面，部分建筑设计人员利益心过重，有时会为了谋求自身的利益而屈从于企业的不合理要求，这样设计出来的建筑从形式上到安全上都不能很好的满足建筑结构的安全性要求，最终就会形成建筑结构安全隐患。虽然这些在整个建筑行业中仅是少数，但是建筑事故的危害性通常都是非常大的，所以这些科学性问题必须引起建筑设计企业的高度重视，建筑结构设计企业要从建筑设计行业的发展来进行科学全面的管控工作，有效防范建筑安全问题在建筑结构设计工作中的产生和积累。

2建筑设计优化措施

2.1注重个性化设计，发挥建筑的多功能性

如今随着人们的生活水平不断提高，建筑居住者已不再仅仅满足对居住的要求，还对建筑的办公、学习和娱乐等功能提出了要求。所以，建筑设计人员在对建筑进行优化设计时就要考虑到这些个性化要求，要采用一些个性化的设计。例如：在进行隔断、渗透、连通工作中采用拦而不围、阻而不挡的个性化手段，从而打破常规的建筑设计方法，保证在满足获得合理的空间变化的前提下增强其个性化，这样就可以发挥建筑本身的多功能性。除此之外，还可以利用现代的智能化建筑设计来创造具有个性化的居住型建筑。

2.2合理配置建筑配套设施

在对建筑进行整体的设计规划时不仅要考虑规划的整体性，还要重点考虑建筑使用的便捷性、居住的舒适性以及功能的合理性。对于配套设施不足的问题在设计中就要加强对配套设施兼容性和独立性的考虑，这样才能避免配套设施建设不足的情况发生。在设计学校、物业管理用房、社区服务中心以及商业店面等配套设施时要考虑到以后的单独管理以及其运营的可能性。在布局上尽量与居住区分区，有效减少其对住宅区的干扰。

2.3提高建筑结构设计的施工质量

建筑施工质量是提升建筑结构安全性的重要影响因素，因此建筑结构设计人员应该从建筑结构施工的实际出发，有意识的对建筑施工进行良好的管控和科学的设计，在施工工艺和施工流程方面都要规范化，此外还要不断提高建筑施工人员的专业素养，等等这些都可以有效的提高建筑结构设计的施工质量，从而提高建筑的安全性。

2.4建筑设计要有基本的节能意识并遵守节能设计要求

现在有很多地区都对建筑的单体设计和总体规划进行了节能设计，对建筑物的空间布置和朝向都做了系统的设计，用以满足冬季室内光照的要求，这个方法可以改善室内热环境，具有较好的节能效果，是一项最基本的节能措施。在建筑设计中主要空间朝向南或者偏南方向是比较合理的设计，也是节能设计在建筑优化设计中的合理应用。对于早期的建筑设计来说，卧室通常设计在日照通风条件最好的地方，这样设计可以为室内创造一个最优的环境。但是随着社会的不断发展，人们居住观念也在不断发生改变，卧室的功能逐渐趋于单一化，与此相对客厅逐渐成为生活起居最重要的区域，所以现在建筑一般是把客厅设计在光照通风条件最好的地方，而对卧室选择条件则不那么重视了。在现代的家庭生活中，光照对于主要起居活动区域的客厅的节能意义更加明显，所以在建筑节能设计时要更加注重对客厅的设计，从而优化建筑设计。

3建筑设计的未来发展方向

众所周知，建筑设计是一个比较长远的过程，且受众多因素的影响。所以未来建筑设计应不断向优化设计发展，在整体规划设计中坚持“可持续发展”原则，并将这一思想贯彻到建筑规划设计与后期的建筑工程施工与应用中去，不断优化设计。另外在设计中需要提高运用新技术新工艺的意识，从而改善建筑性能，提高建筑的居住舒适度。除此之外，建筑优化设计还需要考虑地域和气候条件等因素，加大对可再生资源的利用，不断降低建筑的资源消耗；坚持“因地制宜突出传统特色”的原则，在优化设计中充分利用当地自然条件，并有效结合当地风俗，将传统的建筑风格融入到建筑设计中去，从而建设出历史与发展、传统与现代紧密结合的新型建筑，建设宜居的生态型居住建筑。

4结语

在建筑设计过程中，只有根据居住者的生活需要和个性要求进行设计才能设计出满意的建筑；建筑设计要坚持“以人为本”的原则，力求做到流线清晰、布局合理，节能环保。针对现存的建筑设计方面的问题必须采取相应的应对措施加以解决，从配套设施和节能环保等方面来优化建筑设计，不断推动建筑事业的长远发展。

作者:徐基祥 单位:深圳市广田方特幕墙科技有限公司

参考文献：

第9篇：优化设计范文

一、优化设计对建筑节能的影响

1、设计方案影响工程建造直接能源消耗

在工程设计中，其建筑和结构方案的选择对建筑的直接能耗有较大影响，如建筑方案中的平面布置为内廊式还是外廊式、进深与开间的确定、立面形式的选择、层高与层数的确定、基础类型选用、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。中国住宅建设用钢平均每平方米55公斤，比发达国家高出10%~25%，水泥用量为221.5公斤，每一立方米混凝土比发达国家要多消耗80公斤水泥。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程建造直接能源消耗5%～10%，甚至可达10%～20%，如某无线电厂的多层框架结构厂房(4层)，设计单位按常规设计为独立基础，由于多层厂房荷载较大，致使独立基础的单体尺寸较大，埋深较深(-3.2m)，事后经其他设计人员分析如采用柱下条基，可节约大量的砼，并可降低埋深减少土方开挖所消耗的机械能耗；某综合办公楼，在优化设计中，因改变原先设计中的普通钢筋为带肋钢筋，单此一项优化设计，共节约钢筋1000T，钢筋总节约率达30%左右。

2、设计方案影响建成后使用的能耗

建筑是牵涉到很多专业的复合体,并且完整的建筑节能工作包括了从最初的规划、方案到设计、施工,以及多年的运营使用,直至最后拆除重建的全生命周期过程。但以往只注重直接建造成本的降低，轻运营阶段能耗的使用情况。从住宅使用过程中的资源消耗看，与发达国家相比，我国住宅使用能耗为相同技术条件下发达国家的两到三倍。2020年，中国的建筑能耗将达到29430亿度电，比三峡电站34年的发电量总和还要多。现在，我们必须用全寿命周期的节能理念对建筑进行优化设计，即以较低的寿命周期能耗实现必要的功能，获得丰厚的寿命周期经济效益。所谓寿命周期能耗是指整个寿命周期过程中发生的全部能源消耗，包括建设、使用、维修、残值及清理等阶段所发生的能源消耗。设计不仅影响项目建设的一次性能耗，而且还影响使用阶段的能源消耗，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修等，一次性建造能耗与经常性使用能耗有一定的反比关系，但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低，全寿命能耗达到最佳经济合理状态。建筑节能优化设计的途径主要是通过围护结构保温和气密性能的提高，以及采暖空调设备能效的提高等等，来达到减少空调和采暖等能源的消耗。在方案设计当中，建筑师需要对建筑的方位、体型、朝向进行优化，必需要为充分利用自然风、阳光等自然资源创造条件。同时，也必须对建筑材料优化；外墙、楼板、分户墙、屋面、玻璃、窗框的设计等都需要量化与优化；窗墙比须要以节能和居住舒适度为前提进行优化。从方案设计开始到初步设计，工程师需要根据不断调整的设计方案模拟量化建筑的能耗情况、计算空调和采暖设备的装机功率，比对各种影响因素，最后向客户提供最佳的设计方案。例如，在空调与采暖设备的市场上，各种品牌各种型号使消费者眼花缭乱。空调设备有空气源热泵、地源热泵、风机盘管、地板采暖、辐射制冷、采暖系统、户室中央空调、变频机组、水系统、冷媒系统等等。这些空调系统的初投资和运行费用大不相同，那么通过模拟量化，计算出初投资的费用、每年的耗能量、能源费用，消费者或者项目开发者就可以很容易地作出正确的决定。例如北京的一些奥运场馆中，为减少能耗，设计者没有采用普通的新风系统和空调系统，而是经过多次优化设计，寻找最佳节能方案。为实现自然通风和改善室内环境，采用了智能电动窗，很好的解决了新风问题；在场馆空调设计中（包括“水立方”和“鸟巢”）都采用了由美国联合技术开利公司设计的节能空调系统。该系统通过热回收技术在空调系统中的应用，节能率为10%。该系统在冷水机组上加装了热回收装置，在空气处理机中采用了新型热管热回收装置，可以回收场馆排放总热量的50%，回收的热能一部分用于加热游泳池水和生活用水，另一部分用于加热新风。

二、现阶段推行优化设计运作困难的成因

1、政府主管部门对建筑节能优化设计监控不力

长期以来，主管部门对设计节能成果缺乏必要的考核与评价，有的仅靠图纸会审来发现一些简单问题，仅仅是一些新材料或空间布置的一些规定。缺乏对方案的节能性方面的系统审查要求。建筑节能设计首先是一个系统设计问题，它绝不是多项节能技术或者节能设备的简单累加，它需要定量化。例如，人们在市场上可以买到节能空调、节能玻璃、节能热水器、太阳能热水器、墙体保温材料等等，但是这些材料与设备如何使用、使用哪种型号、用量多少、所起到的作用是什么就需要通过量化整合来完成。集思广益，从多方面影响因素出发，以最低的投资、最佳的手段完成并达到节能设计目标。所以建设主管部门监管的同时，应增加人员配备和审查力度，对设计节能成果进行量化全面审查。

2、业主要求优化设计的意识不强

目前，业主往往把控制重心放在施工直接投资环节上，而对建成后使用运营成本及节能优化设计环节重视不够。其原因：一是对设计对投资影响的重要性认识不够，只看到搞施工招标，投标价要低于标底价、施工单位要让利等，殊不知选择一个优秀的设计单位进行设计方案的优化会带来更大的节约；二是对建筑节能的认识不到位，没有一个节能环保绿色建筑意识。

3、建筑节能优化设计的开展缺乏必要的压力和动力

由于缺少建筑节能优化设计与企业和公众的直接经济利益联系，使得节能工作缺少内在经济利益推动力，政府部门建筑节能管理工作还存在体制不顺、监管体系不健全，造成执法不严、监督不力，国家政策不配套，缺乏激励机制和工作力度。对一些国有投资建设项目，有关行政审批单位在审核初步方案时，只注重设计的建设规模和投资限额，对方案的经济合理性和节能性不做深入研究分析；另外，由于现在的设计收费是按面积或按造价的比例计取，几乎跟建筑节能和设计质量的优劣无关，导致对设计方案不认真进行节能分析，而是追求高标准，造成能源浪费。相反，设计单位即使花费了较多的人力、物力，优化了设计方案，给业主节约了投资，也不能得到应有的报酬，有时设计费反而变少了，从而挫伤了优化设计的积极性。

三、搞好优化设计的几点建议

1、主管部门应加强对建筑节能优化设计工作的监控

为保证建筑节能优化设计工作的进行，开始可由政府主管部门来强制执行，通过对设计节能成果进行全面审查后方可实施。政府主管部门不仅需在技术法规与标准相结合方面做出努力，而且还需要政府以技术法规的形式提出必须严格控制的最基本的技术指标、技术要求、功能要求，可以导则、指南、技术标准等标准类技术文件予以体现。利用主管部门的职能，总结推广标准规范、标准设计、公布合理的技术经济指标及考核指标，为优化设计的进行提供良好服务。建筑节能技术新规范逐步从控制单项建筑维护结构(如外墙、外窗和屋顶)的最低保温隔热指标，转化为控制建筑物的实际能耗。新建建筑必须出具建造耗材经济指标、采暖需要能量、建筑能耗核心值和建筑热损失计算结果，特别是建筑结构热损失计算结果。建筑能耗总量（包括供暖、通风和热水供应）和建造能耗值只有满足其对应的节能标准才被允许开工及竣工验收。在竣工时，建筑开发商必须出具相关部门的一份“能源消耗证明”，证明清楚地列出了该住宅每年的能耗，及节能等级。以上措施，必须逐步实施，特别是国有投资项目要先于执行。

2、以政策扶持拉动建筑节能优化设计

国家制定节能政策，并要求以多样化的经济激励等扶持举措，形成推动建筑节能的市场机制，推进建筑节能优化设计的推广。对建造节能建筑产品的要根据优化设计后节能程度给予政策和资金支持，减免税费等优惠措施，并可建立评价机制，对因建造节能建筑而超支部分资金，国家应给予无偿免息贷款或奖励机制，使建筑节能优化设计以行政手段为主转向以经济手段为主。