结构优化方法精选(九篇)
第1篇：结构优化方法范文
【关键词】有限元;拓补优化;结构分析
1.引言
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。
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
2.拓扑优化工程背景及基本原理
通常的的结构优化按照设计变量的不同分为三个层次：结构尺寸优化，形状优化和拓扑优化。结构尺寸优化，形状优化在目前已经发展到了很高的水平，但是它们依然存在不能变更结构拓扑的缺陷，在这样的情况下，人们开始研究拓扑。拓扑结构形式有两种基本的原理：一种是退化原理，另一种是进化原理。退化原理的基本思想是在优化前将结构所有可能杆单元或所有材料都加上，然后构造适当的优化模型，通过一定的优化方法逐步删减那些不必要的结构元素，直至最终得到一个最优化的拓扑结构形式。进化原理的基本思想是把适者生存的生物进化论思想引入结构拓扑优化，它通过模拟适者生存、物竞天择、优胜劣汰等自然机理来获得最优的拓扑结构
3.拓扑优化的主要思想
拓朴优化的主要思想是将寻求结构的最优拓朴问题转化为在给定的设计区域内寻求最优的材料分布问题，最终得到最佳的材料分配方案，这种方案在拓朴优化中表现为“最大刚度”设计，即同一结构，不同的材料分布形式，在材料相同的情况下，拓朴优化结果可以使结构整体刚度最大。正是由于拓朴优化的优越性以及实践操作的可行性，越来越多的工程设计人员开始在结构设计过程中应用拓朴优化分析来指导结构设计。图1便是对汽车轮毂进行拓朴优化所得到的不同结构形式，而这几种结构形式在现今的汽车轮毂结构中随处可见。
图1 对汽车轮毂进行拓朴优化所得到的不同结构形式
拓朴优化前处理阶段，关键是定义边界条件及确定结构的优化与非优化区域。这其中确定结构的非优化区域是最值得推敲的，因为非优化区域的选择直接影响最终优化结果中优化区域的材料分布，如果选择不当，则最终结果可能会是匪夷所思的甚至无法转化为现实的结构，尤其是对于大型复杂的结构来说。这是因为，拓朴优化的最终目的是确保在一定的边界条件下结构的整体刚度最大，其并不考虑现实中这种结构生产加工的可行性。所以，如何将最终的优化结果转化为实际的工程结构，便成为工程设计人员较为棘手的问题，而这也确实需要丰富的工程实践经验。于是，更多的工程师选择结构的局部拓朴优化，以便快速得到切实可行的拓朴优化结构。图2箱形钢结构中间隔板开孔拓朴优化。
图2 箱形钢结构中间隔板开孔拓朴优化
拓朴优化求解是一个不断循环迭代的过程， FEA模型单元数目的多少，直接决定了最终的求解时间，所以，如果模型过于庞大，求解速度就会变得相当缓慢从而浪费大量的时间。因而，尽可能地简化FEA模型，也是工程设计人员在拓朴优化前处理时就该着重考虑的问题。许多空间问题根据结构本身的布局以及约束和承载形式都可以简化为平面问题来处理。例如图3便是某尾车钢结构简化为二维模型的拓朴优化结果。
图3 尾车钢结构拓朴优化结果
当然，有些空间问题是不能转化为平面问题来解决的，正如上面所述，如果是局部问题的话，那么就可以只选择和优化问题相关的局部来建立FEA模型，从而提高拓朴优化的求解速度。例如，要分析某门座架钢结构上部大盖板和顶部法兰间连接筋板的位置分布问题（究竟是与下面的隔板位置重合还是有一定的间距），就可以只将上部盖板、顶部法兰、中间立筒以及下面的隔板在FEA模型中建出并设为非优化区域，然后再选择上部盖板和顶部法兰间的区域为优化区域，求解看优化区域材料最终如何分布。其最终优化结果如图4所示。
图4 底部有无隔板时结构截面材料分布
拓朴优化处理结果出来并转化为现实的结构后，并不意味着分析的最终结束，还应当将已经转化的结构进行FEA建模并分析计算，将计算结果和优化前相比较，以求证结构满足优化的目的。例如上面提到的尾车钢结构拓朴优化算例，经过比较分析，最终得出如下结论（图5和图6为优化前后结果比较图）：
优化后尾车钢结构的刚度明显优于优化前;
优化后承载梁及底部平台受力相对较为平均（优化前最大综合应力为202.161MPa，优化后变为168.755MPa），优化后的结构强度明显优于优化前;重量：优化前为36398kg，优化后为34269kg，减重约6%;基频：优化前为0.564Hz，优化后为0.702Hz，提高约24.5%。
图5 优化前后尾车上部承载各点竖直方向位移比较
图6 优化前后尾车钢结构综合应力比较
因此，我们可以看到拓朴优化在工程上应用的优点，它解决了材料在工程上合理分配的问题，将在机械设计中拥有广阔的前景。
参考文献
[1]张朝辉.ANSYS 12.0结构分析工程应用实例解析[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]于俊，周济.优化方法程序库OPB-2原理及应用[M].武汉：华中理工大学出版社，1997.
第2篇：结构优化方法范文
关键词：建筑；结构设计；优化方法；应用
中图分类号：TU318文献标识码： A
引言
传统的建筑结构优化设计大部分都是以建筑造价为根本进行控制，而随着人们对建筑的实用性及整体效果要求的不断增加，建筑使用的方便性以及整体效果如今已经成了人们关注的重点。建筑结构设计优化的理念应注重实际为主，其内容就是对建筑方案、建筑结构含楼盖结构、基础结构以及围护系统结构等环节，建立起一种P于结构优化设计的模型，通过对各种不同的影响变量参数中的若干P键参数的科学的计算，确立最终的建筑工程结构设计的优化方案。
一、建筑结构设计优化的内容及意义
1.1建筑结构设计优化的内容
建筑结构设计优化主要体现在两个方面，一是对建筑工程总体结构进行优化设计，二是对建筑工程局部结构进行优化设计。其中，建筑工程局部结构的优化设计对象主要包括以下几点：1）基础结构方案；2）屋盖系统方案；3）围护结构方案；4）结构细部等。对上述对象进行优化设计时，通常还会涉及选型、受力分析以及造价分析等诸多内容。总之，对建筑结构设计进行优化的过程中，不仅要严格依据设计规范执行，还应充分结合建筑工程的具体情况，最终提高建筑工程的综合经济效益。
1.2建筑结构设计优化的意义
1.1节省工程造价
建筑工程造价中建筑结构的成本大约占到总造价的50%，对建筑结构进行优化设计可以在很大程度上降低工程总造价，节约工程造价成本。建筑结构优化设计能有效的节省房屋建筑的投资成本，具有巨大的经济价值。
1.2提高工程质量
目前设计单位的水平整体都在不断提升，但是首先很多工程师成本控制意识低，忽略对建筑工程的成本造价控制，只追求高的安全系数，从而造成设计过于保守；其次，没有相应的责任制，设计人员缺乏责任心，对建筑结构的设计概念不清楚，一味的使用计算机而不是大脑来进行计算，常常导致计算不合理或者与工程实际不吻合等等错误，使之结构设计存在安全隐患或者较大的浪费；另外，设计人员与建设单位的沟通不到位，没有完全理解建设单位的建造用途及建筑功能，进而造成建筑产品不能满足建设单位的需要。
据统计因为在设计过程中，设计质量差，造成功能布置不合理，相P专业工程师没有相互沟通，导致经常出现在施工过程中进行修改及返工现象，导致施工工期不能控制。同时因为工程质量差，工程存在安全隐患等问题，造成投资的巨大浪费。通过建筑结构设计优化可以有效的提高工程设计质量，降低安全隐患，减少投资浪费。
1.3建筑结构优化设计的社会意义
国家的宏观调控力度在不断的加大，原材料的价格在不断的上涨，从而在建设的前期挖掘潜力，节约建筑造成成本、科学的优化设计，有利于节约建筑的原材料、保护环境，符合国家“低碳、节能、环保”的理念，利国利民。
二、建筑结构设计优化方法
建筑结构设计优化是要通过对拟建项目进行模型的优化、计算方法的优化，并在计算和模拟的基础上制定有效的结构方案，再进行验证。
（一）结构优化模型的建立
在进行结构优化设计的过程中，首要的问题是要根据实际的结构特性设定成为相关的结构设计参数，主要的有目标控制参数和约束控制参数。对于那些变化范围比较小的，且在结构的局部加强就能满足要求的部分参数，将其确定为预设参数，从而减少计算的工作量;对于目标函数，是要找到一组可以满足预定条件的钢筋截面积和截面的几何尺寸，目标是要让总造价最小。对于约束控制函数，包括前度和稳定约束、截面尺寸约束、结构整体约束、构建单元约束、正常使用状态的上下限约束条件等。参数的设计必须要与实际情况和规范相符。
（二）结构优化设计的计算方法
在结构优化设计计算方案的确定上，考虑到建筑结构的复杂性带来的变量多、约束条件多等情况，因此在计算过程中，一般的做法是先将有约束的优化问题转化为无约束条件再进行求解，可选用的计算方有拉式乘子法、复合形法等。结构选型、尺寸和参数设计完成后，在计算方案的基础上设计优化程序。并在得到计算结果后，对结构进行综合分析，最后确定最合理的结构优化设计方案。
三、建筑结构设计优化设计的应用
4.1建筑结构设计初期的方案计划决定着施工建筑的总投入，现实中的问题是初期方案计划制定时建筑设计人员并没有积极参与，建筑施工中也没有考虑房屋结构优化的科学合理性，致使建筑结束后对房屋结构设计优化思想产生了约束，从而加大了建筑结构优化设计的技术难度，同时增加了建筑的投入资本。假设在建筑投建初期就与房屋优化设计相结合，就会根据需要建筑的结构选择科学的优化方案，减少不必要的成本投入。
4.2在进行建筑时候，有一些情况是不能使用具体数据进行施工建筑的，这种情况我们可以植入概念性设计理念。利用概念性设计理念针对相同的房屋建筑方案，能够产生不同的建筑结构设计 把建筑结构设计确定之后，相同荷载的情形下也会出现不同的方式进行分析。进行分析的时候所应用的材料、参数等不具有唯一性，细部的结构设计也会不一样。以上这些情况也是没有办法使用计算机处理的，需要设计人员进行概念性判断。
4.3虽然需要进行概念性结构设计的问题很多，但是都是期望能够借助概念性结构设计，使房屋建筑体在种种不能预料的外在作用时不会受到损害，或者是最大限度的降低损害程度。最难以掌控的是地震损害，地震造成的损害也是最强烈的。因此，进行房屋结构设计时就应该充分考虑这个因素，房屋施工中保持均匀的刚度，对称的设置都是能够降低地震对房屋造成损害的重点，房屋结构在地震破坏中避免脆性损害的关键设计是延性的结构设计。还有针对现浇板的拐角位置容易发生裂缝的现象，可使用矩形状的现浇板替换，房屋钢筋的使用也是关键，分析钢筋的不同功效，结合经济使用的思想，冷轧钢筋可以用作现浇板受力钢筋。
结束语
建筑物的增多，导致土地资源有限，土地的价格越来越高，从而导致了建筑商的建筑成本也越来越高。降低建筑成本是建筑商首先考虑的方法，对于控制建筑成本，结构优化设计思想是目前国内外比较有价值的一套理论系统。要科学合理的对建筑结构进行优化设计，使其在建筑业的发展中发挥更好的作用，降低建筑成本。通过概念设计、正确的计算及合理的构造措施来保证，设计要在实践过程中不断的研究、探索和创新，使其经济性和适用性的目标得以实现。
参考文献
[1]汪树玉.结构优化设计的现状与进展[J].基建优化，2007（5）：82-83.
第3篇：结构优化方法范文
关键词：建筑结构;设计优化;重要性;流程;应用
1、建筑结构设计优化的重要性
建筑结构设计优化，指的是在设计期间创新设计理念，采用科学的方法对设计方案进行优化和筛选，最终保证设计方案能满足各方面需求。房屋结构设计工作中，采用设计优化方法的作用如下：第一，在保证建筑质量的基础上，可以提高经济性、美观性；第二，能够节约建筑成本，有效保护建筑周边的自然环境。由此可见，应用设计优化方法，能够提高房屋建筑的综合效益，满足不同用户的需求，同时为建筑企业带来更大的经营利润。和传统的建筑结构设计方法相比，设计优化能够降低建设成本，调查显示能降低30%左右。具体分析认为，通过设计优化，其一能充分利用各种建筑材料和资源，尤其是对内部结构单元进行协调，提高空间使用率；其二实现设计上的创新，在保证建筑安全的基础上，延长使用寿命，保护居民的人身财产安全；其三能帮助设计人员认真选择设计方案，提高设计的科学性、合理性。
2、建筑结构设计优化方法的流程
2.1结构模型设计。第一步，选择变量。从实际设计工作中来看，重要的数值、参数是决定设计方案的依据，这些数据可以作为变量使用。举例来说，在建设目标中，包括价格参数、预期损失参数；在工程控制中，包括房屋结构的可靠性参数。设计人员应该选择变化小、干扰少的参数，才能降低结构设计难度，尽早确定满足设计目标的数据。第二步，确定函数。在多个类似的函数中，设计人员应该选择出最佳的函数，要求满足房屋截面尺寸、钢筋尺寸面积，然后对函数的性质进行分析，以降低建设成本。第三步，衡量条件。从房屋结构的安全性、耐久性出发，设计约束指标包括房屋尺寸、架构刚度、变形限度、受力特点、单元组件、墙体裂隙、结构可塑性等。而且，还要考虑到房屋结构的实际情况，保证各个条件都满足规定要求，实现设计方案的最优化。2.2确定计算方法。房屋结构的设计伴有大量的计算过程，对结构设计进行优化，就是基于复杂变量和多种设计条件下的计算。对于设计人员而言，计算过程中应该演算各种数据，将附加约束条件转变为不附加约束条件，方便得出计算结果。另外，计算方法的种类较多，而且各自具有优点和缺点，应该根据现实条件选择出最为简便的计算方法，以节约计算时间、减轻计算工作量。2.3选择最优程序。确定房屋结构模型，并经过计算之后，下一步就要求设计人员从中选择最优程序。对于最优程序的要求，一是具有完整的功能，二是可以高效运转。这种程序是由多个小程序组合而成，在结构设计中具有重要作用。2.4分析统计结论。面对最优程序和计算结果，此时设计人员要对统计结论进行分析，明确不同设计方案之间的相同点、不同点，综合分析后确定最佳设计方案。由于房屋建设成本高，会涉及多个当事人的利益，因此设计人员应该从多个角度进行思考[3]。例如从宏观角度分析各种利益关系，处理好经济效益和技术含量之间的关系。值得注意的是，片面追求经济效益、不顾技术创新的做法是不可取的；应该在保证技术含量的基础上，尽量降低经济成本。
3、在房屋结构设计中的具体应用
3.1整体和局部优化。纵观建筑工程设计的共同特点，主要是复杂性、层次性两个方面。具体到复杂性，指的是原材料、零部件、结构类型的确定；具体到层次性，指的是结构体系、安装体系、设计体系等，每个体系又包含着诸多下属体系。房屋建筑结构的设计工作，要求设计人员从每个下属体系入手，打破不同布局之间的关联性，实现工程叠加的效果。由此可见，房屋建筑结构的优化设计，应该将落脚点放在整体上，而不是局部上，只有这样才能满足设计要求。3.2基础结构优化。基础是房屋建筑结构的关键部位，基础质量决定了建筑整体的质量，因此对基础结构进行优化具有重要意义。从基础结构类型来看，常见如桩基础、条形基础、独立基础等，优化内容在于基础设计应该满足施工标准，考虑到地质条件的差异性。以桩基础为例，计算抗拔桩的承载力时，首先应该从土层参数入手，确定承载力特征值；然后根据这一数值计算出抗拔桩的钢筋数量，确保满足承载力要求；最后实施静载试验，从实验数据评价桩基础设计的科学性。3.3上部结构优化。建筑工程的上部结构具有多种类型，因此设计优化方案也应该具有针对性，具体如下：第一，砖混结构，优化设计时应该避免在承重墙上开较大洞口；设置构造柱、墙垛长度、建筑层数时，严格按照相关规范执行；结构体系中不要采用混合承重的形式。第二，框架结构，首先合理布置柱网、柱距，确保整体结构的安全性和经济性。其次，单纯从平面布局来看，两侧刚度稍大、中部刚度稍小，能够避免扭转过大的现象，增强结构的抗震性能。最后，梁截面、柱截面应该合理设计，避免过大或过小，不仅影响美观性，还会浪费材料，而且要保证梁和柱的中线相互重合。第三，剪力墙结构，一方面应该确保结构重心、建筑平面形心相吻合，从而提高建筑刚度，避免出现分布不均的情况。另一方面，在保证结构计算安全的前提下，剪力墙和建筑隔墙应该相互重合，如此有利于提高空间利用效率，增强舒适程度。
综上所述，随着生活水平的提升，人们对于房屋建筑结构的设计需求也在不断增加，实现结构设计的综合效益，成为人们追求的目标。在设计优化方法中，包括结构模型设计、确定计算方法、选择最优程序、分析统计结论四个步骤，能够对房屋建筑的整体和局部、基础结构、上部结构进行优化，以促进建筑质量的提升。
作者:周福林 单位:四川省冶金设计研究院
参考文献：
[1]黄云.简论建筑结构设计优化思路与应用[J].建筑•建材•装饰,2014,(13):238-239.
[2]张振兴,刘宁波,何伟等.复杂造型建筑结构设计优化与施工[J].施工技术,2014,(9):11-15,27.
[3]林可勃.试论建筑结构设计优化及造价成本控制[J].中国新技术新产品,2014,(12):145-146.
第4篇：结构优化方法范文
关键词：结构设计;优化设计;实践
中图分类号：TU318 文献标识码：A
对于一个项目，工程结构总体的优化设计主要是针对围护结构、屋盖系统、结构体系、基础形式以及结构细部等进行相应的设计方案的优化设计。在设计的时候还必须考虑到相应的布置、选型、造价以及受力等方面的问题，然后根据工程的实际情况并结合建筑物的经济性要求，对建筑结构进行相应的优化设计。 为了适应时展的要求，建筑的结构形式必须不断的进行创新。对于结构设计师来说，要在确保建筑结构具有一定的安全保证的基础上设计更合理、更经济、更能体现创新的结构形式。
1 结构设计优化技术的现实意义
对建筑结构的设计进行必要的优化，在对于房屋结构相关的设计中的应用意义重大，不仅能够满足了建筑的实用与美观，而且还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说，其当然希望用最少的投资，而获得最大的收益，然而又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证，这必然要求对建筑结构进行优化设计。
结构设计优化和传统房屋结构设计进行比较我们可以发现：运用设计优化的技术能够降低整个建筑工程造价10%～40％。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调，并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能够保证相关规定的安全系数，还能够实现建筑结构设计的经济性与实用性。
2 结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤
2.1 建立结构优化的模型
在我们对房屋结构整体进行必要的优化设计时候，可以分成三步进行建筑结构的优化设计。下面将对每一步骤进行详细的介绍：
2.1.1 要对设计变量进行合理的选择
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。
2.1.2 对目标函数进行确定
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、钢筋面积以及相应的失效概率的函数，使得工程造价最少。 针对目标函数进行的优化设计都有条件和相对的，即为“最满意解”而不是最优解。
2.1.3 对约束条件进行确定
对于房屋的结构的设计优化来说，必须在确保结构整体可靠的基础上，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，我们必须对目标约束条件与实际的约束条件进行相应的比较与分析，确保每个约束条件都必须满足相应的要求，化繁为简，抓大放小，以实现最佳的设计。
2.2 对优化设计的计算方案进行设定
根据可靠度进行的房屋结构的优化设计具有多约束且非线性的优化问题以及复杂的多变量，在进行相应的分析计算中，一般把有约束的优化问题转换成无约束优化问题的求解。常用的优化设计的计算方法有拉格朗日乘子法、复合形法、准则法以及Powell（鲍威尔） 法等基于不同理论准侧的计算方法。
2.3 进行程序的相关设计
针对具体的工程设计，我们可以根据不同的设计要求选择有限元分析软件或者设计配筋软件，可以选择针对具体构件进行有限元分析或者是针对整体结构实际工程计算分析。针对复杂的超高超限的工程可以进行专门的不同目标函数的优化设计，具体可选用结构优化设计系统MCADS。
2.3 结果分析
我们必须对相应的计算结果进行必要的分析比较，选择出最佳的设计方案。在这个过程中，我们对出现的问题必须全方位、多角度的考虑。例如，钢结构满应力设计中病态杆的出现等。这一步骤在建筑结构设计优化中尤其重要，合理的选择设计方案，不仅能够确保结构的美观、安全性、合理性以及实用性，还能够对施工中的资金的投入有着重大的影响。在结构设计优化中只强调经济性要求，而忽略技术要求，是不正确的；同样只考虑技术要求，忽略经济性要求，也是不合理的。我们必须在满足现行规范的前提下，区分“应”和“宜”，对两者进行合理的配置，才能达到相关要求。
3 结构设计优化技术的实践应用
当下，限额设计已经成为常态，建设商经常附加各种各样的设计条件，对于这样的项目我们可以从前期设计、整体设计、旧房改造以及抗震设计等方面采用结构设计优化设计的方法来节约造价。下面对实践应用中的问题进行简单的说明：
3.1 结构设计优化应注意前期参与
前期方案直接会影响到工程的造价，然而很多建筑物的设计往往忽略了这一点。项目立项后，结构师应该及时跟进，对建筑方案提出合理的指导意见，避免出现超限、超规范的情况，前期参与能够让我选择合理的结构形式以及合理的设计方案，节约造价占50%以上。
3.2 概念设计结合细部结构设计优化
在没有具体数值量化的情况下，我们可以使用概念设计。例如，对地震的烈度进行设防时，由于它存在这不确定的因素，所以我们无法找到与实际相符合的计算式，所以在进行设计优化的时候我们可以使用概念设计的方法，把相应的数值作为参考与辅助相关的依据。同时在设计过程中，相关结构设计人员必须合理并灵活的使用结构设计优化的方法，从而达到最佳的效果。
在设计过程中必须对细部的结构进行相应的设计优化，物尽其材。例如，竖向柱构件采用高强度混凝土能够有效减少柱子截面，而对于水平构件来说就可以降低混凝土标号，这样既可以达到受力要求，又可以节约成本。后期的优化设计和细部结构精细化设计能节约一定的经济成本。此阶段通过优化设计能节约造价10%以上。
3.3 下部地基基础结构的设计优化
基础的设计尤为重要，基础造价能占到结构成本的30%左右，在地基基础的结构设计优化中，我们必须选取合适的基础方案，确定合理的持力层，尽量选择天然地基，桩基能不用则不用，可以有效降低成本、节约工期。如果不可避免的采用桩基，需根据桩端持力层的厚度选择合理的桩长，并根据土层情况确定是否采用后压浆灌注桩；而对于管桩，同样直径可以考虑选用方桩，能够提高20%的摩擦力。通过对多种设计方案进行必要的分析比较，然后选取最佳的设计方案。
4 结语
对于住宅建筑，目前限额设计已经成为常态，传统的结构设计理论与方法已经无法满足建设商的要求，在目前的设计中采用优化设计已经成为无法回避的问题。通过选择合理的结构体系以及基础方案，充分利用材料强度，降低自重，活学活用规范做到精细化设计能够节约可观的工程造价，适应建设绿色可持续发展社会的要求。
参考文献
[1]张炳华.土建结构优化设计[M].上海：同济大学出版社，2008：34-36.
[2]汪树玉.结构优化设计的现状与进展[J].基建优化，2007:12-13.
第5篇：结构优化方法范文
关键词：工程结构；优化设计；分析与方法
引言：
众所周知，不论在什么行业中，追求追优化的配置和设计是每一个行业从业者追求的目标。所谓的最优化设计，就是在诸多被选择的项目中根据自身的特点以及条件找到一种比较合理的，最节约成本以及实现利益最大化的设计方式与方法。
立足于工程结构的设计中，我们在最优化设计的过程中致力于将技术以及力学的相应概念做到最好的融合。在设计要求的基础上形成一些可以操作的，具有可行性的方案。进而通过科学的数学计算找到客观的，可以应用于实际的优化方案。在诸多工程结构设计的优化方案中，我们在选择了最佳方案的同时也就同时节约了成本，使得爱同样的时间内创造了巨大的效应，更加使得这些工程的工期变短，工程质量变的十分优良，是一种降低工程成本，提高质量的最佳选择则途径。
一、工程结构优化设计演变历史概述
对于工程结构设计，最开始是将直觉的准则法，如满应力准则法，满应变准则法等作为优化设计的基础性选择，在很长的一段时间中得到了很好的应用和成本的节约。一般来说，准则法的应用是为了主要提升单步设计变量修改幅度使之变得越来越大，并且在收敛速度上也有着显著的提升，但是这些不会改变结构的大小，也不会因为结构的复杂而改变。随着时间的推移，我们的研究者逐渐的将拓宽了优化设计的范围，从而数学规划法出现了。这就使得我们要针对一些特殊的工程进行很好的研究，因为这个时候的准则法已经不适用有所有具有个性的工程优化设计中了，主要是因为没有一些科学的，客观的理论准绳。与其相反，数学规划方法，站在比较科学的角度，对于结构设计有着严谨的研究，这样的算法能够有着科学性的展现。但是实际的工程结构优化设计一般都是有约束、非线性和隐式的优化问题.这两种方式都不是用于现代工程的发展和诉求。随之而来的就是模拟退火算法的出现.接着，到了二十一世纪，随着计算机的普遍应用，信息化以及全球化时代的到来，我们的研究方式与方法就随之而来了，在工程结构优化设计上有着很好的发展，诸多实用性方式出现，下面我们将做详细的研究。
一、 工程优化设计研究
1.为何设计---工程中结构不确定性的存在
在工程施工之前，对于其结构进行深入的分析和研究，并完成良好的设计是因为在工程设计以及进行的过程中，有着很多不确定性的存在。基于不确定性理论的工程结构优化设计主要考虑变量。但是出于安全性以及可靠性的角度考虑，先前的优化设计有些过时，我们要站在更新的角度上发展，所以之前的缺陷我们要有着很好的认识。主要分为以下几点。
第一， 缺乏结构可靠性的设计，不能保证稳定，安全。
第二， 没有对材料的可变性做出预算，不能真实的反映材料的参数。所以没有科学的数学建模可以支撑，难以形成最佳的方案。
第三， 在工程中存在着一些很复杂的施工情况，之前的设计不能很好的给予判断以及确定，这就使得我们的施工情况不能符合实际，没有真正意义上的达到最优。
2.工程优化设计方案研究
第一，形状优化。可以说，这种优化设计方案是当下比较流行的，主要是通过调整工程结构内外边界形状来改善结构性能和降低工程结构造价，其主要用来发掘工程系统构件的合理内外边界形状。具体上讲，这种优化也是将一些离散变量以及块体、板、壳类的连续变量包含在内。
第二，模拟退火算法。也就是通常所说的SA方式放大，也就是在施工的设计中进行固体加热，使之到达了一定的温度，进而在科学的作用下使之渐渐的变冷下来。因为在升温的时候，固体的内部结构法身了很大的变化，随着热能的增多内能变大，其中固体中组成部分也就是内部的元素也会随之变大。但是随着热胀冷缩原理的深入，当这个固体的整体变得冷却的时候，所有的元素变回到之前的一种有序的排列状态。也就是说，在固体中，元素因为在每一个趋近于平衡温度的时候都有着自己的平衡状态出现，最重要的是在常温的时候内能处于最小化状态，也就是我们所说的基态。这就是模拟退火算法.这种方法有着自身的好处，那就是：适用于离散型、连续型及混合型变量；鲁棒性、全局收敛性、隐含并行性较强，并且可以得到很广泛的应用。
第四， 粒子群优化算法。该种算法是近几年来比较流行的一种应
应用广泛，并有着实际用途的设计计算方式与方法。这个算法的研究十分奇怪，主要是来源于整个鸟群，从鸟群捕捉食物中找到灵感，这个算法是开始于随机解，并通过迭代寻找最优解，在设计的过程中不断的寻找一种适应度来找寻解的品质。这样的算法是比较方便以及会计的的，没有一些复杂的计算以及冗长的分析。是比较得到现代设计者以及施工方的喜爱的，效果也是比较明显的。
第五， 变密度法假设优化设计。可以说，变密度法假设优化设计
的主要设计对象是那些密度可以变更的材料，这就使得我们的设计具有一定的局限性。在设计的过程中我们要假定材料物理参数与密度间存在某种数学关系，并将所设计的材料的密度作为一种变量，致力于寻找到一种目标函数，这种目标函数以材料的最优质分配为主要目标。并且，我们在这种工程优化设计中可以找到一些优势或者是特色，具体来说，该种方式可以很好的展现出拓扑优化的本质特征，并且在实现的过程中显得比较简便，有利于操；同时这种程序的设计计算成功率比较高，但是精准度确实是不高，总而言之，这种方式的最大他点就是计算方法简单易行，但是适用范围十分受到局限，需要特定的材料以及特定的环境。
第六， 相对差商法和混沌优化相结合。该种范式是一种导出求解
离散变量桁架结构拓扑优化设计的混合算法，这种优化设计的计算方式和方法，将设计的体积最小最为最终目的。从而有力的实现了一种
拱坝的体形优化的设计和分析，在应用的过程中得到了很好的设计效果，节省了成本提升了利润。
最后，多目标优化。一般来说，多种目标优化方案就像字面上所述，不是一种单一的目标实现方式，而是在设计中考包含了多方面的设计方式以及方法，这样在计算的过程中，在实施的过程中保证了设计的安全性以及稳定性，更大的程度上实现了一种可靠性。在安全性的实现上，这种多元化的实施方案就要不断的加大结构的截面面积但是要取得最少重量的目标，在设计上就要使得截面面积变小。所以我们知道，这就不可能在全局上实现一种面面俱到的设计方案，所以，我们的设计管理者以及决定人，要在多方面分析只会走找到一个比好合适的方案做一个决定，并实施。可以说，这种多目标的优化设计对于工程系统决策是很重要，并有着很好的应用。
参考文献
1. 蔡新，郭兴文，张旭明.工程结构优化设计[M].北京：中国水利水电出版社，2003.
2. 张炳华，侯昶.土建结构优化设计[M].2版.上海：同济大学出版社，1998.
3. 刘齐茂，燕柳斌，邓朗妮.桁架形状优化的一种改进模拟退火算法研究[J].计算机工程与应用，2007
4. 姜冬菊.结构拓扑和布局优化及工程应用研究[D].南京：河海大学，2008
第6篇：结构优化方法范文
（1）速率：速率低，原因在哪？
（2）SINR：干扰高，怎么定位？
（3）覆盖：覆盖弱、重叠过高，原因在哪？
（4）业务：业务怎么分布、高业务在哪？
通过LTE网络结构分析优化平台（ASOS）软件的算法研究和软件开发，使得网络结构分析优化体系化且流程化。ASOS可以对LTE网络实现小区级的结构分析，对弱覆盖、重叠覆盖、过覆盖、下行SINR、上行SINR都可以实现小区级的统计分析，并可以实现弱覆盖及上下行SINR的采样点级的定位，快速查找问题区域。
1 LTE低速率原因分析方法
下载速率由单双流和MCS决定，双流和MCS由CQI决定，CQI由SINR决定，那决定SINR的因素就是网络结构优化分析的重点。
LTE低速率问题具体的表征有2个方面，一是每RB的传输效率低，二是PRB的调度率低。
2 LTE弱覆盖问题分析方法
弱覆盖发生的原因主要分为站距过大、基站未开通、移动参数配置问题、漏配邻小区、室分信号外泄。
在LTE网络结构分析平台ASOS中，采用MRO数据对弱覆盖进行定位分析，发现弱覆盖在小区中的具置，使得弱覆盖问题的解决更加有目标和针对性。
3 LTE干扰问题分析方法
下行SINR是有效信号功率和干扰信号以及噪声功率的比值，该指标能有效反映当前网络的干扰情况。SINR决定下载速率，两者呈线性关系。
导致低SINR的原因除了弱覆盖之外，还有重叠覆盖、切换不及时、漏配邻小区、室分外泄、过覆盖等。一般情况下弱覆盖的影响最大，可细分为缺站、基站未开通等问题。外部干扰也会导致SINR的严重恶化。
对于下行SINR，在OMC网络性能指标中并没有输出，LTE网络结构分析平台ASOS根据专利算法，实现全网络的下行SINR的计算和输出，对网络结构优化将会起到巨大推动作用。
4 LTE重叠覆盖分析方法
不同小区间的高重叠覆盖会引起干扰，干扰的程度会在SINR中体现，进而影响下载速率。将重叠覆盖和SINR以及下载速率进行关联分析，得出重叠覆盖对网络结构的影响程度。
在重叠覆盖分析中，通常会采用扫频数据，对于SINR，采用路测数据，两者通过栅格化的分析方向进行关联分析。重叠覆盖对SINR的影响非常明显，6dB范围内的重叠信号数越多，其平均SINR值与最大SINR估计值越低，在重叠覆盖度为1的情况下，平均SINR为12.78dB，每增加一个重叠覆盖小区，SINR下降40%以上。
第7篇：结构优化方法范文
一、创设生活化情境，努力激发学生的学习兴趣
新课程标准强调学生用数学的眼光从生活中捕捉数学问题，主动地运用数学知识分析生活现象，自主地解决生活中的实际问题。在教学中我们要善于从学生的生活中抽象出数学问题，从学生已有生活经验出发，设计其感兴趣的生活素材，以丰富多彩的形式展现给学生，使学生感受到数学与生活的联系――数学无处不在，生活处处有数学。学生的学习兴趣和自觉性是构成学习动机的重要成分，数学课堂教学应积极激发学生对学习的需要和兴趣。
我们知道，引入新课一般有开门见山的直导式，有观察规律的发现式，有实验操作的演算式，有具诱惑力的问答式等。在各种不同的方式中，都可以直接提出与课本有关的问题或通过诱导的方式提出问题。
及时地进行表扬与鼓励，是提高学生学习兴趣的重要方法。课堂教学中，教师要对同学们的热情态度和取得的成绩给予正确的评价和适当的鼓励。当学生的作业做得很好时，当学生的解题方法新颖时，当学生的成绩有进步时，当学生表现出刻苦钻研精神时，都要给予适度的表扬，以增强其学习信心，激励其攀比热情，达到表扬一个人、激励一大片的目的。
二、优化课堂结构，提高课堂时间的利用率
数学课堂教学一般有复习、引入、讲授、反馈、深化、小结、作业布置等过程。如何恰当地把各部分进行搭配与排列，设计合理的课堂教学层次，充分利用课堂时间，是上好一节数学课的最重要的因素。设计课堂层次时，必须重视认知过程的完整性，努力做到使教学层次的展开符合学生认知规律，使教师的教与学生的学两方面的活动协调和谐。设计课堂教学层次还必须注意紧扣教学目的与要求，充分熟悉教材，理解教材的重点、难点、基本要求与能力要求，从多方面围绕教学目的来组织课堂教学。要做到课堂结构紧凑，时间得到充分利用，有利于实现课堂教学目标。
三、运用恰当的教学方法，提高学生对知识的吸收率
教学方法是教师借以引导学生掌握知识、形成技巧的一种手段。要提高课堂教学效果，必须有良好的教学方法，深入浅出，使学生易于吸收。具体到一堂课，到底选用哪种教学方法，必须根据教学目的、教学内容和学生年龄特点考虑。一般地，每节数学课都要求在掌握知识的同时形成能力，因此通常所采用的都是讲授与练习相配合的方法。
例如，讲函数概念时，第一节课主要是讲清概念，运算较简单，用问答式，采取归纳讲授法为主；讲利用不等式求函数最值时，这节课主要是提高学生的应用技能，运算上技巧性强，采用练习法为主较为合适，练习可层层深入。
四、增强数学教学机智，提高思维品质的优化率
课堂教学中，要引导学生对知识由理解到掌握，进而能灵活运用，变为能力，最大限度地发挥学生的思维才智，以求得最佳教学效果。这就要求教师在教学中充分发挥教学机智。数学教学机智主要有启发联想、构思多解、运用反例、及时调节、渗透数学思想与方法等。
启发联想，构思多解，是常用的数学教学机智。课堂教学中，对一些问题可启发同学仔细观察其特征，联想所学过的知识，类比以前掌握的解题方法去估计、推想、探求，将“陌生”的问题转化为“熟知”的问题，从而迅速合理地解决它。
巧妙使用反例，注重逆向变通，培养思维的批判性与变通性，是数学教学机智极为出色的内容。有些数学题从正面不好理解不易阐述，教师在教学中如能恰当地使用简明生动、击中要害的反例，或抓住同学解题中出现的典型错误而给予简练、深刻的评析，这将会大大增强同学的理解能力与解题能力，使学生茅塞顿开，产生质的飞跃。
重视及时调节的作用，稳定有意注意，培养思维的适应性与持久性，是数学教学机智的重要表现。课堂教学中，由于学生的基础与素质有差异，老师的教学方法和某些教学内容不一定适合学生口味，由于周围环境的影响，学生的课堂学习情绪会出现波动，必须进行及时调节。此时，可利用刺激物来吸引学生对教学内容的注意。比如，教师讲课时可加重语气与声调，可提出问题激发兴趣，指出错误引起同学反思，或转讲为练，以练代讲，使学生对课堂的有意注意得到稳定，保持课堂的良好状态。
渗透教学思想与数学方法，是数学教学机智的重要发挥。中学数学的许多内容都包含着某些数学思想和数学方法。教学中在传授内容的同时，努力挖掘并向同学渗透数学思想与数学方法，有利于培养同学思维的科学性与深刻性。
第8篇：结构优化方法范文
关键词：多高层建筑；上部结构；优化设计；方法研究
Abstract：This paper summarizes the many tall buildings' upper optimization design involves the overall strategy optimization, system optimization, structure optimization and design model to optimize processing method, a twelve layer of high-rise building optimization processing examples analysis optimization design can achieve the effect of.
Key words：Many tall buildings; Upper structure; Optimization design; Method research
中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：
引言
多高层建筑大量的建设需求使得对其结构优化设计一直都是结构领域探讨研究的重点课题之一。结构优化的理论研究已经经历了较长的发展历史，也取得了众多的优化实践经验，但是仍缺乏系统性和全面性，相对来讲对程序设计模型优化等还十分匮乏。多高层建筑从设计策略上就要实现优化，继而从多类型的结构体系选择进行荷载抗力优化处理，接着从整体性角度提高结构性能，通过结构体系和算法手段，实际操作表明优化效果明显。
上部结构设计策略的优化
数学计算优化方法是基于传统的结构问题特点而建立发展起来，运用计算机程序技术进行结构的算法优化设计，较为先进的有最优准则法和遗传算法。最优准则法是起步较早的结构优化设计方法之一，其以预先规定好一组优化设计需要满则的准则为基本出发点，继而依据这些准则来建立实现优化设计相关迭代公式进行计算。通常依据已有工程经验，使用相关的理论研究、分析和判断，继而得出迭代算法，较为适用于连续变量情况近似的工程优化方法。遗传算法发展史较短，其为近些年来新兴启发式算法之一，基于生物进化学说的自然遗传机制优化的算法。遗传算法将结构的优化设计问题转变为生物的进化过程，使用优胜劣汰机制以取得优化处理后的最优解，其操作参数的 编码，而非参数自身。遗传算法进行结构优化策略的优势在于其操作众多的起始点，并非单一点，有效地避免了搜索进程向局部的最优解收敛，同时期使用的概率转变规则避免了确定性规则的单一性，实现复杂系统的优化应用。
结构体系的优化设计
多高层建筑结构体系的优化设计目标在于实现结构足够的竖向荷载及水平荷载抵抗能力，使其具备良好的变形性能、耗能减震能力和抗震承载能力。
3.1 传力路径明晰化处理
多高层建筑的结构体系需要保证传力途径的明晰化，使得作用于结构上部的水平和竖向荷载可以直接传向基础，避开出现传力迂回的情况。优化结构体系时要尽量形成较为正确简单的计算简图，降低实际情况同计算模型之间的差异。在进行传力路径处理过程中保证概念设计最优化，尤其是有错层、转换层和大底盘等复杂结构体系形式中其作用更为突出。
3.2 多道设防措施的采用
最新修订的抗震规范对结构体系多道设防机制形成要求更为严格，通常使用合理处置承载力的分布、结构刚度与构件之间强弱的关系，利用第一道防线破坏来消耗地震能量的方式，改变整个结构的动力特性，实现减小地震作用的目标。大量的多高层建筑设计实践经验表明，对于纯框架的结构体系，加设钢或者钢筋混凝土的柱间支撑，使用支撑屈曲作用来耗能，更能优化结构抗震性能，最大限度的发挥第一道防线对框架柱保护能力。对于剪力墙结构和框架剪力墙结构，可以通过连梁的屈曲和开裂来消耗地震能量以保护墙体。第一道设防能力发挥的前提是保证连梁抗剪性能相对值，确保强剪弱弯，或设置双连梁以提高抗震效果。
3.3 强柱弱梁全面实现
作为结构延性措施保障之一的强柱弱梁，其保证就算塑性铰在梁端出现，形成了梁铰机制，避免柱子断裂，强化结构稳定性要求。高层设计规范和抗震规范都要求梁端的弯矩设计值比柱端的弯矩设计值要小来实现这一性能要求，结构的优化设计同样遵从这一设计指标，按照具体的抗震等级，保证新规范抗震调整系数情况下的具体公式要求。具体优化设计过程中，因为考虑到现浇楼板能够参与到梁受力体系之中，所以适当对梁抗弯刚度扩大1.5倍到2倍，梁支座配筋率高和板上实际配筋问题造成梁实际的刚度较计算值往往偏大，实际的梁端承载力较梁端弯矩要大。
结构整体性优化设计
由于结构空间的整体刚度大小直接的关乎着结构抗震能力强弱，结构整体性保证了结构各个体系和构件之间能够共同工作。楼盖的刚性处理对于结构整体稳定性能的提高效果非常明显，保证楼盖承受竖向荷载能力的同时，实现其在水平方向上的支撑能力。对于竖向抗侧力不均匀的结构布置或者各个抗侧力构件的水平位移不同时发生的情况，楼盖体系的抗侧力保证性能协同作用尤为重要。通过非结构构件同结构主体间的连接作用同样具有良好的结构整体性提高性能，进行结构优化设计时需要加强非结构构件同主体结构的连接部位预埋件和锚固件的设计，保证非结构构件附加地震作用合理传向主体结构。
设计计算模型优化处理
5.1 设计计算变量选择
合理选择变量时优化设计问题处理最基本的问题，对于不同界面变量采用不同的方法实现了对不同优化模型及优化算法操作的简化。矩形混凝土梁要选取梁宽B和梁高H最为优化的变量，出现不满足约束条件的时候，增加H大小直到满足要求，但是如果H/B大于3就要同时增加B，使得H/B小于3，优化截面。圆形和矩形混凝土柱要选择弯矩平面垂直面的柱宽B，此时柱截面高度H取аB，其中а参照建筑的布局和规范取值。
5.2 局部约束优化处理
局部的优化对于整体结构设计意义重大，合理控制各个局部性能就能够实现整个建筑结构的综合性能，主要的优化处理集中于构造的约束和强度条件的约束。混凝土柱的优化约束需要着重考虑堆成配筋优化，大偏心受压和小偏心受压公式计算完成后考虑受剪强度条件和梁的约束条件，进行配筋率约束，继而控制轴压比和整体综合性能。
结构优化设计处理效果分析
6.1 工程概况
图1 某十二层钢筋混凝土框架结构平面布置图
某十二层钢筋混凝土框架结构平面布置图如上图1所示，应用本文所总结的优化设计计算方法对其整体优化设计。建筑物总体高度39.9m，底层层高3.6m，其余层层高3.3m，全部使用C30混凝土，楼面恒荷载取5 kN/m2、活荷载5 kN/m2，梁上荷载取20 kN/m2，基本风压为0.55 kN/m2，地面粗糙程度为C级，场地土类别为Ⅱ类，地震分组为第一组，加速度取0.1g，结构阻尼比0.05。
6.2 采用优化措施的设计效果
下表1 所列为使用了本文所阐述的优化设计方法完成本结构的优化设计后底层柱内力结果，数据显示优化后的结构柱端轴力和柱端弯矩明显有所降低，适当的乘以富于系数即可在满足结构安全性的前提下实现该多高层建筑的经济效益。
表1 底层柱的内力结果
结语
随着建筑体量的不断扩大，对建筑结构采取合理的优化设计已经逐渐成为研究重点。从工程实践情况表明，对结构优化主要是从结构体系设计及其结构计算方法入手。结构体系上优化就是要使多高层建筑的结构体系需要保证传力途径的明晰化，使得作用于结构上部的水平和竖向荷载可以直接传向基础，从多类型的结构体系选择进行荷载抗力优化处理，接着从整体性角度提高结构性能，通过结构体系和算法手段，实际操作表明优化效果明显。而结构计算方法优化就是对结构设计采取有效的数学计算优化方法，运用计算机程序技术进行结构的算法优化设计，如较为先进的有最优准则法和遗传算法。
参考文献：
[1] 沈汝伟．对建筑结构优化设计的探讨[J]．铁道科学与工程学报，2011，28（12）：118~119．
[2] 何飞平 ．浅析建筑工程中建筑结构优化设计[J]．知识经济，2009，27（11）：31~33．
第9篇：结构优化方法范文
关键词：建筑房屋；结构设计；优化方法；应用；
中图分类号：TU2文献标识码： A
建筑行业民用建筑市场的内需一直在随着现代人口的增长而不断扩大，这也间接推动了建筑行业朝着民用房屋结构方向发展。而现代社会也是一个追求高效和速度的时代，在现代房屋结构项目中，人们更追求的是高质量、高品位和低成本。因此，为了房屋建筑行业中获得成功，占有市场，现代建筑企业和设计师更多的在其房屋结构设计中使用了优化理论和方法，这样能够运用建筑工程、数学等等科学知识方法和现代化手段来最大程度上节约资源和成本，并确保工程的质量安全和经济效益都能够实现。下面文章简要探讨了建筑房屋结构设计优化的理念意义、方法原则和其具体应用。
一、简述建筑房屋结构设计优化及其意义
建筑房屋结构设计优化的理论主要是从其不断的实际应用中提炼出来的。顾名思义，建筑房屋结构设计优化就是对建筑房屋的整体结构和分化结构的设计进行优化处理处理，确保整体结构经济、实用、美观、大方、安全，对每部分细节都要做到尽善尽美。这才能够使得其设计产品在建筑结构设计作品中脱颖而出，才能够使得其设计作品得到大众和企业的认可。在建筑结构设计优化中，主要包括结构项目整体和项目具体分布结构的设计优化。项目整体结构主要就是要考虑其整个结构系统的设计、建筑群体围护结构等等设计。而项目具体分布结构则要考虑的是其房屋形体、内部结构分布、剪力墙等受力结构分布等等。
建筑设计师对于房屋结构项目进行优化处理也就是会对其作品的所有整体部分和细节部分进行精细琢磨，设计师们会广泛调查参考市场设计作品，对其设计作品进行再三计算和研究，这对于建筑产品质量而言，无疑有着极大的保障，因为设计师在对其作品精益求精的同时，也使得其对房屋结构的稳定安全和原材料等等元素都进行大量的演算和实践，因此设计产品质量是毋庸置疑的。与此同时，对房屋结构进行优化设计，是大量运用了科学知识，这能够充分运用其资源成本，使得其结构既安全、美观，又经济实用。而且通过调查发现，经过优化设计的房屋结构其质量和成本都远远要优于其他没有运用结构优化设计的。由此可见在现代建筑市场，运用优化设计理念和方法是实现建筑行业可持续发展的必要手段，也是提高现代人们生活质量，确保人们经济效益的重要途径。
二、建筑房屋结构设计优化的方法原则
一般来说，建筑房屋结构设计优化要遵循一些原则。首先就是要符合企业和社会大众的需要，也就是要确保建筑能够满足现代人们日常生活的基础功能，使得居住者能够生活方便、舒适。其次，要充分考虑使用者的健康安全，也就是在进行优化设计中，必须要把安全性和环保性放在第一位，要使得其作品能够长久使用，使得居住者舒适愉悦。然后，还要考虑到开发商的经济效益，因此设计师们在优化结构时，也要使得建筑项目资源分配最优化，尽力节省资源和成本。最后，建筑设计师在对其结构进行综合设计和考虑时，在充分结合前人的经验和时尚元素后，还要大胆进行创新，实验一些新的结构和思路，在设计过程中不仅仅要使得结构匀称规则，充分融合自己的设计理念和元素，还要按照建筑结构特点，尽量使得建筑结构的纵向功能齐全、承重应力均匀，刚柔度适中。这才是确保其设计作品获得成功的主要基础，也就是要使得其建筑设计作品在优化的同时，也要实用。
三、建筑房屋结构设计优化的具体应用
建筑设计师们在对房屋结构进行设计和优化时，一般会按照从总到分的步骤来进行。
首先就是对房屋整体结构进行优化设计。在设计优化项目整体模型和结构时，设计师一般会建立一个数学模型，也就是把影响结构设计效果和作用的元素作为设计变量元素，如结构安全稳定度、结构造价、应力约束、弹性约束等等，然后确立其模型的控制参数和目标，通过确定其房屋结构的约束条件，然后综合计算其结构的最优结果。简而言之，也就是把建筑结构设计的影响元素进行组合来代入到设计好的模式和函数中，运用数学知识方法来评比出最优结构。一般在进行计算时会大量运用到一些数学知识、如拉式乘法等等，而且其计算量也会很大，这是就会要求设计师根据优化结构模式，综合考虑其计算方法和变量来设计计算程序。通过这些步骤的计算和验证，逐步找出其设计中的不科学、不完善的地方，然后进行逐一改进优化，最后达到整体结构的完美。
然后就是对房屋分部结构的优化设计，这主要包括其房屋结构的基础拉梁、荷载、钢筋混凝土结构、建筑剪力墙结构等等进行优化处理。在房屋基础拉梁结构上，设计师一般会从其要求高度、层数来综合考虑其防震性和稳固性，然后对其基础桩基和基础拉梁的配筋率进行综合计算，确保整个拉梁基础和桩基能够和谐一致。在对房屋的荷载设计上，设计师也会充分考虑其施工地周围的土质状况，明确其地基的受力荷载状况，然后根据这些情况和风力、气候等等元素来设计其基础结构。在设计建造房屋的钢筋混凝土和剪力墙结构时，一般会采用准则方法的设计步骤，对结构整体受力和部件受力状况进行演算，通过核定其单元截面上的受力优化不断推进，从而得出整体结构受力的优化。通过这些步骤能够辅助设计师找出最适合、最低成本、最稳定安全的结构设计。
最后，在对其整体结构和分部结构都进行优化设计后，也要注意以下问题。一般来说，除了能够在书面上进行优化计算的结构外，建筑工程中也有其他部位构件能够进行优化处理，因此，设计师们在完成以上步骤后，也要综合考虑其设计原则规定和标准不断验证核算其构件截面结构，抱着精益求精的态度和鸡蛋里挑骨头的劲头来不断完善其结构的含金量和尺寸。与此同时，在实际施工过程中，可能会产生一些误差或者其他因素，对于其结构超限项目和软件结构模型也要随机应变，运用概念设计优化方法来调整其后期设计，使得其设计作品趋向科学、合理及优化。
结束语
综上所述，现在房屋建筑行业是追求经济效益和社会效益俱全的领域，在房屋建筑工程中，为了房屋项目工程的经济适用性、安全稳定性以及长久性，就必须要在其结构设计中和原材料等等上面下功夫。通过对房屋结构的整体和所有细化项目的优化处理，确保整个项目结构的所有部位都能够达到综合最优和平衡状态，使得项目的质量安全得到保障，促进项目的社会经济效益最大化，也是现代建筑设计师们灵活运用结构设计优化的主要目标，更是其使用优化设计方法的综合体现。为了达成这一目的，并使得自己和企业都能够获得成功，现代设计师们就必须要朝着这个方面不断研究和努力。促进自己优化设计水平和实力的稳步增长。
参考文献
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