结构优化方法汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇结构优化方法范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

2手臂结构优化变量确定

如何在可优化变量中找到对固有频率影响最大的设计变量通常需要进行灵敏度分析。当优化参数以一很小值变化时，将此时固有频率的变化量作为该结构参数对固有频率的灵敏度。通常固有频率对结构设计参数的灵敏度可由式(4)表示式(4)的前提条件为设计变量bj的修改量必须很小。而在实际应用中，对不同设计变量改变同样数值时的难易程度并不相同，而对优化变量改变同样百分比的数值的难易程度基本一致。例如硅片传输机器人柔性关节刚度数值相对较大，而手臂质量较小，如果同样采取0.1为改变量时，刚度修改比质量修改更容易。因此，本文提出固有频率权值的概念，并以权值作为优化参数的选择依据。2.1权值概念在结构优化设计中，固有频率一般为多个优化设计变量的隐函数，可将固有频率按式(6)进行展开，其中偏导数项即为固有频率的灵敏度，而权值向量则表示所有变量对固有频率数值“贡献”的比例。优化变量的权值越大说明该变量对固有频率的影响越大。2.2优化参数确定根据上述理论，分别对硅片传输机器人手臂的优化参数进行灵敏度分析与权值分析。结构参数对一阶固有频率的灵敏度分析结果如图5所示，结构参数对一阶固有频率的权值分析结果如图6所示；结构参数对二阶固有频率的灵敏度分析结果如图7所示，结构参数对二阶固有频率的权值分析结果如图8所示。从仿真结果中可以看出：当采用灵敏度作为选择依据时，关节处的等效惯量灵敏度最高，而其余参数均较小，当采用权值作为选择依据时，手臂质量、杆长以及柔性环节刚度对固有频率影响较大，显然采取权值作为判断依据更符合实际情况。其中权值为正表示参数增大时固有频率提升，权值为负表示参数减小时固有频率提升。分析结果表明：对一阶固有频率的权值较大的变量为：腕关节集中质量、末端手臂质量、小臂与末端手长度以及同步带的刚度；对二阶固有频率的权值较大的变量为：腕关节质量、小臂质量、末端手臂质量、小臂与末端手长度以及同步带刚度。本文只重点考虑质量的优化，且腕关节集中质量主要为轴承等标准件，无法进行优化。因此，最终的优化变量确定为：小臂质量与末端手臂质量。同时注意到大臂的质量对一阶与二阶固有频率均无影响，必要时可以考虑增加大臂的质量来增加竖直方向上的刚度。

3手臂结构优化设计

根据上述分析结果，最终选取硅片传输机器人小臂质量与末端手臂的质量作为优化参数，减小质量参数有助于固有频率的提高。然而大幅度的减小手臂的质量必然造成手臂在竖直方向上的刚度降低，从而使悬臂结构在竖直方向上的静态变形增大以及在竖直方向上的振动的加剧。因此在减小手臂质量的同时，需要考虑对竖直方向上变形的影响。3.1优化方法及约束方程推导将硅片传输机器人小臂与末端臂简化为图9所示的等截面空心梁。其中H与W为空间尺寸约束条件，通常为常数；h1、h2、h3为手臂厚度变量；L为手臂长度。OYZ为截面坐标系，YC为截面弯曲中性轴。硅片传输机器人小臂与末端臂的受力均可等效为图10所示的形式。图10中p为手臂自身重力引起的均布载荷，Fe为等效力，Me为等效转矩。则手臂末端的挠度、由于硅片传输机器人手臂为串联结构，故式(8)中的等效力与等效力矩均参数均与该手臂所承载的后端的手臂的质量以及长度参数有关。因此，在进行硅片传输机器人手臂结构优化设计时需要从末端手臂开始设计，随后再设计小臂。3.2末端手臂优化设计在硅片传输机器人末端手臂设计时，末端手臂所承受的等效力与等效转矩由末端手与负载的参数决定。通常末端手与负载的参数为常数，且末端手等效载荷以及尺寸约束参数数值如表2所示。仿真结果表明：末端总变形随末端手臂上壁厚度的增加而增加，但当上壁厚度大于2mm后末端总变形基本不变；侧壁的厚度对末端总变形的影响较小，基本可以忽略；末端总变形随着末端手臂下盖厚度增加而增加，但当下盖厚度大于1mm之后，总变形增加的较为缓慢。因此，末端手臂厚度尺寸最终确定为：上壁厚度2mm、侧壁厚度1.5mm、下盖厚度1.5mm。3.3小臂结构优化设计末端手臂优化完成后，小臂的等效力与等效转矩参数即可以确定。小臂受力及约束尺寸参数数值如表3所示。仿真结果表明：末端总变形随小臂上壁厚度的增加而增加，但当上壁厚度大于2mm后末端总变形基本不变；侧壁的厚度对末端总变形的影响较小，基本可以忽略；末端总变形随着小臂下盖厚度增加而增加，但当下盖厚度大于1mm之后，总变形增加的较为缓慢。因此，小臂厚度尺寸最终确定为：上壁厚度2.5mm、侧壁厚度2mm、下盖厚度1.5mm。

4优化前后性能及参数对比

优化前后的小臂与末端手臂的三维模型如图17所示(手臂的下端盖未显示)。优化前后手臂质量以及硅片传输机器人手臂系统的固有频率数值对比关系如表4所示优化前后硅片传输机器人手臂系统由悬臂引起的竖直方向上的静变形、静应力以及竖直方向上的振动频率如图18～23所示。由表5与表6可以看出：优化前后末端手臂质量降低了50%，小臂质量降低了18.8%；一阶固有频率平均值与二阶固有频率平均值均提高了10%；竖直方向上最大静态变形量降低了52.3%；系统最大应力降低了58.3%；竖直方向上的振动频率提高了45.2%。

篇（2）

（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。

篇（3）

随着我国经济的持续发展，房屋建筑业也取得了很大的成就。房屋建筑离不开基本的房屋结构设计，一个好的房屋结构设计不仅可以减少建设单位的建设成本，同时还可以提升使用者的切身利益。在市场竞争异常激烈的今天，优化房屋建筑结构才能有效的控制建设成本，才能给建设单位带来良好的品牌效应，才能顺应经济发展潮流。因此，在房屋建筑中使用建筑结构优化方法有着重要的意义。

一、建筑结构优化设计方法概述

传统的房屋建筑已经不能满足新时期人们对于居住条件的要求，因此，在房屋建筑中运用建筑结构优化设计将房屋的实用性、安全性、美观性相结合是如今房屋建设企业的必由之路。在新时期的房屋结构设计中是追求适用、经济、安全、美观以及便于施工五种效果的综合。而这五种要求又相互影响甚至会出现相互矛盾的问题，这就需要运用到房屋建筑结构优化设计方法来最大程度的提升有限空间，有限资源。在综合五种要求的情况下，选取最优方案，实现经济化，实用性，适用性的良好目标。

二、建筑结构优化设计的意义

1、提高房屋建设企业的经济效益。经济的持续发展使得人们的生活水平也越来越高，土地的价格也随之上涨，这也势必影响房屋建设企业的成本上涨。市场竞争日益激烈，如何在稳定成本的基础上建造出有美观耐用的房屋也是建设企业值得思考的重大问题。因此，这就需要房屋建筑结构的改革，优化建筑结构设计，有效的提高房间的空间利用率和资源的使用率。在建设过程中对房屋结构进行优化改革，精简建造工序，减少资源浪费，有效的降低施工过程中的难度，这样不仅可以提高企业的经济效益，有效的控制成本，同时还能满足新时期人们对于房屋的需求。

2、提高房屋建筑结构的实用性。近年来，由于我国对于房产需求的剧增，房屋建筑行业也得到了快速的发展，房屋建筑结构也越来越有特色。在保证美观，安全，经济的同时，我们不能忽略了一个最基本的要求，就是实用性。新时期人们对住房要求越来越高，好的房屋格局，实用便利的住房条件是人们选择房屋的基本条件，在有限的空间和有限的资源下，将房屋的实用性得到最大发挥，这就需要房屋结构优化设计的办法进行改良。因此，房屋结构的优化设计将人们对于房屋安全、美观、实用等要求结合起来，不断的房屋结构进行优化与改良，满足人们的各项需求。

三、建筑结构设计的标准与原则

所谓房屋建筑设计就是对房屋建筑过程规划、设想的过程通过视觉感官的方式描绘出来。设计的优劣直接导致房屋质量的优劣，因此，在设计过程中就要求房屋建设企业重视房屋质量，优化房屋结构。在设计过程中考量多方面因素，除了对房屋本身的材质结构进行考量之外，还要结合当地的具体环境，地质要求等要素进行考虑。综合各方面因素，对房屋建设做出科学合理的设计。

在设计过程中我们要遵守安全性、经济性、合理性的原则。安全是房屋设计的重中之重，也是人们在住房选择上最注重的要求，因此在住房结构的总体设计下也要注重各细节方面的安全性设计。同时，在住房设计上也要科学合理，房屋结构设计中各环节是相互影响相互制约的，只有保证房屋建筑的科学性和合理性，才能提高房屋建设企业的经济效益，才能保证房屋的结构优化。

四、房屋建筑结构优化的应用措施

1、选择科学合理的结构形式和设计方案

房屋建造初期选择好的设计方案直接关系到企业的总投资成本，房屋的建筑进程以及房屋建成质量等重要问题，所以说，好的开头是成功的一半，由此可看出，对于前期的方案选择尤为重要。在设计时，融入房屋结构优化设计，就可以针对不同的房屋类型，建筑类别作出相应的合理的结构设计和调整。相关设计师通过房屋结构优化设计，在设计初期对建筑结构进行优化，减少建造过程中的困难度，有效的降低建筑成本和施工损耗，因此，建房初期选择合理的设计方案在整个建房过程中有着重要的作用。

2、设计最优的计算进程

建筑房屋的设计过程是一项复杂的计算过程，在整个过程中涉及很多方面的系统程序。因此就要求设计师在进行计算的过程中，必须将附加约束条件转换成不带约束的条件，尽量提高计算过程的精准度。这样一方面利于房屋建设企业在建设过程中的过程精简，有效的降低了建造过程中的难度，另一方面，精准的计算过程也有利于房屋的建设和房屋的质量。同时，设计师在设计计算过程中也要充分考量现场施工的实际情况，根据当地的实际环境和建筑特点，制定出符合当地情况的建筑方案，因此，要求相关设计人员尽量选择程序运转效率高，功能完善的计算程序，一方面提高自身的工作效率，另一方面确保整个设计计算过程的进准度。

3、综合分析计算结果，积极应用信息优化技术

房屋结构设计师一项漫长且复杂的过程，这就要求相关设计人员能够与时俱进，通过现代网络化技术的支持，运用网络技术，提高数据整理的自动化程度，有效的减少设计过程中的人力和物力。而且通过网络技术对于数据的准确分析，可以有效的节约建设过程的成本，同时为房屋结构的进一步优化提供了依据。利用信息化技术不仅可以有效的为企业节省人力和物力，还能保障设计过程的进度和质量。

4、在遵循科学的基础上优化房屋结构设计

房屋结构的优化设计应建立在遵循科学的基础上。在房屋结构设计中是追求适用、经济、安全、美观以及便于施工等要求是建设企业的重要任务。因此，为了将这些要求在房屋建筑是得到最大的发挥，就要求相关工作者不仅要具备非常丰富的技术知识理论，还要具备丰富的施工实践经验，在理论结合实践的经验中，对房屋设计及施工中的细节进行把握和裁决，确保房屋结构优化设计的实施，同时相关工作者也要掌握国家的质量标准和相关规定，严格按照国家标准进行工作。

结语

通过以上论述可知，房屋结构的优化设计方法在房屋建设中有着重要的作用，相关设计人员在确保建筑设施功能完善的同时，通过房屋结构的优化设计方法也可有效的降低建设企业的生产成本和精简建设过程的难度。由此可看出，房屋结构优化设计不仅可以有效的提高建设企业的经济效益，还能为居民带来更多房屋户型选择。所以，在房屋建造过程中应该广泛的应用到房屋结构优化设计的方法，同时大胆创新，探索出更为优异的房屋结构设计方案。

参考文献：

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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.

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1 硅片传输机器人动态特性分析

手臂结构参数在固定频率基础上将会优化灵敏度，根据权值特点选择末端手臂质量作为优化参数的重点。变量会随着手臂厚度的调整约束结构尺寸以及手臂挠度，手臂末端发生的静偏移将会构建基础模型。手臂厚度在末端静偏移发生的规律影响下使手臂尺寸进行优化设计，结构经过调整之后需要对硅片传输机器人性能进行对比。这种方式能够降低硅片传输机器人手臂结构固定频率的发生，使末端手臂发生的静偏移会得到控制，同时将会保证参数进行调整提升系统运行的振动频率。硅片传输机器人柔性系统主要是通过多阶固定频率实现的模态化，但是这种模态化在固有频率下将会发生轨迹移动，并且影响到末端手臂运行的精确度。手臂结构优化重点放置在对末端手臂的精确度调整上，同时根据固定频率阶数积极的构建模态。固定频率是系统固有的属性，对于硅片传输机器人手臂运行的情况进行模态分析。主要表现为

M（q）+q+kq=0

根据对上述关系的分析，柔性系统在固有频率中对于模态振型可以通过模态振型矢量获取。根据上述等式变化硅片传输机器人手臂柔性关节系统质量将会发生变矩阵，在固定频率系统中末端手臂发生的位置移动主要表现为动态特性。

硅片传输机器人固定频率会随着末端手段端点位置发生的变化而变化。根据末端位置远点距离会模拟出相应的变化。动态系统在模态化关节发生的振幅比例中硅片传输机器人手臂结构会在末端运动轨迹的变化中发生直线运动，振动状态也会在末端轨迹中造成一定的影响。在进行硅片传输机器人手臂结构优化设计的时候要能够充分的考虑振动状态下的固定频率发生的改变。这对于确定手臂结构优化变量能够发挥重要的作用，同时使结构灵敏度得到控制，参数频率更加的固定。

2 手臂结构优化变量

2.1 优化参数

手臂结构参数的优化情况需要保证一定的灵敏度，手臂结构参数在固定频率基础上将会优化灵敏度，根据权值特点选择末端手臂质量作为优化参数的重点。变量会随着手臂厚度的调整约束结构尺寸以及手臂挠度，手臂末端发生的静偏移将会构建基础模型。手臂厚度在末端静偏移发生的规律影响下使手臂尺寸进行优化设计，结构经过调整之后需要对硅片传输机器人性能进行对比。

2.2 手臂结构优化设计

对于手臂结构优化设计应该确定大臂、小臂以及末端手臂质量，这是获取优化参数的重点。在固定频率上能够根据质量变化的不同积极的调整参数变化特点，降低小臂刚度质量将会直接的导致手臂竖直刚度的下降。悬臂结构会在静态变形中出现振动变化。

末端手臂的设计要根据承受的等效力变化进行负载参数的调整，将末端受负载参数设置为常数，并且利用荷载尺寸对参数数值进行约束。末端手臂会随着壁厚增加变形越来越明显，当壁厚增加到2mm左右的时候，这种末端变形影响较小，甚至可以忽略。但是当厚壁在1mm左右的时候，末端手臂变形较为缓慢。如图1。

小臂受力约束参数数值也会随着壁厚增加而增加，并且在2mm左右的时候变形不明显，这时候对于末端手臂的影响较小。但是当厚度在1mm以上的时候，变形较为缓慢。如图2。

3 硅片传输机器人手臂结构整体方案

手臂结构是硅片传输机器人核心部件，直接影响着定位精准度以及生产制造质量。手臂的传输情况需要末端执行器沿着设置好的轨道进行伸缩运动，直线方向运动需要保证连杆系统精确直线引导。手臂结构刚性越强，负载能力也就越大。针对这种情况需要齿轮的咬合力相对较大，能够保证手臂直线进行运动。实现齿轮能够同步精确的运转。硅片传输机器人手臂结构较为复杂，需要在一定的空间中进行结构优化设计，并且要能够在优化的过程中固定不变，相应性的增加运转重量，控制手臂刚性。手臂结构主要体现了硅片传输机器人的主要性能，大臂、小臂以及末端执行器等都是硅片传输机器人的主要部件，能够实现直线伸缩运动，以及在不同的模块中自由进行传输硅片运行。

硅片传输机器人手臂是一种悬臂梁结构，在运动过程中会经常发生轨迹的改变。并且在突发的加速或者减速中都会产生相应的震荡，因此要充分的考虑最小运动惯量，根据运行的实际状况提升平稳性。按照动力学要求，在满足手臂强度刚度条件下降低运动量，特别要注意运转轴质心的配置。选材上，可以在硅片传输机器人手臂上涂抹一层致密保护膜，这样能够更好的起到防腐蚀作用，并且不易发生氧化。手臂尺寸要按照运动空间的要求进行设计，选择最优最小的手臂尺寸，保证手臂刚度的同时降低运动惯量。手臂在外界压力作用下不能够发生变形，在位移情况下刚度会随着变形的增加使刚度发生明显的变化，合理的进行手臂力矩的调整降低手臂弯曲变形效果。

4 结束语

硅片传输机器人手臂结构优化设计需要根据各手臂静挠度进行确定，并且有手臂弯曲末端出现的竖直情况进行静偏移约束，在刚性杆转动下关节系统会随着固定频率发生柔性变化，这样就能够获取到优化设计的变化参数。根据硅片传输机器人结构参数调整频率灵敏度，设置优化变量，明确硅片传输机器人优化不适应情况，提出固定的设计参数，在频率权值的保障下调整依据准则，小臂与末端臂参数质量直接的反映硅片传输机器人的变量。手臂厚度变量对结构尺寸产生约束，根据末端发生的静偏移竖直方向将会发生变化，侧壁厚度影响相对较小。末端静偏移会随着厚度的变化逐渐的减小，但是当厚度增加到一定程度的时候，就不会出现末端静偏移。

参考文献

[1]刘延杰，吴明月，王刚，等.硅片传输机器人手臂结构优化设计方法[J].机械工程学报，2014，5：28.

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Optimization design of hydraulic press structure based on CAE

Abstract:The involue hydraulic press is built in SolidWorks―3D mechanic design software,then analyzes stress of underbeam by the finite element software ANSYS,so obtain the contour of bending stress distribution of underbeam.According to the countor of stress distribution,improve the structure of hydraulic press,so it canprovide the dependable basic for optimization of design of hydraulic press

Keywords: Finite element;SolidWorks;Entity modeling;Lower the cost

引言

整体框架式液压机是利用液压传动技术进行压力加工的一种锻压机械设备,在国民经济的各行各业得到了日益广泛的应用。液压机机身结构组成链相对简单,其布局形式一般为三梁四柱式,有铸造和焊接两种结构方式。液压机主要功能是完成工件的压制成型,这一过程中机身结构要承受较大的载荷,因此,液压机整机结构布局要求符合整体力流最短原则和力流封闭原则。液压机结构主要以筋板为主,造型简单。整机及部件具有相似性,这种相似性是进行参数化设计分析的前提。就我国现在的生产状况而言,液压机结构设计采用的仍然是传统材料力学简化计算和经验设计相结合的方法。虽然这种设计方法在以前经过实践证明具有一定的可靠性,但存在着设计周期长,结构组建复杂等诸多的弊端,致使成本高,效益低,削弱了产品的竞争力。

本文利用了三维设计软件SolidWorks进行建模,再用ANSYS作第二次建模,然后通过ANSYS对液压机下梁进行网络划分,加载求解,得到最大处的弯曲应力。这样除了在资源的利用方面得到了节省,得出来的结果也达到一定的精度。

1.液压机的优化设计

1.1液压机建模

在我们的实际设计优化中,我们根据实际情况,建立了两个建模:一个是利用SolidWorks软件建立的CAD模型;另一个是利用ANSYS软件建立的CAE模型。原因是目前各个CAD/CAE软件彼此之间的模型通用性较差不能很好的实现无缝对接,在导入中经常会发生部分模型数据丢失的情况,所以,我们的研究方向是利用了SolidWorks软件进行建模,再用ANSYS作第二次建模,然后分析和优化,这样除了在资源的利用方面得到了节省,得出来的结果也达到一定的精度。

2.分析与优化

2.1优化前分析结果

使用ANSYS软件进行CAE模型建立,对THP61-500型整体框架式液压机下梁进行分析运算,然后将优化前的变形和应力云图从软件中保存出来(如图1.图2所示)。注:其中材料应力变形图为弹性材料模型所得到的应力变形结果。

从图中不难看出随着整体下梁结构上不同颜色的分布,液压机下梁各部位在受力的情况下发生的变形是不同的。其中出现红色的孔受力发生变形最大。变形最大值为0.1637mm。通常情况下,我们考虑极限值为下梁长度的1/5000。

从图中可以看出,应力主要集中在孔边缘,因为整体液压机在工作的时候,其承载了很大的压力,最大值为64.400MPa,在许可的范围内。其余部分应力分布都很均衡,受力后影响不大。

从上两图中可以看出,实际变形应力值与极限值还有很大的差距。在这种情况下,液压机在承受载荷时发生的变形很小,安全系数很高。用了很多没必要的材料,造成了人力和物力上的浪费,无形的增加了产品的成本。所以我们要利用有限元技术对此进行优化,通过合理分配油缸的受力,降低梁的高度,减小某些筋板的厚度,去掉一些没有用的筋板等一些方法,得到相比起来更优化的结果。达到既能让机器安全稳定的运行,又能减少材料,减轻液压机的重量,降低产品成本的目的。

2.2 优化分析

优化主要针对液压机下梁部分的左纵板位置,横前板,厚凸台厚,横后筋板厚,这几个变量来进行优化。将其变量取不同数值时,与变形和应力的关系用曲线图的形势表现出来。经过多次的分析验证,取下梁左纵板位置d3:0.25m,下梁横后筋板厚t4:0.02m,下梁厚凸台厚t11:0.06m,并且以这些数据作为参数进行优化结果的计算。

2.3 优化后的结果

将上节分析的优化结果程序在ANSYS软件中运行,得到THP61-500型整体框架式液压机下梁优化后的变形应力分布云图,如图3和图4所示。

从云图中可以看出,在进行了一系列的改进之后,对机器上的变形分布并没有大的影响。变形的最大值为0.387mm,其值在规定许可的范围之内,在节省材料和减轻重量的同时,不会影响液压机本身的正常安全使用,因此本设计达到了优化的目的,相对优化的比较成功。

从云图中我们可以看出,应力仍就集中在孔附近。最大应力为208.268MPa,在工程中的许可范围内,优化相对成功。

通过表1可以看出,经过一系列的减去前面横筋板,减小厚凸台厚,减小后横筋板厚度,移动左纵板位置的优化之后,虽然液压机的变形及应力有所增大,但是其变化值都在规定许可的变化范围之内,不影响液压机的正常使用。与此同时,液压机下梁的重量由原本的6.015吨减为3.838吨,比优化前减轻了2.177吨。所以本设计达到了优化的目的,相对优化的比较成功。

表1 优化前后对照表

变形(DMAX) (mm) 应力(SMAX)(MPa) 吨位(WT) (吨)

优化前 0.163 64.40 6.015

优化后 0.387 208.268 3.838

相对变化 +137.32% +223.39% -36.19%

3.结论

本课题对整体液压机下梁进行优化改进,在经过一系列的优化之后,使液压机在变形及应力都符合要求的前提下,减轻了液压机自身的重量,从而达到优化的目的。此设计相对于过去的设计方法,有诸多优点。第一,使用计算机制图,较传统的手工制图缩短了设计时间,提高了劳动效率。第二,使用CAE建模,使优化全过程更加精确并且便于修改,避免在图纸中修改所造成的不必要的时间浪费。第三,节省了液压机所用材料,使本液压机在激烈的市场竞争中占据了优势地位。因此,本设计在改善传统设计方法的同时,也较好的达到了优化的目的。

参 考 文 献:

篇（7）

中图分类号：TH323 文献标识码：A

作为高压隔膜泵液力端的核心部件，隔膜腔在输送固液两相流体过程中起到了非常重要的作用。隔膜腔用于连接隔膜室盖、进料阀和出料阀，因此隔膜腔的设计过程中需要考虑流体压力、螺栓预紧力和其他因素的影响。本文以某大型高压隔膜泵中隔膜腔为研究对象，基于有限元方法对隔膜腔进行了静力强度分析。通过ANSYS的后处理分析模块获得了隔膜腔的应力分布，扭曲和应力线性化结果。根据ASME VIII-2标准对隔膜腔的机械强度进行了校核，并在此基础上对隔膜腔的结构进行改进设计。分析结果可为隔膜腔的结构优化设计和降低成本提供一定的理论基础。

1 有限元模型的建立

图1（a）给出了隔膜腔的剖面图，从图中可以看出两个内腔圆角和最小壁厚分别用R1，R2和d表示。通过三维设计软件SolidWorks画出隔膜腔的1/4对称模型，如图1（b）所示。隔膜腔的材料采用ZG20Mn，材料属性如下：拉伸强度σb为510MPa，屈服极限σs为295MPa。根据ASME相关标准，材料的许用应力可通过下式计算出来。

Sm=min（σb/2.4， σs/1.5）（1）

将SolidWorks建立的隔膜腔几何模型输出为SAT格式档并导入有限元分析软件ANSYS，在ANSYS的前处理模块对隔膜腔划分网格。应力集中区域需要局部网格加密，最后获得隔膜腔有限元模型的单元数为173812，节点数为36952。根据隔膜泵实际的工作状态，定义隔膜腔的边界条件和载荷如下：隔膜腔的对称面施加对称边界约束，定义隔膜腔和隔膜室盖螺栓连接处施加600000N的预紧力，隔膜腔和出料阀螺栓连接处定义80000N的螺栓预紧力，隔膜腔内受液体压力的面施加20MPa的压力。图2给出了隔膜腔的载荷约束图。

2 应力分类及强度评定

图3给出了隔膜腔的Von Mises应力图和位移云图。从图中可以看出最大应力出现在隔膜腔的相贯线处。根据ASME VIII-2标准，定义了用于强度校核的四条线性化的应力计算路径，如图4所示。选择这些路径的原理如下：沿着壁厚的方向，根据最大应力节点定义一条或多条应力计算路径。应力线性化计算路径还应当在隔膜腔的应力集中区域进行定义。

根据应力产生的原因、应力集中区域和应力的性质，压力容器应力可以大致分为：主整体膜应力（Pm），主局部膜应力（PL），主弯曲应力（Pb）和次应力（Q）。利用这些应力和如下的校核方法可对隔膜腔的强度进行校核：主总体膜应力的等效值应当小于金属材料的许用应力（Sm）。考虑到应力的位置，主局部膜应力的等效值应当小于1.5倍材料许用应力（1.5Sm）。根据极限载荷设计理论，当膜应力和弯曲应力同时存在时，他们的和应当小于1.5倍的材料许用应力（1.5Sm）。更进一步考虑次应力的限制条件时，Pm（PL）+Pb+Q应当小于3倍的材料许用应力（3Sm）。

通过ANSYS的后处理模块，画出了沿着四条应力计算路径的等效应力变化曲线，如图5所示。四条应力计算曲线的最大等效应力列在了表1中。

表1 不同路径的最大等效应力

路径 薄膜应力（MPa） 薄膜+弯曲（MPa） 总应力（MPa）

1 40.12 84.25 90.74

2 33.25 82.03 94.22

3 44.45 66.49 62.83

4 45.38 58.16 62.85

将表1中的应力数据带入应力校核公式，可获得隔膜腔的应力校核结果，如式2-5所示。结果表明隔膜腔的应力满足强度使用要求。

Pm=40.12MPa

PL=45.38MPa< 1.5Sm=295.05MPa （3）

Pb +PL=84.25MPa< 1.5Sm=295.05MPa（4）

Pb +PL+Q=94.22MPa< 3Sm=590.1MPa（5）

通过修改隔膜腔的结构来优化隔膜腔的结构并降低制造成本。结构的修改方法如下：保持内腔几何尺寸不变，壁厚减小30mm，修改结构前后的模型对比如图6所示。

根据相同的应力分析方法，用ANSYS软件对修改结构后的隔膜腔进行应力分析。修改结构后的隔膜腔的应力线性化路径的定义位置与改结构之前的位置相同。修改结构的隔膜腔的最大等效应力列在表2中。

表2 不同路径的最大等效应力

（修改结构）

路径 薄膜应力（MPa） 薄膜+弯曲 （MPa） 总应力（MPa）

1 60.38 137.25 148.67

2 50.42 128.57 155.38

3 68.76 109.32 126.04

4 69.81 97.49 132.72

根据表2中的等效应力，按照ASME VIII-2标准对隔膜腔的强度进行校核，可以看出修改结构后的隔膜腔同样满足强度要求。

3 结论

通过对用于远距离管道输送的某型隔膜泵隔膜腔的应力分析和校核，可得到如下结论：

可通过有限元分析软件ANSYS对隔膜腔进行静应力分析，并且获得了工作压力下隔膜腔的最大应力位置和最大应力值。

根据ASME VIII-2标准中对应力的分类，在隔膜腔1/4对称模型上定义了四条不同的应力线性化计算路径，并且通过ANSYS后处理模块获得了等效应力变化曲线。隔膜腔的机械强度通过相关的应力校核方法进行了校核，结果显示修改结构前后的隔膜腔结构均满足强度要求。

通过减小壁厚获得了一种新的隔膜腔结构，新结构通过校核满足强度使用要求，通过比较结构，发现新结构减小了重量，降低了制造成本。

参考文献

篇（8）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.096

0 引言

房屋结构设计，是当下房屋出售过程中，销量的最重要的影响因素之一。为了迎合顾客的要求，建筑结构设计优化人才紧缺。建筑结构设计优化在房屋结构设计中有着重要的作用，它涉及到房屋的安全性方面、实用性方面、美观性方面等，使房屋除却使用价值外，更具有其他的价值，让人们的生活更加丰富，更有质量。

1 建筑结构优化方式简述

建筑结构优化方式，是我们专业人员在长期的时间、实践中总结出来的一种带有科学化的、合理化的房屋结构设计的方式。它包含着很多的方面，比如房屋建设前期调查考研。这需要建筑设计师有长远的目光，立足于整体，综合多方面的联系等做出基础的决定；在设计时，还要考虑到建筑的难度，周围环境的合理利用，消费者需求需要等。因此基于这些综合条件下，设计师们的建筑结构设计优化才能为房屋结构设计做到最好的效果。

总体而言，我们可以总结以下几点：设计理念基于多个学科的知识，是跨领域的智慧集结体；建筑结构优化，更注重房屋的质量，无论是怎么优化，质量是基础，切勿中看不中用；建筑结构设计向“外表”侧重，即多侧重于房屋建筑的外表设计，多注重房屋外部美观性；建筑结构优化方式紧跟社会主流，倡导卫生环保理念 ；房屋建筑结构要求有特色，多利用环境的特色进行创意建造，且考虑施工便易度。

2 建筑结构优化方式在房屋结构设计中的重要性

无论是怎样的房屋建筑设计，首要所考虑的就是房屋的质量。并且在实践中我们不难发现，我们传统地房屋建筑设计，质量保证是绝对主要的，因此在一定程度上忽略了一些“加分项”。当然除此之外，建筑结构优化方式在房屋结构设计中还发挥着重大的作用。

随着经济的发展，房屋占地面积越来越多，为了节省土地，房屋的层数不断增加。这样的高层次叠起，导致工程量增加，经济等的投入增加，房屋卖价也随之增长，循环下来，最终导致消费者需要高价买房。

建筑结构优化方式，是在多方面影响因素的基础上做出的科学化房屋建造方式。它不仅提倡房屋建筑的质量，并且秉承着外表美观的理念。从整体出发，具体问题具体分析的设计，多方面考虑房屋建筑的造价问题，以最少的、最好的建造成本打造最优的房屋，带动经济的发展，为人们谋利益，当然这也是促进企业快速发展的重要保障。

总的来看，房屋结构设计中的建筑结构优化方式是当前房地产相关企业重点发展的部分，收益利益的同时，也打造良好的品牌，长久发展。

3 建筑结构优化方式在房屋结构设计中要求

建筑结构优化方式在房屋结构设计的实践过程中，无论是设计人员，还是施工人员，都面临着巨大的压力，想要达到房屋建造的最好状态，只有双方共同协作才是最好的方式。

首先是设计人员。前面我们也提及到，设计是跨越了多个学科知识的智慧结晶，尤其是在艺术修为上，必须要有较深的造诣，才能够拥有设计的灵感。除此之外，设计人员的整体性观念必须要强。建筑结构优化方式是基于多方面的影响因素。设计人员把握整体的设计，也要考虑当下房屋建造技术的程度，最大化的设计出既美观又实用的房屋建筑。

其次是施工人员。施工人员并不是机械的按照设计师所设计出的房屋结构进行施工，其中也是含有灵活灵用的成分。当然，施工人员必须要遵守：质量第一、安全第一。为了提高自身的能力，施工人员应该多学习相关的理论知识，并将其应用到实践中，在实践中锻炼自己、提高自己。

最后就是设计人员与施工人员双方的巧妙配合。双方应该积极沟通，为对方提供更好的理解，达到最优的房屋结构设计效果，实现双赢，促进经济的发展。

4 建筑结构优化方式在房屋结构设计中的实践

实践出真知，只有经过实践的检验才能真正成为大众所需要的。房屋结构设计也不例外。建筑结构优化方式在房屋结构设计中的实践，我们可以得出以下几点：

（1）综合理念的考虑。无论是哪种房屋建筑，在建造的过程中都有着层次性和多方性的特征。针对于房屋建筑的层次性，它包括着房屋建造的设计理念方面、构造方面、建造施工方面等。综合理念的考虑，是极其重要的。

（2）施工期的规划。当房屋建造时，施工时间是有规定的。但是建构结构优化方式考虑到了多方面的因素，因此施工期间，房屋建造需要进行规划，要考虑到房屋建造的阶段性。

（3）房屋基本结构。对于一个房屋建筑而言，基础打造是必修课。首先是房屋的桩，既要选好桩的材料、桩的位置，又要考虑好环境对桩的影响。其次是对于房屋上部结构[5]的考虑。房屋不倒，要考虑好受力的重心。在建造结构上优化这些短处而且房屋的排水系统也是一个重点。在选择排水管的时候一定要结合实际，适当选择。

（4）房屋内线路铺设。当房屋建造好之后，电路也是一个问题。首先要考虑好电路之间的关系问题，合理安排。其次要注意电线的铺设，不能杂乱的在外，要注意安全。

5 结束语

综合以上来看，建筑结构优化方式牵扯到了方方面面，其中不变的理念就是房屋建筑的质量和外在美观度的结合。无论是设计者还是施工者，又或是企业本身，都是在积极的探寻建筑结构优化方式，期望能达到房屋建造结构的最优。并且随着时代的发展，我们相信，建筑结构优化方式会更优化，人们的住房环境会越来越美。

篇（9）

中图分类号：TB482文献标识码： A

一、结构设计优化方法

依据设计的要求，把力学概念与结构优化设计进行有机结合，让参与计算的量部分可以以变量部分出现，进而形成结构设计优化方案域，运用数学手段，在域中找到可以满足要求的结构优化最佳设计方案。由此可见，结构优化设计不仅可以提高整体设计水量及设计质量，还可缩短设计周期，从而降低整体工程造价，提高经济及社会效益。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，不仅要按照一切从实际出发的原则，更应该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。在满足设计要求后，在进行结构设计时应该尽量缩小刚度、质量中心的差异使平面布置规则，水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。为降低应力集中，竖直方向上应避开使用转换层。

结构优化设计的本质以力学理论和数学规划理论为理论基础，以计算机技术为工具，对建筑结构涉及到的各个变量进行寻找优化决策的先进的设计方法，其本质就是求极值问题。（1）优化数学模型。建立正确合理的优化数学模型是结构优化设计的关键步骤，基于正确的优化数学模型是得到正确优化结果的基础。例如，在优化模型中，数学模型中的等式约束个数应当小于设计变量的个数，这样才能求得最优解。（2）优化数学算法和优化迭代控制。对于建立的优化数学模型，虽然可用的优化算法有多种，但是采用不同的优化算法所得到的优化效果和所花费的求解时间会有差别。所以，快速、有效的数学优化算法也是结构优化设计的一项关键技术。（3）结构分析方法。绝大多数的结构优化设计问题难以采用解析法求解，而是采用数值法的方法。数值解的寻优实际上是一个优化迭代过程，而每次优化迭代都需要进行结构分析。实现以上提到的关键技术需要经过建立可靠的优化模型，然后采用适当的优化算法进行求解。这其中选择计算简便且正确率高的优化算法显得尤为重要。

二、民用建筑结构设计和经济性的关系

第一点，结构设计和用地之间的关系。在多层或者高层的民用建筑中，我们常说的总建筑的面积具体讲是每层的建筑面积之和，如果层数越多，那么单位建筑的面积分摊的占地面积相应的就会越小。然而随着层数日益变多，总体住宅高度也会不断上升，随之屋子间的距离也相应的变大。通过这一阐述我们了解到，用地节约的多少并不会根据建筑楼层增加而按一定的约数变高。

第二点，结构设计和造价之间的关系。一般建筑的楼层会在一定程度上影响到单位建筑的面积，但对每部分的结构来讲，具体的影响程度是不一样的。在屋盖的区域，无论有多少层，都统一使用统一相同的房屋盖。它跟层数增加无关，所以对屋盖的资金投入也不会加大。因此，屋盖处的单位面积资金投入会根据层数的不断上升而表现出很明显的降低。在建筑的基础处，每层都共同使用一个基础，因此随着层数不断增加，相应的基础结构承受的荷重就会增加，因此我们必须要增加基本的荷载力。基础地区的单位开销虽然会根据层数的增加而呈现出降低的意思，但是这种意思并不像屋盖那样如此明显。一些承重体，比如墙、梁或者柱等，会随着层数的不断增加而不断地增加荷载能力以及抗震能力等，相应的这些分部的单位房屋造价会有一定的提升。

第三点，高层住宅结构设计与经济性的关系。一般而言，住宅层数高矮将本质的影响住宅开销，其根本原因乃是伴随层高不断上升，墙体面积和柱体积也会慢慢上升，而且会加大结构自重，进而还会增加柱以及基础承受荷载力，于是让电气以及水卫的管线同比例变长。如果将层高降低，那么可以有效地节省材料物资，而且还可以节约能源等，对于抗震非常有利，能最大程度的节约金钱输出。另一方面，减少层高不但可以降低房屋的高矮，有效地缩小建筑和建筑间日照的距离，所以降低层高也在一定程度上对于节约土地资源有很大的作用。

三、结构设计优化技术应用实践

结构方案的建立过程即工程结构设计。伴随急速更新发展的计算机硬、软件产业，凭借计算机、力学、数学一系列方法，将结构设计做到最优化技术推广。结构优化设计及传统结构设计其设计原则和过程是相同的，不同之处在于传统设计缺少安全、经济性作为衡量准则。最优设计则是在安全、经济准则基础之上，利用计算机作为辅助技术，非常便利地实现了分析计算、设计、出效果图等整套程序的自动化，大大提升了设计整体效果及质量。为了达到降低工程造价之目地，在不更改使用性能的基础之上，就要对结构进行最优化设计。由此可见结构设计优化技术的应用已经是较为宽广的课题之一。它不仅应用于项目的前期、整体、抗震设计，在旧房改造期间的各个环境均有广泛应用。结构设计优化技术在应用实践中应注意的问题如下：

1前期方案设计期间将结构设计优化参与其中

建筑方案设计前期如有一个优秀的、合理的设计方案，并参与结构设计优化，就会争取到非常优秀的开端。但目前在前期设计方案中结构设计优化参与其中的并不多，如果能对建筑类别有所针对，并进行合理选择结构设计优化方案，将降低建筑的总投资成本，因此在建筑方案设计初期应注意建筑方案的结构优化设计，考虑结构的合理及可行性。

2概念设计结合细部结构设计优化

概念设计主要作用于无具体数值量化现象，比如无确定性的地震设防烈度，现实难免与计算式存在区别，那么设计时应采取概念设计方法，使数值成为辅助及参考根据。为达到最佳优化设计效果，设计人员应该灵活运用结构设计优化方案。与宏观把握相对应的，设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化，比如现浇板中的异形板拐角方向容易出现的裂缝，可归结为矩形板。钢筋选择时应注意：I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多，但是他们的极限抗拉力相差却相当大，所以在塑性满足要求的情况下，现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候，外立面上的悬挑板及配筋，应在满足基本规范要求之上，以达到安全、经济之目的。

3结构设计优化―――下部地基基础

桩基础类型的选择，要依据现场地质条选择最为合适的结构设计优化方案，以降低工程总造价为目的。例如对灌注桩桩长的选择影响较大的桩端持力层的选择，要多进行比较，最终确定最为合适的方案。

总之，建筑是凝固的艺术，好的建筑师总希望可以通过建筑来合理的表达本身设计意图，希望拥有艺术性以及实用性能的美妙融合。建筑结构设计师们应严格遵“安全、经济、合理”的设计理念，努力探索更合理的结构设计方案，保证建筑工程取得良好的经济效益和质量效益。

篇（10）

随着经济的发展，人们的生活水平也得到了一定的发展，居民对于购房过程中逐渐考虑多方面因素，无论是安全性还是经济性和外观设计，都成为了主导消费者选择的因素。因此在建筑结构设计中，不仅要对施工过程是否合理进行考虑，还要实现对设计方案的不断优化，从经济型以及安全性和外观设计等方面提高建筑的基本价值。文章对建筑结构的设计优化方案在房屋结构设计过程中的作用进行研究分析，希望能够更好的促进我国建筑设计者的创新意识的发展。

1结构设计优化方案的理论分析

站在理论层次来看，在进行结构设计优化的过程中，要充分考虑到安全性以及可靠性在建筑整个过程的发展和体现。与此同时，还要尽可能的保证建筑物的设计美观和结构合理。因此要想达到这些目标，需要不断的对结构设计方案进行合理的分析设置，并对计算方式进行合理的选择，以便能够更好的满足当前的既定目标。在实际设计的过程中，想要对房屋工程结构进行优化，就需要从围护结构以及屋盖系统和其他细节部分进行考虑。采取合理的方法对其造价以及结构进行整理的安排优化，不断实现经济性以及安全性目标的达成。为了更好的适应时代的发展需求，建筑结构的设计中要充分创新，不断提高设计的特殊性以及新颖性。从对称性以及独特性的角度出发，对建设设计方案进行不断的修改完善，并运用实际所学知识来实现对构架的合理布置，避免使用转换层机构。对不规则建筑设计的原则要进行恰当的处理与使用，从根本上完善设计方案，实现设计过程的整体优化。

2结构设计优化技术具体运用

2.1建立优化结构相关模型

在对房屋结构设计中，要充分对建筑结构设计优化方法进行使用。在具体实施的过程中，可以从三个步骤来实现最终的设计优化目的。（1）对设计变量的选择。在进行设计变量的选择过程中，要对影响建筑结构的相关参数进行系统的研究分析，并进行综合考虑选择。将对建筑结构影响的参数作为当前模型中的设计变量，这些变量主要包含损失的期望值以及结构的过后家和约束控制的相关参数等，最大程度的保证设计便变量选择的合理性。（2）确定目标函数。在进行实际优化的过程中，除了对必要的参数进行选择之外，还需要寻找到一些相关条件来实现对工程造价的降低，而这些条件主要包括相关建筑截面的具体尺寸以及钢筋的截面积等。（3）确定相关约束条件。在对房屋结构设计优化过程中，要保证房屋结构设计的合理性以及可靠性，确保相关的设计条件能够得到满足。而设计优化过程中的约束条件主要有裂缝宽度、结构强度、应力约束以及结构体系约束和尺寸约束等，在进行结构设计的过程中，要充分的对目标约束条件与实际情况形成对比，确保约束条件能够满足相关的规定要求，从而力求设计达到最佳。

2.2选择合理的优化计算方案

在进行方案设计的过程中，设计者要充分考虑当前的施工过程中的内部和外部环境，确保各种因素能够在可行的范围之内。借助对约束条件以及非线性优化问题等的具体研究和分析，最计算方案之中选取最适合当前施工状况的方案，从而确保方案设计更具有合理性。而在对设计方案进行优化的方法选择中，拉氏乘子法、复合形法以及Powcll法使用相对较为频繁。

2.3对程序问题进行设计优化

在对房屋结构设计的优化过程中，通过确定设计变量以及目标函数和约束条件从而实现对计算方法的合理选择，最终不断的实现对房屋结构设计的优化活动。而在优化过程中，还需要对对相关程序进行创新设计，以便于能够更好的对设计过程中出现的任何一个问题进行运算，确保设计方案的合理性。

2.4结果分析

在进行计算的过程中，要对计算结果的合理性进行再次的分析研究，最终来选取适合相关房屋结构设计的方案。在方案选取的过程中，要对能够产生影响的诸多因素都考虑在内，并且从多角度来看待这些因素所产生的问题，这能够更好的促进设计优化的作用，从而确保设计方案的合理性以及安全性。在施工问题上，设计方案能够更好的优化当前资源使用的程度和效率，确保资源不被合理的浪费的同时又能够保障相关技术支出不受缩减，其能够起到一个整体的统筹作用。

3结构设计优化技术的实践应用

在对于项目工程设计的过程中，无论前期设计还是后期设计，无论旧房改造还是抗震设计，结构设计优化技术运用在工程的每一个环节之中。因此，在结构设计过程中，要合理的选择结构的形式以及对设计方案进行深层次的优化，将概念设计和细节设计相结合，从而实现对方案最终的优化；在结构设计优化技术的实践作用之中，要充分将其运用在对地基基础的设计问题上，其能够更好的帮助房屋建筑实现安全性和可靠性，确保房屋建造的质量。

4结束语

分析建筑结构设计优化方法，可以得知，其对于房屋结构设计的作用是无法取代的。因此，选择合理的优化方案能够保证房屋建设在达到相关建设标准要求的基础上实现经济最大化。建筑结构的设计优化是一个相对复杂的概念，只有不断的加强研究和分析才能够更好的实现其在现实生活中的运用。文章在对建筑结构优化设计过程以及问题等多方面分析角度下，希望能够给相关的设计人员带来一定思考和启发，从而提高建筑结构的优化方案设计，实现房屋建造的安全性以及稳定性。希望文章对建筑结构优化设计方案的论述，能够促进读者对这一概念的更好的理解和思考。

作者:郭睿 单位:中铁工程设计院有限公司

参考文献：