工程结构优化设计研究进展

摘要：结构优化是一门综合性的学科，具有理论和应用价值，是有发展潜力的

研究方向。结构优化设计是一种近代的、科学的设计方法，与传统的设计方法相

比较，优化设计可以加快设计进度，节省工程造价，工程结构优化设计是一个非

常复杂的过程。本文就工程结构优化研究进行研究分析，着重对工程结构优化设

计的技术途径与发展做了粗浅讨论，以提高工程结构优化设计水平。

关键词：工程结构；优化设计；发展

1工程结构优化的发展现状

集计算力学、数学规划、计算机科学以及其他工程学科于一体的结构优化设

计是现代结构设计领域的重要研究方向。它为人们长期所追求最优的工程结构设计，尤其是新型结构设计提供了先进的工具，成为近代设计方法的重要内容之一。结构优化设计是一门综合性、实用性均很强的技术，它要面向工程设计中的各种

实际问题建立优化设计模型，根据结构与力学的特点对数学规划方法进行必要的

改进。现如今，无论国内还是国外。对这一现代技术的需求都有增长的趋势。随

着设计技术的更新和产品竞争的加剧，结构优化设计将会有更大的发展。由于结

构优化设计的工程意义，这一领域中研究的深度和广度不断得到扩展，相应的学

术交流也很活跃。

2工程结构优化设计存在的一些问题

2.1工程结构设计规范不完善

我国的上程结构可靠度与发达国家相比较是偏低的。尽管制订了《上程结构

抗震可靠度统一标准》，但还是出现了一系列问题。目前，与规范相配且适应丁

实际上程的CAD软件并不完善。必须经过充分的研究，以利于优化设计。而且对

大多数结构而占，也并未给山验算大震不倒的方法。在超高层建筑结构设计方面，必须提出有关的规定和建议，尤其在建筑抗震设汁方面有待改进。

2.2工程结构技术水平有限

这主要体现在设计人员上。目前，许多结构设计人员不熟悉抗震规范，不熟

悉无枯结予应力等新技术；也不熟悉板柱结构体系，不能熟练掌握CAD软件。此外，设计人员人多数也不熟悉建筑工程定额，技术经济观念较淡薄。因此，应及

早采取有效措施来根治，以提高工程结构设计水平。

2.3管理不善，设计市场较混乱

目前，许多工程足边设计、边旌工、急于mI{}l，根本没有时问去论证结构方案。许多大工程的设计审查也不严，初步设计，f：不审查结构方案。口本抗震规

范规定，高度大于60m的结构设计，通常要进行以地震为输人的直接动力非线性反应分析，设计结果要由同本建筑中心超高层建筑结构审查委员会审查。再经建

设省特批，低于2、3类建筑要进行小震地震系数的弹性承载力验算和大震的抗

倒塌验算。而我国100m以上的高层建筑结构设计，设计院做的好台，根本无人

过问。因此，应加强设计管理，以利于优化设计。

3工程结构优化设计的途径

3.1选择合理的结构方案

结构设计方案的优劣决定了结构设计的成败。建筑结构的设计方案是否科学、合理，在很大程度上决定着建筑结构设计的优良性。就同一个建筑项目而言，其

可选的结构设计方案通常都不是固定的，而选用不同的方案会让建筑工程在质量上、造价上出现较大差别。因此在结构方案的选择应遵循以下基本原则：①要用

建筑结构优化设计

建筑结构优化设计发表时间：2016-03-28T16:11:12.903Z 来源：《基层建设》2015年23期供稿作者：陈火涛吕金钊罗森陈钰璐陈湧填[导读] 华南农业大学水利与土木工程学院广东广州 510642 当然除此之外还有一些构造上及概念上的优化措施，将在概念设计，高层剪力墙结构与高层混凝土结构的优化设计中重点论述。陈火涛吕金钊罗森陈钰璐陈湧填华南农业大学水利与土木工程学院广东广州 510642 摘要：对建筑结构优化设计理论进行了概述，并重点介绍了基于可靠度理论的工程结构优化设计，概念设计在结构优化设计中应用，高层混凝土结构的优化设计以及高层剪力墙结构的优化设计四个方面，为结构的优化设计提供参考依据。关键词：结构设计；优化；应用结构优化设计的任务，就是以数学规划为基础，将力学的概念、理论和近似方法和数学规划方法结合，转化成数学问题，建立数学模型，选择计算方法，运用计算机在多种可行性设计中，选择出相对而言属于最优的设计方案，达到兼顾经济性，安全性，舒适性的目的。其步骤可分为设计变量，建立目标函数，确定约束条件，经过计算分析得出优化的计算结果。[1]当然除此之外还有一些构造上及概念上的优化措施，将在概念设计，高层剪力墙结构与高层混凝土结构的优化设计中重点论述。 1.基于可靠度理论的结构优化设计结构的可靠度指结构在设计的基准期内能够承受施工过程中以及正常使用期间的各种外加荷载和变形，有较好的工作性能，耐久性满足正常使用要求，在偶遇灾害如地震，海啸，爆炸等发生时保持必要的整体稳定性。[2] 从工程结构的可靠度理论角度分析，传统的结构优化设计存在以下几点不足：①传统的结构优化并没有完全反映体现结构的可靠性，也没有定量描述可靠度理论，得出的最优结构并不能确保结构具有足够的可靠性。②由于结构构件的尺寸和材料的性能参数具有随机不确定性，而传统结构优化设计并没有考虑这些因素因此并不能反映参数不确定性这一特点。基于以上分析论述，结构的可靠度要求考虑进工程结构优化设计的数学模型中，文献[3]给出了基于可靠度约束的结构优化算例，在结构可靠度分析基础上进行结构优化设计，实现经济合理的设计方案。 2.概念设计在结构优化设计中应用概念设计，即在建筑物施工前，设计人员考虑建造地周围的地理环境、文化环境与社会环境等，提出相应的建筑结构设计方案，优化建筑结构设计，以期达到进一步融合周围环境与社会环境的目的。概念设计有效弥补理论性设计与计算性设计的不足，使结构设计方案更科学合理；进行抗震设计时概念设计能在降低地震作用效应的同时提高建筑工程的质量和安全性；科学合理的概念设计拓展了建筑物的结构设计思路，增强工程质量、安全性及工程造价。[4] 2.1应用概念设计可在多个建筑结构施工方案中择优而用。概念设计使得建筑结构施工方案具有合理性、实用性和经济性，这要求设计人员在优化建筑结构时，充分考虑建筑物建成后的目的、抵抗外界环境的能力需要、施工条件、施工材料等因素，从而制定并选取科学合理、全面系统的建筑结构施工方案。 2.2概念设计中应用抵抗自然灾害的能力设计。概念设计应与时俱进、因地制宜，如考虑抗震能力设计、防火能力设计、抗击风荷载能力设计等，充分考虑现代建筑结构需要适应的社会环境与自然环境，在建筑结构满足工程施工要求的同时，优化结构，使工程中各个构件环环相扣，增强建筑工程的安全性。 3.高层剪力墙结构的优化设计剪力墙结构体系由于整体性好，侧向刚度大，抗震性能优越，且由于没有梁柱的外露突出，结构层平整，利于房间布置，因而被广泛应用于高层住宅性建筑中。对该结构体系进行优化需考虑钢筋混泥土用量大造价高，剪力墙中墙肢轴压比偏低的承载力发挥不充分，采用构造配筋的墙体延性低等常见问题，[5]如何对剪力墙结构体系进行优化，使其既发挥其抗侧能力强等优点，又降低工程造价，现就以下几方面进行论述。 3.1强周边，弱中部。剪力墙应尽量布置在结构周边，中部减少剪力墙的布置量，以提高结构的抗扭刚度，控制结构的周期比与位移比。另外，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置，避免单向布置，并宜使两个受力方向的抗侧刚度接近。 3.2多均匀长墙，少短墙。选择对结构承受水平及竖直向荷载有利的隔墙位置布置剪力墙，尽量设置为长墙，以充分发挥剪力墙的作用。在较长的剪力墙宜开设门窗洞口，上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁，将其分成长度较均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接。 3.3剪力墙应自下到上连续布置，允许沿高度改变墙厚和混凝土强度等级，或减少部分墙肢，使侧向高度沿高度逐渐减小。这样一方面可以避免刚度突变，另一方面可以减轻自重，降低工程造价。 3.4尽量采用普通剪力墙和使墙肢长度较长，并且两端与翼墙相连，减少小墙肢和短肢墙的数量。应尽量减小墙肢长度的差异，使各片剪力墙分配的地震作用力均匀。这样发挥了剪力墙的抗侧移刚度，在满足规范层间位移角限值的情况下，减少剪力墙的数量；同时减少了开洞的数量和其两端边缘约束构件的数量从而减小暗柱的构造配筋面积，使得工程造价降低。 4.高层混凝土结构的优化设计高层建筑的特点是建筑结构需同时承受水平和竖向的荷载作用。混凝土是高层建筑设计中的重要考虑因素。在进行结构设计时要充分考虑各种因素，确保结构的强度，刚度和延性均处于合理范围，高层混凝土结构的优化设计具体措施有以下几个方面。 4.1合理使用高强砼和高强钢筋强砼和高强钢筋高优化构件截面尺寸的合理使用，可以减轻地基的承载量和高层建筑自重，从而减小超高层受地震破坏的程度。还减低施工单位的成本，使经效益最大化。 4.2布局优化高层建筑宜使结构平面形状简单、规则，适合刚度和承载力分布均匀的结构单元。 4.3 抗震结构的优化

对建筑结构优化设计的探讨3100字

对建筑结构优化设计的探讨3100字摘要：目前，建筑在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，结构设计是其中极为重要的一个环节，通过优化设计手段进一步加深对结构优化设计中的重要性认识，创造合适的条件，确定合理的目标，采用科学的控制方法，各个方面达到最佳结合，降低工程的总造价。本文作者结合多年来的工作经验，对建筑结构优化设计进行了研究，具有重要的参考意义。毕业/2/view-12107508.htm 关键词：结构设计；优化技术；存在问题一、建筑结构设计优化概述对于现代的建筑来说，任何建筑物的设计都要包括建筑设计、结构设计、给排水设计、暖气通风设计和电气设计等。所有的设计都要遵循以下四步：方案设计―结构设计―构件设计―绘施工图。建筑结构设计的基本要求，即是对建筑物结构的强度、刚度以及稳定性的设计计算和验算，使其满足各自对应的容许条件，从而保证建筑物结构的可靠性和安全性。建筑结构设计主要是指建筑基础结构和上部结构。由于建筑工程所涉及到的内容非常丰富，建筑结构设计优化所包含的内容比较丰富，其中包括以下几个方面的具体内容，第一，基本结构的总体和分部优化；第二，以建筑的基本功能要求和舒适性要求为基础，对建筑结构的造价进行控制，也就是要对造价进行最优化设计。之所以对建筑结构设计进行优化是因为优化设计能够实现对有限的空间和资源进行充分利用，提高各种设备和材料的使用效率，相关研究统计数据显示，建筑结构的优化设计与传统设计相比能够节省5%～33%的工程造价，因此，在建筑结构设计中要积极应用建筑结构优化设计技术，以推动建筑工程企业的常远发展，实现资源的充分利用。二、关于优化设计技术中存在的问题 1、重视结构尺寸，忽略结构整体设计人员优化建筑方案时，通常根据已给的条件来规划，以符合条件的构件截面要求，而忽略了整体结构的优化性。其实形状的优化设计要比尺寸的优化重要得多，单纯的尺寸优化不能满足优化结构的需求。不少设计人员片面的认为结构方案和布置规划经过计算机软件对上部结构的分析后，一旦构件截面符合计算结构的规定，对于地基部分，特别是软地基部分，上部结构重要性就变低了。所以设计人员一般对上部结构的构件截面没有足够的重视。 2、优化目标不能完全符合工程的需求在实际优化设计过程中，时常伴随着很多难题，因为工程设计工作中的约束条件较多、建筑功能的限制性较多、变量也多等一系列不确定因素，致使目标函数仅能获取相对的最优解。当今利用计算机软件来优化截面，仅仅几次试验根本无法实现预期效果。因此设计的进度与时机都限制了优化方法的实现。 3、离散变量问题由于建筑物尺寸、型钢规则型号、钢筋等都是变量，如何获取配筋和截面的最优解？如何同时满足结构正常使用状态和承载力极限状态？如何考虑结构大震、中震、小震计算？传统的梯度算法、对偶算法已经不能满足当今的工程设计需要。当前随着问题日益增多，引发了计算量剧增的组合性爆炸难题。 4、建筑结构设计与经济成本之间的关联层数和建筑本身的成本有着非常紧密的关联，由于层数变多了，为满足抗震设防的要求，

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用 (2)

建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用当前建筑结构设计优化更多的关注建筑施工的便捷性与建筑工程的经济性、安全性、美观性等多方面要求，建筑结构设计是保证建筑工程得以顺利完成的基础保障，设计人员在进行建筑结构设计优化的时候，应该从当前的市场环境、周围环境、各方面条件出发，保证结构设计的科学性、合理性。本文主要对建筑结构设计优化方法展开探讨。标签：建筑结构；结构设计；优化方法；房屋结构房屋建筑结构设计过程中，通过科学的方法优化结构设计有助于建筑性能的全面提高，同时能够达到控制成本的目的。通过大量的实践经验，建筑结构设计优化能够提高企业经济效益，促进建筑行业的稳定发展。我们都知道，当前建筑业面临一个激烈的市场环境，如何在这种情况下获取长久稳定的发展，是个建筑企业需要认真思考的一个问题。加强建筑设计与施工水平，能够在满足建筑质量目标的基础上降低资金投入，这对于建筑工程发展来讲具有现实意义。一、房屋结构设计优化的重要性分析在建筑设计中结构设计是保证整体稳定的前提条件，优化结构设计方案是提高建筑物整体价值的有效途径，在满足人们多样化需求的基础上，还能够节约成本费用，降低工程造价。对于建筑企业来讲，在保证建筑结构长远效益得以实现的前提下，降低建筑结构的成本费用是企业经济效益最大化的必经之路，只有这样才能实现建筑业的可持续发展。相比于传统的建筑结构设计，通过科学的优化方法能够降低施工造价15%左右资金消耗。做好结构优化设计能够充分发挥材料的性能和效益价值，协调建筑结构内部单元，提搞建筑物的安全性。由此可见，做好建筑结构优化是实现建筑物安全、经济的有效方法。二、房屋结构设计优化要点分析首先，在结构优化设计的过程中应该坚持以人为本的原则，能够从居民的使用需求与居住需求出发，这样才能在保证建筑物具备所应有的基础性能。其次，充分考虑投资建设，结构设计优化不仅要考虑整体的安全，还要在此基础上协调投资问题，能够提高资金的使用效率，在满足质量安全的基础上节约开支，实现经济效益的最大化发展。另外，严格遵守设计的各项标准原则，在进行房屋结构优化设计的时候应该选派经验丰富的专业人员进行设计，并且保证设计过程的规范性、标准性，需要注意的是，我国建筑结构设计规范具有片面性，其中一些规范可能不符合房屋建筑的实际情况，这就需要设计人员根据项目特点，具体分析，保证结构设计优化的合理性。与此同时，结构优化设计是一项复杂的工作内容，主要是为了提供房屋结构的安全性与合理性展开的一些措施手段，在实际工作中，需要将结构设计与优化设计相互结合起来，从而保证结构设计的有效性。最后，建筑设计的创新，当前我国建筑结构设计处于止步不前的状态，如果想推动建筑业的稳定发展，积极研究与创新是唯一途径，创新对我国各行业来讲都是一

结构优化设计的综述与发展

结构优化设计的综述与发展 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

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体边界的方法，即采用直线、圆弧、样条曲线、二次参数曲线、二次曲面、柱面等方式来描述边界。 1982年，Iman提出了设计元法。该方法把结构分成若干子域，每个子域对应一个设计元。设计元由一组控制设计元几何形状的主节点来描述，接着选择一组设计变量来控制主节点的移动。该方法可以有效地减少设计变量，但也存在网格畸形的缺点。 1986年Belegundu提出了基于自然设计变量和形状函数的形状优化方法[4]。他选择了作用在结构上的假想载荷等一系列自然变量，把由假想载荷产生的位移加到初始

建筑结构优化设计要点分析

建筑结构优化设计要点分析摘要：当前，随着城市化进程进一步加快，人们越来越注重生活的品质，对于房屋建筑结构设计工作有了更高的要求。而建筑结构设计是保证主体结构稳定、安全的基础条件，做好结构设计优化能提高建筑物的外观质量、功能价值与安全性，优化设计应正确理解并运用好相关规范要求，充分了解建筑物特点，选择最优方案，选择合适的措施对各环节进行优化，把建筑结构优化落在实处细处，打造精品建筑工程。本文在此从结构优化设计的内涵出发，对建筑结构优化设计的几个重要的实践应用做了一定的分析。关键词：建筑结构；剪力墙；地下室；优化技术前言：建筑结构优化设计，是实现建筑本体功能与建筑投资成本的关键手段。优化设计过程中应确定合理的目标，采用科学的控制方法，各个方面达到最佳结合，降低工程的总造价，这不仅符合现今建筑商对于建筑结构效益的追求，也是市场可持续发展的需求，更是适应绿色环保的要求。 1 建筑结构优化设计概述建筑结构设计优化主要是指结构工程师要满足人们对居住环境的改善与调整性，具体要求进行的房屋结构更趋于人性化、舒适化的整个过程。在新的居住理念不断变化的前提下，结构设计人员要引进先进的结构设计理念以及方法，使现代建筑结构更加科学合理，更具备舒适性、人性化的功能，同时要满足人们对良好的工程质量的具体要求，从结构设计上来说，就要对结构整体进行优化处理。建筑结构优化设计不仅能够在资源上节约成本的支出，还能够实现在资源的有限条件下使建筑的质量功能水平最优化，能够提高空间的利用率，发挥资源的最大功效，建筑的高质量包括建筑的环境以及使用功能，结构设计优化符合一定的经济发展原理，对资金，土地资源空间，建筑质量与水平都能做到合理的优化，建筑结构优化对于建筑行业的发展以及未来的经济可持续发展都有着很重要的作用。 2 建筑结构优化设计的内涵建筑结构设计的优化是通过整体建筑的要求决定的，首先要了解整体建筑的设计理念，这样才能够进一步的确定建筑的整体结构，才能开展建筑设计的优化工作，确保在有限的空间及资金条件下，优化建筑水平，建筑结构设计也有着自身的特点，要考虑建筑结构的整体性，把握好建筑的一般结构类型，了解建筑结构的特点，这样才能够在进行建筑结构设计的时候充分考虑到各种条件方面的优化，还要根据建筑的整体结构，还有建筑结构的特点来设计合适的结构类型，确定具体的结构配置，以及所需资源的构件，对各种建筑结构进行设计优化时，还要考虑整体建筑的布局类型，实现科学技术与建筑艺术性设计的结合，通过对建筑结构的进行优化来找出最好的建设方案进行建筑设计。 3 建筑结构优化设计的几个重要的实践应用 3.1 优化设计结构模型要认真计算结构模型当中的每一项数据，从中获取合理性参数，将参数作为着眼点，确保结构模型数据足够准确、足够真实，更好地应对建筑设计、建筑结构要求。该过程所得到的数据对于房屋模型、房屋建筑的设计优化意义突出，是基础性工作。数据准确与否关系到模型是否合理、是否科学，要重点把握设计效率、结构质量。当然模型函数的选择同样意义突出。在成本、结构稳定性设计过程中，要把握结构联系、数据联系，体现前后逻辑性特征，最优化处理结构模型、结构需要。

建筑结构优化设计建议-侯善民

建筑结构优化设计建议侯善民 201305 2013.05

第一章第章基础 1、基础类型： ? 天然地基基础 ?复合地基→天然地基+增加体（柔性桩、刚性桩）? 桩基：常规桩基后处理加强的后注浆钻孔灌注桩先处理加强的劲性复合予制静压桩

第一章第章基础 ? 天然地基承载力不宜低于预期复合地基承载力的百分之四十软土地基上采用复合地基要慎重组成复合地基的增采用复合地基应注意：十，软土地基上采用复合地基要慎重。组成复合地基的增强体桩基，应具备一定刚度，并且不能是端承桩；随着复合地基承载力需求增大增强体桩基的支承刚度与 ? 随着复合地基承载力需求增大，增强体桩基的支承刚度与桩身强度，要求也需相应提高，对于20层~30层的高层建筑不宜采用单纯摩阻桩桩端进入较好的持力层但持筑，不宜采用单纯摩阻桩，桩端进入较好的持力层。但持力层不宜是强风化以上的岩层，桩身强度承载力要满足计算底板与桩基持力层选择需慎重算，底板与桩基持力层选择需慎重。

第一章南京某小区复合地基事故第章基础南京某小区复合地基事故：该小区位于河西，七层砖混住宅，场地内有深厚的淤泥质软土层，增强体刚性桩未穿过软土层，施工也存在质量问题，建造过程中一直到结构封顶，沉降持续发展，最后采用锚杆静桩较好的才控制住降静压桩，压入深层较好的土层，才控制住沉降。最近几年，我们做了一批20层~30层100米以内的高层剪力墙住宅，采用刚性桩复合地基都取得成功。例如：淮安恒大、淮安中南、合肥融侨等都是20万~30万㎡的高层住宅小区，天然地基承载力约在200k 左右采用予应力管桩作为增加体然地基承载力约在200kpa左右，采用予应力管桩作为增加体，复合地基承载力可达到500Kpa左右

房屋建筑结构设计优化探讨李波

房屋建筑结构设计优化探讨李波发表时间：2019-09-02T16:46:32.260Z 来源：《防护工程》2019年11期作者：李波 [导读] 经济的不断发展，加速了城市化的进程，对建筑工程的需求量也逐年攀升。中信建筑设计研究总院有限公司湖北省武汉市 430014 摘要：经济的不断发展，加速了城市化的进程，对建筑工程的需求量也逐年攀升。在房屋建筑结构的设计过程中，科学、合理的优化不仅有助于人们安全使用房屋建筑，而且有助于确保居住者的人身及财产安全。因此，相关人员应加强责任意识，以适应我国大力发展市场经济的形势，有效改善房屋建筑目前的结构设计现状，提高人们居住环境的质量。本文就房屋建筑结构设计优化展开探讨。关键词：房屋建筑；结构设计；优化引言随着我国经济的快速发展，人们对当前的居住水平要求也越来越高，则对房屋建筑的需要也越来越广泛，当前建筑结构设计中的优化技术发展既满足了实用性的需要，也同时满足了人们对建筑的美观要求。因此，这项技术对人们的生活有着举足轻重的影响，因此很有必要对建筑结构设计进行技术优化。 1建筑结构设计优化的重要性对房屋建筑结构设计进行优化，是当前设计不可忽视的重要问题之一。对于建筑开发来说，在房屋的结构安全和使用性能得到保障的同时，还要不断控制成本带来的经济效益。实际上，这给房屋建筑结构设计的工作提出了更高的要求，需要结合现代的优化设计理论来完善专业知识，从新型的设计要求出发，控制建筑材料的资源配置，同时还要坚持现代化的建筑结构设计理念，在设计过程中，不断的进行优化调整及取舍，完善科学合理的结构选型，凸显出设计的优势及特色，最终实现房屋建筑需要体现的总体目标。在此阶段，结构优化设计不仅能够保证房屋建筑的设计质量，同时，还能够在一定程度上充分利用土地资源和就地取材，带来更大的经济和社会效益。 2房屋建筑结构设计中主要存在的问题在房屋建筑结构设计工作开展的过程当中，由于其相应的工作人员缺乏高度的认识，过渡依赖结构设计软件，在结构设计中使用PKPM 或者YJK软件计算完毕后直接查看配筋，并未先考察整体结构质量、周期、振型有效质量系数及基底剪力等是否在合理范围内，发现某些构件出现超筋就盲目的加大结构尺寸，同时由于缺乏足够的概念判断，对于异常地震内力更是从构件详细信息中判断不出来，造成设计困惑。不正确的设计思路导致设计师只关注局部而忽略结构整体性能，出现这类问题设计师往往无法直接快速的解决。一般设计中遇到的构件超筋问题，有可能与构件本身有关，而更大可能则是与结构整体有很大关系，在设计中使用软件计算完毕之后应该按照正确的顺序查看软件计算结果，然后对异常情况有的放矢，而不是盲目的加大结构构件尺寸，造成不必要的浪费。 3如何更好实现结构设计方案优化的策略 3.1结合建筑结构的整体性实现优化方案针对房屋建筑的结构优化方案来说，最为主要的就是结构选型，在优化过程中，需要结合实际情况来控制好经济成本。比如框架剪力墙结构应合理控制剪力墙数量，应根据剪力墙抗侧力需求结合楼（屋）面梁的布置合理确定剪力墙位置，使剪力墙兼具减小楼（屋）面梁结构跨度功能，避免出现大跨度梁。大跨度梁既增加结构材料用量，也因梁挠度较大而使得支承于梁上的填充墙容易出现裂缝。 3.2用概念设计来处理实际的房屋建筑结构设计的问题在每一个建筑结构工程施工中，最不能控制的因素就是许许多多的外在因素。尤其是当地震发生时，这样破坏力如此之大的自然灾害必然会给建筑带来无法预估的破坏性。因此我们在进行建筑结构设计时，一定要全面分析，充分考虑到建筑下面的地质，使设计人员运用概念设计对建筑进行合理规划，尤其在地震高发地段，要格外注意建筑结构的抗震性能。在其它危险因素方面，也要采取合理的结构设计，使建筑遭受到的突发性破坏能大大减少，从而减少对人们的生命安全的伤害。 3.3坚持与时俱进，完善建筑节能结构设计优化为了保障房屋建筑的结构设计，就要坚持以节能为基础，从各个设计环节和建筑结构方案上来完善当前的建筑目标，以建筑结构设计标准来完善结构设计的优化。坚持以节能技术为主，来保证房屋建筑的合理性，同时，还要选择一个良好的通风条件和充分的日照性能，结合外围环境实现建筑的美观性和舒适性。因此，坚持与时俱进，不断的降低和控制损耗，使得在节能的各个方面都取得非常好的效果；针对房屋建筑的节能优势，可以选择一些有利于节能的措施，不断的控制好各个设计环节，从各个设计角度完善建筑结构的经济性和合理性。 4优化设计房屋建筑结构过程中的注意事项 4.1注意基础结构设计优化在桩筏基础设计过程中，应尽量将工程桩放置于剪力墙下，如果受到具体条件限制而只能放置于剪力墙之间时，筏板厚度必然需要加厚，钢筋配置也要适度增大。因此在桩筏基础设计过程中，必须慎重，比选各种桩筏排布方式，以期选出经济合理的结构形式。 4.2细节处理为了全面提高房屋建筑结构的稳定性，在优化房间结构设计工作中，还需要加强其细节处理工作。这就要求其相应的工作人员能够不断积累工作经验，以更加严谨和认真的态度去面对其工作中各个细节，不断克服其工作中存在的问题，以避免因工作失误，增加后期工作的难度。如在空调外机安装中，由于房屋建筑结构设计的不合理，在空调安装中常常面临高空危险作业的情况。因而在优化房屋建筑工作开展的过程中，则要求相应的工作人员能够结合具体的施工现场，加强现场勘察，进而保障房屋建筑结构设计的有效性[2]。在优化房屋建筑整体结构工作开展的过程当中，首先要改变设计人员的工作观念，使得其相应的工作人员能够大胆尝试，且能够结合具体的施工环境和实际的使用需求进行全面考量，进而减少不合理的费用支出。通过有区分的优化设计，不断提高房屋建筑整体的稳定性和承载力。 4.3房屋结构与建筑、设备专业的协调优化在房屋建筑的优化设计中，我们要率先保证整体的结构和建筑平面的相互融合，从而实现建筑和结构的有效结合。当然，在结构优化的同时，我们也要严格遵循最简洁的建筑原则。目前，好多建筑功能要求房屋底部一层或几层为大空间结构，因此常常需要采用转换结构

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

建筑结构优化设计论文

关于建筑结构优化设计探讨摘要：随着我国社会经济的高速增长，促进了城市化进程步伐，高层建筑目前在我们的城市建设当中所占的比例是越来越大，而建筑结构设计方面的变化也越来越多，很多新兴的结构设计方案以迅猛的速度呈现在我们的城市建设中。建筑结构优化设计是节约工程造价的一个重要手段，同时也关系着建筑物的安全性以及投资效益最大化的实现。本文通过对结构方案、结构材料、结构计算以及与其他专业的协调等四个方面，简要对建筑结构优化设计进行了探讨，以供参考。关键词：优化设计建筑结构材料方案 abstract: with the rapid growth of the economy, promote the pace of urbanization, high-rise buildings at present in our city of construction of proportion of is more and more big, but the building structure design changes more and more, many new structure design scheme of the fast speed to present in our city construction. 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. this article through to structure scheme, construction materials, structural calculation and with other professional coordination and so on four aspects, briefly the structure

屋建筑结构设计中应用优化技术

屋建筑结构设计中应用优化技术发表时间：2019-02-28T10:22:25.193Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第32期作者：郭庆林 1 杨泽全2 [导读] 随着国家经济的快速发展，基建工程行业也脱颖而出，关于房屋建筑结构设计中应用的优化技术引起了设计人员及研究人员的重视郭庆林 1 杨泽全2 1身份证号码：37012319900805XXXX；2 身份证号码：37232119920916XXXX 摘要：随着国家经济的快速发展，基建工程行业也脱颖而出，关于房屋建筑结构设计中应用的优化技术引起了设计人员及研究人员的重视。因此，如何确保房屋建筑结构设计中应用优化技术的合格性，并且保障房屋建筑结构设计优化质量的合格性，成为当前房屋建筑结构设计发展中主要面临的问题。关键词：房屋建筑结构设计；应用优化技术引言房屋建筑中对结构的设计是至关重要的，会对建筑的质量和房屋的总体结构的稳定性，安全性产生一定的影响。随着社会的不断发展，建筑行业也不断地步入了现代化模式，大家对房屋建筑的结构设计也有的全新的要求。对此，为了能够更好的满足大家的需求，参与建筑结构设计的相关人员需要对结构的设计进行不断优化，发现其中存在的问题，合理的改进。结构的优化很大程度上解决了建筑结构中存在的各种问题，促进了房屋建筑的总体质量，让建筑行业能够有更好的发展。所以设计人员需要科学的合理的使用结构优化技术，把其存在的价值充分的发挥出来。 1房屋建筑结构设计中优化技术的特点分析在进行房屋建筑的结构设计时，往往设计人员要将房屋建筑的安全性、稳定性等各个方面的内容都考虑在结构设计之中，这对于设计人员的要求非常高，并且在房屋建筑的结构设计优化之中存在很多特点，主要包括了以下几点：（1）从美观角度来讲，进行房屋建筑的设计过程中，不能仅考虑到房屋建筑的质量和居住的舒适度，目前，人们对于房屋建筑在美观上的要求也是非常高的，外观美丽、外形优美的房屋建筑更容易受到购房者的青睐，因此，在进行房屋建筑结构设计优化时，需要对美观性进行优化；（2）从结构设计而言，房屋建筑结构设计必须要根据不同的施工场地和不同的建筑要求进行，要做到因地制宜，有针对性地进行结构设计优化，同样的结构设计优化适用在不同的房屋建筑之中往往会有不同的效果，并且在进行房屋建筑结构设计优化之中还要对于环保进行一定的考虑，目前，我国所提倡的可持续发展，在建筑行业之中也要得到体现；（3）从居住安全方面来讲，进行房屋建筑结构设计优化，必须要将居住安全放在首位，不能单纯地为了追求企业效益，而降低对于施工材料和施工质量的要求，居住安全关系着人们的生命和健康安全，不能马虎，因此，在房屋建筑结构设计优化上还具有安全性的特点。 2房屋结构设计优化技术的作用 2.1提高房屋建筑的安全性房屋建筑的安全性是建筑结构设计的首要考虑因素。随着我国建筑行业相关规范的不断完善及建筑结构受力分析软件的应用，为建筑结构设计提供了可靠的技术支持。在对建筑的建筑成本、美观度、舒适度等方面进行优化时，都需要及时对不满足安全要求的结构设计方案进行修正和优化，将确保安全性作为前提。 2.2降低工程造价利润是企业生存和发展不可缺少的条件，房屋建筑结构设计直接关系到建筑的工程造价，如果一味追求安全性，使建筑很多结构的安全性能远高于需要值，都会导致在建设过程中消耗更多的费用。因此在结构设计中，在保证安全的基础上，还要通过优化设计，使建筑结构的分布和形式更合理，充分发挥结构的性能，有效减低建筑成本，根据数据统计，通过优化可以使建筑的成本较初始设计降低约20%。 2.3提高了房屋建筑的经济性房屋建筑不仅仅用于居住，房屋的采光能力、采暖、水压、电梯等因素会极大影响人们的居住体验，也就直接影响了人们的购买欲望。这也是当前不少楼盘销售状况不达预期的重要原因之一。当前企业购地成本较大，为了尽可能获得最大利润，往往忽视一些人们注重的因素，使楼房尽可能密集、楼层尽可能多，然而如果因此居住不舒适，这反而会使楼盘的经济性降低。因此在结构设计中应综合考虑多种因素，使楼层层数、楼盘占地面积、土地利用率等通过不断优化达到最优，使土地资源为企业创造出最大的效益。 3房屋建筑结构设计中的应用优化技术分析 3.1建立合理的优化模型在房屋建筑结构设计的过程中需合理的选择计量。参与设计优化的工作人员需要要个考虑好每一个在工程中所用的参数都是具有可变的性质，可以根据工程总体的情况来进行有效的更改。与此同时在使用优化技术的过程中应该选取不会变的的工程参数，对一些不会对工程产生什么影响的计量数进行更换。对于此种情况，参与设计优化的工作人员需要提前做好御用参设的设计，这样的方式很大程度上减小了设计人员的工作量。在确认函数目标，需要参议房屋结构优化设计的工作人员在含没有进行设计的时候对建筑物中使用到的构建以几何尺寸的大小一一确定，与此同时还需要在在设计前就做好工程失效概率的的极端，从而此间建筑成本最大化的节约。进一步确定好约束的条件，房屋建筑的安全性和可靠性是每个人都会考虑到的原因。其也是进行结构优化的必要条件。所以参与设计的工作人员需要在设定函数的过程中就需要进行约束条件的设置，一次同时在正式进入工作中的时候，参与设计的工作人员好需要假定约束的条件参数很实际的条件参数给以对比，通过这样的方法，才能确定的约束条件跟实际的工作要求是相符合的。 3.2结构设计方案的形成结构设计方案的形成是建筑结构设计的基础，只有建立起结构设计方案，才能对建筑结构进行进一步的细化。简而言之，结构设计方案是建筑结构的框架，建筑设计人员要根据投资方对房屋建筑的需求和使用性质进行设计，建立起一个笼统的设计模型，展现出房屋建筑的概况。在进行房屋建筑结构设计时，设计人员可以借助最新的软件工具进行设计绘图，通过各种软件的应用，可以让结构设计更加鲜明，信息数据的准确度高，建筑结构设计的效果更佳明显。在有了清晰的结构框架后，才可以完善细节处的设计，使建筑结构设计更加丰富和细化。

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弹性模量之间的某种对应关系，程序实现简单，计算效率高。变密度法中常用的插值模型主要有:固体各向同性惩罚微结构模型(solidisotropic microstructures with penalization，简称SIMP)和材料属性的合理近似模型(rational approximation ofmaterial properties，简称RAMP)。而本文所用即为SIMP插值模型。

探讨建筑结构优化设计分析

探讨建筑结构优化设计分析发表时间：2018-11-15T14:24:03.870Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第20期作者：徐皓宇[导读] 本文将介绍几种具体方法来优化建筑结构的设计,以供参考。华东建筑设计研究院有限公司上海市 200041 摘要：在建筑结构设计过程中,安全性,施工便利性,经济性,实用性和美观性是必须考虑的五个基本问题。同时也要求设计人员优化建筑结构设计,使建筑更合理,更安全,更实用。为此,本文将介绍几种具体方法来优化建筑结构的设计,以供参考。关键词：建筑结构；结构设计；优化途径 1 引言在我国经济快速发展的背景下，人们的生活水平不断提高，对居住条件也提出了更高的要求。近年来，随着环保、节约等理念的不断发展，在建筑行业中，节能环保型社会建设理念逐渐深入人心，这种情况下，为了更好地满足建筑使用者的需求，必须对建筑结构进行优化设计，力求在满足投资成本控制目标的前提下，使建筑的各项功能达到使用者的预期，进而使建筑的经济和社会效益最大化。鉴于此，本文对建筑结构优化设计进行研究，具有重要的现实价值。 2 建筑结构设计优化的主要内容建筑结构设计包括基础部分结构设计、主体部分结构设计、建筑上部结构设计、围护结构设计、细部结构设计等。此外，建筑结构设计的优化可以从成本控制、结构构件受力情况、结构布置方式、材料选型等方面入手[1]。由此可知，在对建筑结构进行优化时，必须在满足建筑基本使用要求和相关设计规范的前提下，结合建筑结构设计的实际情况，以经济效益最大化为最终目标，进行建筑结构的优化设计。需要注意的是，在建筑设计方案完成后，会不可避免地出现一些不完善地方，导致资金的大量浪费。因此，建筑结构的优化设计必须贯穿建筑建设的全过程，以提高经济效益，实现对资金的合理利用。 3 建筑结构优化设计的重要性与基本要求 3.1 建筑结构优化设计的重要性在建筑设计中，结构设计优化的重要性主要体现在2方面：降低建筑总造价；提高建筑的经济性。具体来说，通过建筑结构优化设计，可以在资源上降低建筑的建设成本。同时，还可以在资源条件有限的情况下，使建筑的质量与功能水平达到最优，提高空间利用率，使资源功效最大化。建筑质量包括建筑环境与使用功能，而建筑结构设计优化是基于一定经济发展原理而进行的[2]。因此，建筑结构优化可以实现对投资资金、建筑质量、功能水平、土地资源空间利用的合理优化。由此可知，建筑结构优化具有节约建筑成本的重要作用，既是实现建筑成本节约与建造高质量工程的重要途径，也是确保建筑行业未来实现可持续发展的重要保障。 3.2 建筑结构优化设计的基本要求在对建筑结构设计进行优化时，需要遵循以下几要求：（1）功能性。建筑结构设计优化的最终目的是为了更好地满足人类对居住条件的多方面需求，随着社会发展水平的提高，人们对建筑的功能性需求，除了传统的实用性功能，还增添了美观性、舒适性、智能性等多种新的需求。因此，建筑结构的优化设计必须符合功能性需求[3]。（2）安全性。安全是人类对居住环境最主要的要求，过于追求优化而忽视安全性是绝对不可以的。（3）经济性。随着市场经济的不断发展，对资源配置提出了新的要求，而建筑结构优化设计必须遵循这一要求，提高各种材料资源的利用效率，进而缩减建设成本。此外，可以通过结构优化设计减少许多稀缺或价格昂贵的材料的使用量，进而降低材料使用成本。（4）环保性。这是继经济性之后，对建筑结构优化设计的又一更高的要求。在优化建筑结构设计时，应在满足建筑功能性与安全性需求的前提下，尽量选择节能环保型材料。同时，在优化设计的整体布局上，一方面要重点关注建筑主体内部结构的环保和统一；另一方面，也要对废旧材料进行环保性处理或应用。 4 建筑结构设计优化的具体路径 4.1 优化建筑结构的整体布局首先，建筑结构的设计人员和决策人员必须站在全局的角度，通过点、线、面，对建筑结构优化设计的整体布局进行确定，之后再利用点、线、面三者之间的架构关系，通过材料的选择与应用、构件的布置等，实现单个构件与整体结构的优秀奥协调，进而使每一个构件均可以实现最佳受力情况，以此实现单个构件的最佳化利用，同时提高建筑整体结构的刚性、承重力以及延展性。 4.2 优化建筑材料的选择在建筑结构中，各个点、线、面均具备一定的力学承载力特征，而材料是力学承载力的载体。因此，材料在建筑结构设计的优化中，具有至关重要的作用。钢筋混凝土是一种混合性材料，通过将各种材料按比例配置，可以显著增强构件的刚性以及强度，这也是结构设计优化的一部分。并且近年来，地震、泥石流等自然灾害不断增多，在建筑材料的使用上，必须重视材料的抗震性、抗土性等性能，这就要求在建筑结构设计优化时，必须综合考虑材料的质量、特性、与周围环境的适合程度以及价格等，力求在牺牲最小经济性的前提下，使建筑结构在安全性、功能性以及环保性上达到最优。 4.3 优化构件布置在建筑结构的优化设计中，构件布置主要包括柱、梁与剪力墙的布置。现阶段，在高层建筑中，主要应用框架-剪力墙结构体系，框架-剪力墙结构比较灵活，很容易满足建筑物的使用要求，且该体系具有较好的承载力、整体性以及抗震性，在发生地震等自然灾害时，可以有效减小结构自身的侧移[4]。因此，在该体系的实践应用中，除了剪力墙的刚度必须满足建筑强度要求，还需要赋予结构一定的侧向刚度。而在梁的选择与布置上，一般情况下，常规梁最具经济性，但建筑层数不宜过高，在当今土地资源极为有限的前提下，难以实现建筑经济效益的最优化。而宽扁梁虽然可以缩小梁的截面高度，增加建筑层数，进而获得更大的建筑面积。但是，其经济性比较有限。预应力梁可以很好地满足建筑的特殊需求，但价格较高。总之，在对建筑结构设计进行优化时，必须对多方面因素进行综合考量，以满足建筑功能性需求与质量需求为基本前提，尽可能地通过构件布的优化，降低建筑成本，提高建筑的经济效益与社会效益。 4.4 合理应用概念设计