浅谈课程结构及其优化
摘要：关于到底什么是课程结构，学术上有多种看法。有的从范围的角度，有的从深度的角度，也有的结合了范围和深度这两者给出了对课程结构的具体观点，本文在总结各种课程结构观的基础上阐述自己的课程结构观，并给出了如何优化我国课程结构的建议。
关键词：课程结构优化
系统科学认为，结构是功能赖以存在的条件和形式，事物具有什么样的结构则会产生什么样的功能。这一点体现在职业教育课程结构中亦是如此，也就是说职业教育的课程结构直接关系职业教育的功能效度。职业教育的课程结构是否合理，影响着课程目标的达成程度和职业教育的人才培养成果。关于课程结构的内涵，学术界学者在不断的探讨和研究过程中逐渐深化和细化。
一.课程结构观的多种视角：
1.陈庆合、施燕丹、王树斌[1]在《论职业教育的课程结构及其组织》中从总体上把职业教育课程结构概括为在学校课程的设计与开发过程中，将所有课程类型或具体科目组织在一起所形成的课程体系的结构形态，是组成职业教育课程的各要素、各成分、各部分相互结合的内在组织形式。
2.陈冀平[2]在《创新教育与课程结构改革》中从范围的角度把课程结构划分为广义的课程结构和狭义的课程结构，其中广义的课
结构优化设计实验报告 1.实验背景 结构优化能在保证安全使用的前提下保证工程结构减重，提高工程的经济效益，这也是课程练习的有效补充。 2.实验课题 问题1：考察最速下降法、拟牛顿法（DFP，BFGS）、单纯形法的性能，使用matlab中的fminunc 和fminsearch 函数。 ●目标函数1: 目标函数，多元二次函数 其中，，,, 初值 ●目标函数2 1.3 结果分析：从上述结果可以看出牛顿法具有较好的稳定性，最速下降法和单纯形法在求解超越函数时稳定性不佳，最速下降法迭代次数最少，单纯形法
迭代次数最多。 问题2：使用matlab中的linprog和quadprog函数验证作业的正确性。 用单纯形法求解线性规划问题的最优解 ●目标函数1 6 , 运行结果： 单纯形法的解析解 用两相法求解线性规划问题的最优解 ●目标函数2 , 运行结果: 单纯形法的解析解 求解二次规划问题的最优解 ●目标函数2 , , 运行结果：
问题3：用Matlab命令函数fmincon求解非线性约束规划问题 ●目标函数1 运行结果： 迭代次数：8 ●目标函数2 运行结果： 迭代次数：16 问题4：用Matlab命令函数fmincon求解人字形钢管架优化问题。已知：2F = 600kN，2B = 6 m，T=5 mm，钢管材料E = 210 GPa，密度=, 许用应力[ ]=160MPa，根据工艺要求2m ≤ h≤6m ，20mm ≤ D≤300mm 。求h , D 使总重量W为最小。
求 目标函数1 运行结果：
迭代次数：8 问题5：修改满应力程序opt4_1.m 和齿形法程序opt4_2.m ，自行设计一个超静定桁架结构，并对其进行优化。要求: （1）设计变量数目不小于2； （2）给出应力的解析表达式； （3）建立以重量最小为目标函数、应力为约束的优化模型。 分别用满应立法和齿轮法求解图2超静定结构，已知材料完全相同， ， , 2000,1500==σσ ， 满应力法和齿轮法运行结果：
优化课堂教学结构,提高课堂教学效率 【中国分类号】H31 课堂教学结构是指课堂教学系统中教师、学生、教学内容、教学媒体等要素之间的相互关系与联系的形式。中职英语教师能够优化课堂教学结构，灵活运用教学方法和教学手段，课堂学习效率会呈现出明显的效果，实现高效课堂。通过长期这样的学习和探究，学生的能力会在潜移默化中得到提高，学生的智能才能够得到全面发展。下面结合本人的工作实践来谈一下本人对于优化课堂教学结构的一些初浅认识： 一、认真钻研教材，提高备课质量 教师要想优化课堂教学结构，提高课堂学习效率，首先要做的是就是认真钻研教材，了解考试大纲和考试方向。只有教师对教材做到了了如指掌，在具体的教学中，教师才可以做到胸有成竹、游刃有余。当学生向教师提出什么问题或者是学习上的疑问的时候，教师就可以对答如流，实现课堂上的运筹帷幄。这就需要教师在备课上下功夫，钻研教材，同时还要了解学情，对每一个学生能够做到心中有数，这样，在具体的教学过程中，教师才能够因材施教，对学生进行分层次教学，让学生能够在不同程度上提高。例如教材中讲到了consider这个词。教师要对它进行深入研究，了解它的不同含义和用法。当consider表示“考虑”含义的时候，其后可以接名词、动名词、或从句；但是当consider
表示“认为”含义的时候，其后常接的就是consider sb to be/as。在不同的句子中consider可能有不同的含义，教师要认真研究和分析，做到精心备课，这样学生才能够不断地提高。学生提高的基础是以教师的精心准备为基础的。 二、明确教学目标，课堂有的放矢 通过备课，教师要明确教学目标。因为“教学目标，是教学活动所要达到的标准，是教学工作的出发点和归宿。”它能够引导学生知道学习的方向，让教师的教学有的放矢。教师就像是大海航行中的舵手一样，指引着学生前进的方向，学生在教师明确的指引下，很快就会通向知识的彼岸，获得成就感。教师的目标明确，所设计的教学活动和教学过程也都是紧紧围绕在教学目标前进的，这就保证了学生能够通过完成教师的教学任务而获得知识。 三、先学后教模式，自主探究学习 “施教之法，贵在启导。”学生才是学习的主人和主体，教师的作用是学生学习的引导者和领路人，教师应该通过问题或者情境创设，引导学生学会自学，能够进行自主探究知识，实现能力上的突破和增长。“先学后教”教学模式是一种很好的选择，在课堂，教师通过给学生准备“导学案”，让学生在课堂上对导学案进行自主地学习，之后，通过学生独立的思考和主动地探究来解决问题，实现知识的飞跃。 四、问题讨论探究，小组合作学习
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
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
浅谈结构优化设计 【摘要】在建筑结构领域开展优化设计，符合我国可持续发展的综合国策。结构优化设计应是在保证建筑安全、抗震性能较好、合理可行同时满足建筑设计的前提下进行，在这里 我结合自己做过的一些工程简单谈谈在结构设计中的一些优化体会，以供工程设计参考。 【关键词】结构设计；优化 结构优化设计是个系统的工程，它涉及的方面很多，不能片面的从某一方面来进行优化，要综合考虑各种不同因素的影响，本文主要从基础及上部设计两个方面来简单谈谈一些优化 的小技巧。 一、地基基础优化设计 当上部结构荷载不大，且地基土承载力较高时，优先选用天然地基。当土层的地基承载 力不是很大且压缩性很大而不能满足设计承载力或变形等要求时，在基础设计时选用深基础（桩基础）。在满足地基稳定和变形要求的前提下，基础尽量浅埋，以节省挖土工程量且便 于施工，特别是对于上海的地基土，一般二层为粘性土，这一层都相对比较薄，且在其下面 一般就是淤泥质土，承载力很小且压缩性较大，基础就更应该浅埋。基础设计中桩基常常是 比较常采用的方案，它对工程造价和施工工期会产生较大的影响，因此需要进行深入的优化 分析，针对不同地方项目对各种桩型受力机理的特点进行分析研究。从另一方面来说地基基 础设计也一直是建筑结构设计的难点，因为建筑的基础形式可以是相同的，但完全相同的地 基条件是很少碰到的，所以对岩土工程勘察报告内容的理解分析就很重要，同时了解各种地 基的变形特性，结合当地工程经验，选择合理的地基基础方案也是十分重要的。对于特定地 区的场地，我们应该结合地勘考虑最合理的工程方案，不要因为当地使用的较少就退。一般 来说不同地区都有常用的桩基类型，像河南郑州的项目那里比较常选用CFG桩地基处理，有 些32层接近100m的高层住宅也常常采用CFG桩，对于双甲（基础设计甲级、勘察设计甲级）还要经过省里专家进行CFG桩复合地基专项论证审查等。但从另一方面讲业主往往对新工艺、新桩基形式等在当地的可行性、经济性没有信心，施工单位有时也会因为采用不熟悉的工艺 而加以抵触和阻挠，所以作为工程设计人员，就要详细周密的进行考虑，同时一个合理的试 桩方案也是不可缺少的，一方面，试桩可以验证桩基施工工艺是否可行，使我们得到承载力、沉降等情况，一方面我们也可以初步估计出该种桩基的造价等，从而来比较此方案是否合理。如工程确需采用桩基时，需进行桩型、桩径、桩长多方案经济分析与比较，不同单体、不同 地质可选用不同桩型，地基土对桩的支承能力尽量接近桩身结构强度，另外应尽可能采取设 计前试桩，为施工图设计提供依据，提高单桩竖向承载力，以减少桩根数。若条件允许，优 先采用预制桩，如需采用灌注桩，可采用后注浆技术提高单桩竖向承载力。对于设置地下室 的建筑，可考虑场地较低水位时水浮力的有利作用，以减少抗压桩根数。布桩时，应优先考 虑沿轴线墙下或柱下布桩，以减少筏板厚度及配筋，筏板局部配筋较大时，也可另附加短钢筋。 二、上部结构优化设计 结构体系选择上应综合考虑各方面因素，结合当地实际情况，进行全方位技术经济分析 与比较，选择功能完善、技术先进、经济合理的结构体系。在结构设计中尽量遵循以下优化 设计原则： 1.按照几个高度分界点控制建筑物高度设计。建筑高度、风荷载大小、地震设防烈度对 结构成本会有较大影响。当建筑物高度超过且接近分界点时，应尽量通过优化层高和楼层数 等使建筑物高度控制在分界点内，对于高层建筑60米是50年一遇和100年一遇基本风压的 分界点；24米是框架结构抗震等级的分界点；60米是框架-剪力墙结构抗震等级的分界点； 80米是剪力墙结构、部分框支剪力墙结构抗震等级的分界点。抗震等级每提高一级，内力放 大系数、抗震构造措施均会提高一级；
课堂是一种有结构的时期，学生在这个时期打算学习知识。教师或导师会在上课时，教导最少一个，甚至更多的学生。下面是本站为大家整理的优化课堂结构的策略有哪些，供大家参考。 优化课堂结构的策略有哪些 基于课程标准，优化课堂教学目标 课程标准反映了国家对教育的基本要求。课堂教学设计时教师需正确并深刻了解课程标准。在课程标准的基础上，明确每一堂课教学的目标，将课堂教学目标定位于培养学生的核心素养。课堂教学结构的设计必须以学生为中心，让学生真正参与到课堂教学的过程中，达到培养学生的综合素养这一目标。比如，教师在课堂教学中运用“任务分析”教学时，首先根据学生的终点能力，确定课堂教学的重点目标，然后确定教学单元，根据课堂教学终点目标和学生在学习新的学习任务之前原有知识技能的储备，确定单元教学的任务，一般一个单元完成一项主要学习任务即单元总目标。每个教学单元都是由若干个任务组成，这就需要根据教学单元总目标来确定每一个子任务的目标。同时，教师也要分析，从起点能力到终点能力之间，需要学生掌握，但学生尚未掌握的知识技能。教学时间的长短根据每个任务目标和教学实际情况来确定，这样才有利于教师从整体思考各个环节的设计。
教学的根本目的不在于阐述相关的知识点，而在于教师通过讲解知识，让学生掌握这一知识点，因此教师应当及时转变教学观念，更多关注学生的技能和素质培养。教师应当采取多方面措施，提升自身素质，积极参加校内培训，加深对新课标改革的理解，通过自学和专题班的形式，学习最新的教学模式和教学方式，努力使自己能够与新课标要求保持一致。建立良好的师生关系有助于提升学生的学习兴趣，打造良好的学习氛围。教师要改变在授课过程中一言堂的教学模式，应当与学生之间建立和谐的师生关系，从而激发学生的学习积极性，引导学生减少对学习的抵触情绪。 基于自主发展，增加学生自主学习空间 自主性是人作为主体的根本属性，自主发展是学生的重要核心素养。在课堂教学的结构设计中应增加学生自主学习的空间。比如，“独立预习”主要体现在教学实践中的“读、思、做、记”，教师进行预习步骤的传授。“读”指的是通读课堂教学的教材，了解教材中的内容，一边读一边思考，画出自己不会的地方和自己认为是重点的地方;“思”指的是认真思考，深思教材知识的重点难点;“做”指的是自己动手做或者动嘴说，可以自己试着做课后习题，在做的过程中找到自己的问题，并试着去解决，解决不了的问题做上标记，等到课堂上问老师;“记”指的是在预习的过程中，将自己的思考、问题、解决方法等记下来，提高听课的目的性、针对性。通过独立预习，帮助学生树立了自主学习的理念，锻炼了自主学习的能力，养成了自主学习的好习惯，提升了课堂教学的质量。“独立思考”主要
林业产业结构调整与优化措施 1建设绿化苗木培育基地 林业产业作为我国国民经济的重要组成部分,它既是一项基础的产业,同时也关系着生态环境建设的公益事业等。随着城市建设的不断发展,为了更好的美化城市绿化,对绿化建设的需求也在不断的增加。因此,为了更好的达到景观绿化的效果,要使用具有一定规格的大苗,逐渐地绿化城市环境,只有这样才能和建筑的发展成比例、相协调。这要充分的利用林区的天然林地,构建出一批具有本地特色树种的大苗繁育基地,要重点培育和发展新颖的、适销的且经济价值比较高的、生长速度比较快的品种。经过精心的组织技术力量,注意大苗的培育方法,建立培育的标准体系,逐渐地培育出具有发达紧凑根系、完美树形以及健壮的生长势和较大的树体,这也为绿化用苗提供出适应的栽植条件,而且还能够顺利地存活和生长的树种来。 2林业分类经营理论 林业产业发展模式的确立,主要是以林业分类经营理论作为最终依据的,这也是现阶段林区发展所倡导的具体要求。由于当下在林业发展过程当中,为了加大林业资产的收益,需要在天然林资源的基础上,再建设一个具有特色与优势的原料林生产基地,要真正能够突出树种的优势,不断加大科技的投入力度,这样做的目的既能够保证带动本地林产品加工企业的发展的同时,还能够为特殊产业的生产经营等提供具有特色以及优势的树种与材料。对当地的林业发展也是非常有帮助的。 3对林业经济机构进行有效调整,能够促进社会的和谐发展 为了满足当地林业发展的具体需求,首先需要对林业经济结构进行必要的调整与规划。现阶段,我们也知道有很多的森林资源都遭到了大面积的破坏,要想使得林业资源的破坏降到最低点,需要建立合理的林业经济结构,只有这样,才能更加合理地开发与保护森林资源,而且还能够为促使森林生态系统的可持续发展提供了保障,再让森林资源满足人们日常生活需求的同时,还能够有效地维护生态发展的平衡,为促进社会的和谐发展,保障社会资源得到合理有效的利用提供强有力的后盾。对于促进林业产业向着更高、更快、更强的方向发展提供有力保障。 4强化价值观,促进人和自然间的和谐相处 在林业资源发展过程当中,不管是从事造林、采伐或者是培育行业等,为了促使其可持续发展,首先都要充分遵循着自然环境的客观发展规律的,而且还要科学合理地借助这种自然力的优势,真正地提升林业产业的生产力。一旦发现有破坏生态环境或者是违背自然发展规律等的一些不良的林业生产行为时,首先需要做的就是要严格制止,严厉打击,要真正地促进人和自然等系统的平衡与协调发展。依据市场环境的需要,从全方位多视角出发,做好林业结构的调整,实现林业资源的可持续发展,这也是发展林区经济以及维持生态建设的一条必经渠道。为促使生态文明向着更和谐、健康的方向发展做好准备工作。 5加大林业产业投入,加强人才建设与培养,为林业产业发展提供技术支持 加大资金投入和支持,是推进林业产业发展最为直接且有效的一个途径。对于一些贫困地区,可以通过增加国家的财政支出,对其进行大力的支持。对于森林资源收益较好的区域可以实行以林养林的制度。具体情况具体分析。总的来说一句话;就是建立完善的资金,大力支持林业产业的发展。资金可以分为两类,一类主要是用于人才建设投入,一类主要是用于对实际林地的保护。其中,人才的建设与培养对于林业产业的发展和建设的意义是重大的,林业的建设、保护、包括林业砍伐实际上都是一些人为造成的,因此,造就一支适应现代化大生产的产业技能的人才以及产业劳动素质过硬的队伍,通过专业的培训,对林地进行合理的修剪、利用以及维护。只有这样,才能从根本上保障林业产业的经济效益,而且也才能为林业产业的发展提供技术上的帮助。 6林业产业发展要依托市场发展的需求
结构优化课程设计 学院土木学院 专业工程力学 班级1001
学号100120118 姓名崔亚超
总结结构优化设计的原理、方法及发展趋势 崔亚超 工程力学1001班学号100120118 摘要：阐述了工程结构优化设计理论从最初的截面优化发展到形状优化、拓扑优化的基本历程及其相关特点，对优化设计选用的各种算法进行归类，并简述结构优化设计的发展趋势。 关键词：尺寸优化；形状优化；拓扑优化；优化算法 Summary structural optimization design principles, methods and development trends Abstract:The structural optimization of engineering design theory from the initial cross-section to optimize the development of shape optimization, topology optimization of the basic course and its related characteristics, the optimum design on the range of algorithms are classified, and to outline the development trend of structural optimization design . Key words:size optimization; shape optimization; topology optimization; optimization algorithm 0 引言 结构优化设计的目的在于寻求既安全又经济的结构形式，而结构形式包括了关于尺寸、形状和拓扑等信息I对于试图产生超出设计者经验的有效的新型结构来说，优化是一种很有价值的工具，优化的目标通常是求解具有最小重量的结构B同时必须满足一定的约束条件，以获得最佳的静力或动力等性态特征。 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。 结构优化设计也使得计算力学的任务由被动的分析校核上升为主动的设计与优化，由此结构优化也具有更大的难度和复杂性。它不仅要以有限元等数值方法作为分析手段，而且还要进一步计算结构力学性态的导数值。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。因此，结构优化设计是一综合性、实用性很强的理论和技术。 目前，结构优化设计的应用领域已从航空航天扩展到船舶、桥梁、汽车、机械、水利、建筑等更广泛的工程领域，解决的问题从减轻结构重量扩展到降低应力水平、改进结构性能和提高安全寿命等更多方面。 由于结构优化设计给工程界带来了经济效益及近年来有限元研究和应用的相对成熟，计算机条件的进一步改善和普及，人们对结构优化设计的研究和应用的呼声更高了。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。
优化课堂结构，提高课堂教学效率 南阳中心小学黄盛松对于教师而言，课堂教学是其职业生活的最基本的构成部分，它的质量，直接影响教师对职业的感受、态度和专业水平的发展、生命价值的体现。 对于一堂课而言，在确立了正确的课时教学目标之后，面临的就是如何通过科学施教完成教学目标的问题。而要绝大多数学生能有效地达到课时目标的要求，提高课时目标在全体学生中的达标率，须有一个合理的、科学的课堂教学结构。在素质教育的今天，我们只有向课堂要效益，向40分钟要质量，才能够大面积提高教学目标的达标率。为此，我借鉴先进的教育教学理论和经验，不断改进教学方法，摸索出一套比较可行的课堂教学模式。其具体步骤如下 （一）精心设计 一节课的教法设计是由它的教学内容所决定的。无论教学内容如何千变万化，教师在处理教材时都应先了解该课的重点、难点及教学目的，作到心中有数。然后注意在备课过程中设法由浅入深，把难点解释清楚。同时突出重点，用不同的方式、方法对重点内容进行操练及运用。学生在掌握知识重点后，其它问题便会迎刃而解。而一节重点突出的课，学生的心中就会留下非常深刻的印象。 （二）充分准备 （1）备教法：一节课能否吸引住学生，取决于它的设计是否灵活，教法是否新颖。教师应在备课时注重创新，力求上出一节有自己风格特色的好课。善用启发式进行教学。平铺直叙的讲述剥夺了学生在通过思考后获得知识的成功感，并容易使学生失去参与的热情，课堂变得沉闷。因此，教师应在课堂中善用启发式，由浅入深，层层引诱，最后让正确的答案或结论从学生的口中得出。既牢牢地吸引住了学生的注意力，也把“一言堂”变成了人人参与的讨论或交流活动，
活跃了课堂气氛，也使学生对知识的印象特别深刻，有更强的活用能力，收到好的教学效果。 （2）备学生：教师在教学过程中应注意与学生间的交流，发现他们的疑难困惑，及时解释清楚。同时也抓住他们感兴趣的活动或事物，调动其积极性。师生默契配合，共同把课堂活动推向高潮。 （3）备教学环节：一节课总是由好几个环节构成，讲解某个知识点也要经过几个步骤。教师备课时应注意这些环节或步骤间的自然衔接，力求做到水到渠成，不露痕迹，过渡自然。这样，一节课的思路就显得非常清晰，而学生的思维也不会因某个教学环节的突然中断或突兀转折而打断，从而顺畅流动，思维非常活跃，听众也就感到整节课是一个完美的整体。 （三）热情传授 （1）重视第一分钟 良好的开端是成功的开始。这句话同样适合于上课。40分钟里的第一分钟做些什么事，说些什么话，这当中大有学问。其基本原则是运用各种方式方法在教学的第一时间创设良好的教学氛围，让教学参与者进入角色。例如用微笑法感染学生的情绪；用静候观察法收敛学生散乱的心情；用小测法引导学生进入知识时空等等。我们留意到，许多时候我们往往被一两个学生的迟到行为所干扰。许多教师觉得这是"偶尔的"、"个别的"，或轻描淡写，或听之任之，以为"无关大局"而"大眼大过"。但有经验的课堂管理者却认为，在这一分钟里的"干扰波"应该予以充分的重视，认为这种迟到行为直接干扰了课堂教学秩序，影响了40分钟的课堂教学效果的实现。不用说，这是我们对迟到者的不负责任的行为；显然地，因为这种行为的存在，在教学时间上，40分钟的课堂变得不完整了；以此而导致教学内容的不完整、教学目标的不完整……从更深意义上说，直接影响了课堂教学参与者的"生命价值"。
农业产业结构调整优化 的必要性 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
农业产业结构调整优化的必要性我国的农业产业结构比改革开放时已经有了较大的改善，但目前仍要继续优化。总体上说，进一步调整优化农业产业结构是新阶段我国农业发展的要求。具体表现在以下几个方面: 1.调整优化农业结构是新阶段农业发展的客观要求 随着我国农业生产力水平的提高，农产品供求关系逐步从卖方市场向买方市场转变，农业发展的主要制约因素由过去单一的变为资源和需求双重约束，农产品结构和质量问题成为当前农业发展的突出矛盾。随着城乡居民生活由温饱向小康迈进，发生了很大变化，对优质农产品的需求明显上升，并且表现出农产品需求多样化的特点。面对这种市场需求的变化，迫切要求农业生产从满足人民的基本生活需求向适应优质化、多样化的消费需求转变，从追求数量为主向数量、质量并重转变。 2.调整优化农业结构是扩大农业对外开放的必然要求 随着全球经济一体化进程的加快，农业的国际化趋势越来越明显。特别是我国加入WT()后，农业的国际化进程大大加快。面向国内和国际两个市场的需求来安排农产品的生产，利用国内和国际两个市场的生产资源来调整优化农业结构，有利于扬长避短发挥优势，提高我国农产品的国际竞争力。 3.调整优化农业结构是增加农民收入的有效途径
从目前看，由于供求关系的变化，依靠增加农产品数量或提高农产品价格来增加收入的潜力已经不大。而调整优化农业产业结构，提高农产品质量和档次，发展名特优新产品，一方面可适应市场优质化、多样化的需求，另一方面可以提高农业的经济效益，增加农民收入。 4.调整优化农业结构是合理开发利用农业资源的重要手段 人多地少是我国的基本国情。我国农业资源一方面相对短缺，过度开发利用，另一方面配置不合理，利用率不高，浪费严重。通过调整优化农业结构，充分发挥区域比较优势，挖掘资源利用的潜力，实现资源的合理配置，提高资源开发利用的广度和深度，就可以做到资源的有效利用与合理保护相结合，促进农业的可持续发展。 农业产业结构调整优化的原则 调整优化农业产业结构是一项复杂的系统工程，必须统筹规划，科学安排。由于各地的条件不同，农业产业结构不可能有一个统一的模式。一般说，农业产业结构的优化必须遵循以下原则: 1.以市场为导向 要根据市场需求及其变化趋势调整优化农业结构，满足社会对农产品多样化和优质化的需求。调整优化农业结构不能局限于本地市场，而要面向全国，面向世界，适应国内外市场需求。不仅要瞄准农产品的现实需要，还要研究未来的市场需求趋势，以便在未来的市场变化中抢占先机。政府有关部门要加强对市场变化趋势的研究，逐步完善农产品市场体系和农产品流通体制，建立反应灵敏的信息
桁架结构优化设计 一般所谓的优化，是指从完成某一任务所有可能方案中按某种标准寻找最佳方案。结构优化设计的基本思想是，使所设计的结构或构件不仅满足强度、刚度与稳定性等方面的要求，同时又在追求某种或某些目标方面（质量最轻，承载最高，价格最低，体积最小）达到最佳程度。 对于图1-1的结构，已知L=2m，x b=1m，载荷P=100kN，桁架材料的密度r=7.7x10-5N/mm3，[δt]=150Mpa，[δc]=100Mpa，y b的范围：0.5m≦y b≦1.5m。 图1-1 桁架结构 设计变量与目标函数（质量最小）
预定参数（设计中已确定，设计者不能任意修改的量）：L ， x b ，P ，r ，[δt ] ，[δc ] 设计变量（可由设计者调整的量）y b ，A 1，A 2 约束条件（对设计变量的约束条件） （1） 强度条件约束（截面、杆件的强度） （2） 几何条件约束（B 点的高度范围） 目标函数：桁架的质量W （最小） 解：1. 应力分析 0sin sin 02112=--=∑θθN N F x 0cos cos 02112=---=∑P N N F y θθ 由此得： )sin(sin 2111θθθ+= p N ) sin(sin 212 2θθθ+- =p N 由正弦定理得： l y l x p N B B 2 1) (2 -+=
l y x p N B B 2 22 += 由此得杆1和2横截面上的正应力 1 2 1) (2 lA y l x p B B -+= σ 2 2 22 lA y x p B B += σ 2.最轻质量设计 目标函数（桁架的质量） ))((2 2 2 1 2 2 B B y x A y l x A W B B ++-+=γ （1-1） 约束条件 [][]? ? ? ?? ????? ????≤+≤-+c B t B lA y x p lA y l x p B B σσ2 2 1 2 22 ) ( （1-2） 0.5≦y b ≦1.5（m ） （1-3） （于是问题归结为：在满足上述约束条件下，确定设计变量y b ，A 1，A 2，使目标函数W 最小。） 3．最优解搜索 采用直接实验法搜索。首先在条件（1-3）所述范围内选取一系列y b 值，由强度条件（1-2）确定A 1与A 2，最后根据式（1-2）计算相应W ，在y b -W 曲线中选取使W 最小的y b 与相应的A 1与A 2，即为本问题的最优解。 4．利用MA TLAB 编程 （1）分析目标函数和约束条件
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
着力调整优化产业结构 核心提示 “十一五”期间，我国节能减排工作取得显著成效，有力促进了产业结构调整和技术进步，为应对全球气候变化作出了重要贡献。当前，我国节能减排形势依然严峻，全面落实“十二五”节能减排综合性工作方案是当务之急。节能减排和产业结构调整密切相关。在工作中，我们要着力调整优化产业结构，促进节能减排。 本期“中央电视台经济日报联席评论”关注话题——着力调整优化产业结构。 “十一五”期间，我国节能减排取得显著成效，我们以能源消费年均6.6%的增速支撑了国民经济年均11.2%的增长。节能减排工作有力促进了产业结构调整和技术进步，为应对全球气候变化作出了重要贡献。当前，节能减排形势还相当严峻。必须充分认识节能减排的重要性和紧迫性，增强忧患意识、危机意识和责任意识，以科学发展观为指导，坚持节能减排思想不动摇，工作不松懈，力度不减弱，步伐不放缓，全面落实“十二五”节能减排综合性工作方案。 节能减排和产业结构密切相关。要着力调整优化产业结构，促进节能减排。按照“十二五”节能减排综合性工作方案提出的要求，进一步调整优化产业结构要做好下面五项工作： 一、抑制高耗能、高排放行业过快增长。严格控制高耗能、高排放和产能过剩行业新上项目，进一步提高行业准入门槛，强化节能、环保、土地、安全等指标约束，依法严格节能评估审查、环境影响评价、建设用地审查，严格贷款审批。建立健全项目审批、核准、备案责任制，严肃查处越权审批、分拆审批、未批先建、边批边建等行为，依法追究有关人员责任。严格控制高耗能、高排放产品出口。中西部地区承接产业转移必须坚持高标准，严禁污染产业和落后生产能力转入。 二、加快淘汰落后产能。抓紧制定重点行业“十二五”淘汰落后产能实施方案，将任务按年度分解落实到各地区。完善落后产能退出机制，指导、督促淘汰落后产能企业做好职工安置工作。地方各级人民政府要积极安排资金，支持淘汰落后产能工作。中央财政统筹支持各地区淘汰落后产能工作，对经济欠发达地区通过增加转移支付加大支持和奖励力度。完善淘汰落后产能公告制度，对未按期完成淘汰任务的地区，严格控制国家安排的投资项目，暂停对该地区重点行业建设项目办理核准、审批和备案手续；对未按期淘汰的企业，依法吊销排污许可证、生产许可证和安全生产许可证；对虚假淘汰行为，依法追究企业负责人和地方政府有关人员的责任。
结构形式的合理优化方法 1、推敲地下室布置 地下室结构在结构成本中所占的比重很大，而且地下室的结构离散性比较大，对其他部分的影响和关联不明显，做好地下室结构的优化设计对于控制整个结构成本至关重要。 首先，要注意公共大地下室的面积的充分利用，做好单层地下室和多层地下室的方案比较。其次，要把握好支护成本的降低，尽量抬高整个±0.000的标高，因为这不仅降低了支护的成本还节约了土方的开挖和外运，减少了地下水丰富区域的水压力的影响，对地下室的底板和抗拔桩的设计都起到了有利影响。对地下室的结构成本控制还要把握好地下室顶部覆土厚度的控制和顶部活荷载的控制，地下室顶部覆土的厚度一般与景观布置和地下管线的埋设要求有关系，这就要求在设计管理过程中把景观设计和管网设计提前介入，做好精细化设计和专业配合工作，严格控制好地下室顶部覆土的厚度。最后，要把握好地下室顶板和底板的布置方案，对这些结构布置方案要做好多方案成本比较，要全方位的把握方案的可行性，对方案的取舍要慎之又慎。 2、控制层高 在满足建筑立面和使用净高的前提下，减少层高不仅可以减少竖向构件的长度和体积，同时还可以减少基础等土建成本和外装、设备及运营成本。对于一般中档房屋来讲，层高每减少100mm，成本可减少30～40元/㎡，地下室还会更高些。减少层高可以通过结构专业控制梁高、设备专业每层综合布线来实现。某些部位还可以采用变截面梁或在梁中预埋套管等措施来保证楼层净高的要求。 3、控制宽高比（即结构高度和结构有效宽度的比值） 建筑高宽比越大，主体结构抗倾覆力矩也越大，安全所需抗侧力构件（剪力墙）便越长，由此便会增加结构成本。控制高宽比成为了结构优化设计的显著环节。 4、优化剪力墙设置 底部商业、底层复式住宅或架空层层高一般较高，为满足规范要求，剪力墙墙厚必须增加较多，同时因变成了短肢剪力墙，配筋也将进一步增加，此时可以通过验算超限墙体的稳定性来减小墙厚，由此一来，墙厚变小，成本也将大大降低。
《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。