讲稿课程名称：现代设计方法
Modern Design Method 课型：选修课
总学时：40
学分数：2
任课教师：ooooo
授课对象：2006级
华中农业大学工学院
《现代设计方法》课程大纲
第一章绪论（2h）
第一节概述
第二节现代设计方法的概念
第三节现代设计方法的主要内容
第四节现代设计方法的学习的目的与意义
第二章优化设计（20h）
第一节优化设计的基本概念与数学模型
第二节优化设计的几何意义与终止准则
第三节一维搜索方法
第四节无约束优化方法
第五节约束优化方法
第六节多目标优化方法与离散变量优化问题
第三章可靠性设计（8h）
第一节可靠性设计概述
第二节可靠性基本概念和理论
第三节系统可靠性模型的建立、可靠性预计和分配
第四节可靠性设计方法
第四章有限元法（8h）
第一节有限元法概述
第二节有限元法的基本思想及其应用
第三节有限元法求解实例
第四节几种大型有限元分析系统简介
第五章其他现代设计方法（2h）
第一节可靠性设计
第二节动态设计
第三节人机工程学
第四节其它方法简介
本章小结
第一章绪论
第一节概述
一、现代设计的概念
设计：设计在通俗中说来是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。它是从给出的合理的目标参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统或结构的过程。
设计方法设计中的一般过程及解决具体设计问题的方法、手段。
传统设计(Traditional Design)：人类的设计活动经历了直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶段，即所谓的传统设计阶段。
现代设计(Modern Design)：以市场需求为驱动、以知识获取为中心、以现代设计思想、方法和现代技术手段为工具，考虑产品的整个生命周期和人、机、环境相容性等因素的设计。
二、现代设计方法的产生背景（以机械工业为例）：
1)设计理论和实践的变化：过去，机械产品设计理论主要以力学为基础，在实践上主要以经验作为基础，现在，作为基础的理论远不止力学，还有系统论、控制论、信息论、传感理论、信号处理理论、电子学、计算机等等，作为实践的基础远不止经验，而且还涉及各有关的学科，同时，自身也在形成自己的学科体系——制造理论、工艺理论。
2)产品功能要求的变化：过去机械产品功能单一化、造型简单化、实用化，新的产品在不同程度上都同微电子技术、微计算机技术相结合，取代、延伸、加强与扩大人脑的部分作用。机械产品的种类和品种正日新月异，老的正在脱胎换骨，新的不断问世，几乎“无所不包”、“无孔不入”。
3)产品制造技术的变化：机械制造技术正在彻底改造，广泛采用各种高新技术，特别是微电子技术与电子计算机技术，从数控化走向柔性化、集成化、智能化，成为现代科技前沿热点之一。
4)机械工程、机械工业的企业管理发生根本性的变化：从以产品为主的管理发展到以面向市场信息为主的管理，并依靠建立在市场信息基础上的管理来实现企业与客户之间的相互沟通。过去主要是注重产品的质量，企业的管理主要集中在产量、产品的质量上；现在，企业在关注产品质量的同时，更多的关注市场需求，“客户需要什么样的产品，就设计什么样的产品”。
这些变化引起人们开始新的思考、新的认识，现代设计方法这门课程就是这些变化的结果，它是一门符合现代市场经济、知识经济时代发展需要的一门课程，作为工科的学生必须了解和掌握有关现代设计的思想和方法，通过这门课程的学习主要了解现代产品设计的主要方法，从思维观点发
生质的变化，为今后的工作打下一定的基础。
第二节现代设计方法的概念
现代设计方法是以研究产品设计为对象的科学。它以电子计算机为手段，运用工程设计的新理论和新方法，使设计结果达到最优化，使设计过程实现高效化和自动化的设计方法。现代设计方法是传统设计方法的延伸与发展，是人们把相关科学技术综合应用于设计领域的产物，它使传统设计方法发生了质的变化。
一、现代设计方法的特点
现代设计方法与传统设计方法相比较，主要完成了以下几方面的转变：
1．产品结构分析的定量化；（优化设计）
传统设计方法设计产品时，通常是在调查分析的基础上，参照同类或近类产品通过估算、经验类比或简单试验确定设计方案，然后根据初始设计方案的设计参数对零部件各项性能要求进行计算，校核各项性能参数是否满足要求，如果不完全满足，则凭借设计者的经验或主观判断对有关参数进行修改和计算，直到满足要求为止，从而获得可行的设计方案。（可行的设计方案当然有多种）而现代设计方法中的优化设计法是先根据产品的设计目标和性能要求构造数学模型，然后应用数学规划理论或数值计算法，借助于计算机进行求解计算，从而获得具有最优技术经济效果的最优设计方案。如各种应用于优化设计的软件有MATLAB、SAS、SPSS等。
2．产品工况分析的动态化；（有限元法）
在产品结构分析中，传统的设计方法虽然能对结构简单的零部件，利用材料力学和弹性力学的计算公式作出近似的计算，但是对复杂结构的零部件或整机却只能进行定性或类比的估算。
而现代设计方法在传统设计方法基础上引入了有限元方法，依靠计算机不但对结构简单的零部件能作出更为精确的计算，而且对结构复杂的零部件或整机也能进行较为精确的计算。（定量）3．产品质量分析的可靠性化；（可靠性设计）
在产品的质量分析中，虽然传统设计方法能用安全系统法作出零部件不发生破坏（失效）的计算，但是当零部件的几何尺寸、工作应力、强度等参数具有较大的离散性时，因为这种方法未能考虑零部件的失效概率，所以即使安全系数大于1也可能发生失效。因此传统的设计方法的安全系数法不能定量的给出产品质量的可靠性预测。
而现代设计方法中的可靠性设计法，根据实际情况，把零部件或整机的各种性能参数（具有离散性的参数）均视为随机变量，应用概率论建造数理统计模型并进行分析计算，这样可以定量作出
零部件或整机的可靠性预测。
目前，国家机械电子工业部规定，我国机电产品设计的原则是可靠性、经济性和适应性三性统筹，在新产品鉴定时必须要有可靠性设计资料和实验报告，否则不能通过鉴定。如今可靠性的观点和方法已经成为质量保证、安全性保证、产品责任预防等不可缺少的依据和手段。
4．产品设计结果的最优化；（动态设计）
在产品的工况分析中，由于传统设计方法受计算手段和测试条件的制约，对产品的工作状况仅限于静态的计算和动态的估算。
而现代设计方法中的动态设计方法不仅可以根据动态力学理论建造数学模型，而且还可以同时利用理论和测试数据建造与实际工况符合的数学模型，然后利用计算机进行分析计算，预测出产品的动态性能和改进效果。
如ADAMS软件、CVI软件（虚拟仪器）等。
5．产品设计过程的高效化和自动化。（计算机辅助设计）
传统设计方法的设计过程要消耗设计者大量的脑力和体力劳动，并且存在许多重复性的劳动，而最后确定的设计方案也只是一种可行的方案，并不是最优的方案。
而现代设计方法的设计过程是以计算机为手段，利用计算机中的专家系统确定设计参数和方案，使用有限元法、可靠性设计法、动态设计法等对其进行分析计算，通过优化设计对设计方案和设计参数进行不断的修改和计算，以获得最优的设计参数，并利用计算机的输出设备得到最后的设计结果，从而实现设计过程的高效化和自动化。如果把设计的零部件和整机的制造信息用计算机编制成工艺规程软件，并输入到若干加工中心连成一体的柔性制造系统中，则可完成零部件的加工、部件和整机的装配，从而实现从产品设计到制造的自动化。
二、现代设计原则
设计原则是对设计行为的约束。受设计水平、观点、体制等限制，传统设计所考虑的原则，着眼于产品的功能和技术范畴。现代设计原则是传统设计原则的扩充和完善，可以归纳为以下几类：1．功能满足原则
产品具备所要求的功能。
举例：嫦娥工程“绕、回、落”三期工程中的第一期工程。
2．质量保障原则
产品质量主要由性能和可靠性决定，因此这类原则主要包括：
性能指标、可靠性、强度原则、刚度原则、稳定性、抗磨损性、抗腐蚀性、抗蠕变性、动态特性、平衡特性（旋转产品）、热特性
举例：美国航天飞机
3．工艺优良原则
指设计能够且容易通过生产过程实现，它包括：
1）可制造性：指利用现有设备能够制造出满足精度等要求的零件，且制造成本低、效率高。
2）可装配性：指零件能够装配成满足装配精度要求的部件和整机，且装配成本低、效率高。
3）可测试性：指产品能够且容易通过适当方法进行有关测试，以评估设计、制造和装配的质量。
举例：国家体育馆“鸟巢”
为建造鸟巢，专门生产了高强度钢“Q460”，厚度达110mm。此前，我国从未生产过这种钢材，且国家标准中Q460钢的最大厚度也只有100mm。鸟巢用钢材共达11万多吨，其中外部钢结构用钢4.2万吨。
鸟巢的钢结构全部采用无缝焊接，对焊接工人专门进行了3个月的培训。
为鸟巢的验收，业内专家论证通过了《国家体育场永久钢管箱模板矩形混凝土跨层斜(扭)柱施工质量验收标准》、《国家体育场钢结构施工质量验收标准》、《国家体育场ETFE膜结构施工质量验收标准》和《国家体育场PTFE膜结构施工质量验收标准》等专项验收标准。首创了国内同类工程的验收标准。
4．经济合理原则
要求产品具有较低的开发成本和使用费用。
举例：波音737和图154。
图-154飞机存在着噪音大、耗油量高、单发飞行、维修航材不全等诸多弊端，用于客运存在风险。
5．社会使用原则
考虑产品投放市场后的表现行为，包括：
1）环境友好性
2）环境适应性
3）人机友好性
4）可维修性
5）安全性
6）可安装性
7）可拆卸性
8）可回收性
第三节现代设计方法的主要内容
现代设计方法是研究产品设计方法的综合类科学，它涉及的范围非常之广泛，它涉及的课程有：机械制图、机械基础、公差配合、机械原理、材料力学、理论力学、弹性力学、机械制造工艺学、高等数学、线性代数、概率论与数理统计、近代数学、计算机基础知识、计算机语言、数值分析、CAD与CAM、运筹学、系统工程、管理工程、试验涉及与数据处理、经济管理类课程等等，按照目前公认的基本含义，现代设计方法包括：
系统分析方法、价值工程方法、技术经济预测方法、有限元法与边界元法、最优化设计法、可靠性设计法、动态设计法、绿色设计法、并行设计法、虚拟设计法、反求设计法、稳健设计方法、机电一体化设计法、外观设计法、计算机仿真与动态模拟方法、抗磨损设计法、抗疲劳设计法、防腐蚀设计法、现代测试与信号分析技术、理论与实验模态分析方法、故障诊断方法、模块化设计方法、相似设计和模型试验方法、功能分析设计方法、创造性分析方法、智能分析设计方法、离散分析设计方法、模糊分析设计方法、物元分析设计方法、网络分析设计方法、人工神经网络分析设计方法、工程遗传分析设计方法、下一代设计制造系统分析设计方法，共计33种
实例：椅子的设计
著名设计师普罗斯普曾断言：世界上具有良好功能的十全十美的椅子是没有的。
象征皇家尊严的“龙椅”并不舒适。
理想的椅子除了能坐，还有一系列的要求：
1）坐下后，人的大腿与躯干所构成的角度不可小于105°；
2）椅子的靠背应根据人的腰椎曲线设计，并以能托住腰部为好；
3）椅子座面应向后倾斜，但倾斜角度如果过大，会使人难以站起来，一般与水平面成105°较合适；
4）椅子前面的边缘应做成圆弧，以防其损伤人体；
5）如果椅子靠背与垂直面的角度大于30°，椅子上方应增加靠垫，使头枕在上面得以休息；
6）新产品的设计应考虑即使使用者改变姿势也不妨碍舒适感。
从现代设计方法的角度，椅子的设计方法可以总结为：
1）如何保证设计的椅子最省料、成本最低、结构尺寸合理，这是一个优化设计问题；
2）如何保证椅子的耐久性，能够可靠地工作，这是一个可靠性设计问题；比如：椅子的支撑结构，最大的问题是保证人坐在椅子上能够抵抗多少次的疲劳破坏
3）如何使设计的椅子满足人体舒适要求，这是一个人机工程学问题；
4）如何保证设计的椅子外观、造型美观，容易被消费者接受，这是一个产品造型设计问题；
5）如何保证椅子设计过程的计算更精确，这是一个有限元问题；
6）如何保证椅子设计的效率，这是一个计算机辅助设计问题；
7）如何使椅子报废后可以回收利用，这是一个绿色设计问题；
诸如此类，一个简单的椅子设计问题，可以采用各种现代设计方法，以保证设计生产的椅子最大限度地满足市场的需要。
汽车设计大师班格尔相信：“现代设计可以改变人类生活，为生命带来正面效应。”
第四节现代设计方法学习的目的与意义
1.学习现代设计方法的意义
产品的质量和经济效益取决于设计、制造和管理的综合水平，而产品设计则是关键，没有高质量的设计，就不可能有高质量的产品，而要达到高质量的设计，就必须采用先进的设计方法和手段，因此，掌握先进的设计方法和手段是完成高质量设计的关键。
2.学习现代设计方法的目的
1）熟悉现代设计方法在产品设计中的作用和地位；
2）以计算机为手段，能应用几种具体的现代设计方法解决产品设计中的主要问题；
3）为现代设计方法的发展和推广奠定较为扎实的基础；
4）促进和加快传统设计方法向现代设计方法的转变进程。
学习本课程，不仅具有一定的产品现代设计的知识和意识，而且具有应用几种典型现代设计方法分析和解决实际问题的初步能力，并为熟练地应用现代设计方法设计出具有市场竞争力的产品奠定良好的基础。
现代设计方法是一门很有用的课程，特别是工科的学生，必须树立现代设计的观念，其思维方
式务必从传统的观念转变为现代的观念，应尽可能地把自己的方案设计、技术设计、结构设计乃至实验设计应用现代的一系列设计方法进行设计研究，它是一门综合性的科学。涉及到工科做学的各门课程，尤其是数学基础和机械设计的基础知识，包括的内容十分广泛。有一定的难度，关键是能否把所学的理论与实际结合起来，脱离实际将会感到枯燥乏味。
本章思考题
1．现代设计方法的概念？
2．现代设计方法的特点？
3．各种现代设计方法的含义及作用？
参考资料
1.孙新民.现代设计方法实用教程.北京：人民邮电出版社,1999年；
2.陈继平,李元科.现代设计方法.武汉：华中科技大学出版社,1996年；
3.陈屹,谢华.现代设计方法及其应用.北京：国防工业出版社，2004年
4.钟志华,周彦伟.现代设计方法.武汉：武汉理工大学出版社，2004年
现代设计方法与传统设计方法区别 （1）直觉设计阶段古代的设计是一种直觉设计。当时人们或是从自然现象中直接得到启示，或是全凭人的直观感觉来设计制作工具。设计方案存在于手工艺人头脑之中，无法记录表达，产品也是比较简单的。直觉设计阶段在人类历史中经历了一个很长的时期，17世纪以前基本都属于这一阶段。 （2）经验设计阶段随着生产的发展，单个手工艺人的经验或其头脑中的构思已很难满足这些要求。于是，手工艺人联合起来，互相协作。一部分经验丰富的手工艺人将自己的经验或构思用图纸表达出来，然后根据图纸组织生产。图纸的出现，即可使具有丰富经验的手工艺人通过图纸将其经验或构思记录下来，传与他人，便于用图纸对产品进行分析、改进和提高，推动设计工作向前发展；还可满足更多的人同时参加同一产品的生产活动，满足社会对产品的需求及提高生产率的要求。因此，利用图纸进行设计，使人类设计活动由直觉设计阶段进入到经验设计阶段。 （3）半理论半经验设计阶段 20世纪以来，由于科学和技术的发展与进步，设计的基础理论研究和实验研究得到加强，随着理论研究的深入、实验数据及设计经验的积累，已形成了一套半经验半理论的设计方法。这种方法以理论计算和长期设计实践而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。依据这套方法进行机电产品设计，称为传统设计。所谓“传统”是指这套设计方法已延用了很长时间，直到现在仍被广泛地采用着。传统设计又称常规设计。 （3）现代设计阶段近30年来，由于科学和技术迅速发展，对客观世界的认识不断深入，设计工作所需的理论基础和手段有了很大进步，特别是电子计算机技术的发展及应用，对设计工作产生了革命性的突变，为设计工作提供了实现设计自动或和精密计算的条件。例如CAD技术能得出所需要的设计计算结果资料、生产图纸和数字化模型，一体化的CAD/CAM 技术更可直接输出加工零件的数控代码程序，直接加工出所需要的零件，从而使人类设计工作步入现代设计阶段。此外，步入现代设计阶段的另一个特点就是，对产品的设计已不是仅考虑产品本身，并且还要考虑对系统和环境的影响；不仅要考虑技术领域，还要考虑经济、社会效益；不仅考虑当前，还需考虑长远发展。例如，汽车设计，不仅要考虑汽车本身的有关技术问题，还需考虑使用者的安全、舒适、操作方便等。此外，还需考虑汽车的燃料供应和污染、车辆存放、道路发展等问题。 传统设计是以经验总结为基础，运用长期设计实践和理论计算而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设计。传
现代建筑设计方法的创新探索陈伟波 发表时间：2018-01-07T15:19:33.957Z 来源：《基层建设》2017年第27期作者：陈伟波 [导读] 摘要：现代建筑中设计工作作为本行业中的一个基础，起到主导方向的重要作用，一个项目的建设过程中，策划、设计贯穿到每一个细节，随着人们生活水平的不断提高，各种标新立异的建筑思潮也在不断涌现，每栋建筑都是设计者思想的体现，都在表现自我，但是这种表现的结果就是建筑形态各异，与周边环境或者城市主体风格的平衡感被打破，这就要求我们在针对现代建筑进行设计的过程中加强对设计内涵的思考，在保证满足人们的使用需求的同 身份证号码：33900519891023xxxx 摘要：现代建筑中设计工作作为本行业中的一个基础，起到主导方向的重要作用，一个项目的建设过程中，策划、设计贯穿到每一个细节，随着人们生活水平的不断提高，各种标新立异的建筑思潮也在不断涌现，每栋建筑都是设计者思想的体现，都在表现自我，但是这种表现的结果就是建筑形态各异，与周边环境或者城市主体风格的平衡感被打破，这就要求我们在针对现代建筑进行设计的过程中加强对设计内涵的思考，在保证满足人们的使用需求的同时进行相应的创新设计。 关键词：现代建筑；设计方法；创新 1现代建筑设计中应该遵循的原则 1.1综合性原则 在开展现代建筑工程设计的时候，应该对建筑工程的差异性与功能性特征予以综合考虑，在设计的时候，应该突出建筑的需求、功能以及结构要素，并且在建筑设计中予以综合，要切实做到对建筑功能和别的要素之间的有效结合，从而形成现代建筑设计的维护结构与建筑工程，使得建筑的整体性功能得以有效的实现，使得工程与相关标准要求相符，能够满足群体对建筑工程的不同要求。 1.2整体性原则 在开展现代建筑工程设计的时候，应该对建筑工程的设计功能、建筑要素以及各个要素间的关系、建筑发展历史等情况予以综合的分析与考虑，并将得出的结果应用于具体的工程设计之中，切实保证建筑工程设计的整体和部分的相互统一；此外，还应该注重建筑工程细节部分的规划与整理，切实保证部分和整体的互相制约与互相依存。 1.3动态性原则 动态性是现代建筑工程的普遍存在的特点，不同的时期，现代建筑工程的外延建造与基本内涵具有一定的差异，在开展现代建筑工程设计的时候，一定要充分认识到建筑设计的变化性、连续性与动态性。而且，现代建筑工程的设计工作还应该和整体建筑领域、建筑市场环境、社会环境等进行积极的互动，根据社会需求与市场要求对建筑工程设计要点及时的进行更新与调整，唯有如此才可以有效的满足现代社会对建筑设计以及建筑文化发展的要求，从而有效提高建筑设计的活力，切实推动建筑市场的快速发展。 1.4最优设计原则 虽然现代建筑设计具有一定的优越性，但在实际工作之中，并没有最佳的设计方法，唯有和实际情况相结合进行最优化的设计。所以，在开展现代建筑设计的时候，应该和市场要求相结合，综合现代设计技术的优点，制定出最优化的设计方案。除此之外，因为建筑整体具有层次性与有序性，并且同意层次的建筑体系又有相应的联系，在开展建筑设计的时候，应该对各个环节的特点、功能、互相关系等予以仔细的区分。唯有将这些做好，才可以使得建筑工程设计的质量得以有效的提高，进而推动建筑物质量的有效提高，形成现代建筑设计的新模式，进而有效推动现代建筑工程的进一步发展。 2现代建筑设计方法的构成要素 2.1功能要素 功能是建筑工程最主要的要求，其体现着建筑工程的用途与使用要求。现代建筑和传统建筑在施工材料与用途上基本一致，都是应用工石材、钢筋与木材等进行施工，建筑工程的基本功能是居住功能，所以对建筑工程的耐久性具有较高的要求。现代建筑的独特点是有效应用技术与计算机软件，使得建筑工程满足居住功能，并且满足安全性、舒适性与实用性的要求。建筑工程技术要素包括物理、材料、架构、构造、技术以及设备等内容，建筑技术是在工程设计中具有十分重要的作用。在选择建筑材料时，应该严格根据设计规范要求，对建筑设备与技术进行设计与整合，对其中存在的问题予以全面性的考虑与分析。 2.3形象要素 当代社会更为注重精神文明，在这种情况下，现代建筑不但要满足基本的居住要求，还应该满足人们的视觉美感要去。建筑的形象包括：全体与部分的整合、内外部的组合、光影的变化、材料与色彩、立体构图以及细节处理等，这些方面共同构成了建筑工程的形象因素。在开展建筑外形设计的时候，应该注重展示建筑工程的外在美丽，重视建筑形象的美、奇、新等，在内部设计的时候应该注重建筑的实用性与舒适性，应该对建筑空间予以最大程度的利用。 2.4经济要素 在开展现代建筑施工时，经常会花费大量的资金，而在实际施工时，经常会由于资金不足而导致建筑工程难以正常展开，所以在开展建筑工程设计的时候应该做好工程的资金设计工作，切实保证建筑工程的效益型与经济性。建筑设计的选材与加工等上都离不开建筑资金，所以应最大限度的降低运费等经济支持，使得经济最大化得以有效的实现。在开展建筑平面布置的时候，应该在保证建筑工程的质量、设计等的基础上，有效降低工程的施工与造价。 3现代建筑设计方法创新的内容 3.1现代建筑设计方法理论上的创新 任何学科中理论知识的创新都为方法创新提供了基础，也是方法创新的必由之路。对于现代建筑设计方法的创新工作，也同样要先从最基本的现代建筑设计理论知识上进行创新。知识的创新不但能够提高现代建筑设计中对于方法创新的效率，同时还能保证现代建筑设计中对于方法创新的准确性，避免构建出“空中楼阁”式的创新方法，使得创新出来的方法能够很好地应用到实践当中去。 3.2现代建筑设计方法人文关怀上的创新 整个社会大环境都在讲以人为本的思想，所以在现代建筑设计方法的创新工作中，也必须体现出一种人性化的建筑设计思想，这不仅仅是对现代建筑设计的基本要求，同时还是现代建筑设计的根本方向。现代建筑设计方法的人性化设计创新不但可以为人民群众提供舒适
《身边的设计艺术》教案设计 一、课题：身边的设计艺术 二、教学时间：一课时 三、教材：人民美术出版社·义务教育课程标准实验教科书·小学第五册 四、教材分析： 1、本课内容以身边的日常生活用品为主线，抓住“身边”两字，引导学生通过欣赏、感受、发现身边生活中的设计，并进行简单评述。结合学生生活经验，通过对身边最常见的生活学习用品的思考、讨论，相互启发扩大经验范围，了解这些用品的实用性、功能性。在欣赏、对话、交流中，让学生由最初对设计的表象描述，自主进入到与设计内在表现语言的对话，在探究中懂得设计艺术需要创意，而创意的形成需要想象。 2、本课教学设定为“欣赏·评述”领域的课程。在这种内化的学习活动中，教师引导学生从衣食住行四个方面出发，让学生结合已有的生活经验和自我情感体验，让他们真正感受到生活需要设计艺术，生活离不开设计艺术的内涵。这种情境的创设、情感性的体验，不仅有利于学生发挥自己的想象力、创造力，有利于教学的创造目标的实现，而且更有利于《美术课程标准》“情感价值观”目标的实现。 3、对古代中华民族设计文化艺术的欣赏，增加了本课文化含量，让学生加深对文化和历史的认识，加深对设计的社会作用的认识，让课堂知识延伸，有利于巩固知识，深化审美体验感知能力。 五、教学目标： 知识与技能：通过本课学习，了解到身边的世界是一个充满设计的世界，认识设计的基本知识，即造型、色彩、材质、功能等。 过程与方法：能够对作品从以上几个知识点综合运用过去学习的美术知识（冷暖色、对比、协调等）进行描述，并发表自己的看法。 情感态度与价值观：让学生认识到美妙的多彩世界来自人们精心的设计，优秀的设计会使世界变得更美丽、更精彩，只有怀着一颗热爱生活的心，才能体会生活的美好、生活的乐趣，才会有好的设计。每个人都应该有意识的去设计身边的物品，只有善于观察、思考、想象才会有好的设计。 六、教学重点：
3.用梯度法求下列无约束优化问题：MinF(X)=x12+4x22，设初始点取为X(0)={2,2}T，以梯度模为终止迭代准则，其收敛精度为5。 1)求初始点梯度▽F(X) ▽F(X)={2x1,8x2}T▽F(X(0))={4,16}T (2)第一次搜索 |▽F(X(0))|=16.5,S(0)=- ▽F(X(0))/16.5=-{0.243,0.97}T α(0)=2.157 X(1)=X(0)+α(0)S(0)={1.476,-0.923}T ▽F(x(1))={2.952,-0.738}T |▽F(x(1))|=3.043<5.0 故满足要求，停止迭代。 最优点X*={1.476,-0.0923}T 最优值F(X*)=2.21 4.
5.
6. 用外点法求解约束优化问题： ()()12211221min ..0()0 f X x x s t g X x x g X x =+=-≤=-≤ ， 收敛准则：(1) ()0.10.01k k X X εδ+-≤=，约束容限＝ 解：（1）利用外点法惩罚法构造无约束优化问题 () ( ) 12()22()212121(min ,()() k k k x x X r x x r x x r x +??Φ=?++-+-??可行域内）（可行域外） （2）此例只是为了说明外点法的思路，用微分法求解上述无约束优化问题。 用极值条件求解： 在可行域内：偏导数不可能等于0，即可行域内无极值 在可行域外，令： ()2()11211 ()2122 14()2012()0k k k r x x x r x x r x x x ?Φ =+-+=??Φ =--=?
现代建筑设计方法创新及其问题分析 发表时间：2018-11-08T10:59:27.730Z 来源：《防护工程》2018年第17期作者：左绍捷[导读] 现代建筑设计是现代建筑施工的前提条件，关系到建筑工程施工质量以及经济效益。山东四新建筑设计有限公司 摘要：现代建筑设计是现代建筑施工的前提条件，关系到建筑工程施工质量以及经济效益。同时，随着建筑行业持续发展，建筑设计与施工方面已被提出新要求，必须多层面优化创新建筑设计方法，提高建筑设计整体水平，科学指导建筑工程施工。因此，本文从不同方面入手客观分析了现代建筑设计方法创新及其问题。 关键词：现代建筑设计方法创新问题分析 在新形势下，传统建筑设计理念、方法无法满足现代建筑设计要求，影响现代建筑设计工作有序开展，极易增加设计成本，现代建筑设计方法优化创新势在必行。设计单位要深层次分析现代建筑设计方法创新问题，借助有效路径，科学创新现代建筑设计方法，将其灵活作用到建筑设计各环节，实时提高建筑设计层次。 一、现代建筑设计方法创新及其问题 在科学技术持续发展中，新理念、新材料、新技术等不断出现，建筑设计更为严格，创新建筑设计方法势在必行。现代建筑设计方法是在高效应用技术、材料的基础上，科学设计极具特色的现代建筑，实现“文化、经济”等元素有机融合，客观呈现建筑功能的基础上彰显地域特色。现代建筑设计创新是在多元化组合的基础上，优化传统建筑设计方法手段，提高建筑设计整体质量。在创新现代建筑设计方法方面，设计人员必须坚持重要的综合性、动态性与最优化原则，从不同方面入手科学设计建筑施工图纸。但在多方面因素作用下，现代建筑设计方法创新中存在一些问题，国外设计风盛行，一味地效仿国外建筑设计风格，不考虑地区建筑建设现状，包括地域特色呈现、工程造价控制，没有从生态、地域和环境相结合的角度明确设计思路，进行现代建筑设计。部分设计人员不注重新材料、新技术在现代建筑设计方法创新中的应用，仍然采用传统设计理念、设计方法，导致建设后的建筑物不具有较好的节能性、经济性以及生态性。同时，在现代建筑设计方法创新中，部分设计人员没有将智能化与数字化元素、人文精神等巧妙融入其中，也不注重和城市发展协调统一，导致现代建筑设计方法创新中“经济、社会、生态”三效益无法协调统一。 二、现代建筑设计方法创新对策 1、生态、地域与环境结合，优化现代建筑设计思路 在现代建筑设计方法创新过程中，设计人员要将生态、地域、环境三大要素融入其中，优化现代建筑设计思路，而不是盲目跟随国外建筑设计风格。设计人员要从生态角度入手优化创新现代建筑设计思路，全面、深入分析建筑建设区域各方面影响因素，将美学、环保等理念巧妙引入现代化建筑设计方法创新中，包括现代化科学技术，适当增加绿化面积，降低建筑建设对周围环境污染程度，有效改善建筑物建设区域人们的居住、工作以及生活环境，确保建筑工程建设在建筑设计作用下具有较好的生态效益。在此过程中，设计人员要注重地域、环境二者融合，设计的建筑物必须满足区域发展要求，设计之前，必须做好调查与分析工作，明确建筑物建设区域各方面实际情况，设计过程中，要将周围树木等元素融入到现代建筑设计中，进一步优化创新现代建筑设计思路，提高现代建筑设计整体层次。 2、注重新材料与新技术应用，融入智能化和数字化元素 在现代建筑设计方法创新中，设计人员要注重新材料的科学应用，比如，聚氨酯墙体保温材料，也包括各类新技术的有效利用，实现“节能”或者“零能耗”建筑设计。设计人员可以将树状幕墙体系作用到建筑外立面外层中，在双层外墙间科学设置呼吸式外墙系统、气候过渡带，实现热交换除湿，促使各层窗户的空气有效流通，降低能耗的基础上提高建筑物节能效果。此外，在创新现代建筑设计方法过程中，设计人员要注重智能化、数字化两大元素的巧妙融入，结合建筑物建设现场各方面情况，将现代化信息技术巧妙应用到现代建筑设计中，在网络系统作用下，自动化处理海量建筑设计信息数据，准确把握地区现代建筑设计要求等，设置虚拟建筑物的基础上，自动化设计现代建筑平面图、剖面图等，简化现代建筑设计流程的基础上实现现代建筑智能化以及数字化设计，促使建设的建筑物功能作用顺利发挥。 3、科学融入人文精神，建筑设计与城市发展统一 人文性是现代建筑必须具备的特征。在现代建筑设计过程中，设计人员将人文精神巧妙融入其中，结合现代城市居民在建筑设计方面的多元化需求，深化建筑内部结构、外观等方面设计，客观呈现现代建筑设计内涵。在此过程中，设计人员要注重建筑设计、城市发展二者协调统一，在现代建筑设计中，要充分考虑地区城市未来发展方向、发展趋势等，有机融合建筑设计、城市发展两大元素，便于现代建筑建设中城市规划发展工作顺利开展。 4、注重建筑设计经济性、实用性与可持续性 在创新现代建筑设计方法中，设计人员要注重建筑设计的经济性、实用性。在经济性方面，设计人员要注重新材料、新技术、新能源等利用，要规范材料、能源应用环节，将新型建筑环保材料应用其中，包括太阳能、风能等新能源，科学配置材料、能源，控制造价的基础上降低建筑物能耗，具有较高的经济效益。在此过程中，设计人员要强调建筑设计的实用性，根据地区居民在现代建筑方面的具体要求，科学设计建筑空间结构，明确建筑多样化功能，客观呈现现代建筑设计人文关怀，能够满足人们在现代建筑设计方面的实用性要求。此外，设计人员要注重现代建筑设计可持续性，将可持续发展理念巧妙贯穿其中，从安全性、舒适度等方面入手，以降低环境污染为基点，科学设计现代建筑，高效利用自然资源的基础上实现可持续发展目标。设计人员要将经济性、实用性、可持续性深入融合，从城市规划角度入手，巧用城市规划辅助系统中相关信息数据，科学创新现代建筑设计方法，高效开展建筑设计工作，实现建筑设计、城市规划协调统一。相应地，下面便是城市规划辅助系统结构图。
现代设计方法试卷1及答案 一、单项选择题 1.属于无约束优化问题求解算法中的直接法是（ C ） A. 梯度法 B.牛顿法 C.POWELL法 D.变尺度法 2.按类型划分，惩罚函数法属于（ D ） A.一维优化方法 B.无约束优化方法 C.直接法 D.约束优化方法 3.对于只含有不等式约束的优化问题，满足每一个设计约束的设计点，称为 （D） A.边界点 B.非可行点 C.外点 D.内点 4.坐标轮换法以为搜索方向。（C） A.梯度方向 B.共轭方向 C.坐标轴方向 D.负梯度方向 5.一个多元函数F（X）在点X*附近偏导数连续，则该点为极小值点的充分条件是（ B ） A.▽F（X*）=0 B. ▽F（X*）=0,H（X*）正定 C. H（X*）=0 D. ▽F（X*）=0,H（X*）负定 6.在有限元分析中，将构件分割成单元的方法称之为( C ) A.有限化 B.单元化 C.网格化 D.分割化 7.平面问题的弹性矩阵与材料的（ D） A.弹性模量有关，泊松比无关 B.弹性模量无关，泊松比有关 C.弹性模量和泊松比都无关 D.弹性模量和泊松比都有关 8.当零件材料的强度均值小于应力均值时，零件的平均安全系数为n，等效概率为F，则（A ） A.n<1，F>50% B. n>1，F>50% C. n<1，F<50% D. n>1，F<50% 9.串联系统的失效模式大多服从（ D ）
A.正态分布 B.对数正态分布 C.指数分布 D.威布分布 10.抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小 时又有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度为（ C ） A. 0.006 B. 0.004 C. 0.01 D. 0.12 二、填空题 11.单元刚度矩阵具有对称性、 分块 性和奇异性。 12.机电产品零件失效曲线分为三个区域，分别为： 早期失效区域 、正常工 作区域和功能失效区域。 13.函数()223212221+-+=x x x x x F 在点（1，0）处的梯度为 [6,-2]T 。 14.组成并联系统的零件的可靠度与该并联系统的可靠度相比较， 并联系统 的可靠度高。 15.一批产品从投入运行到发生失效的平均时间称为 平均寿命 。 16.可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。 17.设某系统由10个零件串连组成，每个零件的可靠度均为0.95，系统的可靠度为 0.599 。 18.根据处理约束条件的方式不同，求解约束优化问题的方法分为 直接法 和间接法。 19.根据是否满足约束条件可以将设计点分为：可行点和 不可行点 。 20.利用目标函数的一阶导数或二阶导数信息构成搜索方向的方法称为 导数法 。 三、名词解释 21、（定义）可靠度：指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，用R 表示。 22、（定义）失效率：又称故障率，产品工作t 时刻时尚未失效（或故障）的产品，在该时刻
现代设计方法简答题 1、与文件系统相比，数据库系 统的主要特征有哪些? 答：1)实现了数据共享,减少了数 据的冗余。2）数据存储的结构 化3)增强了数据的独立性。４） 加强了对数据的保护。 ２，CAD技术在机械工业中的应用主要有哪几方面? 答：CAD技术在机械工业中的主 要应用有以下几方面： （1)二维绘图(2）图形及符号库 ３)参数化设计(４）三维造型（5) 工程分析(６)设计文档和生产报 表，特征造型是如何定义的？ 特征是指能反映零件特点的,可 按一定原则分类的、具有相对独 立意义的典型结构形状。基于特 征的造型称为特征造型。基于特 征的造型是把特征作为产品零 件定义的基本单元，将产品描述 为特征的集合，包括形状特征、 精度特征、材料特征和其他工艺 特征,从而为工艺设计和制造过 程的各个环节提供充分的信息。 ３三维实体模型的实现方法中,体素构造法（ＣＳG）的基本思想是什么？需要存储的几何模型信息有哪些？ 答：(1)体素构造法(CSG）的基本 思想是:各种各样形状的几何形 体都可以由若干个基本单元形 体,经过有限次形状拼合运算构 建得到。2）需要存储的几何模 型信息是:所有的基本形体的类参数和所采用的拼合运算过程。 4简述三维实体模型的实现方法 中的ＣSG方法和Ｂ-ｒｅｐ方法 各自的基本思想。 答;CSG方法的基本思想是:各种 各样形状的几何形体都可以由 若干个基本形体,经过有限次形 状集合运算（又称拼合运算）构 建得到。需要存储的几何模型信 息是：所有的基本形体的类型、 参数和所采用的拼合运算过 程。B -ｒep方法的基本思 想:几何实体都是由若干边界外 表面包容的,可以通过定义和全 面存储这些边界外表面信息的 方法建立实体几何模型。 5. 消隐算法中的基本测试方法 有哪些?各适合哪些方面的测 试？ 基本测试方法有:面的可见性测 试、最大最小测试、包含性测试 和深度测试。面的可见性测试适 合于单凸物体的自隐藏面和自 隐藏线的测试。 最大最小测试用来检查两个多 边形是否重叠。包含性测试用来 检查一个给定的点是否位于给 定的多边形内。深度测试是用来 测定一个物体遮挡其它物体的 基本方法。 ６.在进行图形处理时,为什么要 引入规格化设备坐标系？ １）用于用户的图形是定义在世 界坐标系里,而图形的输出是定 义在设备坐标系里。不同的图形 设备具有不同的设备坐标系且 其工作范围也不相同。 （２)为了便于图形处理,有必要 定义一个标准设备,引入与设备 无关的规格化设备坐标系,采用 一种无量纲的单位代替设备坐 标，当输出图形时，再转化为具 体的设备坐标。 (３）规格化设备坐标系的取值范 围是左下角（0,0)，右上角（1, １）,其工作范围为0～1。 7.简述参数化绘图方法中的几何 作图局部求解法的核心思想。 几何作图局部求解法的核心思 想是:在交互作图过程中随时标 注每个新增加几何元素的自由 度和所受的约束关系；判断几何 求解的局部条件是否充分，通过 遍历检测，依次解出条件成熟的 元素参数；当图形的尺寸标注完 整时，用批处理程序经过多遍扫 描,解出绘图需要的所有未知数。 8．说明直线段编码剪裁算法的 思想和该算法的两个主要步骤。 直线段编码剪裁算法的思想:每 一线段或者整个位于窗口内，或 者能够被窗口分割而使其中的 一部分能很快地被舍弃。两个主 要步骤:第一步先确定一条线段 是否整个位于窗口内,若不是,则 确定该线段是否整个位于窗口， 外，若是，则舍弃；第二步，若 第一步的判断都不成立,那么就
现代建筑设计创新的方法时博 发表时间：2019-07-10T15:15:29.977Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年5期作者：时博 [导读] 近些年，人们的生活水平不断提高，建筑工程不断发展和进步，现代建筑力求与环境相协调，创造更好的城市，是时代的产物，也是一种技术美。 山东东瑞规划建筑设计院有限公司山东省菏泽市 274300 摘要：近些年，人们的生活水平不断提高，建筑工程不断发展和进步，现代建筑力求与环境相协调，创造更好的城市，是时代的产物，也是一种技术美。随着时代的进步和发展，传统的建筑设计理念已无法满足现代建筑的发展需求，为了满足时代的需求，我们必须创新建筑设计方法。从现代建筑的内容和特点出发，概述了现代建筑设计的内容、特点、设计方法、目的性和原则，探讨了现代建筑设计的创新方法，做到实践和创新相结合的协调发展，进一步创新现代建筑设计方法。 关键词：现代建筑；设计；创新理念 引言 当今的建筑设计所涉及的内容很多，不仅要使建筑的功能得以充分发挥，还要提高建筑的艺术性，保证建筑结构的稳定，使建筑不仅获得一定的审美高度，而且还具有耐久性。现在是个性化的时代，在建筑设计中也要突出自身的特点，使建筑具有更为深刻的文化内涵，让建筑设计富于创造力。 1建筑设计概念 建筑设计不仅仅指的是设计者设计出一张图纸就可以了，建筑设计是要把建筑工程所有问题都涵盖进去，只有设计人员前期做好规划整个工程才能实施下去。随着时代的发展科学技术也越来越成熟，各项科技成果已经陆续进入日常生活中去，并得到一众好评。建筑设计者的设计内容涉及到的事情比较多从供电、供水、供暖到绿化都需要设计者认真对待，在设计的整个环节中设计者需要与各个方面的科学技术人员接触，只有这样才能设计出更专业的建筑工程。 2现代建筑设计方法创新原则 2.1安全性原则 建筑设计始终以安全性为基本原则，现代建筑设计亦是如此。安全是建筑施工的主要因素，现代建筑设计方法创新遵循安全原则，确保建筑设计安全的同时，提高建筑设计在人们心中的信任度。现代建筑多以高层建筑为主，高层建筑设计给排水线路设计期间，选择放射性线路加以完善，一改传统建筑设计形式，完善给排水建筑设计方案。现代化建筑安全线路保证基础上，还需要注意细节安全设计，确保现代建筑设计符合安全设计标准，从基础上确保现代建筑设计方法的安全性。 2.2多样性原则 社会进步的同时人们生活方式也在不断发生变化，同样建筑结构为了满足人们多样的生活方式也在不断做出改变，这也为设计者提供了很大的想象和创新空间。设计者发散创新思维并非要抛弃以前的所有设计，而是将原先的基础单元和基本构建重新组合。比如，日常的建筑房屋可以根据不同的年龄段组合设计室内结构，这样设计的建筑房屋更具层次感，也实现了人性化的要求。 2.3抗害性原则 建筑工程要具有抵抗自然灾害的能力，一些自然灾害对建筑工程的结构会产生致命毁坏使得建筑物成为危房。所以设计者除了设计出功能性更高的建筑工程还需要在建筑工程抵抗自然灾害上发挥创新精神。在房屋设计时要保证它的体型和平面结构都满足抗震设计原则。设计图纸呈现出来的东西要全面，建筑工程各部分组织构件都要明确标准出来。 2.4经济性原则 现代建筑设计方法创新还要重视建筑设计本身的经济性。建筑设计方法是影响建筑行业的关键性、经济型因素。建筑单位通过建设获取更多经济收入，依照建筑设计方法的指导，完善建筑企业的工程建筑方案。现代建筑设计方法创新期间，一定要制定节省施工成本的方案，前端把控严格，为建筑企业谋取最大经济效益的同时，尽可能的节省建筑企业消耗的社会环境资源。 3现代建筑设计的创新方法 3.1现代建筑设计的创新要突出首创性 现代建筑的设计要具有创新性，就是要求建筑设计师要具有创新意识，将创新元素注入到建筑设计中，还要根据用户的需求以及时代的特点对创新模式予以改进。对建筑进行创新设计中必然会存在一定的风险，或者是经济层面的风险，或者是技术层面的风险，都会让部分建筑设计师望而却步。但是，建筑设计中要获得很好地发展，就要实现创新，这种创新仅仅停留在技术层面是不够的，更要注重文化层面的创新，当然也会导致文化风险。在建筑设计创新的过程中，必然会存在诸多不可知的因素，需要不断地实验才能积累经验，规避各种风险。建筑设计创新中存在风险，就会导致经济问题，大量的资金投入，如果创新中存在风险，就会出现资金浪费的问题，在经济上的风险必然会存在。建筑设计中存在文化元素，体现出建筑的文化内涵。但是文化风险也是存在的。由于人们的文化审美层次不同，对于建筑的文化内涵也有不同的界定，这就决定了建筑设计中融入文化元素必然会存在风险。在建筑设计创新中，这些风险的存在是必然的，在设计中就要对风险做好预测工作，采取有效的措施规避风险，让建筑设计既满足用户的需求，又提高了审美层次，与周围的环境更好地融合。 3.2注重以保护环境 建筑物不断发展，建设与自然环境资源之间存在着很大的矛盾，因此，国家现在越来越提倡绿色建筑，使建筑物在其寿命年限中得到完好保存的同时，最大程度降低能源消耗，提升城市土地使用空间的利用率，充分实施旧城改造方针，合理利用土地资源，尽量使建筑空间达到最完美的建筑设计。建筑行业的从业人员要节约资源、保护环境、爱护环境，用我们的实际行动打造环保建筑与绿色建筑，塑造完美的建筑形象，严格按照《环境保护法》的规章制度进行全面施工，严格控制噪音和粉尘对周边居民和环境的影响。减少大气污染、水污染、噪音污染，我们要制定相应的措施，保护环境，人人有责，应采取一系列可行的措施减少各种污染。例如，为减少水污染，可以采取以下措施：沿着施工现场建筑四周设置排水沟，生活污水和施工污水经过沉淀处理排入排水沟，并对排水沟定期进行清洁，避免发生雨水
《现代设计方法》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有 习题 【说明】：本课程《现代设计方法》（编号为09021）共有单选题,计算题,简答题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题,单选题]等试题类型未进入。 一、计算题 1. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 342)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε。 2. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 32)(m in 2+=x x f ，给定[][],1,2a b =-，取1.0=ε 3. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 432+=x )x (f min ，给定[][]40,b ,a =，取10.=ε。 4. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 12)(m in 3+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取5.0=ε 5. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 107)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε 6. 用梯度法求解无约束优化问题： 168)(m in 22221+-+=x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(= ，计算精度1.0=ε。 7. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(= ，1.0=ε。 8. 用梯度法求解44)(m in 22221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。
9. 用梯度法求解无约束优化问题：1364)(m in 222 121+-+-=x x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(=，计算精度1.0=ε。 10. 用梯度法求解1212221422)(m in x x x x x X f --+=,[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。（请迭代两次） 11. 有三个可靠度均为0.9的子系统组成的并联系统，试比较纯并联及2/3[G]表决系统的可靠度。 12. 一个由2个子系统组成的系统，其可靠度指标为0.85，试按等同分配法分配子系统的可靠度：（1）组成串联系统，（2）组成并联系统。 13. 已知某零件的应力和强度均呈正态分布，零件强度：MPa 516=δμ（均值），MPa S 2.24=δ（标准差），应力：MPa 378=σμ（均值），Mpa S 5.41=σ（标准差），试计算零件的可靠度与失效概率。 14. 由应力分析表明，某零件所承受的应力是拉应力，可用正态分布来描述，MPa T 3500=μ，标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述，其均值MPa C 1000=μ，标准差MPa S C 150=。由强度分析表明，该零件的强度也服从正态分布，其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时，零件强度的标准差的最低值应为多少? 15. 由应力分析表明，某零件所承受的应力是拉应力，可用正态分布来描述，MPa T 3500=μ，标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述，其均值MPa C 1000=μ，标准差MPa S C 150=。由强度分析表明，该零件的强度也服从正态分布，其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时，零件强度的标准差的最低值应为多少?
现代建筑设计中的自然通风 摘要：自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，它具有节能、改善室内热舒适性和提高室内空气品质的优点。文章从建筑师的角度出发，阐述了在现代建筑设计中，如何通过建筑上的措施，来实现良好的自然通风效果，以期能够引起建筑师对自然通风技术的重视。1.现代建筑对自然通风的重新认识 自然通风是指利用空气的密度差引起的热压或风力造成的风压来促使空气流动而进行的通风换气。这是一项传统的建筑防热技术，在世界各地的传统民居中，得到了广泛的应用。在湿热地区，我们看到的传统民居往往有这样的外表：建筑都有开阔的窗户；采用轻便的墙体；深远的挑檐；高高在上的顶棚并且设置有通风口；建筑往往架空，以避开地面的潮气和热气，采集更多的凉风……这样形象的背后，隐藏着劳动人民对利用自然通风技术的朴素观念。自然通风是一种具有很大潜力的通风方式，是人类历史上长期赖以调节室内环境的原始手段。 空调的产生，使人们可以主动的控制居住环境，而不是象以往一样被动的适应自然；空调的大量的使用，使人们渐渐淡化了对自然通风的应用。而在空调技术得以普及的今天，迫于节约能源、保持良好的室内空气品质的双重压力下，全球的科学家不得不重新审视自然通风这一传统技术。在这样的背景下，把自然通风这一传统建筑生态技术重新引回现代建筑中，有着比以往更为重要的意义：自然通风不仅能够有效的实现室内环境的降温，还能够节约常规能源、减少环境污染，同时还能够极大的改善室内环境品质。 2.现代建筑设计中实现自然通风的方式与分析 建筑物中的自然通风在实现原理上有由“风压”和“热压”引起的空气流动。在实践中，往往由于条件所限制，单纯利用风压或热压不能满足通风需要，因此又可以有风压和热压结合，甚至采用机械辅助自然通风。 传统的热带民居已经为我们积累了大量自然通风的宝贵经验。现代建筑中对自然通风的利用不局限于传统建筑中的开窗、开门通风，而是需要综合利用室内外条件，在实现上有了更丰富的技术措施和更严格的舒适条件的限制。在建筑设计阶段就开始有意识的根据建筑周围环境、建筑布局、建筑构造、太阳辐射、气候、室内热源等，来组织和诱导自然通风；在建筑构件上，通过门窗、中庭、双层幕墙、风塔、屋顶等构件的优化设计，来实现良好的自然通风效果。下面介绍并浅析适用于现代建筑的一些自然通风方式。
讲稿课程名称：现代设计方法 Modern Design Method 课型：选修课 总学时：40 学分数：2 任课教师：ooooo 授课对象：2006级 华中农业大学工学院
《现代设计方法》课程大纲 第一章绪论（2h） 第一节概述 第二节现代设计方法的概念 第三节现代设计方法的主要内容 第四节现代设计方法的学习的目的与意义 第二章优化设计（20h） 第一节优化设计的基本概念与数学模型 第二节优化设计的几何意义与终止准则 第三节一维搜索方法 第四节无约束优化方法 第五节约束优化方法 第六节多目标优化方法与离散变量优化问题 第三章可靠性设计（8h） 第一节可靠性设计概述 第二节可靠性基本概念和理论 第三节系统可靠性模型的建立、可靠性预计和分配 第四节可靠性设计方法 第四章有限元法（8h） 第一节有限元法概述 第二节有限元法的基本思想及其应用 第三节有限元法求解实例 第四节几种大型有限元分析系统简介 第五章其他现代设计方法（2h） 第一节可靠性设计 第二节动态设计 第三节人机工程学 第四节其它方法简介 本章小结
第一章绪论 第一节概述 一、现代设计的概念 设计：设计在通俗中说来是把各种先进技术成果转化为生产力的一种手段和方法。它是从给出的合理的目标参数出发，通过各种方法和手段创造出一个所需的优化系统或结构的过程。 设计方法设计中的一般过程及解决具体设计问题的方法、手段。 传统设计(Traditional Design)：人类的设计活动经历了直觉设计阶段、经验设计阶段、半理论半经验设计阶段，即所谓的传统设计阶段。 现代设计(Modern Design)：以市场需求为驱动、以知识获取为中心、以现代设计思想、方法和现代技术手段为工具，考虑产品的整个生命周期和人、机、环境相容性等因素的设计。 二、现代设计方法的产生背景（以机械工业为例）： 1)设计理论和实践的变化：过去，机械产品设计理论主要以力学为基础，在实践上主要以经验作为基础，现在，作为基础的理论远不止力学，还有系统论、控制论、信息论、传感理论、信号处理理论、电子学、计算机等等，作为实践的基础远不止经验，而且还涉及各有关的学科，同时，自身也在形成自己的学科体系——制造理论、工艺理论。 2)产品功能要求的变化：过去机械产品功能单一化、造型简单化、实用化，新的产品在不同程度上都同微电子技术、微计算机技术相结合，取代、延伸、加强与扩大人脑的部分作用。机械产品的种类和品种正日新月异，老的正在脱胎换骨，新的不断问世，几乎“无所不包”、“无孔不入”。 3)产品制造技术的变化：机械制造技术正在彻底改造，广泛采用各种高新技术，特别是微电子技术与电子计算机技术，从数控化走向柔性化、集成化、智能化，成为现代科技前沿热点之一。 4)机械工程、机械工业的企业管理发生根本性的变化：从以产品为主的管理发展到以面向市场信息为主的管理，并依靠建立在市场信息基础上的管理来实现企业与客户之间的相互沟通。过去主要是注重产品的质量，企业的管理主要集中在产量、产品的质量上；现在，企业在关注产品质量的同时，更多的关注市场需求，“客户需要什么样的产品，就设计什么样的产品”。 这些变化引起人们开始新的思考、新的认识，现代设计方法这门课程就是这些变化的结果，它是一门符合现代市场经济、知识经济时代发展需要的一门课程，作为工科的学生必须了解和掌握有关现代设计的思想和方法，通过这门课程的学习主要了解现代产品设计的主要方法，从思维观点发
环境变量 一．用牛顿法求函数 2214121)2()2(),(x x x x x f -+-= 的极小值点坐标（迭代二次）。 解 初始点T x ]2,3[0 = 则初始点处的函数梯度、海森矩阵及其逆矩阵为 ?? ????=??????---+-=?42)2(4)2(2)2(4)(21213 1 0x x x x x x f ????? ?--=??????--+-=?844148442)2(12)(21 02x x f ???? ??? ???=?=487241241121 )]([1 02x f 代入牛顿法迭代公式，得 T x f x f x x ? ? ? ???=??-=34,38)()]([0 1 2 1 - ??? ?????=??????---+-=?02732)2(4)2(2)2(4)(212 1311x x x x x x f 代入牛顿法迭代公式，得
?? ? ???=??-=26.152.2)()]([1 1 12 1 2 x f x f x x - 二、分析比较牛顿法、阻尼牛顿法、共轭梯度法、变尺度法和鲍威尔法的特点，找出前四种方法的相互联系。 比较牛顿法：牛顿法收敛很快，对于二次函数只需迭代一次便达到最优点，对非二次函数也能较快迭代到最优点，但要计算二阶偏导数矩阵及其逆阵，对维数较高的优化问题，其计算工作和存储量都太大。 阻尼牛顿法：可以看出原始牛顿法就相当于阻尼牛顿法的步长因子取成固定值1的情况。阻尼牛顿法每次迭代都在牛顿方向上进行一维搜索，避免了迭代后函数值上升的现象，从而保持了牛顿法二次收敛的特性，而对初始点的选取并没有苛刻的要求。 这类方法的主要缺点计算复杂，工作量大，要求计算机存储量大 共轭梯度法：共轭方向主要是针对二次函数的，但也可以用于一般非二次函数。共轭方向法是二次收敛的，计算程序简单，存储量相对较少 变尺度法：只需用到函数的一阶梯度；下降算法，故收敛全局；计算量小（不需要求矩阵逆）；一般可以达到超线性收敛（速度快） 鲍威尔法：多维无约束优化算法是在无约束优化算法之一，首先选取一组共轭方向，从某个初始点出发，求目标函数在这些方向上的极小值点，然后以该点为新的出发点，重复这一过程直到获得满意解，其优点是不必计算目标函数的梯度就可以在有限步内找到极值点。 三、已知约束优化问题minf(x)=(x 1-2)2+(x 2-x 1)2
现代建筑设计方法创新研究秦延鹏 发表时间：2018-05-22T10:40:08.970Z 来源：《基层建设》2018年第4期作者：秦延鹏蔡江娜[导读] 摘要：现代建筑设计的复杂性和数量都有了较大程度的提升，在具体设计过程中，如果仅仅依靠自身的经验和传统的设计方法，那么势必无法满足现代建筑设计的要求。 天津 300000 摘要：现代建筑设计的复杂性和数量都有了较大程度的提升，在具体设计过程中，如果仅仅依靠自身的经验和传统的设计方法，那么势必无法满足现代建筑设计的要求。特别是当前人们对现代建筑设计在满足实用性的同时，对其美观性和艺术性更为重视，文中对现代建筑设计方法创新进行了分析。 关键词：现代建筑；设计方法；创新思路 1现代建筑设计的构成要素 1.1建筑功能 这是首要要素，也是现代建筑设计与建造的目的所在。现代建筑与传统建筑的构成要素基本相同，最大区别在于计算机软件不同，其他要素比如建筑材料相同，都是由石材、钢筋等构成。对于大多数建筑而言，居住是首要功能和条件。建筑的应用时间较长，因此在设计建筑时，应充分考虑建筑的耐久性。 1.2建筑技术 从本质上来讲，建筑技术是一种建筑方式或者造屋手段。建筑构成要素包含的内容较多。比如结构、材料等。在建筑设计中，建筑技术的作用与意义较大，能够为现代建筑设计提供充足的技术保障。另外，在设计中，相关设计人员应严格遵循现代建筑结构设计标准和国家规定的相关要求，选择质量合格的新型建筑材料和性能较好的建筑设备。进而保障建筑的安全性能。 1.3建筑物艺术形象 居住是建筑设计和建造的第一目的或者第一要求，但并不是唯一目的或者唯一要求。还包括建筑的艺术性，这是为满足人们精神需求的本质所在。其艺术形象主要包括光影变化、立面构图、建筑群体等，因此需要考量的因素较为全面。无论缺少哪一个因素，都会不同程度影响建筑整体效果。其中，外部造型设计尤为重要，是影响视觉效果的关键因素。这就需要在设计过程中，采用新颖独特的设计手法，突出建筑物的特征和魅力。但是与外部造型设计不同，建筑内部空间设计不再一味强调美观性，而是追求实用性。而这些目标的实现，都需要在建筑设计阶段展开精密筹划与布局。 1.4经济合理性 一般而言，建筑建造过程中在，资金问题尤为突出，也是阻碍现代建筑发展的重要因素。因此为进一步提高现代建筑的经济效益，需要在设计阶段制订造价方案，包括材料、设备、结构形式的科学合理选择。这样既可以起到降低造价成本、提高建筑结构完整性的作用，又可以提高建筑物整体质量和设计水平。 2当前我国现代建筑设计创新思维中存在的问题 2.1盛行国外设计风 在设计现代建筑的过程中，对国外的设计风格盲目的跟随，这是我国建筑设计领域中一个致命的缺点。这样设计师在设计的过程中对于建筑的当地特色和总水平、造价的合理性、建造完成以后实际的运行成本等都不会充分的考虑，只是盲目的学习别人的风格，如星河湾风格或简欧风格是我国某一时期内各个城市内的建筑风格，它们基本上都相同。 2.2建筑设计过程中存在浮躁性和仓促性 工程开发是我国现代建筑大多数工程项目的来源，这样建筑领域的主宰主要是开发商或者主管开发项目的政府领导，开发商等业主从建筑的决策到建筑的形式和风格等整个过程中都掌握主导权，仿佛进入了设计师被业主教育的时代，业主的主要任务是加快工期的速度，设计师们的主要任务是将设计图纸着急忙慌的设计出来，双方都急于完成任务，在时间紧迫的情况下无法将具有本土特色的作品创作出来，从而造成盲目跟风的现象。 2.3没有足够重视建筑的细节 设计师要想将优秀的建筑设计出来，需要其在设计过程中将不断追求细节构造特征的整体美感性充分的展现出来。但是在实际的设计过程中，设计师设计出来的建筑不但没有将当地良好的文化特质体现出来，而且对建筑的比例、尺度和搭配的色彩等细节问题没有充分的重视，从而使建筑的整体美感性缺乏。 3现代建筑设计方法创新的措施 3.1对于功能方面的设计创新 建筑功能是如今较为重视的问题，是建筑中最基本的也是最易忽略的问题，所以在进行建筑设计方法创新的同时应时刻注意建筑的功能，使其得以顺利的实现。在进行设计方法创新时，要以建筑的功能作为创新的有效标准，从建筑材料的选择到整个建筑结构的设计及建筑施工，都要尽量在最大程度上实现建筑的功能，这是现代建筑设计方法创新重要的组成形式。 3.2对于技术选择方面的设计创新 在施工建筑工程中，施工技术在建筑中非常重要，良好的施工技术不仅可在施工过程中节省时间，控制材料的浪费，还能在投入使用时确保其建筑质量，所以施工技术选择的设计创新也十分必要。在进行工程建设时要用到的技术有很多，所以在进行技术选择的创新时也非常困难。在实际施工中，对不同的设计需求有不同的建筑技术，使技术的选择得到有效的创新，对建筑的质量及发展方向有很大的影响。 3.3对于艺术美感的设计创新 现在不仅是人们的眼光提高，对建筑的艺术美感要求也提高了许多。充满美感的建筑设计可以在一定程度上愉悦人们的心情减轻人们的压力，传统的设计方法已不能满足人们对于美的追求，所以现在施工建设一定要进行艺术美感设计的创新。这就要求相应工作人员在艺术美感的设计上积极创新。在此之前，相关设计人员要对现代建筑的美感及艺术感的要求进行研究与提高，体会其中的意味，并在进行建筑时使其体现出来，以此来促进建筑设计的创新，提高建筑的质量。