【结构设计】结构设计时计算模型参数应如何优化

纵论建筑结构设计中应如何进行技术优化摘要：人们物质需求及市场价格变化使得建筑的成本攀升，利用结构设计优化的方法对建筑结构进行优化设计是实现资源最大化的重要手段，本文建立了结构设计优化设计方法的模型及计算方法，同时强调了其在房屋结构设计应用中的注意事项，在建筑实践中具有极强的可操作性，同时结构设计优化也给建筑市场的发展带来了深远的意义。

关键词：结构设计；建筑结构；优化技术abstract: people material needs and market price changes make the cost of building up, use structure optimization design method of building structure optimization design is an important means to realize the resource of maximization, this paper established the structure design optimization design method and calculation method of the model, and to emphasize that the building structure design in the matters of attention in the application, in the construction practice with a strong operability, at the same time, the design optimization of structure to the development of the construction market brought about profound significance.keywords: structure design; building structure; optimization technology中图分类号： tu3 文献标识码：a 文章编号：近年来，由于土地价格市场的变化，不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力，同时，人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高，相应建筑产品的品质要求也就不断提高，这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求，而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标，这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法，提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥，实现经济化、实用性和适用性的良好目标。

张弦梁结构刚度参数分析与优化设计蒋友宝;黄星星【摘要】Stiffness analysis and optimization were performed for beam string structure ( BSS ) with the finite element method since it lacks sufficient discussion on parameter analysis and optimization on stiffness in current studies. Multiple models were built by varying the values of the major parame-ters ( e. g. ratio of the bending stiffness of upper chord to the axial stiffness of lower chord, ratio of the axial stiffness of upper chord to that of lower chord, height-to-span ratio and cable area of lower chord) of a beam string structure. The corresponding analysis was performed, and the effects of the major parameters on the global vertical stiffness and the suggestion on stiffness optimization were ob-tained. The results show that, within the mentioned ranges of the parameters, the stiffness of BSS is nearly proportion to its lower chord area when the height-to-span ratio, ratio of axial stiffness of up-per chord to that of lower chord and slenderness of upper chord are given;that it is recommended to adopt a large height-to-span ratio, a large sag-to-span ratio of cable and a small axial stiffness ratio of upper chord to lower chord for BSS design in order to obtain a large stiffness based on economic optimization.%针对现有关于张弦梁结构基于刚度的参数分析和优化研究较为缺乏的不足，采用有限元方法对此问题进行研究。

结构优化设计中的模型参数优化研究随着科技和工程领域的不断发展，结构优化设计在工程领域中的重要性越来越被重视。

模型参数优化是结构优化设计过程中的关键环节之一，它能够通过调整模型参数的值来优化设计方案，使得结构的性能指标得到最大程度的提升。

本文将深入探讨结构优化设计中的模型参数优化研究，希望能够对相关领域的研究和实践提供一定的启示。

首先，模型参数优化的定义和目标是什么？在结构优化设计中，模型参数指的是影响结构性能的模型参数，如材料的弹性模量、截面形状的尺寸参数等。

模型参数优化的目标是通过调整这些参数的值，使得结构的性能指标达到最优。

通常情况下，结构的性能指标可以是结构的强度、刚度、稳定性等。

在模型参数优化中，采用何种优化方法是一个关键的问题。

常见的优化方法包括梯度优化法、遗传算法、粒子群算法等。

梯度优化法适用于问题的目标函数存在可导性质的情况，可以通过计算目标函数在参数空间中的梯度信息来进行参数更新。

遗传算法和粒子群算法则是一类启发式全局优化方法，它们通过引入随机性和群体智能来搜索参数空间中的最优解。

另外，对于模型参数的选择和调整也是模型参数优化中一个重要的问题。

模型参数的选择应考虑到其对结构性能的影响程度，如选择合适的材料强度设计值、适当调整截面的尺寸比等。

参数调整的过程通常是一个迭代的过程，通过不断地试验和验证来优化设计方案。

在模型参数优化的过程中，还需要考虑到参数的特征和约束条件。

参数的特征包括参数的类型（离散型或连续型）、取值范围等。

约束条件则是对参数取值的限制，可以来自于结构设计的要求，如最小尺寸限制、最大应力限制等。

在优化过程中，需要找到合适的参数取值，既满足约束条件又使得目标函数达到最优。

此外，对于结构优化设计中的模型参数优化研究，还需要考虑到不确定性因素的影响。

在实际工程中，存在着各种不确定性因素，如材料的强度变异、荷载的随机性等。

因此，在进行模型参数优化时，需要考虑这些不确定性因素的影响，并采用相应的方法来处理和优化。

结构优化设计方法知识点结构优化设计方法是指通过对结构进行合理的改进和优化，以获得更高的性能和效率。

本文将介绍一些常见的结构优化设计方法的知识点，包括响应面法、灵敏度分析、遗传算法以及拓扑优化方法。

响应面法是一种通过建立数学模型来优化结构设计的方法。

它通过对设计参数进行调整，并通过对结构进行有限元分析，得到结构的响应结果，进而建立响应面模型。

通过分析响应面模型，可以确定结构的最优设计参数。

响应面法具有计算量小、参数敏感性分析快速等优点，适用于对连续参数进行优化设计。

灵敏度分析是一种通过计算结构响应关于设计参数的导数，来评估设计参数对结构性能的影响程度的方法。

通过灵敏度分析可以确定影响结构性能最大的设计参数，并进而调整这些参数，以实现结构的优化设计。

灵敏度分析可以帮助工程师更好地理解结构的性能特点，从而指导结构的优化设计过程。

遗传算法是一种基于遗传学原理的优化算法，适用于复杂结构的优化设计。

遗传算法模拟了自然界中生物进化的过程，通过不断地生成、选择、交叉和变异个体来搜索最优解。

在结构优化设计中，遗传算法可以用于确定结构的拓扑结构和设计参数，以实现结构的优化设计。

遗传算法具有全局搜索能力强、适用于高维问题等优点，广泛应用于结构优化设计中。

拓扑优化方法是一种通过优化结构的形状来减小结构的重量的方法。

拓扑优化方法通过对结构的单元进行添加、删除或者调整，来实现结构拓扑的优化设计。

拓扑优化方法可以帮助工程师找到结构中的关键部位，并通过优化结构拓扑来减小结构的重量，提高结构的性能。

拓扑优化方法广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。

总结起来，结构优化设计方法包括响应面法、灵敏度分析、遗传算法和拓扑优化方法。

这些方法在结构优化设计中发挥着重要作用，可以帮助工程师更好地优化结构设计，提高结构的性能和效率。

在实际应用中，工程师可以根据具体问题和需求选择合适的方法进行优化设计，以实现结构的优化和提升。

通过灵活应用这些结构优化设计方法，我们可以不断改进工程结构的设计，为各行业的发展提供支持。

建筑结构设计要点及计算模型调整【摘要】在建筑结构方案确定以后，需要收集大量的设计信息，设计参数已经选定的情况下接下来的工作就是结构建模计算和调整修改的工作，本文对设计要点等内容进行了论述和分析，并提出了相应的要求，并对计算模型采取合理的调整，以使得结构更加合理。

[关键字] 建筑结构；结构设计；计算模型；模型调整引言目前，人们在具体的建筑空间结构体系整体研究上还有一定的局限性，在设计过程中采用了许多假定与简化。

作为建筑结构设计工程师不应盲目的照搬照抄规范，应该把它作为一种指南、参考，并在实际设计项目中作出正确的选择和判断。

这就要求结构工程师对建筑物整体结构体系与各基本分体系之间的力学关系有透彻的认识，并通过多年的所积累的结构设计经验应用到实际工作当中。

1.结构设计的要点1.1各层结构布置图的绘制（1）预制板的布置（板的选用、板缝尺寸及配筋）。

标注预制板的块数和类型时，不要采用对角线的形式。

因为此种方法易造成线的交叉，宜采用水平线或垂直线的方法，相同类型的房间直接标房间类型号。

应全图统一编号，可减少设计工作量，也方便施工人员看图，板缝尽量为40，此种板缝可不配筋或加一根筋。

布板时从房间里面往外布板，尽量采用宽板，现浇板带留在窗处，现浇板带宽最好大于等于200（考虑水暖的立管穿板）。

如果构造上要求有整浇层时，板缝应大于60。

整浇层厚50，配双向6@250，混凝土c20。

纯框架结构一般不需要加整浇层。

构造柱处不得布预制板。

地下车库由于防火要求不可用预制板。

框架结构不宜使用长向板，否则长向板与框架梁平行相接处易出现裂缝。

（2）现浇板的配筋（板上、下钢筋，板厚尺寸）。

板厚一般取120、140、160、180 四种尺寸或120、150、180 三种尺寸。

尽量用hrb400级钢包括8、10，及直径大于等于12 的受力钢筋，除吊钩、预埋件直锚筋外，不得采用一级钢。

钢筋宜大直径大间距，但间距不大于200，间距尽量用200（一般跨度小于6.6m 的板的裂缝均可满足要求）。

机械结构设计中的模态分析与优化机械结构设计是现代机械工程领域的关键环节之一。

在设计机械结构时，我们需要追求更高的性能和更好的可靠性。

而模态分析和优化是帮助我们实现这一目标的重要工具和方法。

模态分析是一种用来研究和评估机械结构动力学特性的分析方法。

它通过分析机械结构的固有频率和模态形态，来了解和预测结构在振动和冲击载荷下的响应和稳定性。

在机械结构设计中，模态分析可以解决诸如结构自由振动、固有频率、模态形态和阻尼等问题。

在进行模态分析时，我们需要将结构模型化为一个数学模型，并利用数值计算方法求解其固有频率和振型。

常用的模态分析方法有有限元方法和模态分析法等。

有限元方法是一种将连续体分割成离散的有限元的方法，通过求解离散结构的特征值问题来获得结构的固有频率和振型。

模态分析法则是一种通过对结构加上激励，观察结构的振动响应，从而得到结构的固有频率和模态形态的方法。

这些方法可以帮助设计师更准确地了解结构的动力学特性，从而在设计中合理地选择材料、调整结构参数和改善结构刚度等。

模态分析的结果对机械结构的设计和优化具有重要意义。

首先，通过分析结构的固有频率和振型，我们可以避免在结构设计中遇到共振问题，从而保证结构在工作中的稳定性和可靠性。

其次，通过模态分析可以确定结构的主要振型和具有较大振幅的部位，有利于进一步进行振动和噪声控制。

最后，通过对结构模态进行优化，可以实现结构的轻量化和性能的提高。

例如，可以通过改变结构的材料、形状和连接方式等来改变结构的固有频率，从而实现结构的优化设计。

在进行机械结构的模态分析时，我们还需要考虑其他因素的影响，如结构的阻尼特性和非线性特性。

阻尼特性是指在振动中能量损失的能力，常用的阻尼模型有比例阻尼和附加阻尼等。

非线性特性是指结构在受到较大振动幅度时，材料和连接方式等会发生变化，导致结构的刚度和动态特性发生改变。

这些因素的综合影响对于结构的动力学分析和优化具有重要意义。

总结起来，机械结构设计中的模态分析与优化是一项重要而复杂的任务。

工程结构设计中的优化方法工程结构设计是建筑、桥梁、电力设施等各种工程的核心环节，它直接关系到工程项目的安全性、经济性和可持续性。

优化方法在工程结构设计中起到重要的作用，能够提高设计效率和性能，减少资源的浪费，同时满足项目的需求。

本文将介绍一些常用的工程结构设计中的优化方法。

一、参数优化参数优化是在已有的工程结构设计基础上，通过调整结构中的参数来实现性能的最佳化。

例如，在桥梁设计中，可以通过调整桥梁的跨度、支座位置、梁高等参数来达到最佳的结构性能。

参数优化可以利用数值模拟和优化算法进行，如遗传算法、粒子群算法等。

通过不断迭代优化，可以得到最佳的参数解，使得结构的重量最小、刚度最好、应力最小等。

二、材料优化材料优化是指在工程结构设计中选择合适的材料，以满足设计要求和经济性。

不同的材料具有不同的强度、刚度和耐久性等特性，其中一种最常用的材料是钢和混凝土。

在材料优化中，需要考虑结构的强度、刚度要求，以及材料的可获得性和成本等因素。

通过选择合适的材料，可以实现结构设计的最优化，提高工程的性能和经济性。

三、拓扑优化拓扑优化是一种通过调整结构形状来实现性能优化的方法。

在拓扑优化中，结构设计被看作是材料分布在二维或三维空间中的过程。

通过删除、扩展或重新排列材料，可以实现结构的性能最佳化。

拓扑优化可以应用于多种工程领域，如建筑结构、飞机翼设计、电力设备设计等。

通过拓扑优化，可以减少结构的重量，提高结构刚度和稳定性。

四、多目标优化多目标优化是一种集成多个指标，同时考虑多个设计变量的优化方法。

在工程结构设计中，往往存在多个冲突的设计目标，如结构的重量和刚度、成本和安全性等。

多目标优化的目标是通过权衡各种设计变量，找到一个最佳的设计解，使得不同的目标得到最优的平衡。

多目标优化方法包括Pareto优化方法、加权和方法等。

通过多目标优化，可以提供工程师选择最佳设计解的依据。

五、软件工具优化随着计算机技术的快速发展，工程结构设计中的优化也得到了很大的支持。

建筑结构设计中PKPM软件的运用及注意事项【摘要】PKPM系列软件是中国建筑科学研究院研发的建筑结构设计软件，包括建筑、结构、特种结构、设备、概预算五个方面的内容。

应用范围全面, 功能强大, 自动化程度高, 是众多建筑设计软件中最权威的设计软件之一。

其中尤以结构设计软件最受设计人员的青睐, 成为结构设计人员不可或缺的重要工具。

本文笔者主要对PMCAD 软件的运用及应注意到的问题进行简要的分析。

【关键词】结构设计；PKPM软件；注意事项；一、PKPM软件在建筑结构设计中的运用（一）结构计算振型数的确定采用振型分解反应谱法进行结构水平地震作用计算时,《抗规》第5.2.2条规定:不进行扭转耦联计算的结构, 确定水平地震作用标准值的效应,可只取前2-3个振型, 当基本自振周期大于1.5s或房屋高宽比大于5时,振型个数应适当增加。

《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)第3.3.10条规定: 对于不考虑扭转耦联振动影响的结构,结构计算振型数规则结构可取3；当建筑较高、结构沿竖向刚度不均匀时,可取5-6。

上述规范的条文说明均要求振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量90%所需的振型数。

《高规》第5.1.13条规定:B级高度的高层建筑结构和复杂高层建筑结构抗震计算时,考虑平扭耦联计算结构的扭转效应,振型数不应小于15；对多塔结构的振型数不应小于塔楼数的9倍,且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。

TAT 在TAT-4.out文件、SATWE在WZQ.out文件PMSAP在工程名TB.RPT文件中查看X,Y向的有效质量系数。

我们都知道,结构计算振型数增加, 水平地震作用效应增大,即内力和变形增大；振型数如取少了, 后续振型产生的地震作用效应未能计入, 导致计算结果不安全, 所以,振型数要尽量取得多。

但对大型结构, 过多的振型数,导致运算时间过长, 并对计算机的内存也要求大, 而最后的那些高振型对结构地震作用贡献也不大,因此,也不必所有的振型都计算, 当有效质量系数超过0.9,就意味着计算振型数够了；如果小于0.9,说明后续振型产生的地震作用效应不能忽略, 应增加振型数重算。