建筑结构优化设计
建筑结构设计优化,提高结构设计质量
建筑结构设计优化，提高结构设计质量随着城市化进程的加速，建筑结构设计在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。
建筑的结构设计直接影响着建筑物的稳定性、安全性、经济性和美观性。
如何优化建筑结构设计，提高结构设计质量成为了当前建筑行业中一个十分关键的问题。
建筑结构设计的优化，既要从理论上提高设计水平，又要从实践中不断摸索和改进，下面将简要介绍一下建筑结构设计优化的方法。
建筑结构设计的优化要从结构方面入手。
结构设计是建筑设计中的重要组成部分，能否合理的提高结构的使用寿命、降低能量消耗以及优化构件材料的使用，这些关键问题都需要从结构设计方面入手。
建筑结构设计应该充分考虑建筑的功能和使用要求，根据建筑周围的环境和地理条件，设计出最适合的结构形式。
要注重结构的稳定性和安全性，避免结构在使用过程中出现倒塌等问题。
要注重结构的经济性，尽量降低结构的成本，提高结构的使用效益。
建筑结构设计的优化要从材料方面入手。
建筑结构设计中，材料的选择直接影响着结构的性能和质量。
在结构设计过程中，要充分考虑材料的选用。
要选择适合建筑结构的材料，考虑材料的性能、成本、可持续性和环保性等因素，合理选择材料，以提高结构的设计质量。
建筑结构设计的优化要从技术方面入手。
随着科学技术的不断进步，建筑结构设计也在不断发展和改进。
要不断学习和掌握最新的结构设计技术，利用先进的计算机软件和仿真技术分析结构的受力情况，从而提高结构设计的准确性和可靠性。
要注重创新，不断探索新的结构设计理念和方法，以提高结构设计的水平和质量。
建筑结构设计的优化要从管理方面入手。
建筑结构设计是一个系统工程，需要有组织地进行管理和协调。
要加强对结构设计的监督和检查，及时发现和纠正设计中的问题。
要注重团队合作，加强不同专业之间的沟通和协作，互相配合，共同解决设计中的难题，提高设计质量。
建筑结构设计的优化是一个复杂、系统的工程，需要从多个方面入手，全面提高结构设计的质量。
只有不断倾听市场的需求，充分发挥设计师的智慧和创造力，加强研究和实践，才能不断提高建筑结构设计的水平，为社会创造更美好的建筑环境。
建筑结构设计的优化方法及应用分析
建筑结构设计的优化方法及应用分析
随着建筑工程技术的不断发展，建筑结构设计正变得越来越重要。
而建筑结构设计的优化可以有效地提高建筑物的性能，并减少其成本。
本文将介绍一些常用的建筑结构设计优化方法，并分析其应用。
1. 最小重量优化方法
最小重量优化方法是建筑结构设计中最常见的一种优化方法。
其基本原理是通过改变结构的某些参数，使得结构在承受载荷的重量最小。
最小重量优化方法可以应用于各种建筑结构，如楼板、框架、柱子等。
该方法的主要优点是简单易行，且能够显著减少结构的重量，降低建筑成本。
2. 最小挠度优化方法
最小挠度优化方法是在满足一定约束条件的前提下，使结构的挠度最小。
挠度是建筑结构的一个重要性能指标，能够反映结构的刚度和稳定性。
通过优化设计，可以减小结构的挠度，提高其刚度和稳定性。
最小挠度优化方法在高层建筑的设计中得到广泛应用，能够有效避免结构的振动问题。
4. 多目标优化方法
多目标优化方法是指在优化设计时，同时考虑多个目标函数。
通过权衡不同目标之间的关系，可以得到一个全局最优解。
多目标优化方法在建筑结构设计中的应用非常广泛，能够在不同的设计要求之间进行平衡，提高结构的综合性能。
建筑结构设计的优化方法包括最小重量优化方法、最小挠度优化方法、最小成本优化方法和多目标优化方法。
这些方法在建筑结构设计中得到了广泛应用，能够提高建筑物的性能，并降低其成本。
优化设计不仅需要考虑结构的性能和经济性，还需要考虑结构的施工可行性、可维护性和环境友好性等因素。
在实际工程中，应根据具体情况选择合适的优化方法，并兼顾各种设计要求。
建筑结构设计优化方法及应用解析
建筑结构设计优化方法及应用解析建筑结构设计是建筑设计的重要组成部分，对于建筑物的安全、稳定性、经济性、美观度等方面都有着重要的影响。
而建筑结构设计优化则是在满足建筑使用功能、安全稳定等基本要求的前提下，利用最少的材料、最优的结构形式、最佳的结构参数来满足建筑物的使用效果和经济效益。
1. 结构材料优化：选择合适的材料是建筑结构设计优化的重要环节之一。
根据建筑物所处的环境条件、建筑物的使用性质以及结构本身的受力特点等因素，选用适合的材料，例如在高寒地区建筑物可以选用保温性好的聚苯板材，而在热带地区则可以选用透气性好的石材等。
2. 结构形式优化：结构形式是建筑物的骨架，根据不同的建筑用途，可以选择不同的结构形式。
例如，多层住宅可以选用框架结构或剪力墙结构，而高层大楼可以选用框架-筒状结构或框架-承重墙结构等。
3. 结构参数优化：结构参数是建筑结构设计的重要组成部分，包括结构的形状、尺寸、比例等。
优化结构参数可以提高结构的强度、刚度、稳定性和使用寿命等，同时还可以减少材料的使用量和工程造价。
1. 节能建筑：在当前提倡低碳环保的大环境下，建筑节能已成为建筑设计的重点之一。
在建筑结构设计时，通过选用适合的材料、采用节能结构形式和控制结构尺寸等方式，可以大大减少建筑能源的消耗，实现建筑节能的目标。
2. 桥梁设计：桥梁是建筑结构设计的重要领域之一。
在桥梁设计中，应根据桥梁所处的地形、气候、交通量等因素来选择合适的结构形式、材料和结构参数等，以提高桥梁的稳定性和承载能力。
3. 建筑抗震：建筑结构抗震是建筑设计的重要组成部分，在设计过程中应根据建筑物所处的地震地区、建筑物的地震烈度、结构的受力状态等因素来选择合适的结构形式和材料，以保证建筑物在地震中的稳定性和安全性。
综上所述，建筑结构设计优化是提高建筑物稳定性，减少造价、实现节能环保的有效手段，应在建筑设计中得到应用。
建筑结构优化设计基本原则
建筑结构优化设计基本原则建筑结构优化设计是指通过选择合适的结构形式、材料和施工工艺等手段，在满足建筑功能和使用要求的前提下，使建筑结构在抗震、抗风、抗爆炸等外部力作用下具有较好的性能和稳定性。
下面是建筑结构优化设计的基本原则：1.结构合理轻量化：通过简化结构形式、减少构件数量和尺寸、合理布置构造体系等方法，降低建筑结构的自重，减少材料的使用量，从而达到结构轻量化的目的。
2.建筑构造合理布局：适应建筑功能和使用要求，通过合理布置构件，提高结构系统的整体效应，降低结构单元的变形和挠度，增强结构的稳定性和刚度。
3.抗震设防要求：根据建筑所处的地震烈度区划和建筑高度、使用性质等因素，确定合理的抗震设防要求，包括抗震设计水平、选用适宜的结构形式、材料和施工工艺等。
抗震设防要求的合理确定可以提高建筑的抗震能力，保证人员的生命安全和财产安全。
4.建筑结构材料的选择：根据建筑的使用要求和结构特点，选择适宜的结构材料。
常用的材料包括钢筋混凝土、钢结构、木结构等。
合理的材料选择可以提高结构的强度和刚度，提高结构的抗震性能和耐久性。
5.结构荷载的合理分配：结构设计时要根据建筑的使用要求，合理分配荷载，在结构的各个部位合理布置荷载，并通过合理的构造体系，使荷载能够传递到地基上。
合理的荷载分配可以提高结构的整体承载能力和稳定性。
6.施工工艺的优化：在建筑施工过程中，要采用合理的施工工艺，保证结构的质量和稳定性。
施工工艺的优化主要包括合理安排施工序列、控制施工时间和施工质量、加强施工过程的监督和管理等。
7.结构性能评估与监测：建筑完成后，要对结构进行性能评估和监测，及时发现和处理结构的问题，保证建筑的安全和使用性能。
建筑结构优化设计的基本原则是在满足建筑功能和使用要求的前提下，通过合理的结构设计和施工工艺，提高结构的性能和稳定性。
在实际工程中，设计师和施工人员还需根据具体情况灵活运用这些原则，结合实际情况进行综合设计和施工。
什么是结构优化设计
什么是结构优化设计1房屋建筑结构优化设计的内容在进行房屋建筑结构的优化设计时，首先需要对优化设计的主要内容进行了解。
通常来说，优化内容由主体结构以及子结构构成。
第一步需要先分析柱结构。
柱结构好比人的神经中枢，一旦柱结构的设计出现问题，整个建筑物都会存在隐患，需要及时对柱结构进行优化设计以及改进。
第二部需要分析子结构。
子结构由屋盖结构及下部的基础结构构成，子结构就像人体神经中枢中的神经末梢，一旦字结构的设计不合理，就会影响到柱结构的平稳性。
因此，设计师需要对子结构进行科学合理地优化和调整，让它们与主结构更为匹配。
房屋建筑结构设计主要包括对房屋工程总体的优化设计以及对房屋工程分布结构优化设计。
在进行具体的优化过程时，可以依据实际的施工情况，在满足了设计规范以及使用要求的基础上对房屋建筑结构进行优化设计，实现综合的经济效益。
2房屋建筑结构设计优化的作用房屋建筑结构的优化设计不但需要使建筑结构的长远效益得到满足，还需要有效控制建筑结构的投资额度，有效提升建筑结构的可靠度以及合理性。
与较为传统的房屋建筑结构优化设计相比起来，优化新时代的房屋建筑结构设计能够在很大程度上降低工程造价，不但能够优化投资，还能够优化技术，通过满足材料性能的合理性来保证建筑结构质量的要求，不断协调房屋建筑的内部单元，同时还需要完善房屋建筑的安全性，对房屋建筑结构的优化设计方法进行科学合理地决策，保障房屋建筑结构的优化设计能够顺利完成。
3房屋建筑结构优化设计的要求3、1安全性人类最主要、最基本的生存环境就是房屋建筑，人们的日常生活及活动都不能与建筑环境分离开来。
因而，新时期房屋建筑结构的优化设计首先就需要满足安全性，这是房屋建筑结构设计中最为基础的要求。
在进行优化设计时，不能仅仅考虑到功能性以及经济性，还需要重视建筑结构设计安全性的决策、设计及具体建设。
在设计建筑结构的过程中，安全性是首先需要考虑的因素。
3、2功能性建筑结构优化设计最为本质的要求是功能性，要求建筑物能够给使用着带来安全、优质、舒适的生活环境。
建筑工程结构设计中的优化设计分析
建筑工程结构设计中的优化设计分析建筑工程结构设计是建筑工程的重要组成部分，它在保证建筑安全的前提下，力求在材料投入、建筑体积、施工工期等方面实现最优化设计。
优化设计是指通过分析工程设计所涉及的诸多参数输入和输出，以及不同变量之间的相互作用关系，选择最佳的方案，实现最优化的设计目的。
本文将介绍建筑工程结构设计中的优化设计分析。
1. 目标函数的确定工程结构设计中的目标函数一般是指对工程的投资成本、工程的运营维护成本、工程的使用寿命等进行综合评价的函数。
在设计变量有限且已知条件下，通过建立应力、位移等性能指标的优化模型，可以得到目标函数值，并最终实现优化设计目的。
2. 变量的选取在工程结构设计过程中，需要确定哪些变量是可以改变的，哪些变量是不可变的。
通常，可变的变量比较多，如截面形状、截面尺寸、材料类型、寿命要求等，而不可变的变量则比较少，如建筑的用途、建筑要求的稳定性等。
正确地选取变量是优化设计的前提。
3. 变量的离散化在确定变量后，需要对这些变量进行离散化处理。
离散化可以将连续的变量从连续域转换为离散域，从而方便计算。
在离散化后，可以利用已有的数学工具对变量进行分析和优化计算。
4. 可行性分析在执行优化设计时，需要对每个可行的参数组合进行验证，以确保方案的可行性。
在这个过程中，需要考虑诸如应力、变形、刚度、破坏等方面的限制条件，以及施工和运行维护的实际情况，从而得出最终的建议设计参数组合。
5. 多目标优化在实际生产中，往往需要考虑多种因素，不同的因素之间往往具有一定的矛盾性。
对于这种实际情况，可以采用多目标优化方法，通过制定不同的优化目标函数，同时考虑多种优化目的，最终得到综合最优方案。
6. 结构优化结构优化是在确定目标函数、变量选取、变量离散化、可行性分析的基础上，采用数学工具来对结构进行参数化建模、分析和优化的过程。
结构优化的本质是将结构设计问题转化为数学优化问题，利用数学分析方法进行计算分析。
建筑结构优化设计
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案例四：住宅楼的结构优化设计
总结词
提高居住舒适度与降低成本
详细描述
住宅楼的结构优化设计主要关注提高居住舒适度和降 低成本。通过合理设计建筑结构和隔墙，减少噪音和 振动对居民的影响，提高居住舒适度。同时，也需要 考虑建筑成本的控制，选择经济合理的建筑材料和构 造方式，以降低建筑成本。
05
建筑结构优化设计的挑战 与前景
构件形状优化
通过改变构件的形状，如 圆形、方形等，以适应不 同的建筑需求和场地条件 。
建筑结构材料优化
材料选择
根据结构体系和构件要求，选择 合适的建筑材料，如钢材、混凝
土、木材等。
材料用量优化
通过合理的材料用量配比，降低成 本的同时满足结构的性能要求。
材料性能优化
选择具有优异性能的材料，如高强 度钢、高性能混凝土等，以提高结 构的整体性能。
结构布置
通过合理的结构布置，提 高结构的整体性能，如刚 度、承载能力、稳定性等 。
结构传力路径
确保结构传力路径明确、 直接，以提高结构的抗震 性能和抗风性能。
建筑结构构件优化
构件尺寸优化
通过调整构件的尺寸，如 梁的宽度、柱的高度等， 以实如焊接、螺栓连接等， 以提高结构的整体性和稳 定性。
利于环境保护。
改善建筑经济性
优化设计可以改善建筑的经济性 ，包括提高建筑的节能性能、降 低运营成本等。这有助于提高建 筑的竞争力，促进可持续发展。
建筑结构优化的发展趋势
多目标优化
传统的结构优化主要关注单个目标的优化，如成本最低或重量最轻。然而，在实际工程中，往往需要 同时考虑多个目标，如刚度、强度、稳定性、耐久性、材料消耗等多个因素。因此，多目标优化已成 为结构优化的一个重要研究方向。
建筑结构设计的优化方法及应用分析
建筑结构设计的优化方法及应用分析一、引言建筑结构设计是指按照建筑物的功能、使用寿命、经济效益和安全要求，对建筑结构的形式、尺寸、材料和连接方式等进行技术规划和设计。
随着科技的不断发展和人们对建筑品质的不断追求，建筑结构设计也越来越受到重视。
在建筑结构设计过程中，如何优化设计方法、提高设计效率和确保设计质量成为了工程师们需要解决的重要问题。
本文将对建筑结构设计的优化方法进行分析，并探讨其在实际应用中的意义和作用。
二、建筑结构设计的优化方法1. 多目标优化方法在建筑结构设计中通常存在多个设计目标，如结构的安全性、经济性和环境友好性等。
多目标优化方法通过建立多个设计目标的数学模型，并运用多目标优化算法进行求解，找到多个设计目标之间的最佳平衡点。
这种方法可以有效提高设计的综合效益，是当前建筑结构设计中比较常用的优化方法之一。
2. 参数化设计方法参数化设计方法是指通过建立参数化模型，将建筑结构的形式、尺寸、材料等设计参数与设计目标进行耦合，通过对设计参数进行调整和优化，来实现对建筑结构设计的优化。
参数化设计方法借助计算机辅助设计软件，可以实现对大量设计方案的自动化生成和快速比较，具有较高的设计效率和灵活性。
智能优化方法是指基于人工智能技术的优化方法，如遗传算法、粒子群算法、人工神经网络等。
这些智能优化方法具有一定的优化搜索能力和全局寻优能力，能够克服传统优化方法在高维空间中搜索效率低、易陷入局部最优等问题，对于复杂的建筑结构设计问题具有很好的适用性。
1. 提高设计效率传统的建筑结构设计方法主要依靠设计师的经验和直觉，设计过程比较复杂和耗时。
而采用优化方法可以通过数学模型和计算机算法，实现对设计参数的自动化调整和优化，提高了设计的效率和精度，减少了设计周期和人力成本。
采用优化方法可以充分考虑到结构的多个设计目标，找到最优的设计方案，提高了结构在安全性、稳定性、经济性等方面的综合性能，确保了设计质量和可靠性。
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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
在工程建设中，采用高标号的钢筋混凝土可以减少主要受力体梁柱等构件的横截面，减轻结构本体的重量，提升建筑的抗震能力。
同时要考虑建筑材料的品种、质量、价格以及对周围环境的适应程度来保证建筑的抗震能力。
4.4 剪力墙的平面布置
剪力墙宜沿周边均匀，相对集中布置：宜沿主轴方向或其他方向双向布置：宜墙肢截面宜简单规则：宜减少短肢剪力墙的数量。
5.结束语
目前已经有结构优化的计算模式研究成果得到应用，相对于传统的结构设计，优化设计因其经济效益和科学合理性而得到越来越广泛的应用。
[6]作为高层剪力墙结构和混凝土结构在目前来看是高层建筑中应用的较广的结构，在本文中重点论述其优化措施，为相关设计人员提供参考。
参考文献
[1] 谢淮宁. 结构优化设计在工程实践中的应用_谢淮宁[J]. 山西建筑，2006年1月
[2] 刘玉彬. 工程结构可靠度理论的研究现状与展望_刘玉彬[J]. 大连民族学院学报，2006
[3] 段宇博. 基于可靠度约束的高层建筑结构优化设计_段宇博[J]. 自然灾害学报，1995
[4] 井维. 探讨概念设计在高层建筑结构优化设计中的应用_井维[J]. 门窗，2013，
[5] 陈耀. 高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨_陈耀[J]. 福建建材，2011；
[6] 钱令希. 结构优化设计理论与方法的某些进展_钱令希[J]. 自然科学进展，1995.。