(建筑工程设计)工程优化设计
工程优化设计及应用
工程优化设计及应用工程优化设计是为了尽可能提高工程的效率和性能，同时降低成本和风险。
它在工程设计的各个环节中起着至关重要的作用，在不同类型的工程项目中都有广泛的应用，例如建筑设计、交通规划、供应链管理等。
下面将详细介绍工程优化设计的概念、方法和应用。
工程优化设计的概念：工程优化设计是指在给定的约束条件下，通过调整和优化设计参数，以实现最佳的设计结果。
最佳结果可以是指最高的性能，最低的成本，最大的利润等。
优化设计的目标是找到一个全局最优解，即在给定约束条件下能够实现最佳效果的设计方案。
工程优化设计的方法：工程优化设计可以采用多种方法，包括数学模型、仿真模拟、遗传算法等。
其中，数学模型是最常用的方法之一。
通过建立适当的数学模型，并使用数学优化算法，可以找到最优方案。
另外，仿真模拟可以帮助工程师了解和评估不同参数对设计结果的影响，从而优化设计方案。
遗传算法是一种仿生优化算法，通过模拟自然进化过程，寻找问题的最优解。
工程优化设计的应用：工程优化设计在各个工程领域中都有广泛的应用。
在建筑设计中，可以通过优化设计参数，如结构、材料、热效益等，来提高建筑物的性能和舒适性。
在交通规划中，可以通过优化交通流量、减少拥堵和排放，来提高城市交通效率和环保性。
在供应链管理中，可以通过优化库存、运输和生产规划，来降低成本和提高服务质量。
工程优化设计的应用案例：通过一个实际应用案例，可以更好地理解工程优化设计的应用。
以物流配送为例，一个物流公司需要优化其配送路径，以降低车辆行驶里程和成本。
首先，可以使用地理信息系统（GIS）获取相关数据，如客户位置、道路网络等。
然后，建立优化模型，将配送路径作为决策变量，以最小化总行驶里程作为目标函数，并考虑约束条件如车辆容量、配送时间窗等。
最后，使用数学优化算法，如线性规划或遗传算法，求解最优路径。
通过这种方式，物流公司可以实现最佳路线规划，提高配送效率和降低成本。
综上所述，工程优化设计在工程项目中起着至关重要的作用。
建筑工程设计优化方案
建筑工程设计优化方案一、前言建筑工程设计是一个复杂的过程，需要考虑诸多因素，如结构、功能、美学、安全等。
在建筑工程设计中，优化方案是非常重要的一环，它能够实现资源的最大利用，提高建筑的性能，降低成本，增强建筑的环境适应性等。
因此，本文将从结构、功能、美学、安全等方面分析建筑工程设计的优化方案，以期为建筑设计师提供一些有益的参考。
二、结构优化1.采用新型结构材料为了提高建筑的质量和稳定性，设计师可以考虑采用新型结构材料，如玻璃纤维增强混凝土、钢筋混凝土等。
这些新型结构材料具有很好的抗压性能和耐久性，可以大幅度提高建筑的安全性和使用寿命。
2.采用轻型结构轻型结构可以有效减少建筑的自重，从而减小地基承载压力、降低建筑成本。
设计师可以考虑采用轻型钢结构、轻质砖混结构等，以实现建筑结构的优化设计。
3.采用抗震设计在地震频繁的地区，抗震设计尤为重要。
设计师可以采用双向承载结构、剪力墙结构等抗震结构形式，增加建筑的抗震性能，提高建筑的安全系数。
4.考虑结构的可持续性在建筑结构设计过程中，设计师应该考虑到建筑的可持续性，采用可再生材料、减少能耗等措施，以实现结构的可持续发展。
三、功能优化1.灵活的空间设计在建筑空间设计中，设计师应该注重灵活性，以满足不同使用需求。
可以采用可拆卸隔断、活动墙等措施，实现空间的快速转换，提高空间的利用率。
2.优化通风与采光良好的通风与采光能够提高建筑的舒适度，减少能耗。
设计师可以设置多个通风口和天窗，引入更多的自然光，实现通风与采光的优化设计。
3.实现节能减排设计师可以考虑采用太阳能、地源热泵等节能技术，减少建筑的能耗，降低碳排放。
4.完善的设施设备设计设计师应当注重建筑设施设备的设计，包括给排水系统、空调系统、弱电系统等，以提高建筑设施设备的效率和稳定性。
四、美学优化1.注重建筑形式与外观建筑的形式与外观是其面向社会的形象，设计师应当注重建筑的外观设计，使之符合当地文化特色，形成独特的建筑风格。
工程优化设计的一般步骤
工程优化设计的一般步骤1.问题定义：确定优化设计的目标和限制条件。
在这一阶段，需要明确问题的目标，例如最小化成本、最大化利润、最大化产量等。
同时，还需确定优化设计的约束条件，例如资源限制、时间限制等。
通过明确问题目标和约束条件，可以为后续的优化设计提供有效的指导。
2.数据收集和验证：收集与问题相关的数据，并进行验证，确保数据的准确性和可靠性。
在这一阶段，需要确定所需的数据类型和数量，并通过可靠的方法进行数据采集。
同时，还需对数据进行验证和预处理，以排除错误和异常值的影响。
3.模型建立：根据问题定义和收集到的数据，建立适当的数学模型。
模型可以是线性或非线性的，可以是确定性或随机的。
根据实际情况和需求，选择适当的模型类型，并进行参数估计和模型验证。
4.参数优化：确定模型中的参数，并通过优化算法对参数进行估计。
常用的优化算法包括遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法等。
通过调整模型的参数，可以使模型与实际情况更好地吻合，提高优化设计的准确性和可靠性。
5.约束条件优化：针对约束条件进行优化，以找到满足所有约束条件的最优解决方案。
常用的约束条件优化方法包括线性规划、非线性规划、整数规划等。
通过优化约束条件，可以使优化设计更符合实际需求，有效避免资源浪费和效果不佳的情况。
6.验证和分析：对优化设计的结果进行验证和分析。
通过与实际情况进行比较，评估优化设计的效果和可行性。
同时，还可以对优化设计的敏感性和稳定性进行分析，以了解其在不同条件下的性能表现。
7.结果展示和报告：将优化设计的结果以图表、报告等形式展示，并向相关人员和利益相关方进行沟通和汇报。
在报告中，应当明确说明优化设计的目标、方法和结果，以及可能存在的局限性和建议改进的方向。
8.反馈和改进：根据优化设计的结果和反馈意见，进行必要的改进和调整。
优化设计是一个动态的过程，需要不断地进行反馈和改进，以逐步提高优化效果。
总之，工程优化设计具有明确的步骤和方法，通过系统分析和模型建立，可以找到最优解决方案，提高工程项目的效率和经济性。
建筑工程精装修的优化设计及施工工艺
建筑工程精装修的优化设计及施工工艺建筑工程的精装修是指在建筑基本结构完成后，进行室内装修的过程。
在进行精装修的设计和施工中，需要注重优化设计和施工工艺，以保证装修效果的质量和使用功能的提升。
一、优化设计方面1. 功能需求的分析：在进行精装修的设计前，应对室内的功能需求进行充分的分析。
对于居住空间，要考虑到居住者的生活习惯、空间利用率、采光和通风等因素；对于商业空间，要考虑到陈列展示、流线布局和商业氛围等因素。
只有在了解功能需求的基础上，才能进行更加有效的设计。
2. 整体设计和细节设计的统一：精装修的设计需要注重整体与细节的统一，即在整体布局和风格设计上保持一致性，同时对每一个细节进行精细化的设计。
整体设计和细节设计相互依存，相互支撑，只有二者结合起来，才能产生更好的装修效果。
3. 材料的选择：在进行精装修的设计时，需要选择合适的材料。
优质的建筑材料能够提供更好的外观效果和使用功能，同时也能够保证装修的质量和寿命。
在选择建筑材料时，需要考虑到耐久性、环保性、装饰效果和价格等因素，做到综合考虑。
二、施工工艺方面1. 施工工艺的合理安排：在进行精装修的施工时，需要合理安排施工工艺，确保施工进程的顺利进行。
要进行施工进度计划的制定，明确每个工序的时间和工作内容；要根据施工进度计划，合理调配施工人员和施工材料，确保施工的连贯性；要进行现场的管理和协调，保证施工过程的顺利进行。
2. 工人技术素质和施工质量的控制：在进行精装修的施工过程中，工人的技术素质和施工质量的控制是非常重要的。
施工工人需要具备一定的专业知识和技术能力，能够熟练掌握施工工艺和操作规程。
还需要加强对施工质量的控制，确保施工过程中不出现质量问题，不影响装修效果和使用功能。
3. 安全施工的保障措施：在进行精装修的施工时，需要加强对施工安全的保障措施。
要确保施工现场的安全环境，比如防止火灾和电气事故等；要采取相应的安全措施，比如戴好安全帽、穿好防护服等；要进行安全教育和培训，提高施工人员的安全意识和技能。
工程优化设计方案
工程优化设计方案
工程优化设计方案是指在工程实施过程中，通过改进设计方案，以提高工程质量、降低工程成本、减少工程风险等目的来优化工程设计。
首先，针对工程的施工工艺进行优化设计。
在设计过程中，考虑施工的可行性和效率，合理选择施工方法，优化施工工艺流程，减少工期和成本，提高工程的施工质量。
其次，优化工程材料的选择。
选择适用于工程的高性能、高质量材料，提高工程的耐久性和安全性。
同时，合理控制材料的使用量，尽量减少浪费，降低工程成本。
第三，优化工程结构设计。
通过分析工程的受力情况和使用要求，采用合适的结构形式和材料，提高工程的承载能力和稳定性。
同时，减少结构的自重和不必要的材料消耗，降低工程的成本。
第四，优化工程设备的选择和布置。
在工程设计过程中，选择适用于工程的高效能、高品质设备，并合理布置设备的位置，提高工程的运行效率和安全性。
同时，考虑设备的维护和保养要求，降低工程的运营成本。
第五，加强工程施工管理。
建立健全的施工组织机构和管理体系，明确工程各个阶段的责任，加强对施工过程的监控和控制，及时发现和解决工程问题，确保工程按时按质完成。
综上所述，工程优化设计方案涉及施工工艺、材料选择、结构设计、设备布置和施工管理等多个方面。
通过优化设计，可以提高工程的质量和效益，降低工程成本和风险，达到经济、环保、安全的目标。
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。
建筑工程初步设计的优化措施
建筑工程初步设计的优化措施一、引言建筑工程的初步设计是整个工程的基础，直接关系到工程的质量和效益。
因此，对初步设计进行优化是非常重要的。
本文将就建筑工程初步设计的优化措施进行探讨，以期提高工程质量和效益。
二、优化设计方案的选择在进行初步设计时，需要根据项目的具体要求和目标，选择合适的优化设计方案。
可以通过对不同方案进行比较分析，选择最优方案。
这样可以确保工程能够达到预期的效果，同时避免不必要的浪费。
三、合理布局空间在进行初步设计时，需要合理布局空间，使得不同功能区域之间的联系紧密，同时满足使用者的需求。
可以通过对不同功能区域的布局进行优化，提高空间利用率，减少空间浪费。
四、合理选择建筑材料在进行初步设计时，需要合理选择建筑材料，使得工程既满足功能要求，又具有良好的质量和耐久性。
可以通过对不同材料的性能和成本进行评估，选择最适合的建筑材料，提高工程的质量和寿命。
五、加强结构设计在进行初步设计时，需要加强结构设计，确保工程的稳定性和安全性。
可以通过对结构的分析和优化，提高结构的承载能力和抗震能力，减少结构的破坏风险。
六、优化施工工艺在进行初步设计时，需要优化施工工艺，提高施工效率和质量。
可以通过对施工过程的分析和优化，减少施工时间和成本，提高施工效率和质量。
七、加强节能设计在进行初步设计时，需要加强节能设计，减少能源的消耗和对环境的污染。
可以通过采用节能材料和设备，优化建筑的热工性能，减少能源的消耗。
八、加强环境设计在进行初步设计时，需要加强环境设计，提高建筑的适应性和舒适性。
可以通过合理布局建筑的朝向和开窗位置，优化通风和采光条件，提高建筑的舒适性。
九、加强安全设计在进行初步设计时，需要加强安全设计，确保工程的安全和可靠。
可以通过对安全隐患的分析和控制，采取相应的安全措施，减少事故的发生。
十、加强交通设计在进行初步设计时，需要加强交通设计，提高交通的便利性和安全性。
可以通过合理布局道路和停车场，优化交通流线，提高交通的效率和安全性。
建筑工程中的建筑物室内环境优化设计
建筑工程中的建筑物室内环境优化设计建筑工程中，室内环境的优化设计是至关重要的一环。
一个舒适、健康、高效的室内环境不仅可以提升居住者的生活品质，还可以提高工作效率和学习效果。
因此，在建筑工程中，室内环境优化设计占据着重要的地位。
一、合理布局与空间规划在建筑物的室内环境设计中，合理布局与空间规划是关键。
首先，室内空间的功能分区应当明确，确保不同功能区域之间的衔接和顺畅过渡。
例如，厨房与餐厅的连接应当方便，办公室与会议室的定位应当便于沟通。
其次，室内空间的大小和比例也需要合理考虑，以适应人们的活动需求。
比如，卧室的大小应当能容纳床、衣柜等必要家具，同时还需要保留足够的活动空间。
二、充足的自然光照自然光照是建筑物室内环境优化设计中的一个重要方面。
充足的自然光照可以改善室内空间的采光条件，提高视觉舒适度，同时也有助于节省能源。
因此，在建筑工程中，应当充分考虑自然光照的利用。
设计师可以通过合理的窗户设置、采用透明的材料等方式，将自然光引入室内空间。
此外，还可以通过灯具布置和色彩搭配等手段，提升室内空间的亮度和明亮感。
三、良好的通风与空气质量良好的通风与空气质量是保证室内环境舒适性和健康性的重要因素。
建筑工程中，应当注重通风系统的设计与布置。
合理的通风系统可以保证室内空气的流动，排除污浊空气，保持空气的新鲜。
此外，还可以利用过滤装置净化室内空气，避免有害物质的滋生和积聚。
在材料选择上，建议采用环保材料，减少对室内空气质量的污染。
四、合理的温度和湿度控制温度和湿度是影响室内环境舒适性的重要因素。
建筑工程中，应当采用合适的暖通系统，确保室内温度的适宜性。
温度过高或过低都会导致居住者的不适感，影响工作和生活品质。
此外，湿度的合理控制也非常重要。
高湿度容易滋生细菌和霉菌，对居住者的健康造成威胁，而过低的湿度则会导致空气干燥，引发皮肤干燥和过敏现象。
五、声学设计与噪音控制声学设计与噪音控制是室内环境优化设计中的关键环节。
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1 最优化设计的基本概念最优化就是追求最好结果或最优目标，从所有可能方案中选择的最合理的一种方案。
在进行工程设计、物资运输或资源分配等工作中，应用最优化技术，可以帮助我们选择出最优方案或作出最优决策。
目前，最优化方法在工程技术、自动控制、系统工程、经济计划．企业管理等各方面都获得了广泛应用。
最优化设计是从可能设计中选择最合理的设计，以达到最优目标。
搜寻最优设计的方法就是最优化设计法，这种方法的数学理论就是最优化设计理论。
最优化设计方法是现代设计方法的一种。
微积分中遇到的函数极值问题是最简单的最优化问题。
I.1函数的极值最简单的最优化设计问题，就是微积分中的求函数极值问题。
它是应用数学的一个分支，已渗透到科学、技术、工程、经济各领域。
例1.1边长为a的正方形钢板，设计制成正方形无盖水槽，如图：1.1所示，在四个角处剪去相等的正方形，如何剪法使水槽容积虽大？解：设剪去的正方形边长为x，与此相应的水槽容积为解出两个驻点x=a/2和x=a/6 第一个驻点没有实际意义。
现在判别第二个驻点是否为极大点。
因为V"(X=a/6)=-4a<0说明x=a/6的驻点是极大点。
结论是，每个角剪去边长为a／6的正方形可使所制成的水槽容积最大。
一般记为Max V（x）。
例1.2图1.2所示的对称两杆支架，由空心圆管构成。
顶点承受的荷载为2P，支座间距为2L，圆管壁厚为6。
设密度为P，弹性模量为E，屈服极限为(T。
问如何设计圆管平均直径d 和支架高度H，使支架的重量最轻？解：以圆管平均直径d和支架高度H为两个未知变量。
支架总重量的数学表达式为W(H.d)= 2B pbd最轻支架重量w，一般记为mix W。
式(1.2)中变量d和H还必须满足以下条件：图1.1正方形钢板图I 2两杆支架(1)圆管的压应力小于或等于压杆稳定临界应力Φcr。
由材料力学可知，压杆稳定的临界应力为由此得稳定约束条件(2)圆管压应力小于或等于材料的屈服极限Φy，由此得强度约束条件(3)变量d和H为有界变量，由此得几何约束条件dmin≤d≤dmax，Hmin≤H≤Hmax式中：dmin、dmax、Hmin、Hmax分别为d和H的下界值、上界值。
上述支架的最优设计问题表示为：求设计变量d和H，一般记为X(或{X})=[d H] T =[X1 X2]T式(1.2)中W(d，H)，一般记为W(x)，称为目标函数。
使目标函数最小记为满足以下约束条件gl(X)=g2(X )=g3(x)= dmin-d≤0g4( X) =d-dmax≤095(X )= Hmin-H≤096(X )= H- Hmax≤0一般记为s．t G i (X)≤0，i=1，2，…，m用计算函数极值的分析法，寻求这个问题的最优解。
若假定最优化设计发生在构件中应力达到屈服极限的情形，即选定强度约束方程式（1.4)为等式形式，即将上式代人目标函数W的方程式(1.2)中，消去变量d，使目标函数成为一个变量H的函数W=计算函数w对变量H的一阶导数，并使之等于零，求得使重量W为最小值时的H解。
即由即当H等于L时，支架总重量最小。
以上两个例题都是微积分中典型的极值问题，它们虽然简单，却代表了经典最优设计出两类问题。
第一，无约束极值问题（例1.1所示）。
maxF(x1, x2…xn)或：mixF(x1, x2…xn)这里的F（x1, x2…xn）是定义在n维空间上的可微函数。
如果F(X)在x=xo处满足F(X) - F( Xo)<0，且a≤x≤b，a≤Xo≤b (1 6)则称F(x)在[a，b]上的x=xo处有一相对极大值或局部极大值，式(1.6)中的e为一正的小量。
如果F (X)在x=Xo处满足F(X) - F(Xo)≤0.，且a≤X≤b,a≤Xo≤b (1.7)则称F(X)在[a，b]上的X=Xo处有一绝对极大值或全域极大值。
如果将式(1.6)和式(1.7)中第一式的“<”或“≤”改为“>”或“≥”，则称F(X)在X=Xo 处分别有一相对极小值和绝对极小值。
只有当F’(Xo)=0时，x= xo处才能满足极大或极小的条件式(1.6)，但这只是必要条件，而不是充分条件。
相对极小的必要条件是F’(Xo)=0时，而其充要条件是F’(Xo)=0时，F”(Xo)>0时；反之，相对极大的必要条件是F’(Xo)=0，而其充要条件则是F’(Xo)=0，F”(Xo) <0。
如果F”(Xo) =0，则相对极大或相对极小的充要条件还要根据更高次的级数项决定。
例如，当F’(Xo)= F”(Xo)=0，而F( Xo)≠0时，X=xo是F(X)的一个拐点。
习惯上，把极大点和极小点统称为极点，把极大点、极小点和拐点合在一起，统称为驻点：极点上的函数值统称为极值，驻点上的函数值统称为驻值。
总之，求极值点的方法是从如下的含有n个未知数x1、x2、…、xn的非线性方程组中解出驻点，然后判定或验证这些驻点足不足极值点。
第二，有约束的极值问题（例1.2所示）。
minW(X),X = [x1、x2、…、xn]T或maxW(X),X = [x1、x2、…、xn]T满足于Gj (X) = 0 j = 1,2，…，m这个问题的一个直接解法是把m个等式约束看作m个方程组，利用它们把n个设计变量中的m个，例如x1、x2、…、xm用其余n - m个来表示，然后把函数关系X1=x1（Xm+1、Xm+2、…、Xn）, X2=x2（Xm+1、Xm+2、…、Xn）、…Xm=Xm（Xm+1、Xm+2、…、Xn）代人目标函数中，w (X)就只依赖于Xm+1、Xm+2、…、Xn，问题成为无约束的。
工程实际中提出的很多庞大而复杂的极值问题，变量与约束的个数不是几个，而是几十个、几百个，甚至上千个；约束也不跟于等式，还出现了不等式．近二三十年来，人们已经创立了新的理论和方法来求解这种大型问题，这就是近代最优化理论和方法。
1.2普通设计与最优化设计结构优化设计是相对于传统的结构设计而言的。
传统的结构设计，要求设计者根据设计要求和实践经验，参考类似的工程设计，通过判断去创造设计方案；然后进行强度、刚度、稳定性等各方面的计算。
这里的计算实质上是对给定的方案作力学分析，起一种安全校核的作用，仅仅证实了原方案的可行性。
当然，设计者有条件时总是还要研究几个可能的方案来进行比较，从而对结构布局、材料选择、构件尺寸、结构外形等进行修改，以便得到更为合理的方案。
普通（传统）的结构设计，力学分析只起到一种校核的服务作用。
它有着两方面的缺点：一是工作繁复、效率低；二是由于时间和设计者经验的限制，确定的最终方案往往不是理想的最优方案，而仅为可行方案。
虽然普通的设汁程序和方法，能够适应生产逐渐发展的一定阶段上的需要，但是随着生产的迅速发展，新兴科学技术的不断涌现，人们新的设计思想的丰富、充实后也逐渐意识到：只是做到分析结构是远远不够的，而更重要的任务还在于要设计结构。
也就是说，人们不仅要说明世界，更要改造世界。
过去的结构力学研究，主要着眼于分析和计算各种结构在外界因素作用下的受力和变形等力学反应，现在则迈出一大步，把结构优化设计也作为研究的目标和任务。
设计这一概念，从根本上来说，是和分析不同的：设计常常表现为重复的分析。
例如，对于静定结构，要设计得能满足一组给定的容许应力，只进行一次分析就已足够，设计者选择的截面就能使结构重量为最轻．从历史上来看，工程人员设计静定结构在超静定结构之前，这可能说明为什么设计超静定结构时也是首先进行结构分析的原因。
最早，也许是最粗糙的方法，先假定截面特性，再进行结构分析，然后用分析结果来选择一组新的截面特性。
通过这样反复循环的运算，往往可得到一个可行的设计。
反复修改设计是传统设计的特点。
对于实际的超静定结构，这种方法是很繁琐且需要求解联立方程。
再者，最后得到的一组截面，在很大程度上取决于最初假定的误差程度。
因此，所求得的一组截面下一定是最好的，工程结构建起来后或者是重量大，或者是造价高。
一般设计单位往往迫于时间紧而不能进行多方案比较来选择最合适的截面。
通过设计，不仅要使产品具有良好的性能，同时还要满足生产的工艺性、使用的可靠性和安全性，且达到费用最省、消耗最低和误差最小等目的。
这就是一切设计活功的最终目的。
传统的结构设计的另一特点是所有参与计算的量必须以常量出现，结构优化设计是所有参与计算的量部分以变量出现，在满足规范和规定的前提下，形成全部可能的结构设计方案域。
在这个设计方案域中有众多的可行设计方案和众多的不可行设计方案。
利用数学手段，按设计者预定的要求，从域中选出一个不但可行且做好的设计方案称为优化设计。
因而优化设计所得的设计方案，不仅是传统设计中的可行的设计方案，而且是众多可行方案中最优的设计方案．这里所说的最优，是相对设计者预定的要求而言曲。
结构最优设计把力学概念和优化技术作了有机结合。
实践证明，结构最优设计能缩短设计周期、节省人力、提高设计质量和水平，最终取得显著的经济效益和社会效益。
结构优化设计与普通的结构设计采用的是相同的基本理论，使用的是同样的计算公式，遵守的是同样的设计规范和施工技术或者构造规定，因而具有相同的安全度。
结构最优化设计与传统的结构设计有一样的设计过程，也要经过设计（拟定各部尺寸）、校核（是否满足规范等要求），修改设计、再校核，如此反复进行，直到找到理想方案为止。
所不同的是，传统设计过程的安全性、经济性缺乏衡量的标准，而最优设计是在一个明确特定指标（如结构的体积最小、重量最轻、造价最省）下来说明结构的经济性与安全性。
传统设计的设计、校核关系是松散的，且一般仅反复进行一两次即停止，而最优设计则是按一定的数学模式将两者紧密地联系在一起，即将设计问题转化为严格的数学规划问题求解，可利用计算机连续快速作出方案比较，从数百个力案比较中，找到最优设计方案，此外，只要在最优设计的电算程序中稍加补充（增加前后处理功能）就很方便地实现将计算、设计绘图全过程的自动化。
从输人数据到图形输出，只需要少量的时间，这是传统设计所不可比拟的。
评价设计优、劣的标准，在优化设计中称为目标函数；结构设计中的量，以变量形式参与的称为设计变量；设计时应遵守的几何、强度、刚度、稳定等条件称为约束条件；选择设计变量，确定目标函数，列出约束条件，称为建立优化设计的数学模型。
优化设计数学模型建立在解决不同的工程实际问题的基础七，有不同的形式。
对不同的数学模型，选择不同的最优化方法。
1.3结构最优化设计的基本概念1.3.1设计变量、目标函数、约束条件最优化设计的出现，改变了以往被动设计的局面，它可以在规定的约束条件下，满足确定的目标要求来设计结构的有关参数。
1.3.1.1设计变量优化设计中待确定的某些参数，称为设计变量。