【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
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。
建筑结构设计要点及计算模型调
计过程中必须追随设计者本人的灵感的火花 ， 建筑也是艺术 ， 只不过 计算程序。 建筑是凝固了建筑谢 十 师心血的凝固了的艺术、 永恒的艺术。 １ ． ２ ． ２ 根据工程功能和结构类型可确定如下参数 。 １ 建筑 结构 设计 过程 中的要 点 问题 １ ） 抗震设防分类 ： 按Ｇ Ｂ ５ ０ ２ ２ ３确定建筑抗震设防分类 ： 甲类 ， 乙 １ ． １ 楼层结构布置图的绘制要点问题。 类， 丙类 ， 丁 类 。２ ） 抗震等级 ： 根据结构类型按 Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ － ２ ０ ０ １ 确定抗 １ ） 如果楼层的结构设计不采用现浇式的结构设计 ， 那么在选择预 震等级 ： 一级 ， 二级， 三级， 四级 。 ３ ） 地震设防烈度和分组 ： 按Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ １ — 制板的设计之前必须对其地震方面的要求 以及水文地厨 情况进行认 ２ ０ ０ １ 确定。 ４ ） 结构安全等级： 按Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ６ ０ － － ２ ０ ０ １ ＜ （ ￣ ． 可靠设计标 真 的审议 ， 否则 ， 盲 目采用预制板结构可能在地震来临时给人民群众 准》 确定 ， 安全等级一级 ， １ ０ ０ 年合理使 用 年限， 安全等级二级， ５ ０ 年合 的生命财产造成不必要的巨大的意外损失。对预制板 的设计工作 ， 要 理使用年限 ， 安全等级三级或设计使用年限 １ ￣ ５ 年的结构构件。 注意预制板的选择和尺寸。在对预制板的数量和类型进行标注 的时 ２ 结构计算及模型调整 候， 不能使用对角线的形式。 这种方法很容易使线之间交叉起来。 可以 选择完设计参数以后 ，接下来就要进行结构建模的计算工作和 采用垂直线或者是水平线的方法 。 对于相同类型的房间要标注房间类 修改工作。要经过很多次才能够得到合适的模型。 型。 再设计时要对设计图统一进行编号 ， 这样可以减少工作量 ， 而且工 ２ ． １ 在建模工作刚开始时 ，都是通过经验和规范来确定结构构件 的 人看图时也比较方便。另外 ， 预制板之间的距离尽量要小于 ４ ０ ， 这样 尺寸和技术条件的。 建模工作完成以后再进行结构计算。 但是在计算 就可以不加筋或者是加一根就好。在铺设预制板时， 要从房间里往房 之前 ， 要将各类需要的参数都输人相关的模型中。 间外铺设， 最好是使用宽板。 构造上如果要是浇整层的话 ， 板之间最好 ２ ． ２ 在完成计算以后 ， 要看看各个层间的位移是不是符合标准 ， 如果 要隔大于 ６ Ｏ 。 一般要厚度要达到 ５ ０ ， 配双向！ ＠２ ５ ０ ， 混凝土 Ｃ ２ ０ 。 而一 不符合， 说明梁柱的刚度太小了， 应该提高砼强度的等级， 还应该加大 般的纯框架结构可以不加设整浇层。在构造柱上不能够安置预制板。 梁柱的尺寸。 此外 ， 建筑物的高度和宽度要符合要求 ， 对建筑的结构的 为了满足防火要求 ， 地下车库也不能安置预制板。 在选板时， 框架结构 要求要小于 ４ 。 不能使用长向板， 否则和框架的梁架之间很容易产生裂缝。２ ） 现浇板 ２ ， ３ 要检查轴压 比是否超规范 ， 如超需调整柱尺寸以及混凝土等级。 的配筋（ 板上、 下钢筋 ， 板厚尺寸） 。 板厚一般取 １ ２ ０ 、 １ ４ ０ 、 １ ６ ０ 、 １ ８ ０四种 如柱纵向筋 ， 是否超筋 ， 有没有办法配筋 ， 规范要求纵筋净距不大于 尺寸或 １ ２ ０ 、 １ ５ ０ 、 １ ８ ０三种尺寸 。尽量用二级钢包括１ １ ０ （ 目前供货较 ２ ０ ０ ， 同时又不得小于 ５ ０ ， 对角柱 中柱最小配筋率如不满足同样要调 少） 的二级钢 ， 直径大于等于 １ ２ 的受力钢筋， 除吊钩外， 不得采用一级 整 柱 。 钢。 钢筋宜大直径大间距 ， 但 间距不大于 ２ ０ ０ ， 间距尽量用 ２ ０ ０ （ 一般跨 结束语 ： 设计 人员应该提高 自己的理论知识， 认真地学习相关的 度小于 ６ ． ６ ｍ的板的裂缝均可满足要求 ） 。跨度小于 ２ ｍ的板上部钢筋 规范， 要结合实际的工作经验和工作情况 ， 了解设计工作的要点。 这样 不必断开 ， 钢筋也可不画， 仅说明钢筋为双向双排１ ８ ＠２ ０ ０ 。板上下钢 才能正确的分析和判断计算结果。采用适合的方法来进行调整， 这样 笳间距宜相等 ， 直径可不同， 但钢筋直径类型也不宜过多。 当考虑穿电 才能使设计的质量得到保障。 线管时， 板厚大于等于 １ ２ ０ ， 不采用薄板加垫层的做法。电的管井电线 参考文献
张弦梁结构刚度参数分析与优化设计
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
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。
结构设计模型比较与优化
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结构优化设计方法知识点
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
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。
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结构设计时计算模型参数应如何优化在建筑工程设计中,结构计算是至关重要的环节.电算时代,很多工程师由于概念不清晰,工期紧张,或造成安全隐患,或造成严重浪费.因此,笔者根据将以目前市场上应用较为广
泛的PKPM软件为依托,阐述结构计算模型参数的优化要点.
一.上部结构
1、地面粗糙度类别
同等条件下类别A、B、C、D对应的风荷载大小依次递减,个别设计人员区分不清A类-近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；B类-田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇.
判别有困难时,可依据《荷规》8.2.1条条文说明的半圆影响范围来分类.
2、抗震等级
（1）房屋高度的确定
《抗规》6.1.1注1：房屋高度指室外地面到主要屋面板板顶的高度(不包括局部突出屋顶部分).
《异形柱结构规范》3.2.1条文说明对坡屋顶情况作了
如下说明：
对于结构高度处于临界值上的建筑,准确取用其结构高度,直接影响抗震等级和钢筋用量.
（2）框架-剪力墙结构按照倾覆力矩来确定抗震等级
工程中常常出现“少墙”的框架结构和“多柱”的剪力墙结构,《高规》8.1.3及其条文说明明确了框架承担的倾覆力矩决定了其按照何种结构类型进行设计,此时要特别注意框架和剪力墙的抗震等级的选取不当可能会造成浪费或未能形成多到防线的有效设置,影响结构安全.
3、活荷载折减
《荷规》5.1.2-2明确了设计墙、柱和基础时均可以进行活荷载折减,只是要特别注意折减系数的选取要依据规范要求,不能对于所有结构都按照软件默认的参数执行.
4、柱配筋计算原则
普通柱按单偏压计算,双偏压校核,异型柱才按双偏压计算.按双偏压计算时柱钢筋用量显著增加.
5、周期折减系数
周期折减系数主要考虑填充墙对结构周期的影响,填充墙越重越多,周期折减系数越小,地震作用越大,墙柱配筋越大.
因此,周期折减系数应根据填充墙实际分布情况慎重选择,纯剪力墙结构自振周期可以不折减（取1.0）.
6、梁的调幅
在PKPM中次梁默认不调幅,要在“特殊构件补充定义”中人为修改为调幅梁,且调幅系数对于现浇框架梁依据《高规》5.2.3取为0.8也是适宜的,且较为经济.同时朱炳寅《建筑抗震设计规范应用与分析》P86页写道：梁端调幅系数适当取小些,可以更好的保证地震作用下梁端延性,有利于强柱弱梁的实现,有利于保证柱安全,有利于实现抗震性能化设计目标.
7、梁柱重叠部分简化为刚域
梁柱重叠部分考虑刚域影响,可降低梁的配筋,不考虑刚域影响时梁负筋应按柱边弯矩配筋.
8、剪力墙构造边缘构件
程序默认的是勾选,若不取消勾选,会造成配筋增加.由《高规》7.2.16-4条知对于连体结构、错层结构及B级高度高层建筑的剪力墙才需按此项次执行.
9、连梁的定义
剪力墙连梁跨高比大于5时,受力特征己变成受弯为主,应按框架梁输入并且不能定义为连梁.当梁一端与剪力墙平面外相接时不论跨高比为多少都不应定义为连梁.
二.地下室及基础
1、消防车活荷载
（1）《荷规》5.1.3条,设计墙、柱时,本规范5.1.1中第8项的消防车活荷载可按实际情况考虑；设计基础时可不考虑消防车荷载.
具体操作上,可通过建立多个独立的模型来实现计算梁、墙柱、基础的不同荷载取值.
（2）《荷规》5.1.1条,消防车荷载准永久值系数为0,即不考虑裂缝.故在配筋设计时要予以注意.
2、考虑上部结构刚度
《地基规范》5.3.12：在同一整体大面积基础上建有多栋高层和低层建筑,宜按照上部结构、基础与地基的共同作用进行变形计算.
基础设计时应该考虑上部结构刚度,尤其是桩基础采用变刚度调平设计时更加应该考虑.因为平铺在地基上的大面积筏板基础（或其他整体基础,如地基梁等）在其筏板平面外刚度
是很弱的.在上部结构不均匀荷载作用下容易产生较大的变形差,导致筏板内力和配筋的增加.考虑基础与上部结构工作的原理是把上部结构的刚度叠加到基础筏板上,使其基础平面外刚度大大增加,从而大大提高抵抗上部结构传来的不均匀荷载的能力,减少变形差,减少内力与配筋,达到设计的经济合理性.
3、筏板受拉区构造配筋率（%）
软件的初始值为0,当为0时,程序按《混凝土规范》自动计算.《混凝土规范》8.5.1条规定为0.2和45ft/fy
中的较大值.《地基规范》8.4.15与8.4.16条规定是
0.15%,应输入0.15.
4、混凝土模量折减系数
软件的初始值为1,在计算时直接采用《混凝土规范》4.1.5条中的弹性模量值.因为内力计算与刚度相关,刚度越大内力越大,为了降低配筋可对混凝土弹性模量进行折减,折减系数可取0.7~1.0.
结语：
要想设计出安全、经济、合理的结构,要注重平时的学习和工程经验的积累、总结,更要与外界多加交流,听到不同的观点和声音,再去自己加以分析和判断.本文仅以PKPM为依托进行了解读,后续还将就其他结构软件的应用加以介绍.。