时间：2023-05-29 18:19:21
关键词：建筑设计方案；优化；“倒三角”法
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、建筑设计方案优化的必要性
1、中标设计方案有待成熟与完善
方案中标并不意味着方案的完善。通常情况下，自招标文件公布至提交方案，留给设计单位的有效设计周期不会超过40天。同时，依据招投标法规，招标期间建设单位与设计单位之间除“答疑”之外不能进行其他方式的沟通，因此，在有限时间与有限交流的前提下，要求设计单位拿出能够充分领悟建设单位意图、完全满足建设需求的方案是不现实的。
2、建设单位的技术要求有待明确与落实
目前的建设项目，尤其是大型复杂建设项目，面临功能、交通、环保、景观、法规等越来越复杂的内外部环境条件和设计约束，在缺乏建筑设计方案雏形的情况下，建设单位很难提出明确详细的设计要求，其在设计招标文件中对功能需求、建筑风格的描述往往是模糊的或是框架的。因此，在明确中标方案后，应该基于中标方案的建筑布局，对各项技术要求、功能需求及设计约束进行逐一细化、优化和协调，并最终落实和确认。
3、集思广益，博采众长
中标方案仅为一家单位的设计成果，其设计思路的局限性在所难免。而设计招标过程中，少则三家，多则十几家单位参与设计，各投标方案的设计手法、设计亮点对开拓建设单位和中标设计单位的思路是有价值的，可以在设计方案优化阶段集思广益、博采众长，充分借鉴其他投标方案的优点，对中标方案进行优化完善。鉴于这些情况，对于工程建设项目，尤其是大型复杂建设项目，方案优化工作已成为工程建设过程中不可或缺的工作程序和环节。建设单位要摒弃建筑设计方案优化可有可无的思想误区，在设计招标结束后不要急于展开后续设计，而要发挥各方优势，对中标方案进行充分的优化和深化，使各项功能指标及技术措施更为合理，建筑风格定位更为准确，造价与运营成本更为经济，并为后续工程设计、工程施工等环节提供科学、系统的工作依据。
二、建筑设计方案优化的风险与原则
建筑设计方案优化的初衷往往都是好的，但是否所有的优化工作都能够实现目标呢？一些建设单位和设计单位虽然投入了大量精力、时间进行方案优化，但由于工作方法不当，往往出现调改了一个地方，却引发更多相关问题的现象。经过反复调改，却发现不是对中标方案进行了“优化”，而是丑化、劣化了原有方案，甚至颠覆了中标方案，轻者延误了工期，重者则造成工程建设管理的重大失误。
因此，为了实现优化目标，达到理想的优化效果，在建筑设计方案优化过程中，如下几条原则是应该严格遵循的：
1、坚持并充分发挥专业人员的主导作用
优化不成反遭劣化的原因可能来自多方面，但非专业因素过多地干预甚至主导优化过程是其中一项主要原因：一方面是建设单位的参与热情或领导的主观意愿不知不觉中影响或压制了建筑师的创作空间；另一方面，中标单位也常常存在任务完成式的被动工作心态，“既然已经中标了，业主单位说怎么改就怎么改吧！”结果是系统思考不足引发更多的问题，造成方案的劣化。虽然建筑设计方案优化是一项需要多方参与、博采众长的活动，但同时，也是一项专业性极强的工作。为确保优化方案的科学性与合理性，来自各方面的的意见与建议必须要经过建筑师的整理、甄别与过滤后，通过专业的设计手段与技术举措加以落实。建筑师要摒弃任务完成式的消极态度，积极承担起方案优化的主导责任。同时，建设单位要给予建筑师以充分的信任与授权，并在工作程序、机制上给予保证。
2、识别并坚持中标设计方案的精髓，避免颠覆性的修改
设计招投标制度对中标方案的法律地位是有明确规定的，且大型重要项目的中标方案一般都经过了建设单位高层领导的认可，所以不能敞开来优化，而是应该充分挖掘、识别、提炼出原有中标方案的亮点，在保持原有方案精髓的基础上开展设计优化工作，切忌进行颠覆性的修改。
3、自顶向下，抓大放小，做本阶段应该做的事
由于中标方案大多为概念设计深度，在设计方案优化阶段，应采取自顶向下的优化策略，优先着力于宏观与总体层面上的要素，重点关注于本阶段必须完善与决策的重要事项，避免过多、过早地陷入局部细节问题中。
三、建筑设计方案优化中应重点关注的要素
那么，在建筑设计方案优化阶段，需要重点关注的要素有哪些呢？通常包括如下几个方面：
1、文化要素
建筑的文化特质与内涵,广泛涉及到历史、文脉、民族、地域风情、风格定位、建设单位的组织文化等诸多方面，且往往难以用明确的语言来加以表述。对文化要素的正确把握与合理表达通常是建筑设计的难点之一。中标方案能得到评标专家的认可，一般会在文化要素的诠释方面有独到的优势，但这并不意味着已全面到位。在方案优化阶段，建设单位与设计单位均应对文化要素给予充分关注，并通过反复的沟通与论证，以准确把控建筑的文化定位与建筑格调。
2、功能要素
在招投标之前，由于尚无建筑方案雏形，建设单位对功能需求的描述往往是粗线条的，大量技术指标尚有待细化与明确。因而，在方案优化阶段，需要基于中标方案对功能要素进行梳理，并逐一验证落实。同时，力争通过功能集成，碰撞、激发新的想法和创意，使功能更趋完善与优化。
3、成本要素
目前成本指标已成为限额设计的一项硬性约束，必须加以严格控制。然而，在投标阶段，设计单位的关注点集中在建筑专业，建筑估算往往仅能达到匡算深度。在方案优化阶段，需要结合具体的中标方案，对建筑成本要素进行分析，并基于成本限额指标对功能、材料、结构形式、技术标准等进行全面优化与协调。基于倒三角工作法的建筑设计方案优化模式。“倒三角工作法”是作者在长期的工作实践中总结提出的一种建筑设计方案优化工作模式。下面将结合某总部办公大楼建筑（建筑面积15万平方米）设计方案优化的具体案例，对基于倒三角工作法的方案优化模式进行介绍。
基于倒三角工作法，在优化过程中，沿倒三角逆向而上，首先从位于“倒三角”最底层的功能要素入手，依据功能使用的合理性，结合出入口的交通组织，在保持对称性的基础上，将其功能布局从“东西分区”调改为“南北分区”。进而，从文化要素入手，在保证其立面肌理的基础上，对立面色彩、幕墙比例进行优化，使其更符合该企业的文化定位。之后，从绿色环保节能出发，对通高中庭进行了内部尺度的优化。而对于专家和领导普遍认可的五段式体量关系，则作为方案的重要特质原汁原味地给予保留。依据上述工作模式，建设单位编制的“建筑设计方案优化大纲”，各项调改要求明确、全面，且设计单位接受度、参与度很高，双方共同组建成为一个工作团队，将优化工作开展得系统而顺畅，并在短时间内实现了优化目标，优化成果得到专家和领导的一致认可。
四、结语
在目前勘察设计招投标的法规环境下，建筑设计方案优化工作已成为工程建设过程中一个必不可少的重要环节。科学的工作方法能有效提升优化效率，达到优化效果。本文对建筑设计方案优化的原则、要素进行了探讨，提出了基于“倒三角”工作法的方案优化模式，并结合典型案例进行了分析与概述。
参考文献：
[关键词]结构设计；优化；应用
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）24-0063-01
1.前言
在建筑设计进程当中，要求建筑师需竭尽所能，扬长避短，将实用性跟艺术性完美结合，优化完成房屋建筑设计工作，在保障建筑质量高质获取的同时尽可能降低投入成本，为此需针对建筑结构实施合理设计，兼顾经济跟美观，规避结构僵化问题出现。
2.简析结构设计的优化技术
2.1 步骤
构建结构优化模型――通常而言，一般按照三个步骤实施房屋结构的整体优化设计，第一，进行适合设计变量的优化选择，将直接影响设计要求的相关参数当作是变量指标，譬如说约束控制参数和目标控制参数等，其中结构造价以损失期望为目标控制参数，结构可靠度为约束控制参数，在设计中，针对变化范围相对较小或者是结合结构要求及局部设计需求综合考虑将能够充分满足设计要求的参数作为是预定参数，如此一来，便能大幅度减少设计及计算、编程过程所涉及的具体工作量；第二，将对应的目标函数确定下来，要求找到一组能够符合对应预定条件的截面几何尺寸、失效概率、钢筋截面积，使得设计总费用得以优化降至最低；第三，将具体的约束条件确定下来，在可靠度优化设计基础上，房屋结构优化设计约束条件涵盖有结构强度约束以及尺寸约束、变形约束、构件单元约束、应力约束、裂缝宽度约束、基于正常使用极限值之下的弹性约束至最终极限值之下的弹塑性约束等方面内容。在具体的设计进程当中，在实际房屋结构工程建设中有效采用结构优化设计，通过对比房屋结构设计中对应的实际目标约束条件，确保各类型条件均能符合现行规范需求，尽可能实现最优化设计。
制定结构优化设计计算方案――一般来说，在可靠度优化设计问题基础上能够实施房屋结构的优化设计，该项工作复杂程度相对较高，涉及有多约束非线性及多变量优化问题等方面内容，在实际的计算进程当中，一般会进行约束优化问题向无约束问题的合理转化并求解，相关计算方法包括有拉氏乘子法、复合形法及Powell法等多种计算方式。
有效实施程序设计――结合在可靠度基础上构建的结构优化模型及计算优化方式，可进行多功能且具备有较快运算速度的综合程序的有效编制。
2.2 实践应用
细部结构优化设计――在结构优化设计中，设计人员需在宏观把控的基础上给予西部设计更多重视，譬如说，异形裂缝情况，选择钢筋的时候，应综合考虑钢筋材料的极限抗拉力值等相关因素，基于塑性要求基础，择取合适的建筑施工钢材。譬如说为实现现浇板的良好受力，设计人员在选择一级钢跟冷轧带肋钢的时候建议选用冷轧带肋钢，房屋建筑的室内设计同样需满足相应基本需求，旨在确保建筑具备有良好的经济安全性。
地基基础结构优化设计――在建筑地基基础上设计进程当中，首先需要做到的是针对相关设计方案实施优化选择，若面对的建筑桩地基，则应结合施工现场的地理环境进行类型选择，旨在实现造价的优化节约，对于桩端持力层而言，因为灌注桩长会受到直接影响，所以应因地制宜地选择正确的结构优化设计方案。
2.3 功效
实现工程造价的优化降低――在具体的结构优化设计进程当中，通过对比高层住宅与多层住宅可以知道，建筑层数越多，则会产生越大的建筑面积，单位面积所占的土地面积则越小，能够尽可能实现用地成本的优化节约，然而伴随着建筑层数的加大导致建筑的总高度随之加大，为此需尽可能加大建筑跟建筑相互之间的距离，进而所占用的土地面积节约量跟建筑层数的不断增加难以拥有相同比例情况。针对建筑基础部分来说，其是建筑各层所共同使用的，可是伴随着建筑层数的不断增加，导致基础所承受荷载不断加大，基于此需强化增大建筑基础，如此一来，虽然建筑单位面积的造价大大降低，却未能获取像屋盖那样较为明显的效果。
实现建筑结构经济性的合理提升――伴随着建筑层数的逐渐增加导致建筑墙体面积及柱体积不断增加，进而加大建筑结构自身重力情况，基础及柱的承载力随之增加，建筑结构中的电气及水卫管线越来越长；反之，若是建筑层数相对降低，则能够实现建筑材料的有效节约，使得建筑能够更好地实现抗震效果，与此同时，降低建筑总体高度，进而缩短两个建筑相互之间的日照距离，从间接方面实现实际用地的合理节约。若是建筑拥有相同面积，其各自的形状各不相同的话，会造成建筑拥有不同的外墙周长，建筑形状为圆形或者是跟方形较为接近的时候，其对应的外墙周长系数则越小，外墙砌体及基础、建筑内外表面装修则越少，与此同时，建筑所具备的受力性能获得优化提升，其对应的经济性能有效增强。由此可见，充分实现结构优化方式的技术性，能够使得建筑拥有使用美观价值的同时尽可能降低投入成本，达到具体的经济适用、安全美观、便捷施工需求，在房屋建筑设计中合理应用结构优化设计手段，能够顺应现代市场的可持续发展要求。
3.结语
综上，在建筑工程建设中，建筑结构设计中占据相对较大的比例，合理采用优化技术能够获取较为可观有效的经济效益，要求设计人员需严格遵循经济合理、美观适用的相关原则，精心设计，运用先进的现代化科技手段，择取合理性较强的建筑结构设计方案，尽可能在降低造价的同时实现最大化经济效益的合理获取，确保建筑的高质完成。
参考文献
[1] 樊剑.关于建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探究[J].《城市建设理论研究（电子版）》，2013（24）.
[2] 吕芳.浅析房屋建筑的结构设计优化方法与应用[J].《科技创新与应用 》，2013（34）.
[3] 邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].《科技传播》，2010（19）.
关键字：建筑设计；方案优化；策略与方法
中图分类号： TU2 文献标识码： A
引言
建筑设计的理念是着眼于持久的长期价值，它通过良好的功能与适用性的产品，在很长一段时间里，能够给消费者带来很高的价值。因此在目标要求、市场要求、销售要求、材料要求、结构及其要素的合理选用与商品生命周期间的配合下。形成了最佳配比和系统优化的组合，避免了资源的浪费及增加无效的投入。
1.建筑设计方案优化的风险与原则
建筑设计方案优化的初衷往往都是好的，但是否所有的优化工作都能够实现目标呢？一些建设单位和设计单位虽然投入了大量精力、时间进行方案优化，但由于工作方法不当，往往出现调改了一个地方，却引发更多相关问题的现象。 因此，为了实现优化目标，达到理想的优化效果，在建筑设 计方案优化过程中，如下几条原则是应该严格遵循的：
1.1坚持并充分发挥专业人员的主导作用
优化不成反遭劣化的原因可能来自多方面，但非专业因素过多地干预甚至主导优化过程是其中一项主要原因，一方面是建设单位的参与热情或领导的主观意愿不知不觉中影响或压制了建筑师的创作空间：另一方面，中标单位也常常存在任务完成式的被动工作心态“既然已经中标了 业主单位说怎么改就怎么改吧! ”结果是系统思考不足引发更多的问题，造成方案的劣化。虽然建筑设计方案优化是一项需要多方参与、博采众长的 活动，但同时也是一项专业性极强的工作。为确保优化方案的科学性与合理性，来自各方面的的意见与建议必须要经过建筑师 的整理、甄别与过滤后，通过专业的设计手段与技术举措加以落实。建筑师要摒弃任务完成式的消极态度。积极承担起方案优化的主导责任。同时，建设单位要给予建筑师以充分的信任与授权，并在工作程序、机制上给予保证。
1.2识别并坚持中标设计方案的精髓，避免颠覆性的修改
设计招投标制度对中标方案的法律地位是有明确规定的，且大型重要项目的中标方案一般都经过了建设单位高层领导的认可，所以不能敞开来优化，而是应该充分挖掘、识别、提炼出原有中标方案的亮点，在保持原有方案精髓的基础上开展设计优化。
2.建筑工程设计方案的优化分析
由于建筑工程设计方案对工程投资有着重要的意义,因此,加强建筑工程设计方案的优化已经成为现代工程建设的重要工作,是影响投资收益、建筑施工质量与成本控制的关键。
2.1建筑工程设计方案现状分析
目前我国的建筑工程设计方案主要是本着对投资方要求负责的理念进行,有关部门仅对图纸等进行简单的审核,这就造成对建筑工程设计方案缺乏必要的考核与评价。而且投资方没有认识到方案设计对投资的影响,仅注重投标价与标底价的差距,没有认识到设计方案的优化对投资的影响。因此导致在投标过程中方案审核不细、概算粗略、要求出图时间紧、刻意压低设计费用。种种原因导致了建筑工程设计方案没有得到足够的重视,设计方案的优化也无从谈起,最终导致工程投资超标的现象屡屡发生。针对这样的情况,建筑工程投资企业必须认识到建筑工程设计方案优化的重要性,认真审核投标方设计方案,通过对设计方案的优化达到降低工程投资、提高工程造价管理水平的目的。
2.2如何提高我国建筑工程设计方案优化水平
建筑工程设计方案优化水平的提高不仅仅是提高投资方对设计方案的认识,还要通过国家主管部门提高监管力度、提高设计监理推广、完善有关法规、强化综合性设计方案优化等多方面工作共同提高我国建筑工程设计方案优化水平。通过建筑工程设计方案优化不能够单纯的强调节约投资,应从综合性考虑出发,注重设计的科学性、技术的先进性,以提高设计价值目标为基础、总体效益为出发点,达到建筑工程设计方案优化效果。
3.建筑设计方案优化的策略与方法
3.1通过设计招投标和方案竞选优化设计方案
建设单位就拟建工程的设计任务通过报刊、信息网络或其他媒介公告，吸引设计单位参加设计招标或设计方案竞选，以获得众多的设计方案；然后组织评标专家小组，采用科学的方法，按照经济、适用、美观的原则，以及技术先进、功能全面、结构合理、安全适用、满足建筑节能及环境等要求，综合评定各设计方案优劣，从中选择最优的设计方案，或将各方案的可取之处重新组合，提出最佳方案。
3.2运用价值工程优化设计方案
价值工程(Value Engineering)，又称价值分析，是一门技术与经济相结合的现代化管理科学。价值工程中的“价值”是功能与成本的综合反映，其表达式为：价值(V)= 功能(F)／成本(C)。在设计过程中，利用价值工程对设计方案进行经济比较，对不合理的设计提出意见，运用价值工程原理，对方案实行科学决策，对工程设计进行优化，使设计项目的产品质量，也就是产品最终价值体现在经济效益和社会效益中。由此可见，设计质量的优劣是价值工程应用的最好体现。在工程设计中应用价值工程，对资源合理配置，增加设计产品的科技含量和价值均具有重大的意义。
3.3实施限额设计，优化设计方案
所谓限额设计，就是按照批准的设计任务书及投资估算控制初步设计，按照初步设计总概算控制施工图设计，同时各专业在保证达到使用功能的前提下，按分配的投资限额控制设计，严格控制技术设计和施工图设计的不合理变更，保证总投资限额不被突破。投资分解和工程量控制是实行限额设计的有效途径和主要方法。限额设计是将上阶段设计审定的投资限额和工程量先分解到各专业，然后再分解到各单位工程和各分部工程而得到的，通过层层限额设计，实现对投资限额的控制与管理；同时也实现了对设计标准、工程数量与概预算指标等各方面的控制。限额设计是设计阶段控制工程造价的重要手段，它能有效地克服和控制“三超”现象，使设计单位加强技术与经济的对立统一管理，能克服设计概预算本身的失控对工程造价带来的负面影响。
3.4推广标准化设计，优化设计方案
标准化设计又称定型设计、通用设计，是工程建设标准化的组成部分。各类工程建设的构件、配件、零部件、通用的建筑物、构筑物、公用设施等，只要有条件的，都应该实施标准化设计。采用标准化设计的优点有：设计质量比一般工程设计质量高；可以提高劳动生产率，加快程建设进度；可以节约建筑材料，降低工程造价。
4.结束语
现代建筑工程设计方案要求的提高对建筑工程施工企业有关部门的工作人员提出了更高的要求,要求施工企业专业技术人员不断提高专业技术与管理水平,以全过程、全面性施工管理理念对就建筑工程设计方案进行审核与优化,积极与设计单位进行沟通,为提高投资效率、提高施工质量奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]刘鸿钧.论建筑工程设计方案优化[J].建筑工业资讯,2008,10.
[2]赵佟鑫.建筑工程设计方案优化重点[J].建筑科学技术,2009,5.
关键词：仿生；桥梁设计；应用
一、仿生法的涵义
仿生法是人类对自然界生物自身形式或其运动状态进行模仿，利用其相似性来发明创造的一种学科。就目前而言，仿生法已经被应用到很多学科中，包括生物学、化学、工程学等，并在各自领域均发挥了重要的作用。自然界是一切生物的起源地，可以发现，自然界蕴含着宇宙的智慧，也正因如此，自然界中生物的组成结构往往比科学发明更先进。仿生法将自然界的智慧与各个学科相结合，更好的推动了科学的发展。在桥梁设计领域，桥梁设计师把感性层次的的自然智慧转化为可以度量的理性数据，经过总结分析形成一门系统的桥梁学科，以指导桥梁设计人员的桥梁设计工作。
桥梁设计是工程质量的前期保证，一是关系到后期的施工，二是关系到人们的安全使用问题。桥梁设计师作为桥梁设计的主体，对桥梁设计的质量以及安全都起到关键作用，而设计师的设计理念更是对桥梁的外观和结构起到决定性的作用。仿生法作为一门先进的学科，已经被应用到各行各业，并得到了很好的反响，因此，一个具有仿生法理念的桥梁设计师必然会更好地实现桥梁功能与造型的不断创新，这对于推动我国桥梁事业顺利发展具有十分重要的意义。
二、仿生法的理念与实践
经过亿万年的生物进化，各种生命结构已经呈现出非常合理化的状态。它们具有小巧、灵敏、高效的特点，现在很多科学领域都引入了仿生法，仿生法理念为科学领域提供了新的思路和方法、概念，通过对仿生法理念的应用各学科都取得了显著的研究成果。仿生法由于研究角度不同分类也不同，本文从宏观和微观两类来研究仿生法。宏观仿生法主要研究生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在的外部造型、表宏观仿生面纹理、力学构造特点、生物材料性能、生物的运动方式、行为规律、视觉意象等，微观仿生法则研究生物体内部微观系统，重点研究生物体能量转换、内部神经反应机理、信息传递处理和行为调控能力以及适应环境的生存能力等。在工程研究中，主要是研究生命系统中的结构或功能如何应用到工程技术中来实现其价值。通过研究资料分析仿生在工程中应用的可行性，然后建立模型，再通过计算机技术，分析、模拟、仿效生命系统，最后设计、制造出工程结构。
三、仿生法在桥梁设计与优化中的应用
人源于自然，因此从潜意识里对自然有一种难以言说的亲近感和归属感，因此在桥梁设计工作中，很多思路和理念都来自于自然界，如果仔细观察目前的桥梁，可以发现，有些桥梁造型与自然界的某些事物具有惊人的相似性，这也从另外一个角度说明仿生法在桥梁设计中已经占据着重要的地位。仿生法可以分为宏观仿生和微观仿生两大类，同样的，在桥梁设计中亦包含以上两类。然而，不管是宏观仿生还是微观仿生，按照应用来分，均大致可分为三个层面，即功能机理仿生、形态仿生以及结构仿生。
（一）仿生法在桥梁功能机理中的应用
仿生法中研究的生物，主要指的就是自然界中的动植物，而对动植物的机理研究又是仿生法的重要内容之一。机理研究主要研究与动植物相关的力学、动植物的运动形式以及植物的能量转换等。事实上，这类仿生人们很早以前就已经参与研究，例如参照鸟类的翅膀来对飞机两翼进行设计。值得注意的是，科学发明与自然生物之间虽然有很多通性，但是毕竟存在着一定的差异，因此仿生法的发展并不只是一个纯粹模仿的短期过程，而必须经历一个不断纠偏和调整的长期阶段才能达到较为理想的效果。
显而易见，桥梁在使用阶段，桥梁的可靠性和耐久性对桥梁自身的正常使用起着决定性作用，为了确保桥梁使用阶段的质量和安全，在桥梁设计阶段就必须全面考虑到这些影响因素，并寻找出解决方案。研究表明，参照动植物的机理来进行桥梁设计可以有效地解决桥梁设计问题，一个成功案例是德国一所大学的生物研究，研究人员对某种巨型植物的刚度进行试验，发现这种巨型植物能够调整自身的结构和形态来适应外界的压力，于是研究人员得到灵感，将此原理应用于大跨度桥梁的桥墩和桥塔，使得设计出来的桥梁能够很好地协调各个方面的压力，从而发明出有生命特征的大跨度桥梁，对当代桥梁设计的创新起到了很好的推动作用。
（二）仿生法在桥梁形态上的应用
最早的仿生法桥梁设计师对仿生桥梁的设计是一种纯粹的模仿，设计出来的桥梁形象怪异，甚至有些脱离实际，造成施工难度很大，有的根本无法与施工技术相匹配。随着设计人员设计理念的成熟，桥梁设计师渐渐意识到，仿生法在桥梁建筑中的应用，需要立足于实际状况进行设计，脱离实际的形态仿生是完全没有应用价值的，也是完全没有意义的。例如，尽管自然界中很多的生物形态具有很好的仿效价值，然而在实际的桥梁施工中，则很容易面临负荷超重，结构复杂，没有可靠的施工技术等问题，因此在桥梁设计中，必须根据现实需求科学合理地运用仿生法理论，严格分析其可行性，确定其实际可行了之后才能进行桥梁的设计工作。
（三）仿生法在桥梁结构中的应用
如果注意观察，可以发现在生物界中，有许多动物的骨骼结构、植物的外形结构均对桥梁的结构设计有很好的参考作用。另外，随着生物学科的迅速发展，生物知识不断在日常生活中普及，人们也逐渐认识到了自然界中更多的生物结构形态，而这些结构形态无疑为桥梁的结构设计提供了更多的设计思路，如果可以将这些生物结构应用于桥梁结构，则桥梁设计必定会有愈加广阔的发展空间。自然界的生物充满了宇宙的智慧，许多结构均有完美的对称性和实用性，一旦将这些原则恰当地运用到桥梁设计中，那么必定可以设计出低耗能、高质量并拥有美好外观的新型桥梁。
结束语
大自然是一位充满智慧的导师，拥有无穷无尽的知识让人类去挖掘和学习。可以发现，日常生活中各种产品的设计灵感均或多或少受到大自然的启示。同样，桥梁设计中仿生法的应用对于我国桥梁设计的发展将起到不可低估的推动作用，这种新型的设计理念为桥梁设计师们提供了和谐、新颖的设计思路，也是我国“科技强国、创新强国”战略在桥梁事业中的具体实践。
参考文献
[1]高聚福.空间结构仿生工程学的研究[D].天津：天津大学，2012.
[2]马修・韦尔斯.世界著名桥梁设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.35～37.
[3]刘福林. 生物群落结构原型的仿生法模拟[J]. 生态经济，2008，16（7）：151～154.
[4]王书荣. 自然的启示[M]. 上海：上海科学技术出版社，1978.18～21.
引言
教学设计直接关系到一门课程的教学质量，进而影响到人才培养的质量。在军队院校任职教育背景下，为了培养和提高http://学员满足某一工作岗位需要的知识和能力，优化教学设计是首要工作。要依据人才培养方案，结合岗位需求、课程特点和学员情况，科学筹划和安排教学活动，获得优化的教学效果，从而提高人才培养质量。
1 《航材管理基础理论与方法》课程的性质和地位
本课程是士官（中专）层次航材管理专业一门理论性较强的专业基础必修课。本课程是最重要的基础课程，是人才培养方案中的主干课程，对航材专业的后续课程和培养学员的航材管理能力具有重要的支撑作用。该课程实施前，学员主要学习思想政治课、科学文化课和军事基础课。本课程实施后，学员将学习任职岗位课程，即专业课程，因此，该课程在整个课程体系中承上启下，起着由基础教育向岗位教育的过渡衔接的作用。本课程计划学时数为60学时，授课对象是航空器材管理专业士官（中专）层次学员。/
2 《航材管理基础理论与方法》课程前期教学设计中存在的问题
2.1 未充分考虑教学对象的特点——学员情况差异性较大 从近三期学员情况来看，差异性主要体现在：①学历差异。从学历上看，高中毕业的学员约占学员总数的60%以上，中专和初中毕业的学员约占40%，学历方面存在差异。②工作经验差异。虽然所有学员入学前均来自海军航空兵部队，都有部队工作经验。但是只有大概1/4的学员在航材部门工作过，有航材管理工作经验，比较熟悉航材专业，其余3/4的学员均无航材工作经验，且多数来自不同部门，来源广泛。③身份差异。学员中既有士兵，又有士官，大约各占一半，两种身份的差异也使得学习态度、学习效率等方面产生差异。
2.2 教学内容针对性不强 从前期教学来看，本课程的教学内容强调理论性和系统性，知识体系仍具有大而全的特点，内容体系类似管理学基础，具有明显的学历教育的特征，缺乏针对性和实用性，与航材工作实际结合不够紧密，没有以形成岗位任职能力和培养航材管理工程专业素质为出发点和落脚点，没有做到“学员任职岗位需要什么，我们就讲什么”，不能满足航材工作岗位的任职需求。主要表现在管理概念、理论、原理、职能的内容较多，而管理方法的内容较少；理论性内容较多而实践性内容较少。/
2.3 教学方法相对单一 由于本课程具有理论性较强的特点，所以过去多数内容主要采取课堂讲授的教学方法，具有一定的满堂灌的特点：以教员为中心，学员只是简单的授课对象；强调教员的“讲”而忽视学员“听”的效果；以教员的“教”为主体，学员的参与性差，课堂讨论、师生互动较少。总之，对于如何调动学员的积极性，贯彻“教为主导，学为主体”，实现教与学双向交流、教学相长做的不够到位。要适应任职教育的要求，必须对单一的教学方法进行相应的改革。
3 优化《航材管理基础理论与方法》课程教学设计的思路
关键词：机械优化设计;应用;优化;发展
科学技术的发展使得大量的机械制造要求要很高的技术水平，机械产品的设计工作变得越来越复杂，要求考虑的内容也越来越多，精确性和科学性都与传统机械设计有巨大差别。面对这种情况，机械优化设计理论应运而生，逐渐发展成为一种现代化的机械设计方法。
1 传统优化方法的应用与发展分析
1.1 传统机械优化设计方法的应用
传统机械优化设计方法大多应用于机械结构和零件功能的优化设计，针对机械结构的性能和形态进行优化。在机械结构上，内点罚函数优化法，能够对刚度和压弯组合强度结构进行良好的优化，既能够满足尺寸要求又能良好的控制结构自重。在形态方面，典型的是轴对称锻造部件的毛坯形状的优化。在性能方面，采用坐标转换法和黄金分割法对部分两岸结构进行优化设计，使得机械结构更加准确保持运动平衡性，提高了传力性能。这样看来，传统机械优化设计方法依然能够取得良好的效果，所以在机械设计发展中不能忽略传统优化方法的作用。
1.2 传统优化设计方法的一些改进
在新的设计方法出现后，传统机械优化设计进行了一些改进：设计中普遍采用最优设计方案和设计策略，帮助达到最优组合性能;建立能够反映设计问题的数学模型，提高机械设计的准确性;利用计算机选择最优方案，通过计算机程序解决更加复杂的计算;计算机辅助设计，降低人工设计的误差。
2 现代机械优化设计方法的应用和发展
随着机械设计要求不断提高，设计工作需要考虑的问题也越来越多，整体需要解决的问题规模和复杂度都有所增强，传统优化方法的问题暴露出来，局部优化和最优解不再适用于大规模问题的设计，这使得机械设计工作者广泛吸取其他学科的理论知识，产生全新的机械设计思路，通过算法来解决一些复杂的设计问题。
2.1 反馈神经网络在机械优化设计中的使用
反馈神经网络模型的基本内容是一些双向相连的神经元系统，每个神经元之间的连接都具有特别的权值，这个神经网络对于输出和反馈能够统一应用，这样将整个网络的能量函数和机械设计的目标函数映射起来，神经网络的进化过程则与机械优化设计的最优过程对应起来，在实际应用中，寻找神经网络模型与问题的解的过程十分关键。
2.2 多层向前神经网络在机械优化设计中的使用
多层向前神经网络也是目前神经网络模型中应用较广的一种，通过输入层、隐层和输出层，将模型输入信息进行单项的传播输出，整个模型中不论是层内还是层间，均不存在反馈链接。多层向前神经网络具有很高的运算速度，非线性的映射能力也更突出，在机械优化设计中，能够利用这种模型的特点，对机械结构的多目标优化进行映射。
除了神经网络模型的应用外，很多专业的数学软件也应用于机械设计工作中，比如MATLAB，作为功能强大的工程数据计算软件，能够很好的将计算问题与实际问题结合起来，其中配置了大量的工程函数，在解决大部分工程问题时能够节约大量的时间，而且计算结构也非常精确，所以在自动化控制和机械设计领域都有很好的应用。
3 遗传算法的应用与发展
遗传算法简称GA，是一种全新的概率优化算法。遗传算法作为一种非确定性的拟合自然算法，模仿了自然界生物进化的特点和规律，对于随机对象进行自然选择，按照自然界的适者生存法则来循环处理数据，最终产生的随机群体会收敛于整体的最优解。遗传算法有很强的自适应性，借助自然界遗产的规律，能够对全局都进行优化处理，同时遗传算法是潜在的并行计算算法，所以拥有很高的计算效率。遗传算法以其全局优化的优越性，主要应用于机器学习和控制领域，最近几年也得到发展被应用于机械优化设计中。
3.1 遗传算法与机械结构优化设计
简单的遗传算法线性适应度非常理想，通过非线性适度与自适应的变异概率来优化一般的遗传算法，以此来解决机械结构的优化问题，多峰值函数极值等都具有实际的参考意义。
3.2 遗传性算法与可靠性分析
框架结构系统结合遗传算法，能够对系统结构的可靠性进行优化分析。
3.3 遗传算法与故障诊断
遗传算法网络模型中，各个神经元之间的权值可以作为染色体向量，模拟基因多点交叉变异能够对随机对象进行优化选择，这种遗传算法能够应用于变压器故障的诊断。
4 机械优化设计软件的应用与发展
4.1 专用软件的应用与发展
目前国内机械优化设计专用软件开发和使用的都比较少，机械优化设计软件的开发还需要积累足够的经验，根据工作经验转换成计算机功能组成专用软件。计算机辅助设计软件的使用，能够帮助解决很多机械设计中的工程问题，结合人工神经网络和遗传算法，开发计算与图形化功能，专业软件的发展速度也是越来越快。
4.2 网络在线机械优化设计软件
优化算法的研究已经有所成绩，利用网络平台逐渐开发一些工业化在线优化软件，便于工业设计使用。对于在线机械优化设计软件来说，亟待解决的问题就是模型问题，对于非常复杂的系统来说，结构、流程、物料和系统参数等，都非常复杂，如果计算对象比较模糊，运算效率会受到严重的影响，这就给在线优化软件带来了巨大的困难。为了解决这种情况，通过合适的算法解决辨别模型，结合神经网络和学习特点进行数据的识别，让在线优化软件也能够良好的应用于各种模型，比如国内比较成熟的NEUMAX软件包，基于神经遗传算法的在线优化软件包，都能够良好的实现各种模型的遗传算法，这些软件已经成功应用于甲醇合成机械设计的优化工作中。
5 总结
机械优化设计在传统机械设计的基础上，结合了大量的先进科学得到了高效的设计方法，大大提高了机械设计的质量和速度，随着数学理论和计算理论的发展，机械优化设计方法也在不断更新，思维更加开阔，各种设计方法也都得到了不同程度的完善。所以机械优化设计不但要深化工程设计理论，更要结合多种学科打开更加广阔的发展未来。
参考文献：
[1]王瑾.面向环境的产品设计制造及应用研究[J].机械管理开发，2011（01）.
[2]王维威，解念锁.金属基复合材料的加工方法及应用[J].科技创新导报，2010（29）.
[3]王瑾.基于材料的绿色产品设计与管理研究[J].科技创新导报，2009（32）.
[4]张运节.机械优化设计综述与展望[J].科技信息.2009（06）.
关键词： 目标分解； 复杂系统； 多学科设计优化； 层次化建模
中图分类号： U461文献标志码： B
引言
现代产品更新换代速度快，且功能极大丰富，导致系统设计的复杂程度提高.复杂的产品及工程，如汽车、飞机和宇航等，通常由众多的系统、子系统及其零部件组成.同时，这些复杂的产品及工程设计问题又大多涉及多个学科领域，并且各个学科之间可能存在着很强的相互耦合关系.这些复杂因素都给产品开发与工程设计带来非常大的挑战.[1]
为满足现代社会对产品开发及工程设计的要求，并行性、一致性和高效率已经成为设计流程设置及其开发环节中极为重要的考核指标.
所谓的并行性，指系统的各个设计任务在彼此相互独立的情况下同时实施.并行进行的设计任务之间，可能会存在着大量的关联与耦合关系.这就要求各个设计任务之间必须保持与系统设计目标高度一致，从而使得最终生产制造出的产品可以实现预定的设计目标要求.各个设计任务需要与产品的设计目标之间进行不断地交互，而且这种交互工作越早发生，越有利于整个产品开发的高效进行，避免在产品设计后期发生系统整体的性能未能满足产品设计目标要求的情况，从而不得不重新设计，导致极为严重的资源和时间浪费.
传统的优化设计方法，采用串行设计模式和单层次优化方法（AllatOnce）.整个产品开发与工程设计过程按照单个子系统或零部件依次进行设计与优化工作.这样的设计模式严重制约产品的开发效率，也导致最终集成的系统无法实现最优方案.随着产品开发与工程设计问题越来越复杂，自20世纪80年代后期以来，一种解决复杂产品开发与工程设计优化问题的多学科设计优化（Multidiscipline Design Optimization，MDO）方法，在国内外获得广泛关注.MDO方法是一种通过充分探索和利用系统间的协同机制来设计复杂系统的方法，即MDO方法是在复杂系统的设计过程中结合系统的多学科本质，充分利用各种不同学科的设计与分析工具，最终达到最优设计的方法.基于MDO理念，将各学科的高精度分析模型与优化技术有机结合起来，寻找到最佳的总体设计方案.MDO方法最初应用在航空、航天领域，目前已经广泛应用于船舶、汽车和建筑等各个领域.[2]
目前，主要的MDO方法包括：协同优化（Collaborative Optimization，CO），并行子空间优化（Concurrent Subspace Optimization，CSSO），二级系统一体化合成优化（BiLevel Integrated System Synthesis，BLISS）和解析目标分解 （Analytical Target Cascading，ATC）法等.[3]不同于CO和BLISS等传统的MDO优化方法，ATC方法起源于汽车产品设计，其目标主要是通过不断地进行子系统与零部件的迭代优化，实现系统级的产品开发与工程设计问题的既定目标.通过层次化的多学科设计优化方法，在系统的优化设计过程中，结合系统设计目标考虑构成系统的各个子系统的优化设计，并在优化各个子系统的基础上达成整个系统的优化.该方法最早由美国密西根大学KIM博士和PAPALAMBROS教授所在的Optimal Design实验室提出.[45]
1目标分解方法及其数学表达
1.1优化设计问题的层次化构架设计
通常，一个复杂的产品开发与工程设计问题，可以通过分解构建成一个层次化的结构形式.典型的层次化结构设计案例见图1.产品开发与工程设计问题被分解为3层结构，包含由A到G的所有元素.对于层级1而言，只拥有元素A.元素A又可通过分解，得到下一个层级（即层级2）的2个元素，分别为B和C.依次，又可分解得到层级3及其对应的元素D，E，F和G.这样，就可以将一个极为复杂的系统逐层分解成多个简单问题的集合.
图 1典型的层次化结构
1.2ATC方法的实施步骤
ATC方法一般可以按照以下4个步骤实施.
（1）首先确定产品开发与工程设计问题系统级的设计目标；
（2）将这个系统级的设计目标逐层分解到各个子系统或者零部件上，确定它们为满足这个总目标的要求各自所必须实现的子目标；
（3）通过设计优化，使得各个子系统或零部件分别实现其满足系统总目标要求的各自的子目标；
（4）通过各个子系统和零部件设计结果的组合，验证最终产品开发与工程设计是否可实现既定的总目标要求.
ATC方法在建立层次化结构时，需要建立2种类型的模型，分别为优化模型P和分析模型r.优化模型P的主要功能是建立优化算法，并通过调用分析模型r得到系统、子系统及其零部件的设计响应；分析模型r为仿真计算模型，其主要功能是根据优化模型P产生的输入参数（即设计变量）和下一层的响应，通过仿真计算得到相应的计算结果输出，返回给优化模型P.ATC方法中不同层级之间数据流向及每一层中分析模型P与分析模型r之间的调用关系见图2.
图 2ATC方法的数据流向
图2中，作为中间层的子系统层，它的设计目标RUs1和共享变量yUs1由系统层传递下来.经过一系列的子系统层及零部件层优化设计求解之后，将生成相应的设计目标响应RLs1和共享设计变量yLs1，并返回给系统层.同理，对于最底层的零部件层ss1，RUss1和yUss1被作为设计目标和共享设计变量由子系统层传递下来，而后通过优化与仿真，再将相对应的RLss1和yLss1返回给子系统层.对于子系统层调用的分析模型rs1，来自零部件层的ss1响应Rss1和ss2的响应Rss2，子系统层本地设计变量x-s1和子系统层的共享设计变量ys一同作为其输入参数，由Ps1调用.
1.3ATC方法的数学表达
2数值案例及Isight软件求解
2.1数值案例的分解解析
2.2基于Isight优化软件的ATC实现
随着计算机仿真技术的深入，采用单一学科软件的设计、分析与优化方法，已经难以适应复杂系统设计和工程开发的需要.以航空航天领域设计为例，其涉及机械、电子、控制和热工等多个学科.随着各个学科的深入发展，在每个单独的学科领域内，都已经形成大量专业的仿真方法与工具.因此，如何在设计中将各个学科有效链接起来，使其形成一个统一各学科的综合设计的平台，已经成为工程和学术界所关注的重点.
作为多学科联合仿真与优化技术的先驱者，Isight软件为解决复杂系统的产品设计与工程开发提供多学科集成的优秀平台.Isight软件将数字技术、推理技术和设计搜索技术进行有效融合，将多学科专业软件进行协同以驱动产品设计与优化，并且把原来需要大量人工完成的工作改由软件自动进行处理.Isight软件的使用可以大大缩短产品的开发与设计周期，显著提高产品的质量与可靠性.
本文将Isight软件作为实现ATC方法的优化仿真平台.Isight软件下为实现上述数值案例所构建的2层的ATC架构见图3，包括系统层与子系统层，其中，子系统层由2个元素组成.
2.3优化结果分析
利用Isight优化软件所构建的ATC仿真模型见图4.系统级优化和子系统级优化均采用序列二次规划优化算法（Sequential quadratic programming，SQP）.最后设计变量（x1，x2，…，x14）收敛，目标函数f=17.02，与该数值算例的最优值f=17.00非常接近.
图 3Isight软件下的ATC架构
图 4ATC方法的Isight软件实现
3工程案例分析
3.1问题定义
以纯电动汽车动力总成优化设计为例，进一步说明ATC方法.纯电动汽车动力总成的详细结构见图5，其动力总成类似传统汽车的动力总成结构.
图 5纯电动汽车动力总成结构
车辆的基本参数与性能指标见表1.优化目标为在纯电动汽车动力总成的制造成本与其使用成本之间取得设计平衡.基于ATC方法的2层电动汽车动力总成目标分解与架构设计方案见图6.系统层以能耗仿真模型、动力总成成本模型和车辆性能仿真模型作为这一层级的分析模型.通过调用能耗仿真模型和动力总成成本模型可以分别得到使用成本和制造成本，将车辆性能仿真模型作为性能约束条件.[6]
3.2优化结果分析
优化前、后结果的对比见表2，可知，制造成本在整个成本构成中占据较大份额.通过对设计变量优化，使得使用成本和制造成本都有所下降，从而最终优化目标（总成本）也相应地有所下降，说明所提出的基于ATC优化设计方法得到预期效果.
表 2优化设计结果的对比名称原始值优化值传动比ig67.983 2电机转子直径d/m0.120.051 2电机转子长度L/m0.128 70.138 1使用成本/元897.71893.73制造成本/元5 013.894 984.88总成本/元5 911.605 878.61
4结束语
目标分解方法是一种处理复杂系统产品设计与工程开发层次化架构的系统化方法，结合Isight优化软件，对ATC方法进行充分的说明.
（1）对ATC方法的层次化架构进行详细描述，并引出实施ATC方法的一般步骤.
（2）详细论述ATC方法每层之间的信息传递，并给出ATC方法的一般数学表达式.
（3）基于Isight优化软件，分别进行数值案例和工程案例的分析，充分说明ATC方法对解决复杂系统优化设计问题的有效性.参考文献：
[1]赵刚， 江平宇. 面向大规模定制生产的e制造单元目标层解分析优化规划模型[J]. 机械工程学报， 2007， 43（2）： 178185.
[2]吴蓓蓓， 黄海， 吴文瑞. ATC与CO方法对比及其在卫星设计问题中的应用[J]. 计算机工程与设计， 2012， 33（6）： 24552460.
[3]姜哲， 崔维成. 多学科设计优化算法比较及其在船舶和海洋平台设计上的应用[J]. 船舶力学， 2009， 13（1）： 150159.
[4]KIM H M， RIDEOUT D G， PAPALAMBROS P Y， et al. Analytical target cascading in automotive vehicle design[J]. J Mech Des， 2003， 125（1）： 481489.
机械优化设计概念
机械优化设计是综合性和实用性都很强的理论和技术，为机械设计提供了一种可靠高效的科学设计方法，使设计者由被动地分析、校核进入主动设计，能节约原材料，降低成本，缩短设计周期，提高设计效率和水平，提升企业竞争力、经济效益与社会效益。国内外相关学者和科研人员对优化设计理论方法及其应用研究十分重视，并开展了大量工作，其基本理论和求解手段已逐渐成熟。并且它建立在数学规划理论和计算机程序设计基础上，通过有效的实验数据和科学的评价体系来从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案。该领域的研究和应用进展非常迅速，并且取得了可观的经济效益。那就让我们关注机械优化设计中那些重要的量。
解决优化设计问题的一般步骤
解决优化设计问题的一般步骤如下：
机械设计问题――建立数学模型――选择或设计算法――编码调试――计算结果的分析整理
优化设计中数学模型的建立
a设计变量
在最优化设计过程中需要调整和优选的参数，称为设计变量。设计变量是最优化设计要优选的量。最优化设计的任务，就是确定设计变量的最优值以得到最优设计方案。但是每一次设计对象不同，选取的设计变量也不同。它可以是几何参数，如零件外形尺寸、截面尺寸、机构的运动尺寸等；也可以是某些物理量，如零部件的重量、体积、力与力矩、惯性矩等；还可以是代表工作性能的导出量，如应力、变形等。总之，设计变量必须是对该项设计性能指标优劣有影响的参数。
b约束条件
设计空间是一切设计方案的集合，只要在设计空间确定一个点，就确定了一个设计方案。但是，实际上并不是任何一个设计方案都可行，因为设计变量的取值范围有限制或必须满足一定的条件。在最优化设计中，这种对设计变量取值时限制条件，称为约束条件，而约束条件是设计变量间或设计变量本身应该遵循的限制条件，而优化设计问题大多数是约束的优化问题。针对优化设计数学模型要素的不同情况，可将优化设计方法进行分类，约束条件的形式有显约束和隐约束两种，前者是对某个或某组设计变量的直接限制，后者则是对某个或某组变量的间接限制。等式约束对设计变量的约束严格，起着降低设计变量自由度的作用。优化设计的过程就是在设计变量自由的允许范围内，找出一组优化的设计变量值，使得目标函数达到最优值。
c目标函数
在优化设计过程中，每一个变量之间都存在着一定的相互关系着就是用目标函数来反映。他可以直接用来评价方案的好坏。在优化设计中，可以根据变量的多寡将优化设计分为单目标优化问题和多目标优化问题，而我们最常见的就是多目标函数优化。
一般而言，目标函数越多，设计的综合效果越好，但问题求解复杂。在实际的设计问题中，常常会遇到在多目标函数的某些目标之间存在矛盾的情况，这就要求设计者正确处理各目标函数之间的关系。对这类多目标函数的优化问题的研究，至今还没有单目标函数那样成熟
优化设计理论方法
优化准则法对于不同类型的约束、变量、目标函数等需导出不同的优化准则，通用性较
差，且多为近似最优解；规划法需多次迭代、重复分析，代价昂贵，效率较低，往往还要求目标函数和约束条件连续、可微，这都限制了其在实际工程优化设计中推广应用。因此遗传算法、神经网络、粒子群算法、进化算法等智能优化法于20世纪80年代相继提出，并且不需要目标函数和约束条件的导数信息，就可获得最优解，为机械优化设计提供了新的思路和方法，并在实践中得到成功应用。
a遗传算法
遗传算法起源于20世纪60年代对自然和人工自适应系统的研究，最早由美国密歇根大学Holland教授提出，是模拟生物化过程、高度并行、随机、自适应的全局优化概率搜索算法。它按照获得最大效益的原则进行随机搜索，不需要梯度信息，也不需要函数的凸性和连续性，能够收敛到全局最优解，具有很强的通用性、灵活性和全局性；缺点是不能保证下一代比上一代更好，只是在总趋势上不断优化，运行效率较低，局部寻优能力较差。
b神经网络法
神经网络是一个大规模自适应的非线性动力系统，具有联想、概括、类比、并行处理以
及很强的鲁棒性，且局部损伤不影响整体结果。美国物理学家Hopfield最早发现神经网络具有优化能力，并根据系统动力学和统计学原理，将系统稳态与最优化态相对应，系统能量函数与优化寻优过程相对应，与Tank在1986年提出了第一个求解线性优化问题的TH选型优化神经网络。该方法利用神经网络强大的并行计算、近似分析和非线性建模能力，提高优化计算的效率，其关键是神经网络的构造，多用于求解组合优化、约束优化和复杂优化。近些年，神经网络法有较大发展，Barker等将神经网络用于航空工程结构件的优化设计。
c粒子群算法
Kennedy和Ebehart于1995年提出了模拟鸟群觅食过程的粒子群法，从一个优化解集开始搜索，通用个体间协作与竞争，实现复杂空间中最优解的全局搜索。粒子群法与遗传算法相比，原理简答、容易实现、有记忆性，无须交叉和变异操作，需调整的参数不多，收敛速度快，算法的并行搜索特性不但减小了陷入局部极小的可能性，而且提高了算法性能和效率，是近年被广为关注和研究的一种随机起始、平行搜索、有记忆的智能优化算法。目前，粒子群算法已应用于目标函数优化、动态环境优化、神经网络训练等诸多领域，但用于机械优化设计领域研究还很少。
d多目标优化法
功能、强度和经济性等的优化始终是机械设计的追求目标，实际工程机械优化设计都属于多目标优化设计。多目标优化广泛的存在性与求解的困难性使其一直富有吸引力和挑战性，理论方法还不够完善，主要可分为两大类：①把多目标优化转化成一个或一系列单目标优化，将其优化结果作为目标优化的一个解；②直接求非劣解，然后从中选择较好的解作为最优解。具体有主要目标法、统一目标法、目标分层法和功效系数法。
优化设计方法的评价指标
根据优化设计中所以解决问题的特点，选择适当的优化方案是非常关键的。因为解决同
一个问题可能有多种方法，而每一种方法也有可能会导致不同的结果，而我们需要的是可以更加体现生产目标的最优方案。所以我们在选择方案时一定要考虑一下四个原则：
a效率提高。所谓效率要高就是所采用的优化算法所用的计算时间或计算函数的次数要尽可能地少。
b可靠性要高。可靠性要高是指在一定的精度要求下，在一定迭代次数内或一定计算时间内，求解优化问题的成功率要尽可能地高。
c采用成熟的计算程序。解题过程中要尽可能采用现有的成熟的计算程序，以使解题简便并且不容易出错。
d稳定性要高。稳定性好是指对于高度非线性偏心率大的函数不会因计算机字长截断误差迭代过程正常运行而中断计算过程。
另外选择适当的优化方法时要进行深入的分析优化模型的约束条件、约束函数及目标函
数，根据复杂性、准确性等条件结合个人的经验进行选择。优化设计的选择取决于数学模型的特点，通常认为，对于目标函数和约束函数均为显函数且设计变量个数不太多的问题，采用惩罚函数法较好；对于只含线性约束的非线性规划问题，最适应采用梯度投影法；对于求导非常困难的问题应选用直接解法，例如复合形法；对于高度非线性的函数，则应选用计算稳定性较好的方法，例如BFGS变尺度法和内点惩罚函数相结合的方法。
结论
机械优化设计作为传统机械设计理论基础上结合现代设计方法而出现的一种更科学的
优化设计方法，可使机械产品的质量达到更高的水平。近年来，随着数学规划理论的不断发展和工作站计算能力的不断挖掘，机械优化设计方法和手段都有非常大的突破，且优化设计思路不断的开阔。总之，每一种优化设计方法都是针对某一类问题而产生的，都有各自的特点，都有各自的应用领域，机械优化设计就是在给定的载荷和环境下，在对机械产品的性能、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内，选取设计变量，建立目标函数并使其获得最优值得一种新的设计方法，其方法多样依据不同情形选择合理的优化方法才能更简便高效的达到目标。当今的优化正逐步的发展到多学科优化设计，充分利用了先进计算机技术和科学的最新成果。所以机械优化设计的研究必须与工程实践、数学、力学理论、计算机紧密联系起来，才能具有更广阔的发展前景。
参考：
[1]白新理.结构优化设计[M]. 河南：黄河水利出版社，2008.
关键词:优化设计;成本;房地产项目
成本控制贯穿着整个房地产项目建设的全过程。设计阶段的成果对于项目使用功能的影响占到整个建设过程的60%～80%，设计阶段的成果是项目成本控制的重要一环，设计的合理性、经济性和适用性是房地产项目成本控制的关键因素，如何达到优化设计的要求，让项目的利润最大化是房地产设计人员关注的问题。现阶段很多设计人员在进行房地产项目的设计过程中，抄袭一些已有项目，不考虑项目的成本，设计出的图纸只能满足房地产项目的基本要求，而未考虑设计优化的环节。优化设计能够降低项目的成本，提高项目的认可度，满足拟购房人群的需求，提高项目的销售速度，所以优化设计是房地产项目设计的重要一环。
一、建筑设计的优化方法
建筑设计方案决定了项目的成本，选择适应本地区的合理的设计方案是项目成功的关键。项目起初应该通过问卷调查的形式，调查本地区拟购房人群的购房意向、购房需求、购房要求，根据数据分析方法进行地区拟购房人群的情况分析，找出相应的规律，通过拟购房人群的分析选取适用于本地区人群的建筑设计方案，为今后的销售打下坚实的基础，防止出现项目建成无法销售的情况。基于调查问卷的分析结果，与设计投标单位进行沟通，通过招标与投标过程的分析，集各家设计投标单位的优点，选取建筑设计方案更优秀的设计单位进行项目的设计。中标设计单位不急于进行后续设计过程，依据招投标过程中多个建筑设计方案的分析与问卷调查结果进行建筑设计方案的初步优化，对初步优化合理的方案，聘请相关建筑设计专家开展论证，分析建筑设计方案中需要改进的环节，作为方案终极优化的目标。方案优化结束之后进行建筑图纸的绘制，现阶段房地产项目建筑设计多是以户型拼凑的方式进行，采用完工的项目户型进行参考，未考虑本地区购房者的实际需求。建筑图纸设计前应该分析问卷调查的结果，根据拟购房人群的基本需求进行户型设计，设计过程中还需考虑户型的合理性，考虑设计的简洁性，有利于结构设计的开展，降低工程成本。
二、结构设计的优化方法
结构设计方面的优化分为两个方面，一是结构设计体系的优化，采用何种结构形式，结构形式的基本构件间距，采用合理的结构形式可以有效降低成本，提高项目的利润;二是进行结构内部构件的优化，梁板柱的截面尺寸与混凝土强度，构件的内部配筋率，墙体的材料与强度等级，砂浆的强度等级，等等，认真分析结构的受力特点，采用更为合理的构件截面和强度，降低项目成本。结构设计方案传统设计过程基本上是凭借结构设计人员的经验，假设构件的截面尺寸，通过设计规范的要求进行设计验算，分析构件是否满足规范的设计要求。传统的设计方法是一种被动设计的方式，优化设计是一种主动设计的方式，选取更加合理的设计软件，确定精细的设计荷载，确定适合于本项目的结构设计方案，降低项目的成本。传统的设计只利用PKPM结构设计软件完成项目的设计，现阶段有一些更加合理的设计软件进行结构荷载的分析，分析项目荷载的精度更高，得到的计算结果更准确。高层建筑力学分析一般用迈达斯、SATWE、PMSAP、ETABS;钢结构一般采用3D3S、MTS、STS、perform－3D;有限元还是ANSYS和ABAQUS;复杂建筑利用符号计算软件进行简单的编程以及计算分析，分析建筑结构与桥梁结构的内力与位移情况。［1］［2］根据项目结构的实际特点采用适合于本项目的结构设计分析软件进行结构计算，也可以通过相应软件与PKPM配合进行分析计算。优化设计需要假设多种结构方案，根据不同的构件布置情况和构件的不同截面尺寸，进行结构的强度验算与经济比选，选择满足强度要求成本最低的方案完成设计。构件需要按照构造要求配筋时，选取规范要求的最小配筋率即可，降低项目的成本。从结构设计方案的初始阶段聘请相关专家进行结构设计不同阶段的审阅，提出结构优化设计的合理化建议，作为结构设计方案优化改进的依据。结构初始方案设计完成，房地产公司应聘请专业的优化设计公司，对项目设计的初始方案提出详细的优化设计方案、详尽的优化设计参数、构件的强度等级及构件的截面特点等，与初始方案设计单位进行沟通，完成初始方案的优化设计与图纸修改工作，使设计方案更合理，通过前期聘请专家进行初始方案的不断调整，减少了后期优化方案修改的工作量，削弱了对于工期的影响。两个优化环节配合工作，降低了后期优化方案的费用，优化方案更合理，项目成本更低。
三、水电设计的优化方法
水电线路设计保证其功能性与安全性的同时，力求线路位置准确，线路位置有利于后期的使用与维修，利用BIM软件进行三维分析，确定水电线路的位置的合理性，防止与土建施工出现不和谐的现象，具体的水电设计优化过程包括以下两个步骤:第一步，认真分析设计项目的水电需求，选择标准层进行水电线路的排布优化，力求水电线路回路最短的原则进行优化，材料最节省，施工最方便。利用BIM进行三维分析，确定水电线路的具置。第二步，对于回路优化后的图纸进行分解，可将照明、插座、出水口等分图分析、准确定位，并表明距离墙体的尺寸。
四、结语
房地产项目设计主要包括建筑设计、结构设计、水电设计几个重要的环节，每个初始设计环节都有预先设定的目标，现阶段初始设计的图纸不能满足房地产企业降低工程造价的基本要求。房地产企业要求项目设计在满足国家与行业设计规范的前提下，能够降低项目成本、提高项目的认知度、提高企业的声誉，因此设计成果必须进行优化设计。优化设计考虑拟购房人群的需求，集合众多设计人员与相关专家的思想，利用先进有效的设计工具，提出详尽的优化设计方案。优化设计是房地产项目建设中的重要一环，每个设计环节都有其相应的优化设计方法，优化设计方法的有效利用是房地产项目降低成本、提高认知度的重要基础。
参考文献:
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前言
“建筑是凝固的艺术”，建筑物结构的精美，是建筑设计师将结构设计与美观设计有效融合的直接体现。建筑结构设计的优化不仅能美化外观，还能够使房屋变得更加安全、经济与合理，最终满足人们对当前房屋建筑的要求。
建筑结构设计优化的作用
建筑结构设计过程中，首先需要解决的问题就是建筑结构如何满足效益的长远化，在这个问题得到有效解决的基础上，再对建筑结构设计的合理性与经济性做到尽可能的优化。与传统建筑结构设计理念相比，当前所采用的建筑结构设计方法在建筑结构设计中的有效应用，能够有效降低工程成本，一般能达到10%到35%的效果。其次建筑结构设计优化方法的应用，还能够做到对建筑材料有效性与利用率的最大程度发挥，能够让建筑物的各个空间与整体能够达到相互协调的效果，并能够满足质量安全管理规定的要求。另外，建筑结构设计优化方案的应用，还能够对建筑物的原先设计起到完善的作用。所以，建筑结构优化方法对建筑结构设计起到重要的作用。
建筑结构设计优化的特点和要求
在进行建筑工程结构设计的时候，不仅需要对设计对象的基本功能与安全稳定性进行考虑，还需要通过设计，使建筑结构达到尽可能完美的效果，而这一过程的实现，就是建筑结构设计中的最优化问题。建筑结构优化设计方法主要体现在建筑总体工程结构设计的优化和建筑各个部分的设计优化两个方面。对于项目整体设计、项目前期设计、抗震设计和旧房改造都可以采用结构设计优化方法。在实践应用中，应注意前期就开始参与结构设计优化，对下部地基基础结构设计优化时，要分析比较多种设计方案，然后选取最佳的设计方案。在设计过程中，应灵活运用各种方法，对于结构设计、围护方案、房屋建设、结构基础方案等一系列优化设计合理分析，对细部结构进行设计优化，以取得最佳的效果。当无法对数据具体量化时，可使用概念设计。
建筑结构设计中优化方法的实现过程
1.结构优化模型的确立
建筑结构设计优化方法在应用的过程中，需要通过三个步骤来完成。首先是做好对设计变量的选择工作。通常在设计中，会把对设计起影响作用的参数当作为设计变量，这其中包含了目标控制参数、约束控制参数等设计变量。在建筑结构设计当中，对于变化范围不大及在局部性设计时就能满足的设计要求参数，一般将其设为预定参数，通过采用这种方法，能够有效减少设计、编程及计算等方面的工作量。其次是对目标函数的确定。在设计当中，找到一组能够满足预定值的截面几何与钢筋截面积，从而降低工作造价。最后，确立约束条件。在房屋结构设计中，其存在的可靠度优化约束条件包含了应力约束、变形约束、结构单元约束、尺寸约束等各种约束条件。在建筑结构设计过程中，要使结构优化设计在建筑结构工程中有所应用，就需要建筑结构设计中的实际约束条件在与目标约束条件进行比较的过程中，能够使各个约束条件都满足行业规范的要求，从而很好地实现优化设计。
2.优化设计方法的设定
建筑结构设计优化方法在建筑结构设计的应用过程中存在着诸多的变量及约束非线性优化的问题。因此在计算的过程中，一般采取的办法都是将约束优化的问题转换为无约束问题来进行求解。在优化设计方法的设定时，可以选择的计算方法有Powell法、拉式乘子法及复合形法。
3.程序设计的完成
建筑结构设计优化方法在建筑结构设计的应用过程中，需要在选择可靠度较高的结构优化模型与优化设计计算方法的基础上，完成对运算速度快及功能齐全的综合程序的编写。
4.优化设计方法的结果分析
在执行上述步骤的过程中，要考虑到各个方面所存在的问题。因为房屋建设本身是一项耗资庞大的建筑工程，在建设过程中，其所涉及到的环节都比较复杂，所以需要对其进行总体的规划与考虑，不能够为了追求降低成本而忽视了设计优化工作。另外在投资控制的过程中，还需要处理好经济与技术之间的问题。在设计过程中，不仅需要反对单纯的成本节约，不重视技术的要求，还需要反对只重视技术提升，而不进行成本节约工作。真正的优化设计方法应该是技术提升与资金节约两方面并重发展。
结语
关键词：龙门起重机；结构参数；结构动态；优化设计
起重机属于大型运输机械，能够在复杂情况作业。其龙门起重机自身的结构特性以及动态特性等，对龙门起重机的使用性能，有着较大的影响。传统的起重机结构设计，主要依靠人工设计，结合传统经验等方法，具有较大的局限性。随着起重机设计技术的发展，使得动态工作情况被人们重视与思考，并且对龙门起重机结构进行动态优化设计。
1 龙门起重机结构概述
龙门起重机结构较为简单，例如图1，其为JQ50型号的龙门起重机结构示意图。主要包括下横梁与端梁、柔性支腿与刚性支腿、主梁与门框等。现代龙门起重机，多采取静态设计+动态补偿设计的方法，除了考虑静态时的工作载荷外，还考虑动态载荷，采取添加安全系数的方式进行补偿，以此简化结构动态设计，以此确保龙门起重机结构设计，能够满足静强度与静刚度的需求，但是因为缺乏动态特性分析，难以估计龙门起重机动态作业时的稳定性，进而极易引发作业问题，包括整机结构振动强烈以及运行不稳定等问题。龙门起重机的稳定性与刚度，与其金属结构的承受能力，有着直接的关系，进而使得动应力与动刚度等问题更加严重。当弯曲动刚度超出标准，则极易造成整机结构振动问题，而动应力超出标准，极易造成结构变形或者损伤问题。当跨中动移位超标时，则会造成整机结构失稳。
2 龙门起重机结构动态分析
2.1 基于Ansys动态分析理论基础
龙门起重机作业时的动态问题，其属于有限个自由度弹性系统运动范畴。龙门起重机的模态分析，主要目的是明确龙门起重机结构的振动特性，包括固有频率与振形，该数据信息可以在龙门起重机结构无阻尼自由振动条件下获取。对龙门起重机起升动载响应进行研究，主要是研究危险工况下整机系统发生位移的规律，以及整机系统的速度与加速度变化规律。
2.2 动态分析中龙门起重机结构常见问题
基于Ansys的模态分析，则需要构建龙门起重机有限元模型，遵循平衡方程，在进行模态计算时，加入载荷条件，包括零位移约束、压力、加速度等。某港口使用的是JQ50型号龙门起重机，在对其进行安全检测时，发现设备存在运行不稳与明显振动问题，进而对设备进行动态分析，根据对JQ50型号龙门起重机进行模态分析的结果来看，能够获得以下结论：（1）JQ50型号龙门起重机系统暂态响应，随着时间的增加，逐渐的转成稳态响应，主要是由于阻尼的作用，使得能量得以消耗，进而使得系统难以保持等幅振动，产生振幅衰减运动。（2）使用加速度峰值，来估算此龙门起重机吊重离地起升时，其最大结构动应力，估算结果为240MPa，超出安全检测范围，因此说明此台JQ50龙门起重机，其结构动强度峰值，要比静强度条件下，或者稳态条件下所测试出来的数据值要大，因为在许可范围内，所以整机结构强度符合要求。此龙门起重机在起升的过程中，产生强烈的振动，使得动态衰减时间被延长[1]。
2.3 龙门起重机结构问题原因分析
龙门起重机结构系统作业时，产生强烈振动问题以及运行不稳问题等，其具体原因如下：（1）龙门起重机的主梁刚度相对较弱，当起重机大车与小车制动以及运行时，则会造成起重机整机振动，振动轨迹沿着大车与小车轨道前进方向。（2）由于起升的速度较大，进而使得起重机满载起吊状态下，产生较大的激振力，加之动态响应的时间较长，进而使得起重机整机作业时，稳定性较差。（3）起重机结构中的支腿或者横梁等，其综合刚度均会影响着起重机的整体动态性能，造成稳定性较差的问题[2]。
3 龙门起重机结构动态优化设计方案
3.1 优化算法与准则
在进行起重机结构动态优化设计时，要明确算法与准则。优化算法指的是在目标函数控制下，最佳的方法，通常采用零阶优化方法与一阶优化方法。零阶优化方法也就是直接法，利用通用函数进行逼近优化，即采取最小二乘法逼近，来求取函数面，拟合解空间，在对此函数面进行求极，该种算法计算的速度快，但是优化精度不高，是简单起重机常用的算法，适用于所有因变量逼近，能够有效的解决工程问题。一阶优化方法，也就是间接法，该种方法的运用，偏向导数使用，利用因变量的一阶偏导数，不仅优化的精读高，而且能够适用于因变量变化较大的优化方法设计，但是此方法的计算结果不能够确保是最佳解。在运用零阶优化方法，进行起重机结构系统优化设计时，则需要对Sub-Problem，进行粗优化，基于子问题优化，利用DV Sweeeps扫描法，做二次优化，利用两次优化，最终实现起重机结构系统优化。优化计算是动态的过程，需要明确优化准则，以尽快达到优化目标，设计人员要基于起重机的实际情况，来制定优化准则，以确保结构优化设计的合理性。
3.2 基于Ansys的模态分析的优化设计方案
基于Ansys的模态分析，以JQ50龙门起重机为例，对其常见作业问题，提出对其结构进行优化设计方案，通过改进龙门起重机的主梁结构以及其他部位，来提高结构系统的动刚度，同时合理的控制JQ50龙门起重机作业时的起升速度，进而改善起重机的整机动态性能。JQ50龙门起重机结构系统，其箱形截面结构刚度与其尺寸有着直接的关系，根据以往研究得出JQ50龙门起重机结构优化参数，对其结构尺寸做优化处理，利用Ansys的目标优化功能，对其结构尺寸进行优化等，利用此方法对JQ50龙门起重机进行优化，改进部分结构参数，将JQ50龙门起重机的起升速度调整到16m/min。此方案与以往的静态设计+动态补偿方法相比，能够在设计过程中，对起重机结构的动B特性进行分析，进而能够及时发现起重机结构的薄弱部位，能够为起重机作业与管理，提供可靠的依据，同时该设计方案，基于静态设计，对JQ50龙门起重机结构进行合理优化，使得起重机整机的动态性能得以提升，进而提高了起重机作业的稳定性与安全性。但是其与基于NSGA-Ⅱ算法的结构设计方案相比，难以实现多目标优化，但是较为适用JQ50龙门起重机结构优化设计[4]。
4 结束语
龙门起重机是常用的起重设备，其在作业时，极易出现振动问题与稳定性差的问题等，主要是在设计时，忽视了动态特性，因此需要优化其结构设计，文中基于不同的动态分析方法，提出了两种优化起重机结构设计方案。
参考文献
[1]童水光，王相兵，钟崴，等.基于BP-HGA的起重机刚性支腿动态优化设计[J].浙江大学学报（工学版），2013（01）：122-130.
[2]袁媛，杨正茂，孟文俊.龙门起重机金属结构的多目标动态优化[J].中国机械工程，2016（19）：2641-2646.
【关键词】建筑结构；结构设计；优化方法
一、建筑结构设计优化方法的现状
随着人们对生活品质的追求不断提高，对于建筑而言已经不仅仅停留在满足实用性和安全性方面，而是追求经济性和美观性等其他因素综合方面的更高水平。
（一）设计优化方法的现状
由于近年来经济的快速发展，人们的居住水平越来越高，对于高品质的居住环境需求越来越大。设计师在设计环节时需要考虑到各方面成本的因素，兼顾房屋结构的科学性和合理性。 现代的设计师不仅要有专业的设计方面知识，而且还要结合当今社会推出新颖别致的设计，才能保证设计出来方案更加的合理，更加的具有可操作性。结构设计优化工作的灵魂就是科学合理的结构优化方案设计。结合当今飞速的科学技术，科学技术水平以及设计理念，融入到房屋设计的结构中，充分考虑到房屋结构周围的配套诸元，对周边环境因素进行全面的了解，尤其是对人文环境进行实地考察，这样就能将房屋结构的各项数据进行精确控制，并对房屋结构的设计进行优化，使房屋结构更具人文性和实用性。
（二）建筑设计优化过程中存在的问题
在房屋设计的过程中，很难把握的一个问题就是，对诸多元素的一个平衡，不能一味的追求低成本，而忽略对美观性的设计和安全性的把控，避免出现顾此失彼的结果，找到兼顾各种元素的最佳平衡点，这才是设计优化方法的初衷。另外在设计过程中，需要注意很多细节的问题，针对细节差错要进行逐一的筛选、审核，避免影响整体房屋设计的观赏性和实用性。再有像前文提到的，由于人们生活水平和生活质量逐步提升，人们对住房的要求具体到每一个设计的细节，这对于房屋设计的实用性、观赏性、新颖性的考验越来越严苛，结果就导致房屋的设计优化人员不得不发散思维，激发灵感，才能更好地设计规划房屋结构和内部布局，使设计方案更加的精准，让人们更满意房屋结构的设计。
二、建筑结构设计优化策略
（一）构建设计模型
在构建模型时，将设计的限制性条件提前规划好，比如建筑结构的规划尺寸、建筑物的整体强度、预应力参数的临界点等方面。在设计的前期工作中，应当熟知这些限制条件，按照设计优化方法来优化设计方案，从而才能保证各项限制条件符合建筑构造标准，符合实际操作的具体要求。结构优化的具体数据主要是通过构建结构优化的模型计算出来的，通过一定比例的换算，使用精确地函数模型，提炼其中的相关变量，从而得出最佳的结构设计方法。
（二）优化计算方案
一套完整而且合理的设计方案主要就是依靠科学的设计优化方法，在优化过程中个汇总各项参数，而且各项参数也是复杂多变的，在优化设计方案时，常常将约束性数据转化为无限制的问题，综合多种计算方法优化出更为合理的设计方案。结合房屋具体实际应用情况，从房屋的整体结构出发，既要考虑到设计完成后的功能性要求，还要兼顾到平面布局的规模进行优化，合理地设计建筑整体布局和占地，精确计量建筑的质量中心和刚度之间差距，确保均衡力度的承载方向。
三、建筑结构设计优化方法的运用
在房屋结构设计中合理的运用建筑结构优化设计方法既实现了降低成本的目标，又能使建筑结构达到更为合理的初衷，有利于将经济效益与社会效应相结合，满足人们居住的多方面要求，达到最优的设计理念。一般来说，建筑结构设计优化方法一般运用到建筑结构设计的前期设计环节、基础地基设计、节能指标设计、对已有建筑的整体改造方案、结构的抗震效果设计等等。
（一）前期的设计环节
能够对建筑物产生决定性作用的环节就是前期的设计环节，它是决定方法的总体规划的前提，也影响着建筑物的总投资资本，是定位建筑服务功能的基本依据。然而目前的设计方案，很少在前期的建筑设计环节中运用设计优化方法，在前期的设计中往往会忽略结构设计的合理性和科学性，这些失误会对建筑结构的设计造成很多负面影响，甚至会影响到建筑的实用性和安全性的重要需求。在前期设计中运用较为合理设计方案、选择可行的结构形式，规划合理的设计方案，为科学、使用的建筑打下坚实的基础。
（二）建筑地基的结构设计优化
加强建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的运用，希望能够设计出更加符合以人为本的科学房屋结构。建筑物的地基是整体结构的关键部分，也是优化设计的关键部分，只有完成好地基的结构设计实现最优设计，才能保证后续的施工设计优化。根据其建筑物的整体规划、服务功能不同，地基的施工优化法法也不同，结合实际建筑特点，精确测量地形数据，在优化时首先考虑建筑物稳定性作为前提，再兼顾人文形态，其次还要兼顾工程的成本造价，从而优化出最佳的施工方案。
（三）节能指标的结构设计优化
建筑结构设计方法在房屋结构设计中的运用主要是为了提升房屋建筑的整体效益，满足人们的建筑需求，降低工程造价，实现观赏性和实用性的最佳平衡。选择节能指标较高的结构设计是比较明智的选择，一般的建筑结构形式分为三种，即框架结构、短肢剪力墙结构和框架与剪力墙相结合的结构。抗震效果最好的就是框架结构，选用的材料不是很多；柱截面较多的是第二种短肢剪力墙结构，但是这种结构会影响建筑物内部家具的选用和布局；即抗震效果好又不影响家具布局的就是第三种结构设计，综合适应性比较强。这三种方案结合成本因素进行考虑，各有优劣，这就需要建筑设计的优化方法根据实际情况决定最佳的设计方案。
结语：
将建筑结构优化方法应用于房屋结构设计中，能够实现提高建筑结构的经济性、降低工程总造价的目标。选择科学合理的建筑材料，将优化设计方法运用前期设计、建筑地基设计、节能指标选择等诸多环节，不仅能节约建筑工程成本，而且还能使建筑物实现美观性与功能性的统一，实现更好的经济和社会效益，更加符合科学发展观、可持续发展理念的要求。
参考文献：
