时间：2023-07-24 17:07:23
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工程结构优化设计概述，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】建筑结构；优化；房屋建设
随着社会的发展，人们对于建筑的要求越来越高。建筑工程的结构越来越复杂，建筑面积越来越大，建筑层数越来越高，要求建筑成本控制与建筑结构优化技术，对建筑工程提出了更多的挑战。采取相应的结构优化技术，提高设计水平，能够降低当前的投资成本，提升建筑质量。建筑结构优化主要包括房屋整体设计的优化和内部细节的优化，在建筑结构优化建设中，对相关的制约因素进行分析，落实优化技术措施，提升优化水平，能够促进建筑结构设计水平的提升。本文从建筑结构优化的概念与优化技术探讨建筑结构的优化技术措施。
1、建筑结构优化技术概述
1.1 建筑结构优化技术概念
建筑结构优化技术是在建筑结构设计中，根据建筑工程的需求，考虑到布置、造型、造价等因素，运用相关的技术和方法，对建筑结构的相关内容进行优化设计，确保设计工程质量与施工效率的技术的总称。建筑结构优化技术具有自身的显著特征，设计过程中，需要在考虑建筑工程需求的基础上，采取针对性的设计策略，对不同的设计方案进行对比，选择最优方案，对工程建设进行指导，提升工程建设项目效益。
1.2 建筑结构优化技术的内容
房屋建筑最重要的是建筑安全以及使用价值，对于建筑工程而言，在保障建筑质量的前提下，对建筑结构进行优化设计。具体而言，建筑工程优化的主要内容包括对房屋的整体结构的优化以及房屋细节构造的优化设计，通过整体和部分的结构优化设计，逐步进行划分，从而获得最优化的分析设计。
1.3 建筑结构优化的意义
通过优化设计，能够提升建筑空间的使用效率。建筑结构优化设计，能够提升设计水平，对各部分结构进行合理的安排，确保建筑结构的美观实用，同时有利于降低建筑工程造价。实践表明，建筑结构优化设计能够节省成本5-20%，从而提升建筑工程效益。
2、建筑结构优化技术组成
为了提升建筑的建设质量，具体的优化技术包括以下方面。
2.1 概念优化设计
概念优化设计主要包括以下的技术：（1）结构优化模型，房屋建筑的结构优化设计首先需要选择设计变量，设定目标控制参数与约束控制参数，确定目标函数与约束条件，对于房屋结构中的结构条件、尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束等参数进行确定，将设计的约束条件与目标约束条件相比较，选择最优的约束条件，使设计成本最小，从而实现最优设计；（2）优化设计计算方案，合理选择优化设计计算方案，可以选择复合形法、拉氏乘子法等方法，对相关参数进行计算；（3）进行程序设计，采用合理的计算程序与结构优化模型，编制功能齐全、运算速度快的综合程序；（4）结果分析，对计算结果进行分析，从成本、施工等多角度进行计算，确保计算结果满足安全的需求，确保优化设计适用、安全、经济、美观和便于施工。
2.2 桩基优化技术
建筑结构桩基优化措施包括以下方面：（1）桩静载荷试验以及单桩承载力调整，基础试桩以及工程桩的检验可以看到，近年来许多基础桩的承载力大于计算值，因此在计算的过程中，采用试验桩的实际承载力进行桩基基础的计算，能够提升桩基工程的承载力稳定性，降低桩基工程成本，提升桩基工程的效益，在桩基结构优化中，需要按照试验桩进行桩基设计与施工，按照桩基承载力以及荷载试验进行研究，通过调整单桩承载力的特征值，优化桩基数量计算；（2）桩身配筋调整，根据《建筑桩基技术规范》对桩承载力以及裂缝控制的要求，在桩基计算中，需要对不同钢筋级别对承载力的影响进行分析，在对桩基计算的基础上，合理计算配筋率，将桩身配筋进行计算，在确定桩静荷载和桩中心距等参数的情况下，按照桩基顶部能够承受的竖向力计算配筋率。建筑主体结构的计算中，部分结构的柱墙底弯矩非常大，在计算的过程中，通过配筋率的计算严格控制裂缝，在确保静荷载力、弯矩等参数的基础上，进行配筋计算，确保所有桩基的配筋率均能满足桩基础的承载需求，满足桩基裂缝控制的目的；从桩身出发，将桩身中部以下部分进行减半处理，从而减少钢筋用量，降低工程成本。
2.3 施工优化设计技术
施工优化设计技术主要包括以下的流程：（1）结构整体和局部优化，建筑结构优化应该具有层次慈宁宫，从设计体系、结构体系、安装体系等多层次的体系，结合建筑结构的需求，确保设计体系的完整性，除了结构整体设计之外，还需要从材料选取、构件选择、结构类型等方面完成优化选择，确保所选择的材料满足建筑结构的需求，从整体入手，细化设计工作，提高设计水平；（2）桩基础与上部结构优化，从桩基础施工开始，合理选择桩基施工技术，当前常用的桩基础包括预制桩和灌注桩两种不同的类型，灌注桩的施工难度较高，预制桩的质量可靠，能够显著提高地基承载力，根据地质特点与建筑工程的需求选择桩基础施工技术；在上部结构设计时，根据建筑方案合理布置柱、剪力墙等竖向构件，保证其满足侧向刚度和承载能力的要求的前提下，达到最优的经济性；（3）不同阶段结构优化，对建筑的基础结构、上部结构、细部结构等各部分设计时，从整体到细部进行合理优化设计，实现各部分的协调优化设计，在设计中，除了确保建筑的设计安全之外，还需要保障设计的美观，在建筑结构柱、墙的设计中，在保证结构质量的基础上，尽量简化建筑系统，选择自重较轻的原料，以实现减轻结构自重的目的，同时确保各部分的结构美观，在应力集中、受力方向较多的转角区域进行加固措施，确保结构的稳固。
3、建筑结构优化技术的应用策略
3.1 前期优化设计
前期设计是影响建筑结构优化设计的关键，在建设过程中，需要根据建筑结构的需求，考虑到结构的合理性以及可行性的情况下，对设计结构进行有关设计。在前期设计中，除了确保结构设计满足建筑的需求之外，还需要结合建筑的成本、计算设计等方向进行分析，设计合理的建筑方案与施工方案，尽量降低总投资，确保设计的合理性。
3.2 合理的运用概念设计
概念设计是房屋建筑结构设计的重要内容，在概念设计中，通过对建筑结构进行分析，再此基础上提高房屋性能、经济性，确保房屋结构的优化设计。在建筑结构优化设计中，合理的运用计算程序，对建筑结构的周围环境与建筑结构的内部进行分析，合理的筛选设计方案，从而选择最优的概念设计方案。比如在地震区的建筑设计中，需要对地震区的地质环境进行分析，考虑到建筑结构减震的需求，合理的选择结构优化方案；在概念设计中，合理的选择设计软件与信息技术，根据设计人员的经验进行判断，确保最终方案的适用性与经济性。
3.3 解决房屋建筑结构设计的实际复杂问题
建筑结构优化设计中，需要考虑到建筑结构设计的复杂问题，从前期设计开始，加强结构优化设计管理，通过概念优化设计，加强建筑物的抵御能力，确保建筑物能够抵抗外部环境的影响，增强建筑结构的稳定性与安全性，同时达到合理的节省建筑总的建造成本。
4 结语
建筑是凝固的艺术，建筑结构优化技术是确保建筑结构优化的有效措施，对于建筑结构具有重要的意义。根据建筑结构的适用、安全、经济、美观和便于施工的原则，对建筑结构的整体以及细部进行合理设计，有效的发挥建筑的空间效果，降低建筑成本，优化设计的各个部分，提升设计水平的提升，提升建筑工程质量。
参考文献 ：
[1] 师永国 . 房屋建筑结构设计中优化技术应用分析 [J]. 建材发展导向（上），2014，（6）：162-162，163.
关键词：机械设计；ANSYS软件；结构优化设计；机械设备结构设计；建筑工程设计
1概述
优化设计指的是在设计过程中寻找最完善的设计方案，从而满足所有的设计要求。现如今，科学技术发展迅速，有限元分析技术也日渐完善，并逐渐被应用于机械产品的结构优化设计过程中，不仅能够为机械结构优化设计提供便利，而且能够有效提高数据的准确性，应用优势十分明显，因此对有限元分析软件及其应用方式进行详细探究具有十分重要的现实意义。
2ANSYS有限元分析软件概述
ANSYS有限元分析软件是由多个模块所组成的，包括分析计算模块、前后处理模块等，现如今已经被广泛应用于大型机械结构设计过程中。在ANSYS有限元分析软件的前处理模块中，有Pro/E、UG等建模工具，在对机械结构进行设计过程中，可以结合实际情况选用具体的制图软件对机械构件进行建模设计。在对计算模块进行分析过程中，可以模拟出不同种类的物理介质的相互作用，因此分析灵敏度比较高，而且分析能力比较高。另外，通过应用ANSYS有限元分析软件的后处理模块，可以彩色等值线、图表以及图像等形式显示出计算结果。在对机械构件模型进行有限元模型分析过程中，需要不断进行修改和优化设计分析，但是通过应用ANSYS有限元分析软件，只需要根据设计参数语言，对机械构件的参数进行调整，就可以完善机械构件的设计和分析过程，在最大程度上缩短机械构件优化设计所需时间，减少设计人员的工作量。
3ANSYS结构优化设计
3.1建立结构优化设计模型
在机械设计优化过程中，最为关键的是建立数学模型，而在建立数学模型时需要结合实际情况选用合适的设计变量，在一定的约束条件下，通过目标函数计算获得设计最优的设计变量。与传统的机械优化设计不同，在ANSIS有限元分析软件的实际应用中，只需要设定一定的参数，就可以表示出数学模型的构建要素，包括目标函数、约束条件以及设计变量。
3.2ANSIS优化设计分析方法
在ANSIS有限元分析软件的实际应用中，由于不同用户对于ANSIS有限元软件的掌握程度是不同的，对此ANSIS可以提供批处理和图形交互两种分析方法。其中批处理主要适用于能够熟练掌握ANSIS分析软件各项命令的专业技术人员，在复杂程度比较高的机械设计过程中可以采用批处理方式，这样能够有效提高有限元分析效率。另外，对于ANSIS有限元分析软件的一般用户，可以采用图形交互方式，操作更加直观便捷。还需要注意的是，ANSIS有限元分析软件可以为软件用户提供很多种优化设计办法和优化设计工具，ANSIS用户在对不同的问题进行优化设计时，可以有针对性地选用相应的优化设计工具或者办法，从而简化分析过程，提供优化设计结果的精准性。
4ANSYS结构优化设计实例
4.1问题描述
某机械设备是由5节箱型同步伸缩臂所构成的，所有的伸缩臂展开后，整个机械设备的长度约为27.0m，通过ANSYS结构优化设计，能够有效满足机械设备的强度要求和刚度要求，这样不仅能够有效降低机械设备自重，而且还能够有效降低设备造价。4.2有限元分析4.2.1建立模型。以机械设备的初始结构、尺寸以及工况要求，采用ANSYS有限元分析软件，从底部至上建模，在建模过程中，首先确定关键点，然后依次建立线、面、体，最终形成实体模型。在网格划分方面，可以综合应用自由网格划分以及人工设置网格尺寸的方式完成。4.2.2约束及载荷处理。在该机械设备设计过程中，其约束点主要位于变幅油缸支座的铰接位置以及基本臂根铰点位置，在各个约束点上需要约束三个方向的平动自由度以及两个转动自由度，并且注意释放销轴中心位置的互转自由度，对于该设备伸缩臂与滑块之间的接触点位置，可以采用节点自由度耦合进行模拟。在ANSYS有限元分析软件的处理模块中，输入机械设备制造所需材料的密度以及重力加速度，程序即可将单元载荷因子数据直接计入总载荷中并进行自重计算。另外，对于该机械设备伸缩臂上的所有附属装置，都可以将其质量作为集中荷载，并使其作用于相应的位置。4.2.3有限元分析结果。通过对这一机械设备进行ANSYS有限元分析，当该设备在水平位置全部展开时，其应力以及端部的位移量能够达到最大值，而各个节臂位置的大部分区域的应力则比较小，最大应力主要分布于各个节臂以及滑块的接触位置，根据ANSYS有限元软件分析计算，应力值在132～277MPa之间，局部最大应力达到385MPa。另外，在臂端变幅平面中，最大变形量为0.55m。
4.3优化设计数学模型的建立
4.3.1设计变量。在该机械设备的ANSYS优化设计过程中，由于其各个节臂的长度是在优化设计前根据作业范围来确定的，因此在优化设计过程中不可以改变。另外，基本臂与各个伸缩臂的截面尺寸可以根据几何关系逐步调整，对此，可以将基本臂的壁厚Ti、宽度B以及高度H作为本次优化设计变量，其中对于Ti可以根据连续变量进行考虑。4.3.2目标函数。在本次优化设计过程中，最为主要的目标在于保障设备正常使用功能的基础上尽量减小设备体积和自重，材料体积越大，则设备质量越大，因此可以将各节臂总体积WVOLU作为本次优化设计的目标函数。4.3.3状态变量。在本次优化设计过程中，状态变量有两种，分别为部件作业工况下的应力值STRESS以及前端变幅平面的位移量DY。在本次优化设计过程中，为了保证设计刚度和强度能够满足实际需要，应该加强应力和位移的控制。4.3.4约束条件。（1）刚度约束条件：为了保证设备的刚度能够满足实际需要，可以将变幅平面最大变形量作为约束条件。在ANSYS优化设计过程中，为了简化模型的计算时间，提高建模进度和经济性，不需要考虑风载荷的影响。但是，在ANSYS优化设计完成后，还是需要加载风载荷，对探测臂进行校核，确保其能够满足刚度需要；（2）强度约束条件：通过ANSYS有限元分析，综合考虑设备材料的力学性能，在本工程中，将应力值STRESS控制在375MPa以内；（3）尺寸约束条件：综合考虑初始结构尺寸与各个节臂尺寸之间的关系，以及伸缩臂内部油缸的外形尺寸的限制条件，指定高度H、宽度B以及基本臂壁厚Ti的最值，根据本次研究分析，高度H在0.19～0.44m之间，宽度B在0.19～0.31m之间，基本臂壁厚Ti在0.002～0.006m之间，其中i＝1，2，3，4，5。
4.4优化过程及结果分析
4.4.1部件各节臂厚度的优化。在对各个节臂厚度进行优化设计时，需要对钢板厚度及其他设计变量进行优化设计，同时还需要注意将目标函数的允许误差控制在1%以内，加上初始数据，通过16次优化循环，总共得到17组数据。其中T1取值4.0916mm、T2取值4.5119mm、T3取值3.0563mm、T4取值2.6187mm、T5取值2.509mm。综合考虑机械设备的焊接要求，最终，T1取值4.0mm、T2取值4.5mm、T3取值3.2mm、T4取值3.0mm、T5取值3.0mm。4.4.2工作装置截面尺寸的优化。确定壁厚尺寸后，对于各个部件的截面尺寸，可以采用一阶方法进行优化设计，设计变量为高度H以及宽度B，目标函数允许误差应该控制在初始体积的1%以内，总共需要进行6次优化循环，再加上初始值，总共获得7组数据，并采用随机搜索的方式进行验证，确保计算结果的一致性。4.4.3结果分析。通过对该机械设备进行优化设计，所得结果如表1所示，由此可见，部件总体积在优化前为0.143m3，优化后为0.105m3，体积减少26.4%。由此可见，在本次ANSYS优化设计过程中，在保证设备刚度和强度符合设计要求的基础上，尽量减少设备材料体积，能够达到很好的优化结果。5结语综上所述，对于机械结构进行优化设计，能够获得最优设计方案。通过应用ANSYS有限元分析软件进行优化设计，能够简化计算过程，有效提高机械设备的优化设计效率，因此值得推广和应用。
参考文献
[1]王春华，黄杨，孟凡林，等．基于ANSYS液压支架托梁结构改进及强度分析[J]．机械设计，2013，30（1）.
[2]吴佳燕，李郝林．基于Ansys的主轴系统有限元模型结构优化[J]．机械设计与研究，2010，26（6）.
[关键词]建筑结构；方法；应用
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）36-0233-01
一、结构设计优化概述
结构的设计优化方法主要包括两个方面，一个是从整体出发，对结构模型进行合理调整，通过控制位移、刚度等参数保证结构的整体稳定性。另一个是从分部出发，对建筑物的基础结构、上部结构和围护结构等方面进行优化设计。对这些分部进行优化设计时，需要对建筑结构进行选型与布置，并进行工程造价分析和受力分析等。在具体的结构设计优化中，要以建筑工程的实际情况为基础，以实现建筑的经济效益和综合效益为目标进行设计优化。另外，在进行结构设计前，要对建筑的功能准确掌握，在此基础上尽可能地使各个平面布置的均匀、规则，使不同部位的质量和刚度差异得到缩小，避免建筑物在水平荷载作用下发生巨大扭转。竖向上要尽可能避免转换层的使用，避免应力集中问题的发生。
二、结构设计优化方法
1、结构优化设计模型
结构优化设计模型就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
2、结构优化计算方案
结构优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。
3、推广设计标准规范和标准设计
工程设计标准规范的形成，来源于大量成熟的、行之有效的实践经验和科技成果，是科技转化为生产力的必要途径。优秀的工程设计标准和规范，不仅优化了设计，减少设计的盲目性，还将大大提高设计速度，有效降低项目的全寿命费用。在标准规范中可以对一些重要的部位采取设计经济指标限额制度，对一些设计部位使用“宜”或“不宜”等引导性语言提示设计人员对方案进行优化，鼓励他们在设计中大胆使用新工艺和新材料。整体结构的科学性和合理性是新规范特别强调内容。新规范用于控制结构整体性的主要指标主要有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等。新的建筑结构设计规范在结构可靠度、设计计算、配筋构造方面均有重大更新和补充，特别是对抗震及结构的整体性，规则性作出了更高的要求。
三、建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用分析
1、对建筑主体上部结构进行的科学性优化
房屋建筑的上部结构设计应当建立相应的模型并进行系统的优化。整个过程第一步就是先合理地设置剪力墙，保证剪力墙整体的布置是均匀的，这样使楼层平面刚度的中心点重合于楼层平面质量的重心，从而减少地震作用及风荷载等对其的破坏性。在房屋结构设计时，如果条件允许，应尽可能地对剪力墙进行大开间的布置，加长剪力墙的墙肢长度，这样既能减少墙肢的数量，还能在符合规范的条件下减少混凝土的使用量。另外，剪力墙内的暗柱一般都设置了钢筋，如果采用较大的剪力墙就可以减少相对的钢筋使用数量，从而相应减少的材料成本。然而如果建筑的本身不具有相应的条件，而且对于抗震抗压的要求较高，就不得开间过大的剪力墙。
2、房屋建筑的整体性与局部性优化
建筑在设计过程中都应具备相应的层次性和复杂性的特点。从层次性角度来讲，建筑体系包含着建筑整体设计体系、结构相关体系及安装体系等，每一个单独的体系又包含了众多的下属体系。在对房屋进行设计时，设计者要对每一个下属系统地进行相应的优化，冲破关联的横向性，实现叠加型工程；对于复杂性角度来讲，主要包含选取建筑的材料、选取建筑的零部件等。因此在进行结构优化时要从整体入手，才能真正实现结构整体的设计优化。
3、材料优化设计
建筑结构在材料方面的优化就是使建筑材料最充分的利用，对材料的选择很关键，选择合适的材料既能够满足使用的功能，又能提高房屋建筑质量，当然还能最大化地降低成本，节省更多资源。所以要求在材料采购选择时一定要对所需的材料性质、各项质量指标熟悉了解，购买时本着经济实用的原则。材料也要方便施工，保证施工安全易操作。钢筋是建筑时最重要的材料之一，在选择时大部分的设计人员都会强化着眼于钢筋的配置计算上，很容易忽视钢筋的种类。现在市场中钢筋的种类很多，所以好的优化设计方案应该是在满足设计承载力要求的前提下，选择适合的钢筋种类和数量，这样就能很大程度上降低资金投入。
4、结构优化与建筑优化保持协调
对于结构设计既要保证结构的整体性，又要与建筑平面功能紧密配合，这样才能实现建筑本身的功能与结构相应合理性的效果。对于建筑系统来讲要保证平面简洁，墙体与立柱不能有错位的现象，高度与截面的面积相通。在楼体设计时，自身受力较多的转角区域，要选择高强建材做为承重的材料，从而更好地降低自重。对于结构整体来讲要保证重心、刚心、质心三者正确交叠，防止扭转的状况出现。
5、直觉优化技术与建筑结构设计
即使对于同一个建筑方案，结构布置方面也可能存在诸多的差异。建筑结构的布置如已经确定，即使荷载情况是完全相同，也可以将差异化的分析方法给应用进来。在分析过程中，也可以采取差异化的设计参数、材料和荷载的取值，对于建筑结构的细部处理，更是存在着诸多的差异。现在建筑结构的计算大多都是靠计算机来完成的，但很多问题都是计算机无法完全解决的，那么就需要靠设计人员进行科学的判断。在判断的过程中，需要严格依据结构设计的一般规律，总结过去的工程实践经验，这也就是我们所说的概念设计。
对于房屋建筑而言，在相同的建设条件下，采取不同的结构布局方式，就会产生不同的设计效果。因此，在房屋结构优化设计的过程中，应该实现细部结构优化与概念设计的有机结合，这样才能切实有效地提高结构优化设计的效果。这里的概念设计，主要是指将建筑的设计概念作为设计工作的重点，属于一种贯穿设计整个过程的设计方法，主要是针对缺乏相应数值的细节进行处理，如地震设防烈度量化等情况，如果单纯依靠相应的公式，得出的结果必然会与实际情况存在较大的差异，而采用概念设计的方法，则可以将数值作为一种参考依据，从而对结构设计中的细节进行合理把握，提升结构优化设计的质量。
关键词：大跨度桥梁；结构优化；设计；结构问题
中图分类号：K928.78 文献标识码：A
一、概述
大跨度桥梁往往处于公路交通运输枢纽的咽喉位置，为道路生命线工程的重要组成部分。随着我国经济的快速发展，大跨度桥梁建设在进入20世纪末进入了一个新的，大跨度桥梁形式结构多样，主要有斜拉桥、悬索桥、拱桥、悬臂横架桥以及一些其他的新型的桥式，比如全索桥、斜拉悬梁混合体系桥梁、索桁桥等等，但是就目前技术熟练程度和结构安全性能而言，寻索桥和斜拉桥是大跨度桥梁的发展主流。目前的桥梁技术虽然已经能够很好的解决大跨度桥梁现存的问题，但是随着桥梁跨度的不断增加，向着更长、更大、更柔方向发展，为了保证其建设的可靠性、耐久性、行车的舒适性、施工的简易型以及美观性，桥梁设计以及施工人员还有更多的工作要做。而大跨度桥梁结构优化设计的过程，也是为了更好的处理和解决桥梁结构的安全性、适用性以及经济合理性、美观性的过程。下面就对其设计要点进行一一阐述。
二、大跨度桥梁结构优化设计
1、局部优化
大跨度桥梁的局部优化虽然不能等同于整体，但是却优于整体，可以更好的促进桥梁结构的发展。因为对局部的优化设计变量相对较少而使研究的难度大大减小，研究的深度因而能更透彻。目前针对大跨度桥梁的局部结构进行优化设计研究已涉及到大跨度桥梁结构设计及施工的各个方面，主要有：加劲梁横截面的优化，斜拉索或主缆的动力优化，索力调整优化，索塔的结构优化，斜拉索和吊索锚固的优化，悬索桥锚锭的优化，桥墩及基础优化。
1.1加劲梁横截面的优化
大跨度桥梁的加劲梁主要是由钢梁、混凝土梁、混合梁和叠合梁。就目前建成的大跨度桥梁中，主跨梁的主要形式多数以钢梁为主，钢梁与混凝土结合梁以及混凝土梁较少且相对较小。
1.2斜拉索或主缆的动力优化
由于斜拉桥和悬索桥是当前大跨度桥梁建设的主要桥式，两者具有共同的特点，即都是由缆索支承，且桥面柔软，属于柔性结构，其阻尼值较低。在外部激励下，拉索极易出现大幅度的振动，如风雨交加时的出现的主梁和拉索之间的耦合振动引起的参数共振、拉索的自激振等等。拉索的大幅度振动极易引起拉索锚固端的疲劳、降低了拉索的使用寿命，严重时甚至会直接影响桥梁结构的安全系数。由此可见，大跨度桥梁的动力问题极其重要。
1.3索塔结构优化
索塔的结构优化主要是塔高和受力合理性的优化。塔的高度越高给施工带来的难度也就越大，塔太矮也会直接降低拉索的工作效率，增加了主梁和拉索的受力。因此，单独的对塔高进行优化是不明智的，应该与大跨度桥梁的其他部分整合起来综合考虑。塔的受力合理性与他的结构形式、缆索形式、缆索的锚固形式以及锚固点的分布状况有着直接或间接的关系，因此索塔受力的合理性优化也是大跨度桥梁结构设计中不可缺少的一部分。
1.4桥墩及基础的优化
桥墩以及基础是桥梁重要支撑结构，也是桥梁下部结构中的重要组成部分，对桥梁的稳固性起着重要的作用，因此桥墩及基础不论在数量、位置、还是结构形式上，都对桥梁的稳固、耐久有直接的影响，但对桥梁上部结构的影响较小。因此，在对桥墩和基础进行设计时，应针对具体的桥梁进行考虑。
2、整体优化
大跨度桥梁都为高次超静定结构，结构复杂，设计变量多，建设和设计又涉及到多方面的因素。因此，要对其进行全面整体的优化或全过程的优化依然存在困难。这种困难不仅在于其目标函数的建立，也在于对已建立的目标函数寻求最优解的计算速度和可能性。为此，对大跨度桥梁结构的优化研究多以局部优化为主。但是综合评价一座桥梁的优劣不是仅仅凭借局部的进行评判，而是要看整体的效果和运营，因此对桥梁的整体结构进行优化设计存在着一定的难度。目前对大跨度桥梁的整体优化主要有以下几个方面：整体造价最优，整体动力性能优化，整体施工工艺优化，桥梁结构优化设计与景观优化设计相协调。
3、桥梁上部结构优化
上部构造形式的选择，应结合桥梁具体情况，综合考虑其受力特点、施工技术难度和经济性。简支空心板结构的桥型，施工方便，施工技术成熟；但跨径小，梁高大；由于桥梁跨径受限制，往往造成跨深沟桥梁高跨比不协调，美观性差；上部构造难以与路线小半径、大超高线形符合，且高墩数量增加；桥面伸缩缝多，行驶条件差。因而，在山区大跨度中，该类桥型一般用于地形相对平缓、填土不高的中、小桥上。预制拼装多梁式T梁在中等跨径桥中具有造价省、施工方便的特点，其造价低于整体式箱梁，是中等跨径直梁桥的常用桥型。但对于曲线梁来说，T梁为开口断面，抗扭及梁体平衡受力能力均较箱梁差，曲梁的弯矩作用对下部产生的不平衡力大。但当曲线桥的弯曲程度较小时，曲线T梁桥采用直梁设计，以翼缘板宽度调整平面线形，可减少曲梁的弯扭作用，在一定程度上可弥补曲线T梁桥受力和施工上的不足。虽然直线设的曲线桥仍有部分恒载及活载不平衡影响及曲线变位存在，但较曲线梁小。此外，可以采取加强横向联系的措施，提高结构的整体性。对于大跨径桥梁，最好采用悬臂浇筑箱梁。但是对于中等跨径的桥梁，箱梁桥不论采取何种施工方式，费用都较高，与预制拼装多梁式T梁相比，处于弱势。
4、桥梁下部结构优化
下部结构应能满足上部结构对支撑力的要求，同时在外形上要做到与上部结构相互协调、布均匀。桥墩视上部构造形式及桥墩高度采用柱式墩、空心薄壁墩或双薄壁墩等多种形式。柱式墩是目前公路桥梁中广泛采用的桥墩形式，其自重轻，结构稳定性好，施工方便、快捷，外观轻颖美观。对于连续刚构桥，要注意把握上下部结构的刚度比，减小下部结构的刚度比，减小下部结构的刚度，可减小刚结点处的负弯矩，同时减小桥墩的弯矩，也可减小温度变化所产生的内力。但是桥墩也不可以太柔，否则会使结构产生过大变形，影响正常使用，并不利于结构的整体稳定性。对于高墩，除了要进行承载能力与正常使用极限状态验算外，还要着重进行稳定分析。对于连续梁结构或连续刚构桥，各墩的稳定性受相邻桥墩的制约影响，应取全桥或至少一梁作为分析对象。稳定分析的中心问题就是确定构件在各种可能的荷载作用和边界条件约束下的临界荷载，下面以连续梁为例进行说明。介于梁、墩之间的板式橡胶支座，梁体上的水平力H(车辆制动力和温度影响力等)是通过支座与梁、墩接触面上摩阻力而传递给桥墩的，它不但使墩顶产生水平位移，而且板式橡胶支座也要产生剪切变形。当梁体完成水平力的传递以后，梁体暂时处于一种固定状态，但由于轴力及墩身自重的影响，墩顶还会继续产生附加变形，这就使得板式支座由原来传递水平力的功能转变为抵抗墩顶继续变形的功能，支座原来的剪切变形先恢复到零，逐渐达到反向的状态。
结束语
随着我国交通事业的快速发展，大跨度桥梁的发展也十分迅速。如何在满足结构使用要求的前提下对桥梁结构进行合理的优化设计已经成为目前大跨度桥梁设计的重要内容。
参考文献
[1]李芳,凌道盛.工程结构优化设计发展综述[J].工程设计学报(机械・设备和仪器的开发技术).2002(05)
[2]禹智涛,韩大建.基于可靠度的桥梁结构优化设计[J].广东工业大学学报.2002(03)
[3]柴志,赵磊,卢彪.基于耐久性的桥梁结构优化设计模型[J].河南科学.2002(03)
关键词：建筑；结构设计；优化技术
中图分类号：G267文献标识码： A
引言
在进行结构优化设计的过程中，前期合理的结构设计方案至关重要，因为一个合理的结构设计方案不但能够使建筑工程在技术上达到要求，还能够降低其在经济上的消耗。结构设计优化是一个涵盖面非常广的系统性问题，为此我们需要加大对结构设计优化方法的探究力度。
一、结构设计优化概述
结构的设计优化方法主要包括两个方面，一个是从整体出发，对结构模型进行合理调整，通过控制位移、刚度等参数保证结构的整体稳定性。另一个是从分部出发，对建筑物的基础结构、上部结构和围护结构等方面进行优化设计。对这些分部进行优化设计时，需要对建筑结构进行选型与布置，并进行工程造价分析和受力分析等。在具体的结构设计优化中，要以建筑工程的实际情况为基础，以实现建筑的经济效益和综合效益为目标进行设计优化。另外，在进行结构设计前，要对建筑的功能准确掌握，在此基础上尽可能地使各个平面布置的均匀、规则，使不同部位的质量和刚度差异得到缩小，避免建筑物在水平荷载作用下发生巨大扭转。竖向上要尽可能避免转换层的使用，避免应力集中问题的发生。
二、结构设计优化的原则
一般来说，结构设计优化要遵循以下原则。首先就是要符合居住者的需求，也就是说要确保建筑能够满足居住者日常生活所需的基础功能，使得居住者感觉方便舒适。其次，要充分考虑居住者的健康安全，也就是在进行结构优化设计时，必须要把安全性和环保性放在第一位，要使建筑能够长久使用，使得居住者感觉健康安全。然后，还要考虑到开发商的经济利益，因此设计师们在进行结构优化设计时，要使建筑项目资源分配最优化，尽力节省资源和成本。最后，设计师在对结构进行优化设计时，要大胆创新，多借鉴和使用一些新的结构形式和设计思路，不仅仅满足于结构的纵向功能齐全，应力均匀，刚柔度适中，还要根据建筑的特点，充分融入自己的创意和理念，使得建筑能够“形神兼备”。
三、结构设计优化技术
1、结构的抗震性设计
（1）结构抗震等级设计
在结构设计的过程中，建筑结构按其抗震设防烈度分类，建筑的抗震等级可以根据建筑高度、烈度和结构类型按照国家《抗震规范》附表确定。
（2）地震作用振型组合数据
当结构振型数大于3的时，应该取3的整数倍进行计算，但是该数据不可大于建筑物的层数；当建筑的层数小于等于2时，振型数则可以取建筑层数。对于那些不规则的结构，应当考虑扭耦联转，对于高层的建筑来说，振型数应当取大于等于9的数；建筑的层数多或者建筑结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如建筑结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取大于等于12的数。
2、结构周期性折减系数
在结构设计过程中，填充墙的存在使得整体结构的实际刚度要大于设计计算的刚度，计算的周期也会大于实际的周期，所以，当算得结构的剪力偏小时，会使结构某些部分不太安全，因而应该对结构的计算周期适当进行折减，以达到更好的效果。对于框架结构来说，一般采用填充墙，计算周期的折减系数可取大约0.6～0.7之间；当填充墙采取轻质砌块或墙体较少时，可取0.7～0.8之间；完全采取轻质性的墙体板时，则可以取到0.9。除非无墙的纯框架，否则计算周期尽量适当折减。
3、重视节点的设计原则
在结构体系中的节点是指各构件交接之处或连接异常的地方。不同类型的构件相连接，同一构件截面改变之处，都会形成需要在设计图中表示清楚的节点。广义上，诸如结构错层，体型改变，设置转换层是大型节点。当强大的荷载突然袭来之时，对于单一的构件，力量传递合理，因而可以控制。对于复杂的结构体系，各节点的复杂性难以预测和控制，即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度，但因为各个节点的力传递不顺畅而出现应力集中的现象，从而造成结构的破坏。历次灾害表明，从设计不合理的节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。
4、刚柔相济的设计原则
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构刚度过大则适应变形能力差，强大的破坏力瞬间袭来时，需要承受的荷载很大，容易造成局部受损甚至最后全部毁坏；而刚度过柔的结构虽然可以很好的释压、传递外力，但容易造成变形过大而无法运用甚至全体倾覆。结构是刚多一点好，还是柔多一点好， 到什么程度才算合适，这些问题需要建筑结构设计师在两者之间建立一个很好的平衡。
5、多道设防的设计原则
安全的结构体系是多道设防的，在实际的建筑结构中，绝大多数结构都为超静定结构体系。当地震来临时，所有能够抵抗外力的构件都在协同工作，如果此时，局部构件在设计或者施工中有瑕疵，一旦由于裂缝等问题影响了局部构件承受荷载的能力，而使局部构件产生破坏的话，静定结构体系破坏带来的后果是不堪设想。近几年国家把这方面的抗震规范补充的更加细致，超静定结构体系的应用，尤其是在砌体结构的楼梯间处的表现尤为突出。这时候，如果把“生存”的希望全部寄托在某个单一的构件上，是相当危险的。超静定结构体系，仅仅理解为纵抗震墙或者框架柱设置为纵贯三道，是远远不够的。当我们设计较为复杂的高层建筑时，也要考虑到局部破坏对整体结构稳定性的影响。理解和活用超静定结构体系就体现了多层设置防线的结构设计思路。
6、概念优化设计与分部结构优化设计相互结合
概念优化设计对结构的整体稳定性具有重要作用。可以肯定的说，经过概念优化设计的结构是能在各种各样可能出现的环境情况作用下使房屋破坏程度最小的。所以，研究分析如何应对建筑可能遭受到的多种不确定因素是检测结构设计合理性的重要途径。地震作为对结构破坏性最大的因素之一，是结构优化设计需要应对的一个重要问题，因此应验证建筑结构对地震等突发事件的抵抗能力。刚度的对称均匀是降低地震破坏力度的重要手段之一；延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏。多道设防的设计思路能使建筑在特大地震作用下先破坏次要的构件，消耗一部分地震能量，从而保证大震不倒。所以这些常用的抗震设计思想在整个结构优化设计过程中都应该引起足够的重视，并得到应用。结构设计应该未雨绸缪，从计算和构造等各个方面都采取一些有助于提高建筑抗震能力的措施，尽量避免不利于抗震设防的工程作法。刚度均匀、延性设计和多道设防等思路在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。
结束语
我们常说，结构是建筑的骨骼。好的结构设计师总希望可以通过合理的结构体系来增进建筑的安全性与美感。结构设计师应严格遵循“安全、经济、美观”的设计理念，努力探索更合理的结构设计方案，使得建筑成为拥有实用性和艺术性的美妙融合。
参考文献
[1]饶远文.结构设计优化技术及其在房屋结构设计中的应用[J].价值工程，2010，（9）.
关键词：Optistruct；发动机前悬支架；断裂；优化
1概述
随着仿真技术的飞速发展，有限元分析已经成为汽车产品仿真分析的关键手段。而汽车结构强度分析，优化设计是汽车产品仿真分析最重要的应用领域之一。通过应用有限元分析，在产品设计前期充分利用有限元分析软件快速有效地模拟产品在各种工况下的状态，帮助汽车工程师及时地进行结构优化。
本文以某商用车的发动机前悬支架为分析对象，利用Altair公司的HyperMesh建立准确合理的有限元模型，利用Optistruct进行结构强度分析及优化设计，利用HyperView进行结果后处理得到结构的应力、变形云图，找出失效原因，并在此基础上提出了优化设计方案，进行了针对性的结构改进，结构改进后经过道路试验验证，优化方案效果良好。
2发动机前悬支架断裂问题描述
某款商用车在可靠性道路试验完成总里程（10000Km）的40%时，检查发现发动机前悬支架出现断裂失效，断裂失效的图片如图1所示（断裂点为支架与发动机支撑圆管横梁连接处，已临时焊加固板）。断裂原因初步认为是发动机前悬支架通过焊接与发动机左右前悬连为一体，又通过发动机软垫与发动机间接连接，发动机本体的抖动会有很大一部分通过软垫传递给支架，且在起伏路面颠簸给予此处更大的振动，导致疲劳开裂。本文对该问题进行CAE强度分析及结构优化改进。
3强度分析
3.1整体结构分析
该发动机前悬总成用于SOFIM112E4国四液制动发动机车型，发动机最大净功率为90kW，最大扭矩为320Nm，整机质量约260kg，相关振动、噪声试验已在台架上验证合格。发动机前悬采用“V”型托举方式，发动机通过软垫用螺栓与左右前悬置固定在一起，具体结构见图2。
具体发动机前悬支架结构见图3，各连接处均为二氧化碳气体保护焊固定，路试断裂部分见图3红色处。
由于路试出现断裂，必须对发动机前悬支架进行优化设计，从支架本身的结构的进行分析。
3.2有限元模态分析基本理论
结构在特定频率的振动激励作用下产生的变形形式称为模态振型，每一阶模态振型与一个特定的自然频率相关联。特征频率，基础频率，共振频率和正则频率等都是自然频率的同义词。自然频率和振型是结构本身的物理属性，由结构特性和边界条件决定，如果结构特性变化（如弹性模量变化），则频率也会发生变化，但是振型未必变化，如果边界条件变化，则频率和振型同时都会发生变化。如果不考虑阻尼，则得到的特征值都是实数。如果考虑阻尼，则特征值都将是复数。
模态分析的作用：
1、评估被支撑部件与支撑结构的动态是否交互（是否共振）。
2、其他后续的动力学分析（如频率响应分析等）可以在模态分析结果的基础上进行。模态分析可以直接读取模态频率和振型。
3、模态分析结果可以用于指导试验。
3.3有限元模型的建立
根设计部门工程师提供的车体3D几何数据，利用HyperWorks的前处理建模软件HyperMesh进行有限元建模，发动机前悬支架强度分析所用的有限元模型如图4所示。
3.4材料属性
发动机前悬支架材料为B510L，整体厚度6mm，强度分析所用的材料参数由CAE材料数据库中得到。
3.5边界条件约束及载荷集建立
模型底部由于与钢管横梁焊接在一起，约束123456自由度，模型上部与发动机支撑焊接，约束123456自由度，为便于不同方案与基础车之间做对比，用相同的边界约束和载荷集，采用对比分析。
3.6基础发动机悬架强度分析结果
根据给定工况，对原状态车也就是基础车进行强度分析，得到分析结果图5所示。利用HyperView查看分析结果。
由分析结果可知，支架与钢管横梁焊接处，容易发生扭曲变形。且变形的频率在24HZ左右，低于要求设计要求38HZ，所以此处容易断裂。
3.7结构优化分析
针对发动机前悬支架的强度分析结果，结合结构实际受载情况，给出如下优化方案。通过相同工况下的对比分析，解决支架结构薄弱引起的断裂问题。
3.7.1优化方案
为提高发动机前悬支架的局部刚度，将支架两侧增加翻遍，宽度左右各为15mm，结构见图6.
3.7.2优化方案分析结果
如图7所示，应力集中区域出现在支架的翻边位置，可以看出发动机引起的抖动也随着翻边被延伸至外侧，此处翻边因未和发动机支撑圆管梁相焊接固定，故因抖动造成的拉伸力也较小，能够承受的抖动频率及振幅也更大，且焊接连接部分变形频率在63HZ左右满足设计要求，亦不属于疲劳敏感部位。因此该方案效果较为明显。
3.8优化方案试验验证效果
根据优化方案分析结果，工程部门根据建议采用了此优化方案。通过后期的10000Km可靠性道路试验验证，该方案实施以后，发动机前悬支架未再出现路试断裂的现象，完全满足了设计性能设计要求。
4结论
【关键词】 离散变量；结构优化；遗传算法；改进遗传算法
0 概述
遗传算法[1]（GA）是美国 J.H.Holland 教授于20世纪70年代提出的一种非确定性优化方法，其在解决各类结构优化设计问题方面显示了极大的潜在优势。由于解决不同非线性问题的鲁棒性、全局最优性及不依赖于问题模型的特性、可并行性的高效率、不需要梯度信息及函数的连续性[2~4]、对目标函数及约束条件也没有苛刻要求[5]，这种算法正引起人们研究及应用的热潮[6]。近年来，在此方面的研究取得了相当的进展。但另一方面，应用实践表明，在遗传算法的应用中也会出现一些不尽人意的问题，这些问题主要表现为它容易产生早熟现象、局部寻优能力差、结构重分析次数过多等。本文对遗传算法采取了一些改进措施，并引入了进退搜索算法与遗传算法相结合，取得了令人满意的结果。
1 基本遗传算法
1.1染色体编码方法
基本遗传算法使用固定长度的二进制符号串来表示群体中的个体，其等位基因是由二值符号集{0，1}所组成的。初始群体中各个个体的基因值可用均匀分布的随机数来生成。如：
X=100111001000101101
就可以表示一个个体，该个体的染色体长度是n=18。
1.2个体适应度评价
基本遗传算法按与个体适应度成正比的概率来决定当前群体中每个个体遗传到下一代群体中的机会多少。为正确计算这个概率，这里要求所有个体的适应度必须为正数或零。
1.3遗传算子
基本遗传算法使用下述三种遗传算子：
（1）选择运算使用比例选择算子。
（2）交叉运算使用单点交叉算子。
（3）变异运算使用基本位变异算子或均匀变异算子。
1.4基本遗传算法的运行参数
基本遗传算法有下述四个运行参数需要提前设定：
M：群体大小，即群体中所含个体的数量，一般取为20~100；
T： 遗传算法的终止进化代数，一般取为100~500；
Pc：交叉概率，一般取为0.4~0.99；
Pm：变异概率，一般取为0.0001~0.1。
2 进退搜素算法
2.1一维进退搜索算法[3]
离散设计变量是升序排列的，因此目标函数值也是升序排列的。引入各种约束条件，当不满足约束条件时，调用罚函数；这样处理后的目标函数是一条单峰曲线，一维进退搜索算法程序框图如图1。
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* 作者介绍
图1一维进退搜索算法的程序框图
2.2多维进退搜素算法
在静定的假使条件下，局部性约束只与本单元的截面性质有关，与其他单元的截面性质无关。使用进退搜素算法对一个单元进行优化设计，对各个单元分别进行优化设计构成多维进退搜素算法的程序框图如图2。
3 基本遗传算法的改进
3.1群体的数据结构和编码方法
遗传算法的操作对象是参数编码后的位串。本文采用的是整数序号编码，染色体中的各个值代表的是变量取值在离散集合中的序号。整数序号编码相对于二进制编码，具有搜索空间小，操作简单、直观的特点，比如一个设计变量有10种离散值可选，二进制编码需要4位（能表示16种解），那么将造成6种组合解无效或重复，而整数序号编码只需用0~9这10个整数就可以完全表示各种组合解，因此在遗传算子中不产生无效解或重复解，同时也降低了码串的长度，提高了编解码的效率。
3.2利用进退搜素算法改善种群质量
初始群体中的一部分个体随机生成，另一部分由进退搜素算法产生。在群体进化过程中，初始群体的优劣对群体的进化十分重要。通过这种措施，就可以提高群体的整体质量。
3.3遗传操作
（1）设置最优个体保存站。在算法进化初期的选择操作中使用比例选择算子，而在指定代数后引入最优个体保存策略，设置最优个体保存站，专门用来存放每次迭代后种群中的最优个体，但并不把最优个体排除在交叉和变异操作之外。这样既保持了进化初期个体的多样性，避免了算法收敛于局部最优解，又提高了算法后期的收敛速度。
（2）引入转基因变异算子。针对遗传算法局部搜索能力差和不成熟收敛的缺点，引入了转基因变异算子，其基本思想是用一个与原染色体等长的附加染色体来实现，附加染色体的每个基因值的取值定在一个相对较小的有限范围内，附加染色体是随机生成的，将得到的附加染色体与原染色体相加，从而得到新的染色体，此染色体在原染色体附近，从而增加了算法的局部搜索能力。
（3）引入删除算子。对交叉变异后适应度降低的个体进行删除，并以其父代个体代替，防止个体的退化。
4 数学模型的建立
以杆系结构为例，数学模型为：
（1）
式中：W(X)为目标函数；N为杆件总数；Li,Ai,ρi分别为杆件i的长度，截面积及密度；X=[x1,x2,…,xn]T为离散设计变量；n为设计变量数目。
s.t. (i=1,2,…,ns)（2）
式中：、分别为杆件i的许用应力和在各种
工况下的最不利应力；为应力约束数目。
(j=1,2,…,nd；i=j+ns)（3）
式中：、分别为特定节点给定方向上的位移允许值和位移值；nd为位移约束数目。R D为n维离散设计空间，该集合可用一个n×l阶矩阵来描述。
（4）
式中：n是设计变量的个数，l是离散变量可取值的个数。当个数不同时，可用某个自然数补足。
5 算例
如图3所示25杆框架结构，各杆件均为同一种材料，材料弹性模量为E=200000Pa,材料的许用应力为[σ]=160MPa，杆件可供选择的截面积取值如下：
{6.928，8.451，10.248，12.784，15.692，18.516，21.316，21.962，25.162，25.699，29.299，29.837，32.837，33.846，36.246，37.917，39.917，44.917，45.034，45.634，51.234，52.513，54.913，61.313，62.910，68.110，75.310，76.068，83.068，91.068}cm2 ,线位移最大允许值[δ]=10mm；材料密度ρ=7.8g/cm3，此桁架结构承受3种工况荷载：①q=7 kN/m，P=0；②q=7 kN/m，P=20kN；③q=7 kN/m，P=-20kN。用改进的遗传算法设计此结构。25杆框架结构优化结果如表1。
6 结论
【关键词】门式起重机；主梁结构；优化设计；一般性的阐述
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1.门式起重机及其主参数概述
1.1门式起重机概述
门式起重机是桥架通过两侧支腿支承在地面轨道上运行的桥架型起重机，又称龙门起重机。根据结构的不同分为双主梁A型门式起重机、双主梁U型门式起重机、单主梁L型门式起重机及双主梁桁架门式起重机等多种形式。门式起重机主要由主梁、支腿、上横梁、下横梁、起重小车及大车运行机构等部件组成。一般主梁两侧均设有悬臂便于从跨中转运物品到跨外。另外设有司机室操纵人员由地面经安装在支腿侧的梯子平台进入司机室。小车导电采用电缆滑车导电。大车导电分以下两种形式：高空滑线导电装置和电缆卷筒导电装置。高空滑线导电装置需设立数根电线杆，将地面电源线架起，建设费用较高，且由于电源线架空较高，维修比较苦难。电缆卷筒导电装置需在地面预埋电缆并引出起重机全行程所需的电缆，机上设电缆卷筒，将引出的电缆缠绕到卷筒上随起重机的运行进行卷缆和放缆，实现起重机的电气驱动和控制。门式起重机可配抓斗、电磁吸盘等取物装置满足用户吊运多种类型物料的需求。
1.2门式起重机主参数概述
门式起重机主要用于露天作业，其工作环境温度为-20-40℃，海拔高度不超过1000m，工作风速应≤6级，当大于6级时严禁工作。普通门式起重机多采用箱型结构和桁架式结构，门式起重机用途很广泛，可以搬运各种成件物品和散状物料，起重量多在100吨以下，跨度为4～35米。用抓斗的普通门式起重机工作级别较高。普通门式起重机主要是指吊钩、抓斗、电磁、葫芦门式起重机，同时也包括半门式起重机。水电站龙门起重机主要用来吊运和启闭闸门，也可进行安装作业。起重量达80～500吨，跨度较小，为8～16米；起升速度较低，为1～5米／分。这种起重机虽然不是经常吊运，但一旦使用工作却十分繁重，因此要适当提高工作级别。造船龙门起重机用于船台拼装船体，常备有两台起重小车：一台有两个主钩，在桥架上翼缘的轨道上运行；另一台有一个主钩和一个副钩，在桥架下翼缘的轨道上运行，以便翻转和吊装大型的船体分段。起重量一般为100～1500吨；跨度达185米；起升速度为2～15米／分，还有0.1～0.5米／分的微动速度。集装箱龙门起重机用于集装箱码头。拖挂车将岸边集装箱运载桥从船上卸下的集装箱运到堆场或后方后，由集装箱龙门起重机堆码起来或直接装车运走，可加快集装箱运载桥或其他起重机的周转。可堆放高3～4层、宽6排的集装箱的堆场，一般用轮胎式，也有用有轨式的。集装箱龙门起重机与集装箱跨车相比，它的跨度和门架两侧的高度都较大。为适应港口码头的运输需要，这种起重机的工作级别较高。起升速度为8～10米／分；跨度根据需要跨越的集装箱排数来决定，最大为60米左右相应于20英尺、30英尺、40英尺长集装箱的起重量分别约为20吨、25吨和30吨。
2.门式起重机主梁结构优化设计的一般性的阐述
2.1门式起重机载荷计算
门式起重机主梁结构是起重机的承载主骨架。保证起重机安全可靠，以及保证起重机具备良好的使用性能，是金属结构设计的基本目标。为了达到上述目标，合理地分析和计算载荷，合理地确定设计计算准则是至关重要的。作用在起重机主梁结构上的载荷种类很多，通常根据裁荷的性质划分：（1）重力载荷。起重机的重力载荷包括自重载荷和起升载荷两大部分。自重裁荷是指起重机的结构、机械设备、电气设备以及附设在起重机上的存仓、连续输送机和它们所带物料等的重力。起升载荷是起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最重的有效物品、取物装置(吊钩、吊环或用梁等下滑轮央套、抓斗、容器和起重电磁铁等)、挠性悬挂件及其它在起升机构驱动下作升降运动的设备的质量。悬挂长度小于50m的起升钢丝绳的重力可略去不计。在有移动载重小车的起重机中，考虑到小车相对于结构有位置变化，有必要引进移动载荷的概念。移动裁荷由自重载荷中的小车自重及起升载荷组成。（2）惯性裁荷和振动裁荷。这类裁荷均属于动力载荷。惯性载荷是指狭义的惯性力，即不计体系弹性振动、由刚体动力学求得的惯性力，包括运行机构不稳定运动时，起重机自身质量和起升质量的水平惯性力；回转机构工作时回转质量的法向惯性力和回转机构不稳定运动时回转质量的切向惯性力，变幅机构不稳定运动时作变速运动的质量的惯性力等。振动裁荷是指弹性体系对各种激励的动力响应的效应，即弹性体系在各种载荷的非静态作用下，由于振动所产生的载荷增长，通常称为这些载荷的动裁效应，振动载荷包括起升质量离地起升或下降制动时，所激发的起重机自身质量和起升质量的最大振动惯性力；运行机构行驶在不平路面或轨接头上时，由于冲击作用所引起的起重机自身质量和起升质量的最大振动惯性力；运行、回转和变幅机构不稳定运动时由于驱动力或制动力的快速作用，或者说由于刚体运动惯性力的快速作用所造成的振动效应小车或大车撞击缓冲器时的振动效应等。（3）自然或其他载荷。风、冰、雪、地震和温度变化等自然因素所造成的载荷。共他载荷包括有起重机偏斜运行时，轨道作用在车轮上的水平侧向力；结构在运输和安装过程中所受到的各种特殊载荷，静态超载实验和动态超载试验时所受到的试验载荷等。
2.2门式起重机主梁结构的优化设计
门式起重机主梁结构优化设计包括多方面的因素，主要包括以下几个方面：（1）结构型式及其选择。起重机结构型式很多，归纳起来可分两大类，即单梁和双梁。箱形双梁主要用于5―100吨桥式起重机系列。结构简单、工艺性好、可采用自动焊或半自动焊、易成批生产，采用较多。箱形偏轨双粱水平刚性较好，自重轻，工艺性与箱形差不多，大起重量起重机常采用。四桁架双梁刚性好、制造复杂、成本高，因难于采用自动焊成半自动焊，不易成批生产，很少采用。从理论上讲，中、小起重量的双梁起重机主梁，当跨度Lo＜17米时用箱形结构；当跨度Lo＞17米时用桁架结构为合理选型。但在实际上因箱形梁有上述优点，故当跨度Lo＞l7米时仍用箱形。当起重量Q＞75吨时，常用箱形或箱形偏轨梁。箱形单梁自重轻、刚性好，但小车运行机构布置、检修不便，并需增加防止小车倾翻的安全措施。目前，中、小起重量的门式起重机采用较多。
（2）起重量(Q)。龙门起重机的起重量是指起重机所允许起吊最大重量．一般把这一起重量称为集装箱龙门起重机的额定起重量。额定起重量加上用具的重量称为总起重量或起重量。龙门起重机的起重量是根据起吊最大重量而确定的。龙门起重机的跨度是指大车运行轨道的两条钢轨中心线之间的距离，单位是米。跨度是根据起重机工作范围，如起重机跨内铺设装卸线的股数、拖挂车通道及集装箱堆放尺寸而定的。在确定跨度时，通常都采用一般用途龙门起重机的跨度系列。有效悬臂长度是根据起吊集装箱的尺寸和跨车、叉车的尺寸而确定的。如30.5吨轨道式龙门起重机要跨越三股铁路装卸线，同时考虑稳定性，按照跨度系列表选定18米。有效悬行长度根据搬运40英尺跨车叉车的尺寸和起重小车能在悬臂端起吊任何方位的40英尺集装机确定有效悬臂长度为7．5米。（3）轴距(D)。轴距是指龙门架侧向两门腿与车轮平衡架连接饺轴中心线之间的距离。轴距根据横向通过门腿的尺寸要求确定的。如30.5吨轨道式龙门起重机起吊40英尺集装箱。为了保证能横向通过门腿，取门腿中心距为16米。大车走轮平衡架饺铀中心距亦为16米。起升高度是指，当吊具上升到极限位置时，大车运行轨道顶面至吊具最低点之间的垂直距离。对于装卸船用的龙门起重机吊具需要下放到大车运行轨道以下，进入船舱装卸货物。此时起升高度皮包括轨道顶面以上的起升高度和下放深度。起升高度与下放深度之和称为总起升高度。起升高度是根据作业需要而确定的。如30．5吨轨道式龙门起重机需要堆码货物，并且起吊的货物应能在箱顶上顺利通过。（4）工作速度。龙门起重机工作速度包括起升速度、小车运行速度、大车运行速度等。起升速度与起重机的工作性质、起升高度有关。龙门起重机起升速度一般为8―12米／分。龙门起重机吊具旋转速度一般在1~2转／分，用此调整货箱方位。30.5吨轨道式龙门起重机的旋转速度为1.35转／分。必须对以上几个方面进行分析，设计人员才能进行门式起重机主梁结构的科学、高效的优化设计。
结束语：
随着经济和科技的快速发展，门式起重机的应用越来越广泛。基于不同方面的应用，技术人员需要进行针对性的门式起重机主梁的优化设计，设计时需要对起重机不同方面的载荷进行计算，以保证优化设计的针对性和科学性。
【参考文献】
[1] 罗又新，起重运输机械[M].冶金工业出版社,2010
[2] 陈道南，起重机课程设计[M].冶金工业出版社,2011
1.1通过分析确定方案
通过上述分析可知对搭载平台影响较大的几个因素，由于船的要本载荷本身不可避免，而且溢油回收机的型号已经确定，因此改进方案定为撤去顶部电动机，这样不但可以减少摆动杆与立柱连接处的静载荷，也减少了顶部电机产生的船舶摇摆载荷。从而提高搭载平台的使用寿命和工作安全系数。
1.2方案概述
通过优化改进。此搭载平台的工作过程大致分为两大部分：其工作原理为：
①在无人艇开往目的地的过程中，装置放在船头。
②无人艇行驶到达目的的以后，卷筒1启动将溢油回收机提起。
③溢油回收机提起以后，卷筒1停止。卷筒2启动，开始放钢丝绳。通过立杆顶部的滑轮连接到摆动杆，从而是摆动杆下落。
④摆动杆放下以后，卷筒2停止，卷筒1启动，放下钢丝绳，把溢油机放到水面上。溢油回收机开始工作。
⑤当溢油回收机工作结束以后。卷筒1启动，把溢油机收上去，然后卷筒2启动，收拉钢丝绳，将摆杆拉回，然后卷筒2停止。卷筒1启动放下溢油回收机。无人挺开始航行去下一个地点或回航。均由液压系统提供动力，一个通过钢丝绳的链接控制溢油回收机的升降，一个通过钢丝绳的链接控制摇摆杆的摆动。在图示中挡杆杆3和4分别控制摆动支架的工作的两个极限位置。钢丝绳的选用，此处为绕定滑轮和卷筒的钢丝绳，因此优先选用线接触钢丝绳。由于在水上工作，考虑腐蚀性，故采用镀锌钢丝绳。选型可以根据起重机钢丝绳的规定来选择.按选择系数C确定钢丝绳直径d（mm）:d=C姨S式中C选择系数（mm/姨N），S钢丝绳最大工作静拉力（N）。选择系数C的取值和机构工作级别有关式中n为安全系数，k钢丝绳捻制折减系数，w钢丝绳充满系数，σb钢丝的公称抗拉强度。滑轮可根据选好的钢丝直径，来选择。滑轮用以支撑钢丝绳。承受负载不打的滑轮，结构尺寸较小（直径D<350mm），通常作成实体结构。
2结束语
关键词：重冰区；220kV线路；杆塔选型；杆塔设计；输电线路 文献标识码：A
中图分类号：TM753 文章编号：1009-2374（2015）09-0040-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0775
1 概述
近年来我国输电线路频繁受到严寒和冰雪天气的袭击，重冰区的输电铁塔和导线覆冰现象严重，导致铁塔所受的不平衡力显著增加，而且覆冰导线对于铁塔施加很大的冲击载荷，容易造成杆塔的疲劳损害，形成裂纹，造成严重的安全隐患和巨大的经济损失。随着我国对电力需求日益增加，杆塔所设的导线密度越来越大，因此对杆塔的承载能力要求越来越高，而且重冰区对杆塔的影响更加明显，对于重冰区的杆塔进行合理选型与优化设计，能够确保重冰区线路杆塔的稳定运行。本文对重庆地区220kV线路杆塔选型与设计进行分析，结合现行的设计规程与重冰区杆塔存在的问题，探讨杆塔的优化设计。
2 重冰区杆塔规划设计与选型
2.1 重冰区杆塔规划设计
对于重冰区的杆塔设计而言，线路定位档距不宜过大，为了确保线路张力平衡，需要尽量保证档距均匀设置，而且邻档的高差也尽量一致，避免脱冰跳跃和不均覆冰时引起悬垂绝缘子串上翻。根据220kV重庆地区的线路工程，在杆塔的规划与设计中，需要确保档距合理，控制耐张塔转角度在40°以内，从而确保档距的合理设置。对于不同冰区的杆塔进行合理设计，其中20mm冰区直线塔采用ZBC21、ZBC22，30mm冰区直线塔采用ZBC31、ZBC32，保证2型转角塔同时兼做冰区分界塔。
2.2 重冰区杆塔选型
常见的杆塔选型包括直线塔选型与耐张塔选型，根据《110～750kV架空输电线路设计规范》一般规定，杆塔结构荷载包含最大风、无冰、未断线荷载组合；最大覆冰、相应风速以及未断线荷载组合；最低气温、无风、无冰、未断线荷载组合。重冰区的杆塔选型包括：（1）直线塔选型，根据以往经验，重冰区V串悬挂布置的可靠性更高，而且相比于单回路杆塔，直线塔中的猫头塔与酒杯塔是相对成熟的型式，以重庆地区的20mm冰区1型的直线塔为例，酒杯塔导线的走廊宽度大，而且传力路径更为清晰，相对于猫头塔，酒杯塔的塔身与塔腿主材规格相对较小，更利于山地运输。在重庆地区的220kV线路杆塔一般位于山区，根据DL/T 5440-2009规程，需要保证杆塔采用水平排列，有利于防止导线脱冰跳跃时过于接近而出现的闪络跳闸等情况的出现；（2）耐张塔选型，常见的220kV以及以上等级的耐张塔常用干字型塔，该种塔型架构简单，受力清晰，占用线路走廊窄，重庆地区的220kV线路杆塔采用干字型塔，施工安装以及检修比较方便，根据转角的不同，选择不同的导线挂点，以获得更佳的电气安全距离。
3 重冰区220kV线路杆塔设计优化
《110～750kV架空输电线路设计规范（GB 50545-2010）》对输电杆塔做出了如下规定：杆塔结构应该采用极限状态设计方法进行计算，同时采用指标度量进行结构构件可靠度计算，对于重冰区220kV线路杆荷载、材料性能以及几何参数进行分项系数的研究。为了确保重冰区220kV线路杆塔安全稳定运行，需要对线路杆塔进行优化设计。
3.1 塔位与路径优化
在杆塔的设计施工过程中，如果基础开挖过深及地下水渗透严重、垮塌现象也很严重，为了确保杆塔的安全施工与管理，需要对部分基础型式进行优化设计，降低施工难度，为了满足杆塔的设计要求，在保证杆塔设计满足相关标准的前提下，在原设计基础上取消几基杆塔，解决工程投资。工程建设施工过程中，为了降低工程投资，节省线路通道资源，需要对线路路径进行优化设计。
3.2 塔身节间与隔面布置
铁塔的主材节间的布置以及塔身斜材的布置是相互关联、相互影响的，在杆塔设计过程中，需要按照受力最佳以及结构最优的原则进行布置计算，根据设计经验，可以对以下两方面进行调整，从而确保设计均匀，减小杆件规格：（1）控制主材构件长度，因为重庆地区的220kV线路杆塔设计位于山区，因此在建设的过程中，需要考虑到运输和组装的方面，为了避免主材构件相互碰撞产生的变形，需要确保主材单根构件长度不超过9m，而且通常采用Q420高强钢，重量不超过500kg，以保证主材运输安全；（2）根据计算与施工经验，杆塔斜材抵抗外荷载的能力与斜材与水平面夹角等有关，而且塔身斜材与水平面夹角取35°～45°较为合适，塔腿斜材夹角不得小于18°，对夹角进行有效控制，能够保证斜材具有较高的荷载能力。
坡断面处、直接受扭力断面处和塔顶及塔腿顶部断面处设置横隔面，考虑到重冰区线路杆塔的特点，需要按照不大于平均宽度的3倍、不大于3个主材节间分段设置隔面，确保塔身具有较强的刚度，应付重冰区的塔身强度要求。
3.3 塔头结构优化
为了确保重冰区的线路杆塔稳定运行，需要对塔头进行有效布置，保证导地线载荷传力清晰可靠。导地线通畅通过曲臂传递至塔身，而且上下曲臂交点处表现为点接触，为了确保线路的点接触与有效管理，需要对曲臂焦点的主材之间进行有效设置，保证主材之间的夹角大于20°。因为构造原因，塔头的上下曲臂内部的杆件平面斜材杆件负端距大、偏心大，为了保证重冰区杆塔的安全性，需要考虑到环境以及结构的影响，保证主材传递塔头的受力，保证受力清晰可靠，塔头稳定。
3.4 节点构造优化
在220kV线路杆塔设计过程中，节点构造是杆塔设计的重要环节，为了保证杆塔在重冰区能够加高强度，需要避免节点构造不当而造成的杆塔受力破坏，为了确保杆塔的设计稳定，可以从以下方面进行节点优化：（1）对直线塔上下曲臂的节点进行卷边处理，从而尽量减少曲臂受力杆件的负端距，保证节点的强度；（2）改良直线塔塔身的变坡位置，采用简化设计能够保证传力更为可靠，确保杆塔安全稳定；（3）直线塔颈口处采用双面连接，并且以火曲角钢进行角钢强化，增强节点的强度与刚度。
4 结语
重冰区的杆塔受到天气影响严重，冬季寒冷季节覆盖冰荷载较大，因此在杆塔的选型与设计中，需要对重冰区的冰荷载以及风荷载进行分析，采取有效方式进行计算，确保杆塔选型与设计满足相关标准。本文通过对重庆地区的220kV线路的杆塔规划、选型、线路、结构等方面的设计进行总结，确保杆塔满足重冰区的规范要求。随着社会经济的发展，电力线路的设计施工要求越来越高，因此重冰区杆塔设计方案需要不断的研究与试验，确保杆塔的可靠性，同时充分考虑杆塔加工、运输以及组装的方便，全面保障重冰区输电线路的安全
运行。
参考文献
[1] 孟遂民，孔伟.架空输电线路设计[M].北京：中国电力出版社，2007.
[2] 中华人民共和国国家标准.110～750kV架空输电线路设计规范（GB 50545-2010）[S].
关键词：县城电网；电网规划；电网结构；电网体系；电力系统 文献标识码：A
中图分类号：TM715 文章编号：1009-2374（2016）25-0044-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.021
县城电网规划布局和结构是否科学合理、电力设备选择和安全是否正确，均对县城电网供电的安全性和稳定性有直接影响，也是降低电网运行成本的首要条件。从我国大部分县城目前电网结构和运行状况来看，由于缺乏有效的电力管理体制以及地方经济发展水平等方面的约束，导致县城电网在运行过程中存在诸多问题。因此，为了更好地适应我国城乡一体化建设，必须要将电网结构的优化放在首要地位，对电网进行科学合理的规划，保证县城电网供电可满足县城经济发展的需求。
1 县城电网规划概述
传统的供电企业县城电网规划的主要目的是为了满足社会生产和生活对电力的需求，提高县城电力系统的供电能力、供电质量以及供电的稳定性，各级政府需要从管理、政策、投资上尽量支持，不断提高电网运行的社会效益和经济效益。但现阶段，我国正处于经济软着陆的转型时期，电力企业也正在进行体制改革，因此目前对县城电网进行规划时，除了需要考虑到上述因素，还需对电网设备资产的保值以及结构优化等方面进行
考虑。
县城电网规划工作主要是通过对电价的分析来确定，供电企业需结合自身财务水平以及供电实际需求，对规划资金进行合理安排，用于对电网建设进行投资。此外，供电企业还需要在对不同用户的供电质量、供电能力的差异性分析的基础上，结合不同用户对电价的接受能力对电网进行合理规划。近年来，县城电网企业针对用户提供的服务越来越完善，但与此同时，电网系统运行的成本也相应增高，因此做好县城电网规划中的电网结构优化有重要的现实意义，对电网结构进行优化可为县城电网争取到更多的多元化投资，从而提高电网的运行效率，促进供电企业的可持续发展。
2 县城电网结构优化的财务措施
要保证县城电网正常运行，不仅要依靠先进技术和电力设备的大力支持，也需要充足的资金保证电网建设，因此，在对县城电网进行规划的过程中，为了保证电网系统运行稳定，需要将财务管理纳入到结构优化的范围当中，并采取有效措施，促进电网财务管理结构优化，主要从电网运行的可持续发展和建设投资回收率两方面考虑。
2.1 可持续发展
一般情况下，县城电网规划过程首先需要以可持续发展的观点来解决电网中远期的建设规模，在进行规划前，需对县城经济发展情况以及人民生活水平进行确切了解，从而确定贴现率等理论计算的具体参数，在此基础上再研究确定电网最佳的网络接线方式、投资时间安排以及投资水平，提高电网供电能力和供电质量，满足用户的用电需求，用低于社会边际的电价成本向用户提供优质服务。可持续发展出于对县城供电企业整体发展的角度，主要用于对在一个财政周期内，对电网规划的主要安排和整体规模进行确定，具体包括以下方面：（1）根据现行电网运行的稳定性和经济性评价报告，对县城电网规划建设当中的具体项目以及相关的设备、技术进行去确定，避免导致电网运行出现经济问题或者电网结构断层等状况；（2）供电企业需以可持续发展的观点为主导思想，对中远期电网规划投资额度与建设规模的比例进行调配；（3）结合电网运行的经济情况，对最优网络结构进行配置，保证电网运行的经济
学性。
2.2 电网建设投资回收率
电网建设的投资力度是电网建设的首要前提，也是衡量电网建设投资是否科学合理的主要指标，因此，在县城电网规划过程中，供电企业首先需对投资回收率的问题进行考虑，结合供电企业自身财务状况对电网建设投资额度进行合理规划，并以此为依据，对电价、中转站布置、变压器选择、线路走向、线路铺设里程以及配电室设置等事项进行合理安排，达到优化电网结构的目的，促进县城电网运行的可靠性。
3 县城电网结构优化的主要技术
3.1 简化配网接线，提高电网运行稳定性
在对县城电网结构进行优化设计的过程中，为了保证电网运行良好、降低电力损耗，需要在技术条件的支持下对配电网接线进行尽可能的简化，具体可从以下方面做起：（1）在电网结构系统中采用线路变压器单元，替代传统县城电网规划中采用的高压侧断路器，便于在输电线路故障时可及时断开送电端口的断路器；（2）在对电网运行结构进行优化设计时，尽量采用多回路、并列运行的网络方式或者多回路闭式环网运行方式，提高线路利用率，降低线损，增强电网供电的稳定性和可靠性；（3）针对开环运行中的单环网需加装馈线自动化装置，促进电网自动化发展，减少输电线路故障而导致的停电时间。
3.2 减少设备占地和线路走廊
县城电网建设属于城市基建项目，作为社会公共建设项目，电网建设与市政雨污分流、自来水管铺设等项目进行交接是必然会遇到的，因此，在对电网进行规划时，尽量避免与城市其他基建项目产生冲突，例如在县城电网规划中多使用小型成套的配电设备、多回路并架线路、窄基铁塔等设备，大幅度减少设备占地和电路走廊，促进县城各基建项目能协调发展，达到优化电网结构的目的。
3.3 科学合理地选择电力设备和电网技术
电力设备是保证县城电网运行稳定可靠的物质基础，也是电网结构中的重要组成部分，因此在对电网结构进行优化时，需要重视各类电力设备的科学选择和合理应用，实现电网结构的优化，提高电网运行的稳定性和安全性，具体可从以下方面做起：（1）在选择电力设备时，尽量选用质量高、技术先进、安全可靠、维护方便的电力设备，并逐渐向无油化、智能化、小型化进行设备更新；（2）加强电网自动化技术的使用，例如建立在远程监控技术以及计算机技术基础上的变电自动化技术、配电自动化技术等，对实现电网系统自动化、智能化发展起到了促进作用，是优化县城电网结构的重要技术，可减少负荷、减低线损、缩小事故范围；（3）针对县城电网体系下的农村电网，需积极采用节能设备，提高配变实际电能转换效率，并按经济电流密度对电力线路的导线截面进行欧化配置，留有一定的发展余度，这样既可以降低线损，又能减少重复投资；（4）对电网的电压等级实行简化，电压若能简化一级，就可以减少一级设备，从而减少电网运行管理和检修的工作量，有利于减少线损。县城电网负荷中心应尽量用高压引入，进一步缩短配电线路供电距离，若具备经济技术条件，可对线路进行升压改造，根据实际线路输送容量和距离，结合县城电网发展需求，对升压供电方案进行合理选择；（5）对变压器运行方式进行合理安排，并淘汰掉高能耗的变压器。S9系类变压器是我国35kV和10kV电网中的低损耗产品，因此对电网结构进行优化时，及时更换掉高能耗的变压器，并在优化过程中对新型低能耗的变压器容量进行合理选择，不仅要考虑到容量的有效利用率，还需考虑到变压器的运行效率，将变压器运行中的有功损耗和无功损耗降到最低。
3.4 做好电网负荷预测工作
电网负荷预测是对县城电网规划结构进行优化的基础条件，也是确定电网规划规模、规划质量的重要依据，因此在县城电网结构优化过程中，需重视电网负荷预测工作。我国目前的县城电网规划过程中存在很多负荷预测的方法，但大都有一定的缺陷，预测值与实际运行负荷误差较大。为了提高电网负荷预测的精确度，对电网结构优化提供数据支持，首先需在电网规划过程中建立一种综合性的电网负荷预测模型，利用计算机技术编制预测软件，并建立数学分析模型，将采集到的样本数据输入到软件中进行分析；其次，在得出预测结果后，还需对各种结果的真实性和准确性进行衡量，在加权计算后取均数为最佳预测结果，缩小负荷预测值与实际运行负荷的误差；最后，在县城电网规划过程中对电网负荷进行预测时，需结合市政规划方案，实行分时、分区、分专业预测，对县城不同地理位置的负荷分布、年度电网负荷变化规律等方面进行分项预测，促进电网结构优化的科学型，使其能满足负荷增长背景下的供电需求。
4 结语
综上所述，县城电网的规划需从各个层面出发，以提高电网运行的社会效益和经济效益为主要目的，对电网结构进行不断优化。因此，县城供电企业需结合市场经济的运行规律，在对电网结构进行优化的过程中，需重视规划工作的科学合理，从财务措施和技术措施两方面入手，为县城电网规划提供资金和技术支持，不断促进电网结构优化升级，提高县城电网的运行水平。
参考文献
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企业，2013，（13）.
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[3] 杨书敏，刘正波，韩善起，等.配电网规划中的结构
【关键词】民用建筑；建筑结构；设计；结构优化
伴随着社会经济的不断发展，建筑市场的竞争力也逐渐增强。为了确保民用建筑的安全、外观，相关施工企业就应对施工设计及方法进行深入研究。因为民用建筑建设中，其结构的资金投入占总体投入比相对较高，所以，在建筑设计的过程中，不仅仅要注重建筑的质量和功能的形成，还应该在此基础上实现建筑的成本节约和空间优化，以更好的现有的资源，发挥最大的使用功效。而这一切都要靠相关的结构设计优化来实现。
1 房屋建筑中结构优化方法的重要性
随着人们生活水平的提高，人们对于建筑的要求也不断的呈现多样化发展的趋势，也就是说现代人们在人口和土地矛盾日益凸显的情况下，对于建筑的成本控制的考虑也是非常重要的。所以，在建筑设计的过程中，不仅仅要注重建筑的质量和功能的形成，还应该在此基础上实现建筑的成本节约和空间优化，以更好的现有的资源，发挥最大的使用功效。而这一切都要靠相关的结构设计优化来实现。对建筑的结构进行设计优化可以全面发挥机械设备及建材的性能，同以往的结构设计相比，更具优势。对建筑的结构进行设计优化可以降低工程造价的资金投入，为企业赢取更高的收益。同时，还能够把房屋结构中的各个单元进行有机整合，提高建筑的质量，保证人们的居住安全。所以，对房屋的结构进行设计优化是保证民用房屋经济性更好、适用性更强的重要方法之一。目前来看，结构优化设计理论已经逐渐的进入了我国的建筑领域，其主要的意义在于对建筑过程中的建筑环境和品质进行全面的综合，以保证用户的实际使用感受得到提升。在这个过程中，建筑结构的质量控制和管理就必须要结合使用一定的经济适用原则。但是，在现实的施工设计优化中，因为受到多方面条件的限制，施展起来十分困难，无法充分发挥其优越性。例如：一些施工企业过于追赶工程进度，从而导致对房屋的设计效果造成影响；很多年轻的项目设计人员因为缺少工作经验，无法进行设计优化；还有的设计人员因为对建筑部分的过分关注，从而对整体建筑的设计预案造成忽略，影响了整体造价。从中可以看出，建筑项目的设计人员应把施工技术同经济收益紧密的联系起来，唯有规划出切实可行、效果良好的设计预案才可以保证企业获取最大收益。
2 结构设计的优化措施
2.1 整体优化和局部优化任一项目建筑的设计都具备层次性及复杂性两方面的特点。以层次性看来，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，每一个体系内又囊括了多个下属体系。进行房屋建筑设计时，设计人员应对各个下属系统进行优化，将各个布局间的横向关联冲破，叠加工程；以复杂性看来，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。所以，对于任一房屋建筑来讲，就应从整体进行优化，方可真正实现设计优化。
2.2 寿命优化和分阶段优化每一个项目工程在限定的使用期限中，每一环节都有多种设计方案供以挑选，也就是每个阶段都可以进行方案优化。房屋设计人员应该依据各个阶段的性质对优化方法进行确定，从而对整体工程的寿命进行优化，保证建筑的施工质量，增加企业经济收益。
2.3 桩基础优化桩基础可以划分为灌注桩及预制桩两种桩型。因为灌注桩在施工时质量较难控制，并且操作复杂，时间较长。所以，如果在沉降符合相关标准的基础上，应利用预制桩进行施工。另外，因为在普通状况下，伴随着桩基的不断深入，土壤对桩身的作用及摩擦也随之增大，所以，应尽量选取长度较大的预制桩。
2.4 对上部结构进行优化想要对房屋建筑上部结构进行模型建立及优化，首先应合理布设剪力墙。保证剪力墙的质量均匀，使对称楼层的平面刚度中心点同楼层的结构重心相重合，从而削减地震、风力等外部荷载作用的扭转影响。假如房屋类型允许，尽可能应用大开间的剪力墙构造，同时增加剪力墙的墙肢长，这样，不但可以缩减墙肢的数量，同时还能够在保证刚度符合标准的基础上降低混凝土使用数量。另外，因为剪力墙中的暗柱一般应用钢筋建材，如果应用大开间的剪力墙构造能够缩减钢筋的使用该数量。然而，假如建筑所在地区的地质情况较差，而建筑对抗震性能的要求较高，那么，就不应采用大开间的剪力墙构造。
2.5 结构同建筑的协调优化在进行设计时，应尽可能保证建筑的结构同整体平面的配合紧密，从而实现造型美观、结构合理的效果。在进行建筑柱及墙的布设时，应同房建平面的功能需求相一致，每个房间的进深、开间都应保持统一。建筑系统尽可能简洁，墙与柱不可以出现错位情况，每一层的高度及截面面积应相同。进行楼体或电梯的设计时，其应力集中或受力方向较多的转角区域，承重构件应尽可能选取高强建材，从而降低自重，而非承重的构建应选用质量较轻的建材。整体建筑在布局方面应保证重心、刚心及质心交叠，预防出现扭转情况。
2.6 结构同排水的协调优化因为建筑中的给排水专用房间包含了大量的机械设备，其荷载强度也较普通的房屋较大。所以，尽可能将水泵房设置在地下室区域中。给排水房间中的管道较多，粗细不一，所以，应保证预留的孔径尺寸及预埋的深度符合标准，并且对楼板的穿孔位置进行加固。另外，尽可能降低水平方向的管线贯穿柱、梁等结构出现的几率。如果管道贯穿房屋建筑的承重墙，应进行加固维护。尽可能确保结构的布设同管网体系相协调，预防管道绕柱或梁的情况。
2.7 结构同电气的协调优化如果电气的管线是以导线的形式在金属管的外部或墙体、楼板处安装，那么，就可能对预制结构的施工造成困难。所以，如果管线贯穿建筑梁，则应在梁预制时事先留下孔洞，同时确保梁的宽度同墙体的厚度相同。如果不能相同，则要保证墙体的一侧平面同梁的侧平面相齐，从而保证管线不裸漏在墙体外面。房屋建筑中，电梯房包含很多的空洞，所预埋的构件也较多，所以，应单独对电梯房的强度进行计算，从而保证设计合理，确保施工质量安全。
