時間：2023-07-24 17:07:23
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工程結構優化設計概述，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】建筑結構；優化；房屋建設
隨著社會的發展，人們對于建筑的要求越來越高。建筑工程的結構越來越復雜，建筑面積越來越大，建筑層數越來越高，要求建筑成本控制與建筑結構優化技術，對建筑工程提出了更多的挑戰。采取相應的結構優化技術，提高設計水平，能夠降低當前的投資成本，提升建筑質量。建筑結構優化主要包括房屋整體設計的優化和內部細節的優化，在建筑結構優化建設中，對相關的制約因素進行分析，落實優化技術措施，提升優化水平，能夠促進建筑結構設計水平的提升。本文從建筑結構優化的概念與優化技術探討建筑結構的優化技術措施。
1、建筑結構優化技術概述
1.1 建筑結構優化技術概念
建筑結構優化技術是在建筑結構設計中，根據建筑工程的需求，考慮到布置、造型、造價等因素，運用相關的技術和方法，對建筑結構的相關內容進行優化設計，確保設計工程質量與施工效率的技術的總稱。建筑結構優化技術具有自身的顯著特征，設計過程中，需要在考慮建筑工程需求的基礎上，采取針對性的設計策略，對不同的設計方案進行對比，選擇最優方案，對工程建設進行指導，提升工程建設項目效益。
1.2 建筑結構優化技術的內容
房屋建筑最重要的是建筑安全以及使用價值，對于建筑工程而言，在保障建筑質量的前提下，對建筑結構進行優化設計。具體而言，建筑工程優化的主要內容包括對房屋的整體結構的優化以及房屋細節構造的優化設計，通過整體和部分的結構優化設計，逐步進行劃分，從而獲得最優化的分析設計。
1.3 建筑結構優化的意義
通過優化設計，能夠提升建筑空間的使用效率。建筑結構優化設計，能夠提升設計水平，對各部分結構進行合理的安排，確保建筑結構的美觀實用，同時有利于降低建筑工程造價。實踐表明，建筑結構優化設計能夠節省成本5-20%，從而提升建筑工程效益。
2、建筑結構優化技術組成
為了提升建筑的建設質量，具體的優化技術包括以下方面。
2.1 概念優化設計
概念優化設計主要包括以下的技術：（1）結構優化模型，房屋建筑的結構優化設計首先需要選擇設計變量，設定目標控制參數與約束控制參數，確定目標函數與約束條件，對于房屋結構中的結構條件、尺寸約束、結構強度約束、應力約束、變形約束等參數進行確定，將設計的約束條件與目標約束條件相比較，選擇最優的約束條件，使設計成本最小，從而實現最優設計；（2）優化設計計算方案，合理選擇優化設計計算方案，可以選擇復合形法、拉氏乘子法等方法，對相關參數進行計算；（3）進行程序設計，采用合理的計算程序與結構優化模型，編制功能齊全、運算速度快的綜合程序；（4）結果分析，對計算結果進行分析，從成本、施工等多角度進行計算，確保計算結果滿足安全的需求，確保優化設計適用、安全、經濟、美觀和便于施工。
2.2 樁基優化技術
建筑結構樁基優化措施包括以下方面：（1）樁靜載荷試驗以及單樁承載力調整，基礎試樁以及工程樁的檢驗可以看到，近年來許多基礎樁的承載力大于計算值，因此在計算的過程中，采用試驗樁的實際承載力進行樁基基礎的計算，能夠提升樁基工程的承載力穩定性，降低樁基工程成本，提升樁基工程的效益，在樁基結構優化中，需要按照試驗樁進行樁基設計與施工，按照樁基承載力以及荷載試驗進行研究，通過調整單樁承載力的特征值，優化樁基數量計算；（2）樁身配筋調整，根據《建筑樁基技術規范》對樁承載力以及裂縫控制的要求，在樁基計算中，需要對不同鋼筋級別對承載力的影響進行分析，在對樁基計算的基礎上，合理計算配筋率，將樁身配筋進行計算，在確定樁靜荷載和樁中心距等參數的情況下，按照樁基頂部能夠承受的豎向力計算配筋率。建筑主體結構的計算中，部分結構的柱墻底彎矩非常大，在計算的過程中，通過配筋率的計算嚴格控制裂縫，在確保靜荷載力、彎矩等參數的基礎上，進行配筋計算，確保所有樁基的配筋率均能滿足樁基礎的承載需求，滿足樁基裂縫控制的目的；從樁身出發，將樁身中部以下部分進行減半處理，從而減少鋼筋用量，降低工程成本。
2.3 施工優化設計技術
施工優化設計技術主要包括以下的流程：（1）結構整體和局部優化，建筑結構優化應該具有層次慈寧宮，從設計體系、結構體系、安裝體系等多層次的體系，結合建筑結構的需求，確保設計體系的完整性，除了結構整體設計之外，還需要從材料選取、構件選擇、結構類型等方面完成優化選擇，確保所選擇的材料滿足建筑結構的需求，從整體入手，細化設計工作，提高設計水平；（2）樁基礎與上部結構優化，從樁基礎施工開始，合理選擇樁基施工技術，當前常用的樁基礎包括預制樁和灌注樁兩種不同的類型，灌注樁的施工難度較高，預制樁的質量可靠，能夠顯著提高地基承載力，根據地質特點與建筑工程的需求選擇樁基礎施工技術；在上部結構設計時，根據建筑方案合理布置柱、剪力墻等豎向構件，保證其滿足側向剛度和承載能力的要求的前提下，達到最優的經濟性；（3）不同階段結構優化，對建筑的基礎結構、上部結構、細部結構等各部分設計時，從整體到細部進行合理優化設計，實現各部分的協調優化設計，在設計中，除了確保建筑的設計安全之外，還需要保障設計的美觀，在建筑結構柱、墻的設計中，在保證結構質量的基礎上，盡量簡化建筑系統，選擇自重較輕的原料，以實現減輕結構自重的目的，同時確保各部分的結構美觀，在應力集中、受力方向較多的轉角區域進行加固措施，確保結構的穩固。
3、建筑結構優化技術的應用策略
3.1 前期優化設計
前期設計是影響建筑結構優化設計的關鍵，在建設過程中，需要根據建筑結構的需求，考慮到結構的合理性以及可行性的情況下，對設計結構進行有關設計。在前期設計中，除了確保結構設計滿足建筑的需求之外，還需要結合建筑的成本、計算設計等方向進行分析，設計合理的建筑方案與施工方案，盡量降低總投資，確保設計的合理性。
3.2 合理的運用概念設計
概念設計是房屋建筑結構設計的重要內容，在概念設計中，通過對建筑結構進行分析，再此基礎上提高房屋性能、經濟性，確保房屋結構的優化設計。在建筑結構優化設計中，合理的運用計算程序，對建筑結構的周圍環境與建筑結構的內部進行分析，合理的篩選設計方案，從而選擇最優的概念設計方案。比如在地震區的建筑設計中，需要對地震區的地質環境進行分析，考慮到建筑結構減震的需求，合理的選擇結構優化方案；在概念設計中，合理的選擇設計軟件與信息技術，根據設計人員的經驗進行判斷，確保最終方案的適用性與經濟性。
3.3 解決房屋建筑結構設計的實際復雜問題
建筑結構優化設計中，需要考慮到建筑結構設計的復雜問題，從前期設計開始，加強結構優化設計管理，通過概念優化設計，加強建筑物的抵御能力，確保建筑物能夠抵抗外部環境的影響，增強建筑結構的穩定性與安全性，同時達到合理的節省建筑總的建造成本。
4 結語
建筑是凝固的藝術，建筑結構優化技術是確保建筑結構優化的有效措施，對于建筑結構具有重要的意義。根據建筑結構的適用、安全、經濟、美觀和便于施工的原則，對建筑結構的整體以及細部進行合理設計，有效的發揮建筑的空間效果，降低建筑成本，優化設計的各個部分，提升設計水平的提升，提升建筑工程質量。
參考文獻 ：
[1] 師永國 . 房屋建筑結構設計中優化技術應用分析 [J]. 建材發展導向（上），2014，（6）：162-162，163.
關鍵詞：機械設計；ANSYS軟件；結構優化設計；機械設備結構設計；建筑工程設計
1概述
優化設計指的是在設計過程中尋找最完善的設計方案，從而滿足所有的設計要求。現如今，科學技術發展迅速，有限元分析技術也日漸完善，并逐漸被應用于機械產品的結構優化設計過程中，不僅能夠為機械結構優化設計提供便利，而且能夠有效提高數據的準確性，應用優勢十分明顯，因此對有限元分析軟件及其應用方式進行詳細探究具有十分重要的現實意義。
2ANSYS有限元分析軟件概述
ANSYS有限元分析軟件是由多個模塊所組成的，包括分析計算模塊、前后處理模塊等，現如今已經被廣泛應用于大型機械結構設計過程中。在ANSYS有限元分析軟件的前處理模塊中，有Pro/E、UG等建模工具，在對機械結構進行設計過程中，可以結合實際情況選用具體的制圖軟件對機械構件進行建模設計。在對計算模塊進行分析過程中，可以模擬出不同種類的物理介質的相互作用，因此分析靈敏度比較高，而且分析能力比較高。另外，通過應用ANSYS有限元分析軟件的后處理模塊，可以彩色等值線、圖表以及圖像等形式顯示出計算結果。在對機械構件模型進行有限元模型分析過程中，需要不斷進行修改和優化設計分析，但是通過應用ANSYS有限元分析軟件，只需要根據設計參數語言，對機械構件的參數進行調整，就可以完善機械構件的設計和分析過程，在最大程度上縮短機械構件優化設計所需時間，減少設計人員的工作量。
3ANSYS結構優化設計
3.1建立結構優化設計模型
在機械設計優化過程中，最為關鍵的是建立數學模型，而在建立數學模型時需要結合實際情況選用合適的設計變量，在一定的約束條件下，通過目標函數計算獲得設計最優的設計變量。與傳統的機械優化設計不同，在ANSIS有限元分析軟件的實際應用中，只需要設定一定的參數，就可以表示出數學模型的構建要素，包括目標函數、約束條件以及設計變量。
3.2ANSIS優化設計分析方法
在ANSIS有限元分析軟件的實際應用中，由于不同用戶對于ANSIS有限元軟件的掌握程度是不同的，對此ANSIS可以提供批處理和圖形交互兩種分析方法。其中批處理主要適用于能夠熟練掌握ANSIS分析軟件各項命令的專業技術人員，在復雜程度比較高的機械設計過程中可以采用批處理方式，這樣能夠有效提高有限元分析效率。另外，對于ANSIS有限元分析軟件的一般用戶，可以采用圖形交互方式，操作更加直觀便捷。還需要注意的是，ANSIS有限元分析軟件可以為軟件用戶提供很多種優化設計辦法和優化設計工具，ANSIS用戶在對不同的問題進行優化設計時，可以有針對性地選用相應的優化設計工具或者辦法，從而簡化分析過程，提供優化設計結果的精準性。
4ANSYS結構優化設計實例
4.1問題描述
某機械設備是由5節箱型同步伸縮臂所構成的，所有的伸縮臂展開后，整個機械設備的長度約為27.0m，通過ANSYS結構優化設計，能夠有效滿足機械設備的強度要求和剛度要求，這樣不僅能夠有效降低機械設備自重，而且還能夠有效降低設備造價。4.2有限元分析4.2.1建立模型。以機械設備的初始結構、尺寸以及工況要求，采用ANSYS有限元分析軟件，從底部至上建模，在建模過程中，首先確定關鍵點，然后依次建立線、面、體，最終形成實體模型。在網格劃分方面，可以綜合應用自由網格劃分以及人工設置網格尺寸的方式完成。4.2.2約束及載荷處理。在該機械設備設計過程中，其約束點主要位于變幅油缸支座的鉸接位置以及基本臂根鉸點位置，在各個約束點上需要約束三個方向的平動自由度以及兩個轉動自由度，并且注意釋放銷軸中心位置的互轉自由度，對于該設備伸縮臂與滑塊之間的接觸點位置，可以采用節點自由度耦合進行模擬。在ANSYS有限元分析軟件的處理模塊中，輸入機械設備制造所需材料的密度以及重力加速度，程序即可將單元載荷因子數據直接計入總載荷中并進行自重計算。另外，對于該機械設備伸縮臂上的所有附屬裝置，都可以將其質量作為集中荷載，并使其作用于相應的位置。4.2.3有限元分析結果。通過對這一機械設備進行ANSYS有限元分析，當該設備在水平位置全部展開時，其應力以及端部的位移量能夠達到最大值，而各個節臂位置的大部分區域的應力則比較小，最大應力主要分布于各個節臂以及滑塊的接觸位置，根據ANSYS有限元軟件分析計算，應力值在132～277MPa之間，局部最大應力達到385MPa。另外，在臂端變幅平面中，最大變形量為0.55m。
4.3優化設計數學模型的建立
4.3.1設計變量。在該機械設備的ANSYS優化設計過程中，由于其各個節臂的長度是在優化設計前根據作業范圍來確定的，因此在優化設計過程中不可以改變。另外，基本臂與各個伸縮臂的截面尺寸可以根據幾何關系逐步調整，對此，可以將基本臂的壁厚Ti、寬度B以及高度H作為本次優化設計變量，其中對于Ti可以根據連續變量進行考慮。4.3.2目標函數。在本次優化設計過程中，最為主要的目標在于保障設備正常使用功能的基礎上盡量減小設備體積和自重，材料體積越大，則設備質量越大，因此可以將各節臂總體積WVOLU作為本次優化設計的目標函數。4.3.3狀態變量。在本次優化設計過程中，狀態變量有兩種，分別為部件作業工況下的應力值STRESS以及前端變幅平面的位移量DY。在本次優化設計過程中，為了保證設計剛度和強度能夠滿足實際需要，應該加強應力和位移的控制。4.3.4約束條件。（1）剛度約束條件：為了保證設備的剛度能夠滿足實際需要，可以將變幅平面最大變形量作為約束條件。在ANSYS優化設計過程中，為了簡化模型的計算時間，提高建模進度和經濟性，不需要考慮風載荷的影響。但是，在ANSYS優化設計完成后，還是需要加載風載荷，對探測臂進行校核，確保其能夠滿足剛度需要；（2）強度約束條件：通過ANSYS有限元分析，綜合考慮設備材料的力學性能，在本工程中，將應力值STRESS控制在375MPa以內；（3）尺寸約束條件：綜合考慮初始結構尺寸與各個節臂尺寸之間的關系，以及伸縮臂內部油缸的外形尺寸的限制條件，指定高度H、寬度B以及基本臂壁厚Ti的最值，根據本次研究分析，高度H在0.19～0.44m之間，寬度B在0.19～0.31m之間，基本臂壁厚Ti在0.002～0.006m之間，其中i＝1，2，3，4，5。
4.4優化過程及結果分析
4.4.1部件各節臂厚度的優化。在對各個節臂厚度進行優化設計時，需要對鋼板厚度及其他設計變量進行優化設計，同時還需要注意將目標函數的允許誤差控制在1%以內，加上初始數據，通過16次優化循環，總共得到17組數據。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。綜合考慮機械設備的焊接要求，最終，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工作裝置截面尺寸的優化。確定壁厚尺寸后，對于各個部件的截面尺寸，可以采用一階方法進行優化設計，設計變量為高度H以及寬度B，目標函數允許誤差應該控制在初始體積的1%以內，總共需要進行6次優化循環，再加上初始值，總共獲得7組數據，并采用隨機搜索的方式進行驗證，確保計算結果的一致性。4.4.3結果分析。通過對該機械設備進行優化設計，所得結果如表1所示，由此可見，部件總體積在優化前為0.143m3，優化后為0.105m3，體積減少26.4%。由此可見，在本次ANSYS優化設計過程中，在保證設備剛度和強度符合設計要求的基礎上，盡量減少設備材料體積，能夠達到很好的優化結果。5結語綜上所述，對于機械結構進行優化設計，能夠獲得最優設計方案。通過應用ANSYS有限元分析軟件進行優化設計，能夠簡化計算過程，有效提高機械設備的優化設計效率，因此值得推廣和應用。
參考文獻
[1]王春華，黃楊，孟凡林，等．基于ANSYS液壓支架托梁結構改進及強度分析[J]．機械設計，2013，30（1）.
[2]吳佳燕，李郝林．基于Ansys的主軸系統有限元模型結構優化[J]．機械設計與研究，2010，26（6）.
[關鍵詞]建筑結構；方法；應用
中圖分類號：TU318 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）36-0233-01
一、結構設計優化概述
結構的設計優化方法主要包括兩個方面，一個是從整體出發，對結構模型進行合理調整，通過控制位移、剛度等參數保證結構的整體穩定性。另一個是從分部出發，對建筑物的基礎結構、上部結構和圍護結構等方面進行優化設計。對這些分部進行優化設計時，需要對建筑結構進行選型與布置，并進行工程造價分析和受力分析等。在具體的結構設計優化中，要以建筑工程的實際情況為基礎，以實現建筑的經濟效益和綜合效益為目標進行設計優化。另外，在進行結構設計前，要對建筑的功能準確掌握，在此基礎上盡可能地使各個平面布置的均勻、規則，使不同部位的質量和剛度差異得到縮小，避免建筑物在水平荷載作用下發生巨大扭轉。豎向上要盡可能避免轉換層的使用，避免應力集中問題的發生。
二、結構設計優化方法
1、結構優化設計模型
結構優化設計模型就是在各種影響變量中選擇主要參數，并建立函數模型，運用科學合理的方法得出最優解。結構總體的優化建立模型的大致步驟如下：一是設計變量的合理選擇。通常的設計變量選擇對設計要求影響較大的參數，將所涉及的參數按照各自的重要性區分，將對變化影響不大的參數定為預定參數，通過這種方法可減少很多計算編程的工作量。二、目標函數的確定。使用函數找出滿足既定條件的最優解。最后，約束條件的確定。房屋結構可靠度優化設計的約束條件，包括了應力約束、裂縫寬度約束、結構強度約束、尺寸約束、從正常時的極限狀態下彈性約束到終極狀態的彈塑性約束、從可靠指標約束到確定性約束條件等。設計中，要保證各約束條件必須符合現行規范的要求。
2、結構優化計算方案
結構優化設計多個變量、多個約束條件，屬于一個非線性的優化問題，設定計算方案時，常將有約束條件轉變為無約束條件來計算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成計算方案的設定后只需編制相應適用的運算程序即可得到我們的最終優化結果。
3、推廣設計標準規范和標準設計
工程設計標準規范的形成，來源于大量成熟的、行之有效的實踐經驗和科技成果，是科技轉化為生產力的必要途徑。優秀的工程設計標準和規范，不僅優化了設計，減少設計的盲目性，還將大大提高設計速度，有效降低項目的全壽命費用。在標準規范中可以對一些重要的部位采取設計經濟指標限額制度，對一些設計部位使用“宜”或“不宜”等引導性語言提示設計人員對方案進行優化，鼓勵他們在設計中大膽使用新工藝和新材料。整體結構的科學性和合理性是新規范特別強調內容。新規范用于控制結構整體性的主要指標主要有：周期比、位移比、剛度比、層間受剪承載力之比、剛重比、剪重比等。新的建筑結構設計規范在結構可靠度、設計計算、配筋構造方面均有重大更新和補充，特別是對抗震及結構的整體性，規則性作出了更高的要求。
三、建筑結構設計優化方法在房屋結構設計中的應用分析
1、對建筑主體上部結構進行的科學性優化
房屋建筑的上部結構設計應當建立相應的模型并進行系統的優化。整個過程第一步就是先合理地設置剪力墻，保證剪力墻整體的布置是均勻的，這樣使樓層平面剛度的中心點重合于樓層平面質量的重心，從而減少地震作用及風荷載等對其的破壞性。在房屋結構設計時，如果條件允許，應盡可能地對剪力墻進行大開間的布置，加長剪力墻的墻肢長度，這樣既能減少墻肢的數量，還能在符合規范的條件下減少混凝土的使用量。另外，剪力墻內的暗柱一般都設置了鋼筋，如果采用較大的剪力墻就可以減少相對的鋼筋使用數量，從而相應減少的材料成本。然而如果建筑的本身不具有相應的條件，而且對于抗震抗壓的要求較高，就不得開間過大的剪力墻。
2、房屋建筑的整體性與局部性優化
建筑在設計過程中都應具備相應的層次性和復雜性的特點。從層次性角度來講，建筑體系包含著建筑整體設計體系、結構相關體系及安裝體系等，每一個單獨的體系又包含了眾多的下屬體系。在對房屋進行設計時，設計者要對每一個下屬系統地進行相應的優化，沖破關聯的橫向性，實現疊加型工程；對于復雜性角度來講，主要包含選取建筑的材料、選取建筑的零部件等。因此在進行結構優化時要從整體入手，才能真正實現結構整體的設計優化。
3、材料優化設計
建筑結構在材料方面的優化就是使建筑材料最充分的利用，對材料的選擇很關鍵，選擇合適的材料既能夠滿足使用的功能，又能提高房屋建筑質量，當然還能最大化地降低成本，節省更多資源。所以要求在材料采購選擇時一定要對所需的材料性質、各項質量指標熟悉了解，購買時本著經濟實用的原則。材料也要方便施工，保證施工安全易操作。鋼筋是建筑時最重要的材料之一，在選擇時大部分的設計人員都會強化著眼于鋼筋的配置計算上，很容易忽視鋼筋的種類?，F在市場中鋼筋的種類很多，所以好的優化設計方案應該是在滿足設計承載力要求的前提下，選擇適合的鋼筋種類和數量，這樣就能很大程度上降低資金投入。
4、結構優化與建筑優化保持協調
對于結構設計既要保證結構的整體性，又要與建筑平面功能緊密配合，這樣才能實現建筑本身的功能與結構相應合理性的效果。對于建筑系統來講要保證平面簡潔，墻體與立柱不能有錯位的現象，高度與截面的面積相通。在樓體設計時，自身受力較多的轉角區域，要選擇高強建材做為承重的材料，從而更好地降低自重。對于結構整體來講要保證重心、剛心、質心三者正確交疊，防止扭轉的狀況出現。
5、直覺優化技術與建筑結構設計
即使對于同一個建筑方案，結構布置方面也可能存在諸多的差異。建筑結構的布置如已經確定，即使荷載情況是完全相同，也可以將差異化的分析方法給應用進來。在分析過程中，也可以采取差異化的設計參數、材料和荷載的取值，對于建筑結構的細部處理，更是存在著諸多的差異?，F在建筑結構的計算大多都是靠計算機來完成的，但很多問題都是計算機無法完全解決的，那么就需要靠設計人員進行科學的判斷。在判斷的過程中，需要嚴格依據結構設計的一般規律，總結過去的工程實踐經驗，這也就是我們所說的概念設計。
對于房屋建筑而言，在相同的建設條件下，采取不同的結構布局方式，就會產生不同的設計效果。因此，在房屋結構優化設計的過程中，應該實現細部結構優化與概念設計的有機結合，這樣才能切實有效地提高結構優化設計的效果。這里的概念設計，主要是指將建筑的設計概念作為設計工作的重點，屬于一種貫穿設計整個過程的設計方法，主要是針對缺乏相應數值的細節進行處理，如地震設防烈度量化等情況，如果單純依靠相應的公式，得出的結果必然會與實際情況存在較大的差異，而采用概念設計的方法，則可以將數值作為一種參考依據，從而對結構設計中的細節進行合理把握，提升結構優化設計的質量。
關鍵詞：大跨度橋梁；結構優化；設計；結構問題
中圖分類號：K928.78 文獻標識碼：A
一、概述
大跨度橋梁往往處于公路交通運輸樞紐的咽喉位置，為道路生命線工程的重要組成部分。隨著我國經濟的快速發展，大跨度橋梁建設在進入20世紀末進入了一個新的，大跨度橋梁形式結構多樣，主要有斜拉橋、懸索橋、拱橋、懸臂橫架橋以及一些其他的新型的橋式，比如全索橋、斜拉懸梁混合體系橋梁、索桁橋等等，但是就目前技術熟練程度和結構安全性能而言，尋索橋和斜拉橋是大跨度橋梁的發展主流。目前的橋梁技術雖然已經能夠很好的解決大跨度橋梁現存的問題，但是隨著橋梁跨度的不斷增加，向著更長、更大、更柔方向發展，為了保證其建設的可靠性、耐久性、行車的舒適性、施工的簡易型以及美觀性，橋梁設計以及施工人員還有更多的工作要做。而大跨度橋梁結構優化設計的過程，也是為了更好的處理和解決橋梁結構的安全性、適用性以及經濟合理性、美觀性的過程。下面就對其設計要點進行一一闡述。
二、大跨度橋梁結構優化設計
1、局部優化
大跨度橋梁的局部優化雖然不能等同于整體，但是卻優于整體，可以更好的促進橋梁結構的發展。因為對局部的優化設計變量相對較少而使研究的難度大大減小，研究的深度因而能更透徹。目前針對大跨度橋梁的局部結構進行優化設計研究已涉及到大跨度橋梁結構設計及施工的各個方面，主要有：加勁梁橫截面的優化，斜拉索或主纜的動力優化，索力調整優化，索塔的結構優化，斜拉索和吊索錨固的優化，懸索橋錨錠的優化，橋墩及基礎優化。
1.1加勁梁橫截面的優化
大跨度橋梁的加勁梁主要是由鋼梁、混凝土梁、混合梁和疊合梁。就目前建成的大跨度橋梁中，主跨梁的主要形式多數以鋼梁為主，鋼梁與混凝土結合梁以及混凝土梁較少且相對較小。
1.2斜拉索或主纜的動力優化
由于斜拉橋和懸索橋是當前大跨度橋梁建設的主要橋式，兩者具有共同的特點，即都是由纜索支承，且橋面柔軟，屬于柔性結構，其阻尼值較低。在外部激勵下，拉索極易出現大幅度的振動，如風雨交加時的出現的主梁和拉索之間的耦合振動引起的參數共振、拉索的自激振等等。拉索的大幅度振動極易引起拉索錨固端的疲勞、降低了拉索的使用壽命，嚴重時甚至會直接影響橋梁結構的安全系數。由此可見，大跨度橋梁的動力問題極其重要。
1.3索塔結構優化
索塔的結構優化主要是塔高和受力合理性的優化。塔的高度越高給施工帶來的難度也就越大，塔太矮也會直接降低拉索的工作效率，增加了主梁和拉索的受力。因此，單獨的對塔高進行優化是不明智的，應該與大跨度橋梁的其他部分整合起來綜合考慮。塔的受力合理性與他的結構形式、纜索形式、纜索的錨固形式以及錨固點的分布狀況有著直接或間接的關系，因此索塔受力的合理性優化也是大跨度橋梁結構設計中不可缺少的一部分。
1.4橋墩及基礎的優化
橋墩以及基礎是橋梁重要支撐結構，也是橋梁下部結構中的重要組成部分，對橋梁的穩固性起著重要的作用，因此橋墩及基礎不論在數量、位置、還是結構形式上，都對橋梁的穩固、耐久有直接的影響，但對橋梁上部結構的影響較小。因此，在對橋墩和基礎進行設計時，應針對具體的橋梁進行考慮。
2、整體優化
大跨度橋梁都為高次超靜定結構，結構復雜，設計變量多，建設和設計又涉及到多方面的因素。因此，要對其進行全面整體的優化或全過程的優化依然存在困難。這種困難不僅在于其目標函數的建立，也在于對已建立的目標函數尋求最優解的計算速度和可能性。為此，對大跨度橋梁結構的優化研究多以局部優化為主。但是綜合評價一座橋梁的優劣不是僅僅憑借局部的進行評判，而是要看整體的效果和運營，因此對橋梁的整體結構進行優化設計存在著一定的難度。目前對大跨度橋梁的整體優化主要有以下幾個方面：整體造價最優，整體動力性能優化，整體施工工藝優化，橋梁結構優化設計與景觀優化設計相協調。
3、橋梁上部結構優化
上部構造形式的選擇，應結合橋梁具體情況，綜合考慮其受力特點、施工技術難度和經濟性。簡支空心板結構的橋型，施工方便，施工技術成熟；但跨徑小，梁高大；由于橋梁跨徑受限制，往往造成跨深溝橋梁高跨比不協調，美觀性差；上部構造難以與路線小半徑、大超高線形符合，且高墩數量增加；橋面伸縮縫多，行駛條件差。因而，在山區大跨度中，該類橋型一般用于地形相對平緩、填土不高的中、小橋上。預制拼裝多梁式T梁在中等跨徑橋中具有造價省、施工方便的特點，其造價低于整體式箱梁，是中等跨徑直梁橋的常用橋型。但對于曲線梁來說，T梁為開口斷面，抗扭及梁體平衡受力能力均較箱梁差，曲梁的彎矩作用對下部產生的不平衡力大。但當曲線橋的彎曲程度較小時，曲線T梁橋采用直梁設計，以翼緣板寬度調整平面線形，可減少曲梁的彎扭作用，在一定程度上可彌補曲線T梁橋受力和施工上的不足。雖然直線設的曲線橋仍有部分恒載及活載不平衡影響及曲線變位存在，但較曲線梁小。此外，可以采取加強橫向聯系的措施，提高結構的整體性。對于大跨徑橋梁，最好采用懸臂澆筑箱梁。但是對于中等跨徑的橋梁，箱梁橋不論采取何種施工方式，費用都較高，與預制拼裝多梁式T梁相比，處于弱勢。
4、橋梁下部結構優化
下部結構應能滿足上部結構對支撐力的要求，同時在外形上要做到與上部結構相互協調、布均勻。橋墩視上部構造形式及橋墩高度采用柱式墩、空心薄壁墩或雙薄壁墩等多種形式。柱式墩是目前公路橋梁中廣泛采用的橋墩形式，其自重輕，結構穩定性好，施工方便、快捷，外觀輕穎美觀。對于連續剛構橋，要注意把握上下部結構的剛度比，減小下部結構的剛度比，減小下部結構的剛度，可減小剛結點處的負彎矩，同時減小橋墩的彎矩，也可減小溫度變化所產生的內力。但是橋墩也不可以太柔，否則會使結構產生過大變形，影響正常使用，并不利于結構的整體穩定性。對于高墩，除了要進行承載能力與正常使用極限狀態驗算外，還要著重進行穩定分析。對于連續梁結構或連續剛構橋，各墩的穩定性受相鄰橋墩的制約影響，應取全橋或至少一梁作為分析對象。穩定分析的中心問題就是確定構件在各種可能的荷載作用和邊界條件約束下的臨界荷載，下面以連續梁為例進行說明。介于梁、墩之間的板式橡膠支座，梁體上的水平力H(車輛制動力和溫度影響力等)是通過支座與梁、墩接觸面上摩阻力而傳遞給橋墩的，它不但使墩頂產生水平位移，而且板式橡膠支座也要產生剪切變形。當梁體完成水平力的傳遞以后，梁體暫時處于一種固定狀態，但由于軸力及墩身自重的影響，墩頂還會繼續產生附加變形，這就使得板式支座由原來傳遞水平力的功能轉變為抵抗墩頂繼續變形的功能，支座原來的剪切變形先恢復到零，逐漸達到反向的狀態。
結束語
隨著我國交通事業的快速發展，大跨度橋梁的發展也十分迅速。如何在滿足結構使用要求的前提下對橋梁結構進行合理的優化設計已經成為目前大跨度橋梁設計的重要內容。
參考文獻
[1]李芳,凌道盛.工程結構優化設計發展綜述[J].工程設計學報(機械?設備和儀器的開發技術).2002(05)
[2]禹智濤,韓大建.基于可靠度的橋梁結構優化設計[J].廣東工業大學學報.2002(03)
[3]柴志,趙磊,盧彪.基于耐久性的橋梁結構優化設計模型[J].河南科學.2002(03)
關鍵詞：建筑；結構設計；優化技術
中圖分類號：G267文獻標識碼： A
引言
在進行結構優化設計的過程中，前期合理的結構設計方案至關重要，因為一個合理的結構設計方案不但能夠使建筑工程在技術上達到要求，還能夠降低其在經濟上的消耗。結構設計優化是一個涵蓋面非常廣的系統性問題，為此我們需要加大對結構設計優化方法的探究力度。
一、結構設計優化概述
結構的設計優化方法主要包括兩個方面，一個是從整體出發，對結構模型進行合理調整，通過控制位移、剛度等參數保證結構的整體穩定性。另一個是從分部出發，對建筑物的基礎結構、上部結構和圍護結構等方面進行優化設計。對這些分部進行優化設計時，需要對建筑結構進行選型與布置，并進行工程造價分析和受力分析等。在具體的結構設計優化中，要以建筑工程的實際情況為基礎，以實現建筑的經濟效益和綜合效益為目標進行設計優化。另外，在進行結構設計前，要對建筑的功能準確掌握，在此基礎上盡可能地使各個平面布置的均勻、規則，使不同部位的質量和剛度差異得到縮小，避免建筑物在水平荷載作用下發生巨大扭轉。豎向上要盡可能避免轉換層的使用，避免應力集中問題的發生。
二、結構設計優化的原則
一般來說，結構設計優化要遵循以下原則。首先就是要符合居住者的需求，也就是說要確保建筑能夠滿足居住者日常生活所需的基礎功能，使得居住者感覺方便舒適。其次，要充分考慮居住者的健康安全，也就是在進行結構優化設計時，必須要把安全性和環保性放在第一位，要使建筑能夠長久使用，使得居住者感覺健康安全。然后，還要考慮到開發商的經濟利益，因此設計師們在進行結構優化設計時，要使建筑項目資源分配最優化，盡力節省資源和成本。最后，設計師在對結構進行優化設計時，要大膽創新，多借鑒和使用一些新的結構形式和設計思路，不僅僅滿足于結構的縱向功能齊全，應力均勻，剛柔度適中，還要根據建筑的特點，充分融入自己的創意和理念，使得建筑能夠“形神兼備”。
三、結構設計優化技術
1、結構的抗震性設計
（1）結構抗震等級設計
在結構設計的過程中，建筑結構按其抗震設防烈度分類，建筑的抗震等級可以根據建筑高度、烈度和結構類型按照國家《抗震規范》附表確定。
（2）地震作用振型組合數據
當結構振型數大于3的時，應該取3的整數倍進行計算，但是該數據不可大于建筑物的層數；當建筑的層數小于等于2時，振型數則可以取建筑層數。對于那些不規則的結構，應當考慮扭耦聯轉，對于高層的建筑來說，振型數應當取大于等于9的數；建筑的層數多或者建筑結構的剛度突變系數較大的話，其振型數則應該多取，例如建筑結構中含有多塔結構、頂部有小塔樓、轉換層等，其振型數應盡量取大于等于12的數。
2、結構周期性折減系數
在結構設計過程中，填充墻的存在使得整體結構的實際剛度要大于設計計算的剛度，計算的周期也會大于實際的周期，所以，當算得結構的剪力偏小時，會使結構某些部分不太安全，因而應該對結構的計算周期適當進行折減，以達到更好的效果。對于框架結構來說，一般采用填充墻，計算周期的折減系數可取大約0.6～0.7之間；當填充墻采取輕質砌塊或墻體較少時，可取0.7～0.8之間；完全采取輕質性的墻體板時，則可以取到0.9。除非無墻的純框架，否則計算周期盡量適當折減。
3、重視節點的設計原則
在結構體系中的節點是指各構件交接之處或連接異常的地方。不同類型的構件相連接，同一構件截面改變之處，都會形成需要在設計圖中表示清楚的節點。廣義上，諸如結構錯層，體型改變，設置轉換層是大型節點。當強大的荷載突然襲來之時，對于單一的構件，力量傳遞合理，因而可以控制。對于復雜的結構體系，各節點的復雜性難以預測和控制，即使從理論上保證了每個組成構件的強度和剛度，但因為各個節點的力傳遞不順暢而出現應力集中的現象，從而造成結構的破壞。歷次災害表明，從設計不合理的節點開始破壞的建筑占了相當大的比例。
4、剛柔相濟的設計原則
合理的建筑結構體系應該是剛柔相濟的。結構剛度過大則適應變形能力差，強大的破壞力瞬間襲來時，需要承受的荷載很大，容易造成局部受損甚至最后全部毀壞；而剛度過柔的結構雖然可以很好的釋壓、傳遞外力，但容易造成變形過大而無法運用甚至全體傾覆。結構是剛多一點好，還是柔多一點好， 到什么程度才算合適，這些問題需要建筑結構設計師在兩者之間建立一個很好的平衡。
5、多道設防的設計原則
安全的結構體系是多道設防的，在實際的建筑結構中，絕大多數結構都為超靜定結構體系。當地震來臨時，所有能夠抵抗外力的構件都在協同工作，如果此時，局部構件在設計或者施工中有瑕疵，一旦由于裂縫等問題影響了局部構件承受荷載的能力，而使局部構件產生破壞的話，靜定結構體系破壞帶來的后果是不堪設想。近幾年國家把這方面的抗震規范補充的更加細致，超靜定結構體系的應用，尤其是在砌體結構的樓梯間處的表現尤為突出。這時候，如果把“生存”的希望全部寄托在某個單一的構件上，是相當危險的。超靜定結構體系，僅僅理解為縱抗震墻或者框架柱設置為縱貫三道，是遠遠不夠的。當我們設計較為復雜的高層建筑時，也要考慮到局部破壞對整體結構穩定性的影響。理解和活用超靜定結構體系就體現了多層設置防線的結構設計思路。
6、概念優化設計與分部結構優化設計相互結合
概念優化設計對結構的整體穩定性具有重要作用?？梢钥隙ǖ恼f，經過概念優化設計的結構是能在各種各樣可能出現的環境情況作用下使房屋破壞程度最小的。所以，研究分析如何應對建筑可能遭受到的多種不確定因素是檢測結構設計合理性的重要途徑。地震作為對結構破壞性最大的因素之一，是結構優化設計需要應對的一個重要問題，因此應驗證建筑結構對地震等突發事件的抵抗能力。剛度的對稱均勻是降低地震破壞力度的重要手段之一；延性設計則能有效地防止結構在地震作用下發生脆性破壞。多道設防的設計思路能使建筑在特大地震作用下先破壞次要的構件，消耗一部分地震能量，從而保證大震不倒。所以這些常用的抗震設計思想在整個結構優化設計過程中都應該引起足夠的重視，并得到應用。結構設計應該未雨綢繆，從計算和構造等各個方面都采取一些有助于提高建筑抗震能力的措施，盡量避免不利于抗震設防的工程作法。剛度均勻、延性設計和多道設防等思路在整個設計過程中都應該作為概念設計的重要指導思想。
結束語
我們常說，結構是建筑的骨骼。好的結構設計師總希望可以通過合理的結構體系來增進建筑的安全性與美感。結構設計師應嚴格遵循“安全、經濟、美觀”的設計理念，努力探索更合理的結構設計方案，使得建筑成為擁有實用性和藝術性的美妙融合。
參考文獻
[1]饒遠文.結構設計優化技術及其在房屋結構設計中的應用[J].價值工程，2010，（9）.
關鍵詞：Optistruct；發動機前懸支架；斷裂；優化
1概述
隨著仿真技術的飛速發展，有限元分析已經成為汽車產品仿真分析的關鍵手段。而汽車結構強度分析，優化設計是汽車產品仿真分析最重要的應用領域之一。通過應用有限元分析，在產品設計前期充分利用有限元分析軟件快速有效地模擬產品在各種工況下的狀態，幫助汽車工程師及時地進行結構優化。
本文以某商用車的發動機前懸支架為分析對象，利用Altair公司的HyperMesh建立準確合理的有限元模型，利用Optistruct進行結構強度分析及優化設計，利用HyperView進行結果后處理得到結構的應力、變形云圖，找出失效原因，并在此基礎上提出了優化設計方案，進行了針對性的結構改進，結構改進后經過道路試驗驗證，優化方案效果良好。
2發動機前懸支架斷裂問題描述
某款商用車在可靠性道路試驗完成總里程（10000Km）的40%時，檢查發現發動機前懸支架出現斷裂失效，斷裂失效的圖片如圖1所示（斷裂點為支架與發動機支撐圓管橫梁連接處，已臨時焊加固板）。斷裂原因初步認為是發動機前懸支架通過焊接與發動機左右前懸連為一體，又通過發動機軟墊與發動機間接連接，發動機本體的抖動會有很大一部分通過軟墊傳遞給支架，且在起伏路面顛簸給予此處更大的振動，導致疲勞開裂。本文對該問題進行CAE強度分析及結構優化改進。
3強度分析
3.1整體結構分析
該發動機前懸總成用于SOFIM112E4國四液制動發動機車型，發動機最大凈功率為90kW，最大扭矩為320Nm，整機質量約260kg，相關振動、噪聲試驗已在臺架上驗證合格。發動機前懸采用“V”型托舉方式，發動機通過軟墊用螺栓與左右前懸置固定在一起，具體結構見圖2。
具體發動機前懸支架結構見圖3，各連接處均為二氧化碳氣體保護焊固定，路試斷裂部分見圖3紅色處。
由于路試出現斷裂，必須對發動機前懸支架進行優化設計，從支架本身的結構的進行分析。
3.2有限元模態分析基本理論
結構在特定頻率的振動激勵作用下產生的變形形式稱為模態振型，每一階模態振型與一個特定的自然頻率相關聯。特征頻率，基礎頻率，共振頻率和正則頻率等都是自然頻率的同義詞。自然頻率和振型是結構本身的物理屬性，由結構特性和邊界條件決定，如果結構特性變化（如彈性模量變化），則頻率也會發生變化，但是振型未必變化，如果邊界條件變化，則頻率和振型同時都會發生變化。如果不考慮阻尼，則得到的特征值都是實數。如果考慮阻尼，則特征值都將是復數。
模態分析的作用：
1、評估被支撐部件與支撐結構的動態是否交互（是否共振）。
2、其他后續的動力學分析（如頻率響應分析等）可以在模態分析結果的基礎上進行。模態分析可以直接讀取模態頻率和振型。
3、模態分析結果可以用于指導試驗。
3.3有限元模型的建立
根設計部門工程師提供的車體3D幾何數據，利用HyperWorks的前處理建模軟件HyperMesh進行有限元建模，發動機前懸支架強度分析所用的有限元模型如圖4所示。
3.4材料屬性
發動機前懸支架材料為B510L，整體厚度6mm，強度分析所用的材料參數由CAE材料數據庫中得到。
3.5邊界條件約束及載荷集建立
模型底部由于與鋼管橫梁焊接在一起，約束123456自由度，模型上部與發動機支撐焊接，約束123456自由度，為便于不同方案與基礎車之間做對比，用相同的邊界約束和載荷集，采用對比分析。
3.6基礎發動機懸架強度分析結果
根據給定工況，對原狀態車也就是基礎車進行強度分析，得到分析結果圖5所示。利用HyperView查看分析結果。
由分析結果可知，支架與鋼管橫梁焊接處，容易發生扭曲變形。且變形的頻率在24HZ左右，低于要求設計要求38HZ，所以此處容易斷裂。
3.7結構優化分析
針對發動機前懸支架的強度分析結果，結合結構實際受載情況，給出如下優化方案。通過相同工況下的對比分析，解決支架結構薄弱引起的斷裂問題。
3.7.1優化方案
為提高發動機前懸支架的局部剛度，將支架兩側增加翻遍，寬度左右各為15mm，結構見圖6.
3.7.2優化方案分析結果
如圖7所示，應力集中區域出現在支架的翻邊位置，可以看出發動機引起的抖動也隨著翻邊被延伸至外側，此處翻邊因未和發動機支撐圓管梁相焊接固定，故因抖動造成的拉伸力也較小，能夠承受的抖動頻率及振幅也更大，且焊接連接部分變形頻率在63HZ左右滿足設計要求，亦不屬于疲勞敏感部位。因此該方案效果較為明顯。
3.8優化方案試驗驗證效果
根據優化方案分析結果，工程部門根據建議采用了此優化方案。通過后期的10000Km可靠性道路試驗驗證，該方案實施以后，發動機前懸支架未再出現路試斷裂的現象，完全滿足了設計性能設計要求。
4結論
【關鍵詞】 離散變量；結構優化；遺傳算法；改進遺傳算法
0 概述
遺傳算法[1]（GA）是美國 J.H.Holland 教授于20世紀70年代提出的一種非確定性優化方法，其在解決各類結構優化設計問題方面顯示了極大的潛在優勢。由于解決不同非線性問題的魯棒性、全局最優性及不依賴于問題模型的特性、可并行性的高效率、不需要梯度信息及函數的連續性[2~4]、對目標函數及約束條件也沒有苛刻要求[5]，這種算法正引起人們研究及應用的熱潮[6]。近年來，在此方面的研究取得了相當的進展。但另一方面，應用實踐表明，在遺傳算法的應用中也會出現一些不盡人意的問題，這些問題主要表現為它容易產生早熟現象、局部尋優能力差、結構重分析次數過多等。本文對遺傳算法采取了一些改進措施，并引入了進退搜索算法與遺傳算法相結合，取得了令人滿意的結果。
1 基本遺傳算法
1.1染色體編碼方法
基本遺傳算法使用固定長度的二進制符號串來表示群體中的個體，其等位基因是由二值符號集{0，1}所組成的。初始群體中各個個體的基因值可用均勻分布的隨機數來生成。如：
X=100111001000101101
就可以表示一個個體，該個體的染色體長度是n=18。
1.2個體適應度評價
基本遺傳算法按與個體適應度成正比的概率來決定當前群體中每個個體遺傳到下一代群體中的機會多少。為正確計算這個概率，這里要求所有個體的適應度必須為正數或零。
1.3遺傳算子
基本遺傳算法使用下述三種遺傳算子：
（1）選擇運算使用比例選擇算子。
（2）交叉運算使用單點交叉算子。
（3）變異運算使用基本位變異算子或均勻變異算子。
1.4基本遺傳算法的運行參數
基本遺傳算法有下述四個運行參數需要提前設定：
M：群體大小，即群體中所含個體的數量，一般取為20~100；
T： 遺傳算法的終止進化代數，一般取為100~500；
Pc：交叉概率，一般取為0.4~0.99；
Pm：變異概率，一般取為0.0001~0.1。
2 進退搜素算法
2.1一維進退搜索算法[3]
離散設計變量是升序排列的，因此目標函數值也是升序排列的。引入各種約束條件，當不滿足約束條件時，調用罰函數；這樣處理后的目標函數是一條單峰曲線，一維進退搜索算法程序框圖如圖1。
――――――――――
* 作者介紹
圖1一維進退搜索算法的程序框圖
2.2多維進退搜素算法
在靜定的假使條件下，局部性約束只與本單元的截面性質有關，與其他單元的截面性質無關。使用進退搜素算法對一個單元進行優化設計，對各個單元分別進行優化設計構成多維進退搜素算法的程序框圖如圖2。
3 基本遺傳算法的改進
3.1群體的數據結構和編碼方法
遺傳算法的操作對象是參數編碼后的位串。本文采用的是整數序號編碼，染色體中的各個值代表的是變量取值在離散集合中的序號。整數序號編碼相對于二進制編碼，具有搜索空間小，操作簡單、直觀的特點，比如一個設計變量有10種離散值可選，二進制編碼需要4位（能表示16種解），那么將造成6種組合解無效或重復，而整數序號編碼只需用0~9這10個整數就可以完全表示各種組合解，因此在遺傳算子中不產生無效解或重復解，同時也降低了碼串的長度，提高了編解碼的效率。
3.2利用進退搜素算法改善種群質量
初始群體中的一部分個體隨機生成，另一部分由進退搜素算法產生。在群體進化過程中，初始群體的優劣對群體的進化十分重要。通過這種措施，就可以提高群體的整體質量。
3.3遺傳操作
（1）設置最優個體保存站。在算法進化初期的選擇操作中使用比例選擇算子，而在指定代數后引入最優個體保存策略，設置最優個體保存站，專門用來存放每次迭代后種群中的最優個體，但并不把最優個體排除在交叉和變異操作之外。這樣既保持了進化初期個體的多樣性，避免了算法收斂于局部最優解，又提高了算法后期的收斂速度。
（2）引入轉基因變異算子。針對遺傳算法局部搜索能力差和不成熟收斂的缺點，引入了轉基因變異算子，其基本思想是用一個與原染色體等長的附加染色體來實現，附加染色體的每個基因值的取值定在一個相對較小的有限范圍內，附加染色體是隨機生成的，將得到的附加染色體與原染色體相加，從而得到新的染色體，此染色體在原染色體附近，從而增加了算法的局部搜索能力。
（3）引入刪除算子。對交叉變異后適應度降低的個體進行刪除，并以其父代個體代替，防止個體的退化。
4 數學模型的建立
以桿系結構為例，數學模型為：
（1）
式中：W(X)為目標函數；N為桿件總數；Li,Ai,ρi分別為桿件i的長度，截面積及密度；X=[x1,x2,…,xn]T為離散設計變量；n為設計變量數目。
s.t. (i=1,2,…,ns)（2）
式中：、分別為桿件i的許用應力和在各種
工況下的最不利應力；為應力約束數目。
(j=1,2,…,nd；i=j+ns)（3）
式中：、分別為特定節點給定方向上的位移允許值和位移值；nd為位移約束數目。R D為n維離散設計空間，該集合可用一個n×l階矩陣來描述。
（4）
式中：n是設計變量的個數，l是離散變量可取值的個數。當個數不同時，可用某個自然數補足。
5 算例
如圖3所示25桿框架結構，各桿件均為同一種材料，材料彈性模量為E=200000Pa,材料的許用應力為[σ]=160MPa，桿件可供選擇的截面積取值如下：
{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 ,線位移最大允許值[δ]=10mm；材料密度ρ=7.8g/cm3，此桁架結構承受3種工況荷載：①q=7 kN/m，P=0；②q=7 kN/m，P=20kN；③q=7 kN/m，P=-20kN。用改進的遺傳算法設計此結構。25桿框架結構優化結果如表1。
6 結論
【關鍵詞】門式起重機；主梁結構；優化設計；一般性的闡述
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
1.門式起重機及其主參數概述
1.1門式起重機概述
門式起重機是橋架通過兩側支腿支承在地面軌道上運行的橋架型起重機，又稱龍門起重機。根據結構的不同分為雙主梁A型門式起重機、雙主梁U型門式起重機、單主梁L型門式起重機及雙主梁桁架門式起重機等多種形式。門式起重機主要由主梁、支腿、上橫梁、下橫梁、起重小車及大車運行機構等部件組成。一般主梁兩側均設有懸臂便于從跨中轉運物品到跨外。另外設有司機室操縱人員由地面經安裝在支腿側的梯子平臺進入司機室。小車導電采用電纜滑車導電。大車導電分以下兩種形式：高空滑線導電裝置和電纜卷筒導電裝置。高空滑線導電裝置需設立數根電線桿，將地面電源線架起，建設費用較高，且由于電源線架空較高，維修比較苦難。電纜卷筒導電裝置需在地面預埋電纜并引出起重機全行程所需的電纜，機上設電纜卷筒，將引出的電纜纏繞到卷筒上隨起重機的運行進行卷纜和放纜，實現起重機的電氣驅動和控制。門式起重機可配抓斗、電磁吸盤等取物裝置滿足用戶吊運多種類型物料的需求。
1.2門式起重機主參數概述
門式起重機主要用于露天作業，其工作環境溫度為-20-40℃，海拔高度不超過1000m，工作風速應≤6級，當大于6級時嚴禁工作。普通門式起重機多采用箱型結構和桁架式結構，門式起重機用途很廣泛，可以搬運各種成件物品和散狀物料，起重量多在100噸以下，跨度為4～35米。用抓斗的普通門式起重機工作級別較高。普通門式起重機主要是指吊鉤、抓斗、電磁、葫蘆門式起重機，同時也包括半門式起重機。水電站龍門起重機主要用來吊運和啟閉閘門，也可進行安裝作業。起重量達80～500噸，跨度較小，為8～16米；起升速度較低，為1～5米／分。這種起重機雖然不是經常吊運，但一旦使用工作卻十分繁重，因此要適當提高工作級別。造船龍門起重機用于船臺拼裝船體，常備有兩臺起重小車：一臺有兩個主鉤，在橋架上翼緣的軌道上運行；另一臺有一個主鉤和一個副鉤，在橋架下翼緣的軌道上運行，以便翻轉和吊裝大型的船體分段。起重量一般為100～1500噸；跨度達185米；起升速度為2～15米／分，還有0.1～0.5米／分的微動速度。集裝箱龍門起重機用于集裝箱碼頭。拖掛車將岸邊集裝箱運載橋從船上卸下的集裝箱運到堆場或后方后，由集裝箱龍門起重機堆碼起來或直接裝車運走，可加快集裝箱運載橋或其他起重機的周轉。可堆放高3～4層、寬6排的集裝箱的堆場，一般用輪胎式，也有用有軌式的。集裝箱龍門起重機與集裝箱跨車相比，它的跨度和門架兩側的高度都較大。為適應港口碼頭的運輸需要，這種起重機的工作級別較高。起升速度為8～10米／分；跨度根據需要跨越的集裝箱排數來決定，最大為60米左右相應于20英尺、30英尺、40英尺長集裝箱的起重量分別約為20噸、25噸和30噸。
2.門式起重機主梁結構優化設計的一般性的闡述
2.1門式起重機載荷計算
門式起重機主梁結構是起重機的承載主骨架。保證起重機安全可靠，以及保證起重機具備良好的使用性能，是金屬結構設計的基本目標。為了達到上述目標，合理地分析和計算載荷，合理地確定設計計算準則是至關重要的。作用在起重機主梁結構上的載荷種類很多，通常根據裁荷的性質劃分：（1）重力載荷。起重機的重力載荷包括自重載荷和起升載荷兩大部分。自重裁荷是指起重機的結構、機械設備、電氣設備以及附設在起重機上的存倉、連續輸送機和它們所帶物料等的重力。起升載荷是起升質量的重力。起升質量包括允許起升的最重的有效物品、取物裝置(吊鉤、吊環或用梁等下滑輪央套、抓斗、容器和起重電磁鐵等)、撓性懸掛件及其它在起升機構驅動下作升降運動的設備的質量。懸掛長度小于50m的起升鋼絲繩的重力可略去不計。在有移動載重小車的起重機中，考慮到小車相對于結構有位置變化，有必要引進移動載荷的概念。移動裁荷由自重載荷中的小車自重及起升載荷組成。（2）慣性裁荷和振動裁荷。這類裁荷均屬于動力載荷。慣性載荷是指狹義的慣性力，即不計體系彈性振動、由剛體動力學求得的慣性力，包括運行機構不穩定運動時，起重機自身質量和起升質量的水平慣性力；回轉機構工作時回轉質量的法向慣性力和回轉機構不穩定運動時回轉質量的切向慣性力，變幅機構不穩定運動時作變速運動的質量的慣性力等。振動裁荷是指彈性體系對各種激勵的動力響應的效應，即彈性體系在各種載荷的非靜態作用下，由于振動所產生的載荷增長，通常稱為這些載荷的動裁效應，振動載荷包括起升質量離地起升或下降制動時，所激發的起重機自身質量和起升質量的最大振動慣性力；運行機構行駛在不平路面或軌接頭上時，由于沖擊作用所引起的起重機自身質量和起升質量的最大振動慣性力；運行、回轉和變幅機構不穩定運動時由于驅動力或制動力的快速作用，或者說由于剛體運動慣性力的快速作用所造成的振動效應小車或大車撞擊緩沖器時的振動效應等。（3）自然或其他載荷。風、冰、雪、地震和溫度變化等自然因素所造成的載荷。共他載荷包括有起重機偏斜運行時，軌道作用在車輪上的水平側向力；結構在運輸和安裝過程中所受到的各種特殊載荷，靜態超載實驗和動態超載試驗時所受到的試驗載荷等。
2.2門式起重機主梁結構的優化設計
門式起重機主梁結構優化設計包括多方面的因素，主要包括以下幾個方面：（1）結構型式及其選擇。起重機結構型式很多，歸納起來可分兩大類，即單梁和雙梁。箱形雙梁主要用于5―100噸橋式起重機系列。結構簡單、工藝性好、可采用自動焊或半自動焊、易成批生產，采用較多。箱形偏軌雙粱水平剛性較好，自重輕，工藝性與箱形差不多，大起重量起重機常采用。四桁架雙梁剛性好、制造復雜、成本高，因難于采用自動焊成半自動焊，不易成批生產，很少采用。從理論上講，中、小起重量的雙梁起重機主梁，當跨度Lo＜17米時用箱形結構；當跨度Lo＞17米時用桁架結構為合理選型。但在實際上因箱形梁有上述優點，故當跨度Lo＞l7米時仍用箱形。當起重量Q＞75噸時，常用箱形或箱形偏軌梁。箱形單梁自重輕、剛性好，但小車運行機構布置、檢修不便，并需增加防止小車傾翻的安全措施。目前，中、小起重量的門式起重機采用較多。
（2）起重量(Q)。龍門起重機的起重量是指起重機所允許起吊最大重量．一般把這一起重量稱為集裝箱龍門起重機的額定起重量。額定起重量加上用具的重量稱為總起重量或起重量。龍門起重機的起重量是根據起吊最大重量而確定的。龍門起重機的跨度是指大車運行軌道的兩條鋼軌中心線之間的距離，單位是米?？缍仁歉鶕鹬貦C工作范圍，如起重機跨內鋪設裝卸線的股數、拖掛車通道及集裝箱堆放尺寸而定的。在確定跨度時，通常都采用一般用途龍門起重機的跨度系列。有效懸臂長度是根據起吊集裝箱的尺寸和跨車、叉車的尺寸而確定的。如30.5噸軌道式龍門起重機要跨越三股鐵路裝卸線，同時考慮穩定性，按照跨度系列表選定18米。有效懸行長度根據搬運40英尺跨車叉車的尺寸和起重小車能在懸臂端起吊任何方位的40英尺集裝機確定有效懸臂長度為7．5米。（3）軸距(D)。軸距是指龍門架側向兩門腿與車輪平衡架連接餃軸中心線之間的距離。軸距根據橫向通過門腿的尺寸要求確定的。如30.5噸軌道式龍門起重機起吊40英尺集裝箱。為了保證能橫向通過門腿，取門腿中心距為16米。大車走輪平衡架餃鈾中心距亦為16米。起升高度是指，當吊具上升到極限位置時，大車運行軌道頂面至吊具最低點之間的垂直距離。對于裝卸船用的龍門起重機吊具需要下放到大車運行軌道以下，進入船艙裝卸貨物。此時起升高度皮包括軌道頂面以上的起升高度和下放深度。起升高度與下放深度之和稱為總起升高度。起升高度是根據作業需要而確定的。如30．5噸軌道式龍門起重機需要堆碼貨物，并且起吊的貨物應能在箱頂上順利通過。（4）工作速度。龍門起重機工作速度包括起升速度、小車運行速度、大車運行速度等。起升速度與起重機的工作性質、起升高度有關。龍門起重機起升速度一般為8―12米／分。龍門起重機吊具旋轉速度一般在1~2轉／分，用此調整貨箱方位。30.5噸軌道式龍門起重機的旋轉速度為1.35轉／分。必須對以上幾個方面進行分析，設計人員才能進行門式起重機主梁結構的科學、高效的優化設計。
結束語：
隨著經濟和科技的快速發展，門式起重機的應用越來越廣泛。基于不同方面的應用，技術人員需要進行針對性的門式起重機主梁的優化設計，設計時需要對起重機不同方面的載荷進行計算，以保證優化設計的針對性和科學性。
【參考文獻】
[1] 羅又新，起重運輸機械[M].冶金工業出版社,2010
[2] 陳道南，起重機課程設計[M].冶金工業出版社,2011
1.1通過分析確定方案
通過上述分析可知對搭載平臺影響較大的幾個因素，由于船的要本載荷本身不可避免，而且溢油回收機的型號已經確定，因此改進方案定為撤去頂部電動機，這樣不但可以減少擺動桿與立柱連接處的靜載荷，也減少了頂部電機產生的船舶搖擺載荷。從而提高搭載平臺的使用壽命和工作安全系數。
1.2方案概述
通過優化改進。此搭載平臺的工作過程大致分為兩大部分：其工作原理為：
①在無人艇開往目的地的過程中，裝置放在船頭。
②無人艇行駛到達目的的以后，卷筒1啟動將溢油回收機提起。
③溢油回收機提起以后，卷筒1停止。卷筒2啟動，開始放鋼絲繩。通過立桿頂部的滑輪連接到擺動桿，從而是擺動桿下落。
④擺動桿放下以后，卷筒2停止，卷筒1啟動，放下鋼絲繩，把溢油機放到水面上。溢油回收機開始工作。
⑤當溢油回收機工作結束以后。卷筒1啟動，把溢油機收上去，然后卷筒2啟動，收拉鋼絲繩，將擺桿拉回，然后卷筒2停止。卷筒1啟動放下溢油回收機。無人挺開始航行去下一個地點或回航。均由液壓系統提供動力，一個通過鋼絲繩的鏈接控制溢油回收機的升降，一個通過鋼絲繩的鏈接控制搖擺桿的擺動。在圖示中擋桿桿3和4分別控制擺動支架的工作的兩個極限位置。鋼絲繩的選用，此處為繞定滑輪和卷筒的鋼絲繩，因此優先選用線接觸鋼絲繩。由于在水上工作，考慮腐蝕性，故采用鍍鋅鋼絲繩。選型可以根據起重機鋼絲繩的規定來選擇.按選擇系數C確定鋼絲繩直徑d（mm）:d=C姨S式中C選擇系數（mm/姨N），S鋼絲繩最大工作靜拉力（N）。選擇系數C的取值和機構工作級別有關式中n為安全系數，k鋼絲繩捻制折減系數，w鋼絲繩充滿系數，σb鋼絲的公稱抗拉強度?；喛筛鶕x好的鋼絲直徑，來選擇?；営靡灾武摻z繩。承受負載不打的滑輪，結構尺寸較小（直徑D<350mm），通常作成實體結構。
2結束語
關鍵詞：重冰區；220kV線路；桿塔選型；桿塔設計；輸電線路 文獻標識碼：A
中圖分類號：TM753 文章編號：1009-2374（2015）09-0040-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0775
1 概述
近年來我國輸電線路頻繁受到嚴寒和冰雪天氣的襲擊，重冰區的輸電鐵塔和導線覆冰現象嚴重，導致鐵塔所受的不平衡力顯著增加，而且覆冰導線對于鐵塔施加很大的沖擊載荷，容易造成桿塔的疲勞損害，形成裂紋，造成嚴重的安全隱患和巨大的經濟損失。隨著我國對電力需求日益增加，桿塔所設的導線密度越來越大，因此對桿塔的承載能力要求越來越高，而且重冰區對桿塔的影響更加明顯，對于重冰區的桿塔進行合理選型與優化設計，能夠確保重冰區線路桿塔的穩定運行。本文對重慶地區220kV線路桿塔選型與設計進行分析，結合現行的設計規程與重冰區桿塔存在的問題，探討桿塔的優化設計。
2 重冰區桿塔規劃設計與選型
2.1 重冰區桿塔規劃設計
對于重冰區的桿塔設計而言，線路定位檔距不宜過大，為了確保線路張力平衡，需要盡量保證檔距均勻設置，而且鄰檔的高差也盡量一致，避免脫冰跳躍和不均覆冰時引起懸垂絕緣子串上翻。根據220kV重慶地區的線路工程，在桿塔的規劃與設計中，需要確保檔距合理，控制耐張塔轉角度在40°以內，從而確保檔距的合理設置。對于不同冰區的桿塔進行合理設計，其中20mm冰區直線塔采用ZBC21、ZBC22，30mm冰區直線塔采用ZBC31、ZBC32，保證2型轉角塔同時兼做冰區分界塔。
2.2 重冰區桿塔選型
常見的桿塔選型包括直線塔選型與耐張塔選型，根據《110～750kV架空輸電線路設計規范》一般規定，桿塔結構荷載包含最大風、無冰、未斷線荷載組合；最大覆冰、相應風速以及未斷線荷載組合；最低氣溫、無風、無冰、未斷線荷載組合。重冰區的桿塔選型包括：（1）直線塔選型，根據以往經驗，重冰區V串懸掛布置的可靠性更高，而且相比于單回路桿塔，直線塔中的貓頭塔與酒杯塔是相對成熟的型式，以重慶地區的20mm冰區1型的直線塔為例，酒杯塔導線的走廊寬度大，而且傳力路徑更為清晰，相對于貓頭塔，酒杯塔的塔身與塔腿主材規格相對較小，更利于山地運輸。在重慶地區的220kV線路桿塔一般位于山區，根據DL/T 5440-2009規程，需要保證桿塔采用水平排列，有利于防止導線脫冰跳躍時過于接近而出現的閃絡跳閘等情況的出現；（2）耐張塔選型，常見的220kV以及以上等級的耐張塔常用干字型塔，該種塔型架構簡單，受力清晰，占用線路走廊窄，重慶地區的220kV線路桿塔采用干字型塔，施工安裝以及檢修比較方便，根據轉角的不同，選擇不同的導線掛點，以獲得更佳的電氣安全距離。
3 重冰區220kV線路桿塔設計優化
《110～750kV架空輸電線路設計規范（GB 50545-2010）》對輸電桿塔做出了如下規定：桿塔結構應該采用極限狀態設計方法進行計算，同時采用指標度量進行結構構件可靠度計算，對于重冰區220kV線路桿荷載、材料性能以及幾何參數進行分項系數的研究。為了確保重冰區220kV線路桿塔安全穩定運行，需要對線路桿塔進行優化設計。
3.1 塔位與路徑優化
在桿塔的設計施工過程中，如果基礎開挖過深及地下水滲透嚴重、垮塌現象也很嚴重，為了確保桿塔的安全施工與管理，需要對部分基礎型式進行優化設計，降低施工難度，為了滿足桿塔的設計要求，在保證桿塔設計滿足相關標準的前提下，在原設計基礎上取消幾基桿塔，解決工程投資。工程建設施工過程中，為了降低工程投資，節省線路通道資源，需要對線路路徑進行優化設計。
3.2 塔身節間與隔面布置
鐵塔的主材節間的布置以及塔身斜材的布置是相互關聯、相互影響的，在桿塔設計過程中，需要按照受力最佳以及結構最優的原則進行布置計算，根據設計經驗，可以對以下兩方面進行調整，從而確保設計均勻，減小桿件規格：（1）控制主材構件長度，因為重慶地區的220kV線路桿塔設計位于山區，因此在建設的過程中，需要考慮到運輸和組裝的方面，為了避免主材構件相互碰撞產生的變形，需要確保主材單根構件長度不超過9m，而且通常采用Q420高強鋼，重量不超過500kg，以保證主材運輸安全；（2）根據計算與施工經驗，桿塔斜材抵抗外荷載的能力與斜材與水平面夾角等有關，而且塔身斜材與水平面夾角取35°～45°較為合適，塔腿斜材夾角不得小于18°，對夾角進行有效控制，能夠保證斜材具有較高的荷載能力。
坡斷面處、直接受扭力斷面處和塔頂及塔腿頂部斷面處設置橫隔面，考慮到重冰區線路桿塔的特點，需要按照不大于平均寬度的3倍、不大于3個主材節間分段設置隔面，確保塔身具有較強的剛度，應付重冰區的塔身強度要求。
3.3 塔頭結構優化
為了確保重冰區的線路桿塔穩定運行，需要對塔頭進行有效布置，保證導地線載荷傳力清晰可靠。導地線通暢通過曲臂傳遞至塔身，而且上下曲臂交點處表現為點接觸，為了確保線路的點接觸與有效管理，需要對曲臂焦點的主材之間進行有效設置，保證主材之間的夾角大于20°。因為構造原因，塔頭的上下曲臂內部的桿件平面斜材桿件負端距大、偏心大，為了保證重冰區桿塔的安全性，需要考慮到環境以及結構的影響，保證主材傳遞塔頭的受力，保證受力清晰可靠，塔頭穩定。
3.4 節點構造優化
在220kV線路桿塔設計過程中，節點構造是桿塔設計的重要環節，為了保證桿塔在重冰區能夠加高強度，需要避免節點構造不當而造成的桿塔受力破壞，為了確保桿塔的設計穩定，可以從以下方面進行節點優化：（1）對直線塔上下曲臂的節點進行卷邊處理，從而盡量減少曲臂受力桿件的負端距，保證節點的強度；（2）改良直線塔塔身的變坡位置，采用簡化設計能夠保證傳力更為可靠，確保桿塔安全穩定；（3）直線塔頸口處采用雙面連接，并且以火曲角鋼進行角鋼強化，增強節點的強度與剛度。
4 結語
重冰區的桿塔受到天氣影響嚴重，冬季寒冷季節覆蓋冰荷載較大，因此在桿塔的選型與設計中，需要對重冰區的冰荷載以及風荷載進行分析，采取有效方式進行計算，確保桿塔選型與設計滿足相關標準。本文通過對重慶地區的220kV線路的桿塔規劃、選型、線路、結構等方面的設計進行總結，確保桿塔滿足重冰區的規范要求。隨著社會經濟的發展，電力線路的設計施工要求越來越高，因此重冰區桿塔設計方案需要不斷的研究與試驗，確保桿塔的可靠性，同時充分考慮桿塔加工、運輸以及組裝的方便，全面保障重冰區輸電線路的安全
運行。
參考文獻
[1] 孟遂民，孔偉.架空輸電線路設計[M].北京：中國電力出版社，2007.
[2] 中華人民共和國國家標準.110～750kV架空輸電線路設計規范（GB 50545-2010）[S].
關鍵詞：縣城電網；電網規劃；電網結構；電網體系；電力系統 文獻標識碼：A
中圖分類號：TM715 文章編號：1009-2374（2016）25-0044-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.25.021
縣城電網規劃布局和結構是否科學合理、電力設備選擇和安全是否正確，均對縣城電網供電的安全性和穩定性有直接影響，也是降低電網運行成本的首要條件。從我國大部分縣城目前電網結構和運行狀況來看，由于缺乏有效的電力管理體制以及地方經濟發展水平等方面的約束，導致縣城電網在運行過程中存在諸多問題。因此，為了更好地適應我國城鄉一體化建設，必須要將電網結構的優化放在首要地位，對電網進行科學合理的規劃，保證縣城電網供電可滿足縣城經濟發展的需求。
1 縣城電網規劃概述
傳統的供電企業縣城電網規劃的主要目的是為了滿足社會生產和生活對電力的需求，提高縣城電力系統的供電能力、供電質量以及供電的穩定性，各級政府需要從管理、政策、投資上盡量支持，不斷提高電網運行的社會效益和經濟效益。但現階段，我國正處于經濟軟著陸的轉型時期，電力企業也正在進行體制改革，因此目前對縣城電網進行規劃時，除了需要考慮到上述因素，還需對電網設備資產的保值以及結構優化等方面進行
考慮。
縣城電網規劃工作主要是通過對電價的分析來確定，供電企業需結合自身財務水平以及供電實際需求，對規劃資金進行合理安排，用于對電網建設進行投資。此外，供電企業還需要在對不同用戶的供電質量、供電能力的差異性分析的基礎上，結合不同用戶對電價的接受能力對電網進行合理規劃。近年來，縣城電網企業針對用戶提供的服務越來越完善，但與此同時，電網系統運行的成本也相應增高，因此做好縣城電網規劃中的電網結構優化有重要的現實意義，對電網結構進行優化可為縣城電網爭取到更多的多元化投資，從而提高電網的運行效率，促進供電企業的可持續發展。
2 縣城電網結構優化的財務措施
要保證縣城電網正常運行，不僅要依靠先進技術和電力設備的大力支持，也需要充足的資金保證電網建設，因此，在對縣城電網進行規劃的過程中，為了保證電網系統運行穩定，需要將財務管理納入到結構優化的范圍當中，并采取有效措施，促進電網財務管理結構優化，主要從電網運行的可持續發展和建設投資回收率兩方面考慮。
2.1 可持續發展
一般情況下，縣城電網規劃過程首先需要以可持續發展的觀點來解決電網中遠期的建設規模，在進行規劃前，需對縣城經濟發展情況以及人民生活水平進行確切了解，從而確定貼現率等理論計算的具體參數，在此基礎上再研究確定電網最佳的網絡接線方式、投資時間安排以及投資水平，提高電網供電能力和供電質量，滿足用戶的用電需求，用低于社會邊際的電價成本向用戶提供優質服務。可持續發展出于對縣城供電企業整體發展的角度，主要用于對在一個財政周期內，對電網規劃的主要安排和整體規模進行確定，具體包括以下方面：（1）根據現行電網運行的穩定性和經濟性評價報告，對縣城電網規劃建設當中的具體項目以及相關的設備、技術進行去確定，避免導致電網運行出現經濟問題或者電網結構斷層等狀況；（2）供電企業需以可持續發展的觀點為主導思想，對中遠期電網規劃投資額度與建設規模的比例進行調配；（3）結合電網運行的經濟情況，對最優網絡結構進行配置，保證電網運行的經濟
學性。
2.2 電網建設投資回收率
電網建設的投資力度是電網建設的首要前提，也是衡量電網建設投資是否科學合理的主要指標，因此，在縣城電網規劃過程中，供電企業首先需對投資回收率的問題進行考慮，結合供電企業自身財務狀況對電網建設投資額度進行合理規劃，并以此為依據，對電價、中轉站布置、變壓器選擇、線路走向、線路鋪設里程以及配電室設置等事項進行合理安排，達到優化電網結構的目的，促進縣城電網運行的可靠性。
3 縣城電網結構優化的主要技術
3.1 簡化配網接線，提高電網運行穩定性
在對縣城電網結構進行優化設計的過程中，為了保證電網運行良好、降低電力損耗，需要在技術條件的支持下對配電網接線進行盡可能的簡化，具體可從以下方面做起：（1）在電網結構系統中采用線路變壓器單元，替代傳統縣城電網規劃中采用的高壓側斷路器，便于在輸電線路故障時可及時斷開送電端口的斷路器；（2）在對電網運行結構進行優化設計時，盡量采用多回路、并列運行的網絡方式或者多回路閉式環網運行方式，提高線路利用率，降低線損，增強電網供電的穩定性和可靠性；（3）針對開環運行中的單環網需加裝饋線自動化裝置，促進電網自動化發展，減少輸電線路故障而導致的停電時間。
3.2 減少設備占地和線路走廊
縣城電網建設屬于城市基建項目，作為社會公共建設項目，電網建設與市政雨污分流、自來水管鋪設等項目進行交接是必然會遇到的，因此，在對電網進行規劃時，盡量避免與城市其他基建項目產生沖突，例如在縣城電網規劃中多使用小型成套的配電設備、多回路并架線路、窄基鐵塔等設備，大幅度減少設備占地和電路走廊，促進縣城各基建項目能協調發展，達到優化電網結構的目的。
3.3 科學合理地選擇電力設備和電網技術
電力設備是保證縣城電網運行穩定可靠的物質基礎，也是電網結構中的重要組成部分，因此在對電網結構進行優化時，需要重視各類電力設備的科學選擇和合理應用，實現電網結構的優化，提高電網運行的穩定性和安全性，具體可從以下方面做起：（1）在選擇電力設備時，盡量選用質量高、技術先進、安全可靠、維護方便的電力設備，并逐漸向無油化、智能化、小型化進行設備更新；（2）加強電網自動化技術的使用，例如建立在遠程監控技術以及計算機技術基礎上的變電自動化技術、配電自動化技術等，對實現電網系統自動化、智能化發展起到了促進作用，是優化縣城電網結構的重要技術，可減少負荷、減低線損、縮小事故范圍；（3）針對縣城電網體系下的農村電網，需積極采用節能設備，提高配變實際電能轉換效率，并按經濟電流密度對電力線路的導線截面進行歐化配置，留有一定的發展余度，這樣既可以降低線損，又能減少重復投資；（4）對電網的電壓等級實行簡化，電壓若能簡化一級，就可以減少一級設備，從而減少電網運行管理和檢修的工作量，有利于減少線損。縣城電網負荷中心應盡量用高壓引入，進一步縮短配電線路供電距離，若具備經濟技術條件，可對線路進行升壓改造，根據實際線路輸送容量和距離，結合縣城電網發展需求，對升壓供電方案進行合理選擇；（5）對變壓器運行方式進行合理安排，并淘汰掉高能耗的變壓器。S9系類變壓器是我國35kV和10kV電網中的低損耗產品，因此對電網結構進行優化時，及時更換掉高能耗的變壓器，并在優化過程中對新型低能耗的變壓器容量進行合理選擇，不僅要考慮到容量的有效利用率，還需考慮到變壓器的運行效率，將變壓器運行中的有功損耗和無功損耗降到最低。
3.4 做好電網負荷預測工作
電網負荷預測是對縣城電網規劃結構進行優化的基礎條件，也是確定電網規劃規模、規劃質量的重要依據，因此在縣城電網結構優化過程中，需重視電網負荷預測工作。我國目前的縣城電網規劃過程中存在很多負荷預測的方法，但大都有一定的缺陷，預測值與實際運行負荷誤差較大。為了提高電網負荷預測的精確度，對電網結構優化提供數據支持，首先需在電網規劃過程中建立一種綜合性的電網負荷預測模型，利用計算機技術編制預測軟件，并建立數學分析模型，將采集到的樣本數據輸入到軟件中進行分析；其次，在得出預測結果后，還需對各種結果的真實性和準確性進行衡量，在加權計算后取均數為最佳預測結果，縮小負荷預測值與實際運行負荷的誤差；最后，在縣城電網規劃過程中對電網負荷進行預測時，需結合市政規劃方案，實行分時、分區、分專業預測，對縣城不同地理位置的負荷分布、年度電網負荷變化規律等方面進行分項預測，促進電網結構優化的科學型，使其能滿足負荷增長背景下的供電需求。
4 結語
綜上所述，縣城電網的規劃需從各個層面出發，以提高電網運行的社會效益和經濟效益為主要目的，對電網結構進行不斷優化。因此，縣城供電企業需結合市場經濟的運行規律，在對電網結構進行優化的過程中，需重視規劃工作的科學合理，從財務措施和技術措施兩方面入手，為縣城電網規劃提供資金和技術支持，不斷促進電網結構優化升級，提高縣城電網的運行水平。
參考文獻
[1] 史偉均.做好縣城電網規劃優化電網結構[J].科技與
企業，2013，（13）.
[2] 李勇.對配電網配電線路設計優化的探討[J].城市建
設理論研究（電子版），2011，（27）.
[3] 楊書敏，劉正波，韓善起，等.配電網規劃中的結構
【關鍵詞】民用建筑；建筑結構；設計；結構優化
伴隨著社會經濟的不斷發展，建筑市場的競爭力也逐漸增強。為了確保民用建筑的安全、外觀，相關施工企業就應對施工設計及方法進行深入研究。因為民用建筑建設中，其結構的資金投入占總體投入比相對較高，所以，在建筑設計的過程中，不僅僅要注重建筑的質量和功能的形成，還應該在此基礎上實現建筑的成本節約和空間優化，以更好的現有的資源，發揮最大的使用功效。而這一切都要靠相關的結構設計優化來實現。
1 房屋建筑中結構優化方法的重要性
隨著人們生活水平的提高，人們對于建筑的要求也不斷的呈現多樣化發展的趨勢，也就是說現代人們在人口和土地矛盾日益凸顯的情況下，對于建筑的成本控制的考慮也是非常重要的。所以，在建筑設計的過程中，不僅僅要注重建筑的質量和功能的形成，還應該在此基礎上實現建筑的成本節約和空間優化，以更好的現有的資源，發揮最大的使用功效。而這一切都要靠相關的結構設計優化來實現。對建筑的結構進行設計優化可以全面發揮機械設備及建材的性能，同以往的結構設計相比，更具優勢。對建筑的結構進行設計優化可以降低工程造價的資金投入，為企業贏取更高的收益。同時，還能夠把房屋結構中的各個單元進行有機整合，提高建筑的質量，保證人們的居住安全。所以，對房屋的結構進行設計優化是保證民用房屋經濟性更好、適用性更強的重要方法之一。目前來看，結構優化設計理論已經逐漸的進入了我國的建筑領域，其主要的意義在于對建筑過程中的建筑環境和品質進行全面的綜合，以保證用戶的實際使用感受得到提升。在這個過程中，建筑結構的質量控制和管理就必須要結合使用一定的經濟適用原則。但是，在現實的施工設計優化中，因為受到多方面條件的限制，施展起來十分困難，無法充分發揮其優越性。例如：一些施工企業過于追趕工程進度，從而導致對房屋的設計效果造成影響；很多年輕的項目設計人員因為缺少工作經驗，無法進行設計優化；還有的設計人員因為對建筑部分的過分關注，從而對整體建筑的設計預案造成忽略，影響了整體造價。從中可以看出，建筑項目的設計人員應把施工技術同經濟收益緊密的聯系起來，唯有規劃出切實可行、效果良好的設計預案才可以保證企業獲取最大收益。
2 結構設計的優化措施
2.1 整體優化和局部優化任一項目建筑的設計都具備層次性及復雜性兩方面的特點。以層次性看來，其一般包含建筑的設計體系、結構體系及安裝設計體系等，每一個體系內又囊括了多個下屬體系。進行房屋建筑設計時，設計人員應對各個下屬系統進行優化，將各個布局間的橫向關聯沖破，疊加工程；以復雜性看來，其一般包含建筑原料選取、零部件選取、結構類型選取等內容。所以，對于任一房屋建筑來講，就應從整體進行優化，方可真正實現設計優化。
2.2 壽命優化和分階段優化每一個項目工程在限定的使用期限中，每一環節都有多種設計方案供以挑選，也就是每個階段都可以進行方案優化。房屋設計人員應該依據各個階段的性質對優化方法進行確定，從而對整體工程的壽命進行優化，保證建筑的施工質量，增加企業經濟收益。
2.3 樁基礎優化樁基礎可以劃分為灌注樁及預制樁兩種樁型。因為灌注樁在施工時質量較難控制，并且操作復雜，時間較長。所以，如果在沉降符合相關標準的基礎上，應利用預制樁進行施工。另外，因為在普通狀況下，伴隨著樁基的不斷深入，土壤對樁身的作用及摩擦也隨之增大，所以，應盡量選取長度較大的預制樁。
2.4 對上部結構進行優化想要對房屋建筑上部結構進行模型建立及優化，首先應合理布設剪力墻。保證剪力墻的質量均勻，使對稱樓層的平面剛度中心點同樓層的結構重心相重合，從而削減地震、風力等外部荷載作用的扭轉影響。假如房屋類型允許，盡可能應用大開間的剪力墻構造，同時增加剪力墻的墻肢長，這樣，不但可以縮減墻肢的數量，同時還能夠在保證剛度符合標準的基礎上降低混凝土使用數量。另外，因為剪力墻中的暗柱一般應用鋼筋建材，如果應用大開間的剪力墻構造能夠縮減鋼筋的使用該數量。然而，假如建筑所在地區的地質情況較差，而建筑對抗震性能的要求較高，那么，就不應采用大開間的剪力墻構造。
2.5 結構同建筑的協調優化在進行設計時，應盡可能保證建筑的結構同整體平面的配合緊密，從而實現造型美觀、結構合理的效果。在進行建筑柱及墻的布設時，應同房建平面的功能需求相一致，每個房間的進深、開間都應保持統一。建筑系統盡可能簡潔，墻與柱不可以出現錯位情況，每一層的高度及截面面積應相同。進行樓體或電梯的設計時，其應力集中或受力方向較多的轉角區域，承重構件應盡可能選取高強建材，從而降低自重，而非承重的構建應選用質量較輕的建材。整體建筑在布局方面應保證重心、剛心及質心交疊，預防出現扭轉情況。
2.6 結構同排水的協調優化因為建筑中的給排水專用房間包含了大量的機械設備，其荷載強度也較普通的房屋較大。所以，盡可能將水泵房設置在地下室區域中。給排水房間中的管道較多，粗細不一，所以，應保證預留的孔徑尺寸及預埋的深度符合標準，并且對樓板的穿孔位置進行加固。另外，盡可能降低水平方向的管線貫穿柱、梁等結構出現的幾率。如果管道貫穿房屋建筑的承重墻，應進行加固維護。盡可能確保結構的布設同管網體系相協調，預防管道繞柱或梁的情況。
2.7 結構同電氣的協調優化如果電氣的管線是以導線的形式在金屬管的外部或墻體、樓板處安裝，那么，就可能對預制結構的施工造成困難。所以，如果管線貫穿建筑梁，則應在梁預制時事先留下孔洞，同時確保梁的寬度同墻體的厚度相同。如果不能相同，則要保證墻體的一側平面同梁的側平面相齊，從而保證管線不裸漏在墻體外面。房屋建筑中，電梯房包含很多的空洞，所預埋的構件也較多，所以，應單獨對電梯房的強度進行計算，從而保證設計合理，確保施工質量安全。
