工程结构优化设计概述大全11篇
时间：2024-04-12 15:35:47
工程结构优化设计概述篇（1）
本文在研究了基于本体的的概念设计知识模型的基础上，提出了基于本体的概念设计知识管理框架，研究了用户对本体的定义、对知识结构内容的自由扩充以及概念设计知识的检索方法等关键技术。
1、基于本体的概念设计知识建模
1.1 概念设计知识分类与表达
概念设计是对设计问题加以描述，并以方案的形式提出众多解的设计阶段[7].概念设计从不同的角度有多种定义[8].一般认为，概念设计是指以设计要求为输入、以最佳方案为输出的系统所包含的工作流程，是一个由功能向结构的转换过程。
图1描述了一般概念设计的工作流程，它包含综合与评价两个基本过程。综合是指根据设计要求，运用各种分析、设计方法推理而生成的多个方案，是个发散过程；评价则从方案集中择出最优，是个收敛过程。概念设计是将所设计的产品看成一个系统，运用系统工程的方法去分析和设计。具体说，概念设计就是将设计对象的总功能分解成相互有机联系的若干功能单元，并以功能单元为子系统进行再次分解，生成更低一级的功能单元，经过这样逐层分解，直至对应的各个最末端功能单元能够找到一个可以实现的技术原理解。概念设计的主要任务是功能到结构的映射，概念设计过程主要包括：功能创新、功能分析和功能结构设计、工作原理解的搜索和确定、功能载体方案构思和决策。
根据概念设计的过程及人在设计时的认知特点将概念设计知识分为元知识和实例知识（其分类如图2所示）。元知识中主要包括功能知识、技术原理解知识、结构知识等。实例知识中主要包括方案设计实例、技术原理解实例、产品实例等知识。
（1）功能知识。主要描述产品完成的任务，描述产品的功能及功能子项。描述产品要完成的功能，包括功能内容、实现参数、性能指标等；
（2）技术原理解知识。描述产品功能及功能子项的原理解答。它的表达要复杂些，一方面可用文字、数字表达它的说明、解答参数，另一方面，要有图形支持产品原理解答；
（3）结构知识。描述产品的结构设计状况，是对原理域知识的细化和扩充，是求解原理解的结构载体，可描述产品关键部分的形状、尺寸和参数。产品功能 结构的映射（简称为功构映射）就是对产品的功能模型进行结构实现的求解，是将产品功能性的描述转化为能实现这些功能的具有具体形状、尺寸及相互关系的零部件描述。在这里功能是产品结构的抽象，是结构实现的目的；而结构则为实现某功能而选用的一组构件或元件。功能 结构间的关系一般而言是多对多的映射关系。一个功能可能由一个或多个特征或元件实现，而一个特征或元件也可能完成一个或多个功能；
（4）实例知识。已成功或失败的设计范例，包括方案设计实例，产品结构知识实例、技术原理解实例等。它包含了更多的实际因素，是类比设计和基于实例推理设计的基础。
以工程机械中某型滑模式水泥摊铺机为例，总功能为摊铺水泥路面，总功能可细分为滑模作业、控制作业等功能，滑模作业功能又可细分为提水泥浆、挤压成型等功能。其中某个功能的实现可能会由几个结构组合而成，例如滑模式水泥摊铺机滑模作业功能就是由螺旋分料器、刮平板等几个结构一起才能实现。图3为该水泥摊铺机的功能层次定义和功能分解结构举例。该产品所对应的结构分解则如图4所示。图5中给出了对于滑模作业功能的技术原理解简图、技术原理解的评价、参考产品，以及实现该功能的说明等相关的知识。
如何利用计算机技术对概念设计予以支持，对概念设计知识进行有效的管理，至今仍没有较好的解决方法。目前的知识建模主要是专家系统，最常用的知识模型包括框架、产生式规则、语义网络、谓词逻辑等。专家系统的知识建模主要侧重符号层的系统实现，很少考虑动态的，非结构化的知识，造成专家系统解决问题的局限性，使得专家系统不能解决大型复杂问题。
本体作为“对概念化显式的详细说明”[9，10]，研究领域内的对象、概念和其他实体，以及它们之间的关系，可以很好地解决概念设计知识的表达、检索和重用等问题。采用本体描述概念设计知识可以支持细粒度的产品语义信息的描述，可以形式化地定义特定领域的知识，如概念、事实、规则等；支持语义层面的集成和共享，基于本体的知识定义可以对知识作普遍的、无歧义的语义解释，可以保证不同使用者之间进行语义层面的信息共享和互操作。
1.2 本体建模过程描述
本体是某一领域的概念化描述，着意于在抽象层次提出描述客观世界的抽象模型，它包括两个基本的要素：概念和概念之间的关系。本体的构建必须满足以下的要求：对目标领域的清晰描述；概念或概念之间关系的明确定义；一般性和综合性原则。本体可以有多种表述方式，包括图形方式、语言形式和XML文档形式等。
基于本体的产品概念设计知识建模过程包括3个阶段：
（1）产品概念设计知识目标确定。产品概念设计知识定位，概念设计知识的定位决定本体构造的功能需求及最终用户。
（2）产品概念设计知识本体分析与建立。根据需求分析，确定该领域的相关概念及概念属性，并用XML语言进行形式化描述。这个阶段是建立概念设计知识本体的关键环节，直接影响到整个本体的生成质量，同时也是工作量最大的阶段。
（3）产品概念设计知识本体评价。对所创建的本体进行一致性及完备性评价。一致性是指术语之间的关系逻辑上应保持一致；完备性是指本体中概念及关系应是完善的。我们称该3阶段的组合为产品概念设计知识本体建模的一个生命周期（见图6）。
1.3 概念设计知识的本体表示
在此我们以工程机械中滑模式水泥摊铺机为例，结合图3～图5中的实际知识，从概念实体、概念属性及概念间关系等方面来说明产品知识、功能知识、技术原理解知识、技术原理解实例等概念设计知识的本体表示，通过概念蕴涵、属性关联、相互约束和公理定义等方法揭示了概念间的本质联系，形成一个语义关系清晰的产品概念设计知识模型。建模采用目前最新的OWL语言描述。
表述的语义为一个滑模式水泥摊铺机继承了一个产品的所有属性，此外还具备了关系属性：摊铺能力，同时，又对属性摊铺能力作了限制：只能应用于滑模式水泥摊铺机领域，且取值变化只能在摊铺宽度中（省略了关于滑模式水泥摊铺机类似属性的定义，如摊铺厚度和摊铺速度等）。
（3）功能知识类
1
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表述的语义为一个功能知识只有一个功能名称，且最少具有一个相关产品（省略了功能知识类似属性的定义，如功能编号、功能说明、创建人、创建时间、存储位置等）。
（4）功能技术原理解类
表述的语义为一个功能技术原理解具有对应的功能名称，相关的技术原理解简图（省略了技术原理解类似属性的定义，如评价、参考产品、创建人、创建时间、存储位置等）。
上述描述中，使用类公理（subclassof）描述了两个类（概念）之间的继承关系，如滑模式水泥摊铺机类是产品类的子类。在描述类属性时，使用关系属性（objectproperty）描述了类的某个属性同时也表示了两个类之间的某种关系，如摊铺能力既是滑模式水泥摊铺机类的一个属性，同时也表达了和摊铺宽度类之间的对应关系。另外，使用属性公理domain和range表示属性的应用领域和属性的取值范围，如属性摊铺能力只能用于滑模式水泥摊铺机类，且它的取值只能是摊铺宽度数据集。
1.4 基于本体的概念设计知识管理的特点和优势
基于本体的概念设计知识管理可以让设计人员更好地重用已有的概念设计知识，基于本体的概念设计知识管理具有以下的一些特点或优势：
（1）支持用户定制知识类别。产品概念设计过程中，需要运用多种类型的知识，如：功能类、功能技术原理方案解类等。这些知识的描述和使用有着不同的特点，不能用相同的描述框架来处理。基于本体的设计知识建模允许用户对设计中知识类别加以定制，针对每一类别定义其描述属性，从而较好的解决了概念设计中多来源多类型知识的表示问题。
（2）支持概念共享的知识库构建。概念设计知识本体的构造澄清了概念设计领域知识的结构，为概念设计知识的表示打好了基础，而本体中统一的术语和概念也使概念设计知识更好地共享成为可能。基于本体的概念设计知识表示在区分不同知识类别的同时，建立起概念间的共享联系。通过概念间的共享机制，避免了设计知识库的数据冗余和数据不一致问题，方便了知识的建模录入、检索及统计处理。
（3）多视图和基于本体概念的知识检索。在目前的应用系统中一般采用基于关键字的数据库查询方法，由于其数据库组织不是建立在能够表示概念之间的关系、事实和实例的领域模型的基础上，因此无法实现智能查询和信息推理，也就无法解决语义异构性问题。由于不同的组织和人员可能使用不同的词语表示同一个含义，因此查询系统得不到意义相同但用词（语法）不同的内容。当需要对多个数据源进行查询的时候问题更为明显，多意词和同义词会使查询得到许多不相关的信息，而忽略另外一些重要信息。
在基于本体的概念设计知识管理中由于具有统一的术语和概念，知识库建立在本体的基础上，使得基于知识的设计意图匹配成为可能。采用基于知识、语义上的检索匹配，对用户的检索请求，通过查询转换器按照本体把各种检索请求转换成对应的概念，在本体的帮助下从知识库中匹配出符合条件的数据集合，解决了语义异构的问题。
从人在设计时的认知特点出发，可以采用基于功能分解树的功能设计知识检索视图、基于产品分解结构树的结构设计知识检索视图，还可以利用本体中已定义的概念定义其它知识检索视图，比如需求功能知识检索视图、软件工具使用知识检索视图等，实现基于知识检索的设计意图的匹配。
2、基于本体的概念设计知识管理
2.1 概念设计知识管理系统结构
结合工程机械行业的实际，本文提出了图7所示的基于本体的产品概念设计知识管理系统结构，系统按照知识产生、获取和利用的流程来构建，系统结构主要包括概念设计知识管理工具、数据接口程序以及基于本体的概念设计知识库，具体由4个部分构成。
（1）概念设计知识获取。概念设计知识的获取包括从概念设计知识本体定义、本体之间关系定义、本体知识库生成到概念设计知识获取整个过程。
（2）概念设计知识维护。主要包括从概念设计知识本体维护、本体关系维护、知识库重新生成到概念设计知识维护的过程，实现对本体的属性修改，各类知识之间的关系维护，以及知识库的更新等。
（3）概念设计知识检索重用。系统中提供基于多视图的知识检索方式，如基于功能分解树的功能设计知识检索视图、基于产品分解结构树的结构设计知识检索视图，及用户定义的其它知识检索视图。此外系统提供基于本体概念的知识检索方式，通过本体映射库，可以实现同义词的检索，保证可能会采用不同的概念和术语表示相同的设计信息的人可以得到相同的知识帮助。
（4）概念设计知识库的构建。要实现基于本体的，支持客户自定义的概念设计知识管理，系统必须由足够的柔性，支持各类知识的存储，作为系统基石的知识库的构建就不能采用完全预先定义的方式，在系统中我们采用基础数据库加上在此基础上经过本体定义工具动态生成的各类知识库的方法保证基于本体的知识管理的实现。
2.2 概念设计知识管理关键技术及实现
工程结构优化设计概述篇（2）
中图分类号：K928.44 文献标识码： A
一、多目模糊优化背景与发展历史
1. 模糊优化设计的背景
是造价最低,或是达到某一专项目标,或是同时达到几项目标但在设计过程中,时常会遇上大量的模糊概念,如/重量不超过...0!/体积不大于...0等等由于缺乏处理手段和方法而把这些概念当成确定性量来对待,这样把设计的约束条件和目标函数人为简单化,以至于设计结果不符合要求随着设计学的发展,大量的模糊信息需要定量描述,使设计达到真正的优化目的"在普通优化的基础上引入模糊数学,建立在模糊集理论基础上的模糊优化设计方法产生了模糊优化设计为解决具有上述模糊概念的优化问题提供了可行的方法和有效的手段模糊优化设计的概念首先是别尔曼和扎德提出来的,提出的背景主要有以下几个方面:(l)事物间的差异中介过渡给事物带来模糊性;对事物研究的定量化会遇上大量模糊因素:所研究的事物涉及多方面的模糊因素;以及在计算机应用领域中会考虑对模糊信息的识别和处理等等"这些都会给优化设计带来大量的模糊因素,导致模糊优化问题的出现(2)对于一项工程设计会发现设计比分析涉及的因素更多,尤其是人文因素例如,一种新产品的设计,不仅要满足工作要求和技术性能指标,而且经济!可靠!使用条件性也是不可忽视的因素其实,优化设计的发展也是向多方面发展,已经打破了原先只在物理!几何性质上做文章的格局当今社会的发展以人为本,在理工科高等教育中加强人文知识教育也是为了使理工科研究不能脱离人文,所以人文因素已经渗透于整个设计过程"人文因素的模糊性是优化设计遇到的主要问题,必会产生模糊优化的问题显然,模糊优化设计的产生是优化设计领域的一次革命,大大地促进了优化设计的发展,为解决优化设计中出现的问题提供了理想的方法。
2模糊优化设计的产生和发展历史
随着科学与科学研究的发展,从物理发展到事理,从物态进展到事态的研究,传统的经典数学已显得苍白无力,或者说过去那些与数学毫无糊数学诞生于1965年,美国加利福尼亚大学控制论专家查德教授(LA.zdahe)发表了著名论文-下uzyzsets0(模糊集合),提出模糊集合的思想,给出模糊现象的模型!模糊问题的定量表示方法及数学处理方法"他指出,刻画一个模型集合时,不必指明哪些元素属于它,哪些元素不属于它,只需对给定范围内的各元素确定一个"到1之间的实数,用它表明这个元素以多大程度属于这个集合,这个数就叫作该元素对这个集合的隶属度"例如,30岁的人肯定不算老年,他对/老年人0这个概念的隶属度为仇50岁的人属于/老年人0的程度近于0.5;70岁的人为老年人,他对/老年人0的隶属度为1"这说明/中年0和/老年0的概念是相互粘连的,它们之间没有一条绝对分明的界限,而是有一个连续过渡的过程"查德正是用隶属度这个概念表现处于中介过渡的事物对差异一方的倾向程度,这就是他创立模糊集合论时提出的新思想"模糊集合论把原来某元素对于集合要么/属于0,要么/不属于0的确定性关系,推广到元素对于集合按/一定程度0/属于0或/不属于0的确定关系(即在一定程度上/属于0或/不属于,.)以此就标志了模糊理论的产生,模糊数学就是从数学上来刻画和研究客观世界中存在的模糊量,即从量上来描述模糊现象,并以之为突破点建立了研究模糊现象的基本理论模糊数学是研究和处理模糊性现象的数学所谓模糊性,是指客观事物在中介过渡时呈现的概念划分上的不确定性,即/亦此亦彼0性客观世界中存在着大量的模糊性现象,它们很难找到明确的界限,这样的概念叫做模糊概念模糊概念不是不科学的概念,它大量地存在于物理学!化学和生物学中,在经济和人文科学中表现尤为突出,人脑的识别!判断以及概念的形成过程都具有模糊性为了描述模糊概念,满足各门学科的数学化!定量化要求,这就是模糊数学产生的思想基础"随着模糊数学的诞生,一种全新的模糊论方法学也就发展起来了"模糊论是建立在(l)事物的不确定性(随机性和模糊性);(2)广义设计中的模糊性,即定量地研究从狭义设计到广义设计中,必然要遇到大量的模糊概念:(3)复杂化和精确化之间的矛盾"模糊数学由于打破了形而上学的束缚,即认识到事物的/非此即彼0的明晰性形态,又认识到事物的/亦此亦彼0的过渡性形态,因此模糊理论的产生就在数学领域本身以及许多的实用领域里得了广泛迅速的发展和应用模糊理论是在模糊数学基础上发展起来的一门新学科,经过近些年来的发展,己经形成为一门新的应用技术学科,到20世纪90年代,己经形成了具有完整体系和鲜明特点的模糊拓扑学!框架日趋成熟的模糊随机数学!模糊分析学以及模糊逻辑理论,并渗透到各个学科领域,如:人工智能!管理信息!机械制造!自动化控制等等,应用相当广泛。
二、多目模糊优化设计优点:
(1)优化设计方法能够加速设计进度,节省工程造价优化设计与传统的结构设计相比较,一般情况下,对简单的构件可节省工程造价的3一5%,对较复杂的结构可达10%,对新型结构可望达2000/(2)结构优化设计有较大的伸缩性作为优化设计中的设计变量,可以从一两个到几十,上百个"作为优化设计的工程对象,可以是单个的构件,整个建筑物甚至建筑群设计者可以根据需要和本人的经验加以选择0的大小,为设计者进一步改进结构设计指出方向"(4)某些优化设计方法(如网格法)能够提供一系列可行设计直至优化设计,为设计者决策时提供方便(5)设计者能够利用优化设计方法进一步贯彻设计意图"例如在钢筋混凝土结构的优化设计中,若设计者在设计中想相对的少用些钢筋,多用些水泥,只要修改一下目标函数就可以了"
三、多目模糊优化设计
1.多目模糊优化设计
具体说来,就是给出该问题的数学模型"模糊优化的数学模型和普通优化的数学模型一样,也是从设计变量,目标函数和约束条件这三方面给出的模糊优化的设计变量,仍然是决定设计方案的!可由设计人员调整的!独立变化的参数它们或者是决定形状大小的几何参数,或者是决定结构性能的物理参数"这些参数,过去都视为确定性的,但严格说来,大多具有不同程度的模糊性"如结构设计中的动载系数,抗震设计中的地震烈度,动态设计中的阻尼参数等它们很难由一个确定的值来给出,都有一个从完全是到完全非的中介过渡过程,都具有不同程度的模糊性模糊优化的目标函数,仍然是衡量设计方案优劣的某一个指标(单目标函数)或某几个指标(多目标函数)/优0和/劣0本身就是个模糊概念,没有一个确定的界限和标准通常,我们说:要使某项指标达到某个值附近,或达到某一范围,或越小越好等等实际上,都说的是目标函数的模糊性另外,由于目标函数是设计变量的函数,当考虑了设计变量的模糊性时,目标函数也必然是模糊的"模糊优化的约束条件,仍然是限制设计变量取值的条件,也即是设计方案所必须满足的条件"这些约束条件.
2. 拓扑优化方法
拓扑优化设计是现代创新设计领域中的重要核心技术与定量设计方法,是传统的尺寸设计和形状设计的扩展与延伸它的基本原理是在给定材料重量的条件下,通过优化设计与数值求解过程获得具有最大刚度的结构布局形式及构件尺寸自1988年丹麦学者Bnedsoe与美国学者Kikuhci提出结构拓扑优化设计基本理论以来可以说近二十年间结构设计领域发生了革命性的变化"基于结构设计要求的刚度一重量一振动多准则优化,研究使用保凸近似与凸规划建立快速有效极大极小值优化算法以及通用非线性广义加权法队将凸规划对偶求解算法与结构多目标优化设计相结合并应用于拓扑优化设计该研究方向目前已成为国际工程结构与产品创新设计领域的研究热点"目前拓扑优化设计方法作为一项关键技术已应用于卫星!飞机!汽车的关键承力结构,薄壁件结构的加强筋,布局设计以及微机械系统(MEMs}!柔性机构布局设计等多个领域因此从军事应用及国防需求前景上讲,拓扑优化设计方法具有直接而广泛的应用价值
3.多目标协调优化
1994年,Kroo与Balling!sobieski等人提出了协调优化(eo),1997年,工甲peta和Rneuad将该方法修正后用于解决多目标优化问题并对该方法的三种不同的版木做了比较"这种方法的中心思想是:把多目标问题划分成一个个的次问题,然后逐步优化,直到最终得到优化解"
4.模糊优化方法
1992年,Allne探讨了一种能够非常有效地求解分层设计问题的模糊优化方法,显示了该方法解决综合优化设计问题的优点该方法就是利用模糊集理论,构造目标函数!约束函数和设计变量的隶属函数,进而转化为单目标函数进行优化考虑模糊因素的设计问题有以下好处:1使用模糊关系描述某此问题比确定性描述更准确;o考虑问题的模糊性能有效地拓展求解空间;
工程结构优化设计概述篇（3）
本文在研究了基于本体的的概念设计知识模型的基础上,提出了基于本体的概念设计知识管理框架,研究了用户对本体的定义、对知识结构内容的自由扩充以及概念设计知识的检索方法等关键技术。
1、基于本体的概念设计知识建模
1.1 概念设计知识分类与表达
概念设计是对设计问题加以描述,并以方案的形式提出众多解的设计阶段[7].概念设计从不同的角度有多种定义[8].一般认为,概念设计是指以设计要求为输入、以最佳方案为输出的系统所包含的工作流程,是一个由功能向结构的转换过程。wWW.133229.cOM
图1描述了一般概念设计的工作流程,它包含综合与评价两个基本过程。综合是指根据设计要求,运用各种分析、设计方法推理而生成的多个方案,是个发散过程；评价则从方案集中择出最优,是个收敛过程。概念设计是将所设计的产品看成一个系统,运用系统工程的方法去分析和设计。具体说,概念设计就是将设计对象的总功能分解成相互有机联系的若干功能单元,并以功能单元为子系统进行再次分解,生成更低一级的功能单元,经过这样逐层分解,直至对应的各个最末端功能单元能够找到一个可以实现的技术原理解。概念设计的主要任务是功能到结构的映射,概念设计过程主要包括：功能创新、功能分析和功能结构设计、工作原理解的搜索和确定、功能载体方案构思和决策。
根据概念设计的过程及人在设计时的认知特点将概念设计知识分为元知识和实例知识（其分类如图2所示）。元知识中主要包括功能知识、技术原理解知识、结构知识等。实例知识中主要包括方案设计实例、技术原理解实例、产品实例等知识。
（1）功能知识。主要描述产品完成的任务,描述产品的功能及功能子项。描述产品要完成的功能,包括功能内容、实现参数、性能指标等；
（2）技术原理解知识。描述产品功能及功能子项的原理解答。它的表达要复杂些,一方面可用文字、数字表达它的说明、解答参数,另一方面,要有图形支持产品原理解答；
（3）结构知识。描述产品的结构设计状况,是对原理域知识的细化和扩充,是求解原理解的结构载体,可描述产品关键部分的形状、尺寸和参数。产品功能 结构的映射（简称为功构映射）就是对产品的功能模型进行结构实现的求解,是将产品功能性的描述转化为能实现这些功能的具有具体形状、尺寸及相互关系的零部件描述。在这里功能是产品结构的抽象,是结构实现的目的；而结构则为实现某功能而选用的一组构件或元件。功能 结构间的关系一般而言是多对多的映射关系。一个功能可能由一个或多个特征或元件实现,而一个特征或元件也可能完成一个或多个功能；
（4）实例知识。已成功或失败的设计范例,包括方案设计实例,产品结构知识实例、技术原理解实例等。它包含了更多的实际因素,是类比设计和基于实例推理设计的基础。
以工程机械中某型滑模式水泥摊铺机为例,总功能为摊铺水泥路面,总功能可细分为滑模作业、控制作业等功能,滑模作业功能又可细分为提水泥浆、挤压成型等功能。其中某个功能的实现可能会由几个结构组合而成,例如滑模式水泥摊铺机滑模作业功能就是由螺旋分料器、刮平板等几个结构一起才能实现。图3为该水泥摊铺机的功能层次定义和功能分解结构举例。该产品所对应的结构分解则如图4所示。图5中给出了对于滑模作业功能的技术原理解简图、技术原理解的评价、参考产品,以及实现该功能的说明等相关的知识。
如何利用计算机技术对概念设计予以支持,对概念设计知识进行有效的管理,至今仍没有较好的解决方法。目前的知识建模主要是专家系统,最常用的知识模型包括框架、产生式规则、语义网络、谓词逻辑等。专家系统的知识建模主要侧重符号层的系统实现,很少考虑动态的,非结构化的知识,造成专家系统解决问题的局限性,使得专家系统不能解决大型复杂问题。
本体作为“对概念化显式的详细说明”[9,10],研究领域内的对象、概念和其他实体,以及它们之间的关系,可以很好地解决概念设计知识的表达、检索和重用等问题。采用本体描述概念设计知识可以支持细粒度的产品语义信息的描述,可以形式化地定义特定领域的知识,如概念、事实、规则等；支持语义层面的集成和共享,基于本体的知识定义可以对知识作普遍的、无歧义的语义解释,可以保证不同使用者之间进行语义层面的信息共享和互操作。
1.2 本体建模过程描述
本体是某一领域的概念化描述,着意于在抽象层次提出描述客观世界的抽象模型,它包括两个基本的要素：概念和概念之间的关系。本体的构建必须满足以下的要求：对目标领域的清晰描述；概念或概念之间关系的明确定义；一般性和综合性原则。本体可以有多种表述方式,包括图形方式、语言形式和xml文档形式等。
基于本体的产品概念设计知识建模过程包括3个阶段：
（1）产品概念设计知识目标确定。产品概念设计知识定位,概念设计知识的定位决定本体构造的功能需求及最终用户。
（2）产品概念设计知识本体分析与建立。根据需求分析,确定该领域的相关概念及概念属性,并用xml语言进行形式化描述。这个阶段是建立概念设计知识本体的关键环节,直接影响到整个本体的生成质量,同时也是工作量最大的阶段。
（3）产品概念设计知识本体评价。对所创建的本体进行一致性及完备性评价。一致性是指术语之间的关系逻辑上应保持一致；完备性是指本体中概念及关系应是完善的。我们称该3阶段的组合为产品概念设计知识本体建模的一个生命周期（见图6）。
1.3 概念设计知识的本体表示
在此我们以工程机械中滑模式水泥摊铺机为例,结合图3～图5中的实际知识,从概念实体、概念属性及概念间关系等方面来说明产品知识、功能知识、技术原理解知识、技术原理解实例等概念设计知识的本体表示,通过概念蕴涵、属性关联、相互约束和公理定义等方法揭示了概念间的本质联系,形成一个语义关系清晰的产品概念设计知识模型。建模采用目前最新的owl语言描述。
表述的语义为一个滑模式水泥摊铺机继承了一个产品的所有属性,此外还具备了关系属性：摊铺能力,同时,又对属性摊铺能力作了限制：只能应用于滑模式水泥摊铺机领域,且取值变化只能在摊铺宽度中（省略了关于滑模式水泥摊铺机类似属性的定义,如摊铺厚度和摊铺速度等）。
（3）功能知识类
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表述的语义为一个功能知识只有一个功能名称,且最少具有一个相关产品（省略了功能知识类似属性的定义,如功能编号、功能说明、创建人、创建时间、存储位置等）。
（4）功能技术原理解类
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表述的语义为一个功能技术原理解具有对应的功能名称,相关的技术原理解简图（省略了技术原理解类似属性的定义,如评价、参考产品、创建人、创建时间、存储位置等）。
上述描述中,使用类公理（subclassof）描述了两个类（概念）之间的继承关系,如滑模式水泥摊铺机类是产品类的子类。在描述类属性时,使用关系属性（objectproperty）描述了类的某个属性同时也表示了两个类之间的某种关系,如摊铺能力既是滑模式水泥摊铺机类的一个属性,同时也表达了和摊铺宽度类之间的对应关系。另外,使用属性公理domain和range表示属性的应用领域和属性的取值范围,如属性摊铺能力只能用于滑模式水泥摊铺机类,且它的取值只能是摊铺宽度数据集。
1.4 基于本体的概念设计知识管理的特点和优势
基于本体的概念设计知识管理可以让设计人员更好地重用已有的概念设计知识,基于本体的概念设计知识管理具有以下的一些特点或优势：
（1）支持用户定制知识类别。产品概念设计过程中,需要运用多种类型的知识,如：功能类、功能技术原理方案解类等。这些知识的描述和使用有着不同的特点,不能用相同的描述框架来处理。基于本体的设计知识建模允许用户对设计中知识类别加以定制,针对每一类别定义其描述属性,从而较好的解决了概念设计中多来源多类型知识的表示问题。
（2）支持概念共享的知识库构建。概念设计知识本体的构造澄清了概念设计领域知识的结构,为概念设计知识的表示打好了基础,而本体中统一的术语和概念也使概念设计知识更好地共享成为可能。基于本体的概念设计知识表示在区分不同知识类别的同时,建立起概念间的共享联系。通过概念间的共享机制,避免了设计知识库的数据冗余和数据不一致问题,方便了知识的建模录入、检索及统计处理。
（3）多视图和基于本体概念的知识检索。在目前的应用系统中一般采用基于关键字的数据库查询方法,由于其数据库组织不是建立在能够表示概念之间的关系、事实和实例的领域模型的基础上,因此无法实现智能查询和信息推理,也就无法解决语义异构性问题。由于不同的组织和人员可能使用不同的词语表示同一个含义,因此查询系统得不到意义相同但用词（语法）不同的内容。当需要对多个数据源进行查询的时候问题更为明显,多意词和同义词会使查询得到许多不相关的信息,而忽略另外一些重要信息。
在基于本体的概念设计知识管理中由于具有统一的术语和概念,知识库建立在本体的基础上,使得基于知识的设计意图匹配成为可能。采用基于知识、语义上的检索匹配,对用户的检索请求,通过查询转换器按照本体把各种检索请求转换成对应的概念,在本体的帮助下从知识库中匹配出符合条件的数据集合,解决了语义异构的问题。
从人在设计时的认知特点出发,可以采用基于功能分解树的功能设计知识检索视图、基于产品分解结构树的结构设计知识检索视图,还可以利用本体中已定义的概念定义其它知识检索视图,比如需求功能知识检索视图、软件工具使用知识检索视图等,实现基于知识检索的设计意图的匹配。
2、基于本体的概念设计知识管理
2.1 概念设计知识管理系统结构
结合工程机械行业的实际,本文提出了图7所示的基于本体的产品概念设计知识管理系统结构,系统按照知识产生、获取和利用的流程来构建,系统结构主要包括概念设计知识管理工具、数据接口程序以及基于本体的概念设计知识库,具体由4个部分构成。
（1）概念设计知识获取。概念设计知识的获取包括从概念设计知识本体定义、本体之间关系定义、本体知识库生成到概念设计知识获取整个过程。
（2）概念设计知识维护。主要包括从概念设计知识本体维护、本体关系维护、知识库重新生成到概念设计知识维护的过程,实现对本体的属性修改,各类知识之间的关系维护,以及知识库的更新等。
（3）概念设计知识检索重用。系统中提供基于多视图的知识检索方式,如基于功能分解树的功能设计知识检索视图、基于产品分解结构树的结构设计知识检索视图,及用户定义的其它知识检索视图。此外系统提供基于本体概念的知识检索方式,通过本体映射库,可以实现同义词的检索,保证可能会采用不同的概念和术语表示相同的设计信息的人可以得到相同的知识帮助。
（4）概念设计知识库的构建。要实现基于本体的,支持客户自定义的概念设计知识管理,系统必须由足够的柔性,支持各类知识的存储,作为系统基石的知识库的构建就不能采用完全预先定义的方式,在系统中我们采用基础数据库加上在此基础上经过本体定义工具动态生成的各类知识库的方法保证基于本体的知识管理的实现。
工程结构优化设计概述篇（4）
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：
Abstract: with the development of economy, improve the people's living standard, the building structure design of building structure in the design optimization is one of the effective ways of China's construction enterprises to achieve sustainable development. The paper discussed the optimization design of building structure design of building structure.
Keywords: building structure design; structure design; optimization
1.建筑结构设计优化概述
由于建筑工程所涉及到的内容非常丰富，建筑结构设计优化所包含的内容页比较丰富，从总体上来看，建筑结构设计的优化工作包括对房屋总体结构和分部结构优化两个大的内容，其中，在房屋建筑结构设计中的建主结构优化设计主要包括以下几个方面的具体内容，第一，房屋基本结构优化内容。第二，房屋顶部结构的优化。第三，房屋的维护结构、总体结构、细节结构等内容的优化设计。第四，要以房屋建筑的基本功能要求和舒适性要求为基础，对房屋建筑结构的造价进行控制，也就是要对“房屋的造价进行最优化设计”。
之所以对建筑结构设计进行优化是因为优化设计能够实现对有限的空间和资源进行充分利用，提高各种设备和材料的使用效率，尽量使优化结构下所建筑的房屋能够实现安全、可靠、经济、美观。相关研究统计数据显示，建筑结构的优化设计与传统设计相比能够节省5%～33%的工程造价，因此，在房屋建筑结构设计中要积极应用建筑结构优化设计技术，以推动建筑工程企业的常远发展，实现资源的充分利用。
2.常用的房屋建筑结构设计优化技术
常用的建筑结构设计优化技术有很多种，不同的优化技术产生的实际建筑结构设计效果也是不同的，而由于各种优化技术都具有自身的特征，对建筑工程的要求也不同，因此，在与房屋建筑结构相结合时就需要对房屋建筑工程的实际状况进行分析，而基本优化技术的应用分为以下两种。
2.1概念设计在房屋结构设计中的应用
概念设计技术指的是“设计人员根据设计的一般规律和实践经验，对房屋建筑结构设计的多种方案进行分析并优化选择方案的过程”。概念设计技术在房屋结构中主要应用在房屋结构布置、房屋结构的细节处理、荷载量的确定、参数选择等部分的设计中，在进行概念设计过程中设计人员要对房屋施工方案进行综合分析，从中选择出最佳的施工方案。
2.2概念设计在建筑设计中的应用
概念设计在房屋的建筑设计中进行应用主要目的在于提高房屋的抗震能力，应用在房屋的抗震性设计当中，如果房屋抗震性能差，在发生地震时则会造成重大的损失，因此，房屋建筑设计中的抗震优化设计就显得尤为重要。然而发生地震的随意性是非常大的，不同地区的地震等级、破坏能力等都是不同的，这就给房屋建筑设计中的抗震设计提出了更高的要求，相关数据的计算难度也非常大。概念设计是“综合考虑决定抗震性能的各种因素和造价因素，选择抗震性和经济性最强的方案。”因此，在房屋建筑设计中的概念设计优化技术的应用能够大大提高房屋建筑的抗震能力。概念设计优化技术在房屋结构设计中所应用的主要思想是“小震不坏、中震可修、大震不倒”，其实这种思想也是多途径设防的思想，多途径设防思想是指“在发生大地震时，先破坏房屋次要的结构，消耗地震能量，尽量保证房屋的主体结构不遭到破坏。”
3.房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略
房屋结构设计中的建筑结构设计优化策略是需要从不同的角度和方向来进行的，比如可以从节能环保角度进行优化设计、从信息化自动化角度进行优化设计等等，具体而言房屋建筑结构设计优化策略大致有以下几点。
3.1优化选择房屋建筑结构类型
不同的形式的房屋建筑结构类型是会产生不同的造价管理模式的，而在建筑结构设计中常用的结构类型有如下几种，第一，剪力墙结构类型。该类型主要应用于高层房屋建筑中，所依托的基础为混凝土结构施工技术，该种优化结构类型同“短肢剪力墙”结构类型相比就有抗震性能强、钢筋材料使用数量较少等特征。第二，框架结构类型。这种类型主要优点在于开间大、灵活布局、造价较低等优点，但是该结构类型也具有一定的缺点，柱的截面面积比较大，抗震能力相对较薄弱。第三，“框架—剪力墙”结构类型。这种类型的结构是对剪力墙和框架两种结构的优化组合，其能够综合以上两种结构类型的优点，结构布置比较合理，实际应用能力也比较强，该结构的最突出特点就是抗侧力能力比较强。
综上所述的三种房屋结构类型，无论是哪种都会有优点和缺点，在进行结构类型选择过程中一定要从建筑质量和建筑成本两个角度出发优化选择，对于建筑质量一定要符合业主和相关标准的要求，而对于建筑成本控制来说，要对房屋建筑工程的投资水平和施工单位的实际施工能力等进行分析和选择，最好是实现利益均衡。
3.2积极应用信息优化技术
在房屋建筑结构设计中存在的变量比较多，房屋建筑结构的优化造成了一定的障碍，因此考虑到房屋建筑结构中存在的各种复杂因素，在优化设计中就应该积极应用先进的信息技术，比如应用一些参数定义软件，这样就能够有效的减少房屋建筑结构优化设计中设计者的工作量，提高工作质量和工作效率。
3.3节能结构设计的优化
节能结构设计的优化是需要以绿色建筑理念为基础，并积极应用设计学中的方法。首先，优化布局和表面形状。布局就是指建筑的主要朝向，受到我国气候条件的影响，为了保证房屋的阳光照射量的通风良好，房屋的朝向尽量要朝南。表面形状的优化就是要保证所设计的房屋建筑外表面积不要接受冷风的直接朝向，这样就能够减少热能的消耗，起到节能效果。其次，维护结构设计。维护结构主要指的就是门窗和屋顶，对于门窗而言，在房屋朝南的方向所设置的门窗要尽量要大和多，这样能够最大限度吸收阳光辐射，朝向北的就要减少门窗，防止热量的流失，材料也要选择保温效果好的。屋顶的设计可以采用架空的方式或者是铺设循环水管，夏天降温冬天保暖。
4.结语
从以上的分析中我们看到了房屋建筑中结构设计的优化是需要综合进行的，虽然本文简单的提出了三点优化策略，但是在实际应用中，不同的房屋建筑工程特征所要求的优化方式也是不同的，还需要设计人员在优化设计之前对房屋建筑工程实际状况进行深入了解。
参考文献
[1]翁维素.运用系统思想，优化工程结构设计，实现节约目标[J].河北建筑工程学院学报.2008（03）.
工程结构优化设计概述篇（5）
桥梁结构设计的基本原则是安全、适用和经济。传统的桥梁结构设计主要是采用定值设计的方法,目的是追求一个满足设计规范条件下的最低水平设计,其既不能描述和处理桥梁结构中客观存在的各种不确定性因素,也不能定量地分析计算安全、适用及经济的各项指标,更无法科学地协调它们之间的矛盾,使它们达到合理的平衡。且由于一直以来我国在桥梁设计过程中,存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态而不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护,使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来,国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏(如结构开裂、变形过大等)所导致,从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。因此,为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性,减少早期桥梁病害,从而节约后期桥梁的维修费用,加强对桥梁结构可靠性研究及可靠性在公路桥梁结构设计中的应用已迫在眉睫。
1结构可靠度的定义
结构的可靠性是指结构的安全性、适用性和耐久性的统称。一般情况下,总是将影响结构可靠性的因素归纳为结构构建的荷载效应的R和抗力S。荷载在设计基准期内有不同的组合和效应,抗力在材料性能、几何参数和计算模式下均具有不定性,因此在现实情况下,我们只能从概率学上用失效概率度量结构的可靠性,通过将抗力和作用效应相互独立。
根据当前国际上的一致看法,结构可靠度是指工程结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。“规定时间”是指结构进行可靠度分析时,结合结构使用期,考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间;“规定的条件”是指结构在正常设计、施工和使用的条件下,即不考虑人为过失的影响;“预定功能”是指正常施工和使用时,结构能承受可能出现的各种作用,同时具有良好的工作性能,有足够的耐久性能,以及在设计规定的偶然事件发生时和发生后,结构能够保持必需的整体稳定性。
可靠度概念中的“规定时间”是指结构设计基准期,一般大多数国家是50年,且有一个关系就是:“规定的时间越长,结构可靠度就越低”。目前,根据我国《公路桥涵设计通用规范》(JTJ D60-2004)中规定,公路桥梁结构的设计基准期为100年。
2可靠度理论下公路桥梁结构设计要求
可靠度理论下公路桥梁结构设计的总要求是:结构的抗力R应大于或等于结构的综合荷载效应S,即RS。
在公路桥梁结构可靠性设计中,即规定的条件就是在正常情况下的施工,则将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标;将结构在失效状态时的概率称为失效概率。但由于实际中抗力和荷载效应均为随机量,因此上式并不能绝对满足,而只能在一定概率意义下满足。即P{RS}=Pr。
其中,Pr为结构的概率可靠度。因此,结构设计更明确的要求是:在一定的可靠度Pr或失效概率Pj条件下,进行结构设计,使得结构的抗力大于或等于结构的综合荷载效应。
而在公路桥梁结构设计中,一般需要确定结构的失效标准和失效模型;确定结构的目标可靠指标;推求设计表达式。
3公路桥梁结构目标可靠度
目标可靠指标是结构设计的依据,是结构设计所要预期达到的安全水平指标。而度量结构可靠性的指标就是可靠度。其优点是目标可靠指标与失效概率或目标可靠度(可靠概率)有一一对应关系。因此,要将概率极限状态设计法用于公路桥梁结构设计,首先需要设计者确定以多大的失效概率作为设计目标,即目标可靠指标应选多大(其以结构的重要性、失效后果、破坏性质、经济指标等因素分析确定)。当所设计的结构构件失效概率小,即可靠指标大,结构的可靠程度提高,相应的工程造价高,而维护费用降低,投资风险及给社会带来的后果就小;反之,失效概率大,即可靠指标小,结构的可靠程度低,工程造价低,维护费用高,投资风险及给社会带来的后果等问题就多。
目前,根据我国现行公路桥梁设计规范条件下桥梁结构构件可靠度校准的结果,经综合分析,并参考国内外各种结构构件目标可靠指标的建议值,《公路工程结构可靠度设计统一标准》(CB/T 50283-1999)建议我国公路桥梁二级结构构件在设计基准期内的目标可靠指标为:
主要组合(汽车、人群、结构自重和土引起的或其中部分引起的效应组合):
延性破坏构件βT=4.2
脆性破坏构件βT=4.7
附加组合(在主要组合的基础上再加上其他作用效应的组合):
延性破坏构件βT=3.7
脆性破坏构件βT=4.2
上述建议值分别相应于现行公路桥梁结构设计规范延性破坏构件和脆性破坏构件可靠指标的下限值。
对于一级和三级公路桥梁结构构件,相应的目标可靠指标可根据我国《工程结构可靠度设计统一标准》(CB 50253-1999)的要求,在已确定的二级结构构件目标可靠指标的基础上各分别增减0.5,这个要求依然是工程经验性的要求。
4基于可靠度的公路桥梁结构优化设计
4.1结构优化模型
基于可靠度的桥梁结构优化模型可以决策出各个构件的最优可靠度,各个构件的优化设计就是以最小的造价实现它的最优可靠度,这就将结构整体优化设计方法分成以下三个方面:
4.1.1选择设计变量
一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量,如目标控制参数(结构造价C1和损失期望C2)和约束控制参数(结构的可靠度PS);而将那些对设计要求来讲,变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数,这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量。
4.1.2确定目标函数
一般用全桥所设计的梁结构造价之和作为目标函数进行优化。首先,假设所设计的梁在使用期内失效概率为PF,其失效以达到或超过极限状态为标志,一旦结构损坏必须考虑重建。因此,桥梁结构的可靠度优化设计问题就归结为寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率PF,从而使总费用C最小。
minC=C1+ C2PF
式中,C:目标函数;
C1:结构造价;
工程结构优化设计概述篇（6）
Abstract: This text gets down the highway in the structure designing requirement of the bridge， highway bridge from the definition of the reliability of structure， reliability theory mainly The reliability of structure goal of roof beam and highway based on reliability， these four respects of optimization design of bridge structure， are explained.
Key words: structure of the bridge; reliability of structure; structural design
桥梁结构设计的基本原则是安全、适用和经济。传统的桥梁结构设计主要是采用定值设计的方法，目的是追求一个满足设计规范条件下的最低水平设计，其既不能描述和处理桥梁结构中客观存在的各种不确定性因素，也不能定量地分析计算安全、适用及经济的各项指标，更无法科学地协调它们之间的矛盾，使它们达到合理的平衡。且由于一直以来我国在桥梁设计过程中，存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态而不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护，使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。近几年来，国内发生的几起大桥坍塌或局部破坏事故在很大程度上是由于构件疲劳损坏(如结构开裂、变形过大等)所导致，从而严重影响桥梁结构的承载能力和使用性能。因此，为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性，减少早期桥梁病害，从而节约后期桥梁的维修费用，加强对桥梁结构可靠性研究及可靠性在公路桥梁结构设计中的应用已迫在眉睫。
1结构可靠度的定义
结构的可靠性是指结构的安全性、适用性和耐久性的统称。一般情况下，总是将影响结构可靠性的因素归纳为结构构建的荷载效应的R和抗力S。荷载在设计基准期内有不同的组合和效应，抗力在材料性能、几何参数和计算模式下均具有不定性，因此在现实情况下，我们只能从概率学上用失效概率度量结构的可靠性，通过将抗力和作用效应相互独立。
根据当前国际上的一致看法，结构可靠度是指工程结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。“规定时间”是指结构进行可靠度分析时，结合结构使用期，考虑各种基本变量与时间的关系所取用的基准时间;“规定的条件”是指结构在正常设计、施工和使用的条件下，即不考虑人为过失的影响;“预定功能”是指正常施工和使用时，结构能承受可能出现的各种作用，同时具有良好的工作性能，有足够的耐久性能，以及在设计规定的偶然事件发生时和发生后，结构能够保持必需的整体稳定性。
可靠度概念中的“规定时间”是指结构设计基准期，一般大多数国家是50年，且有一个关系就是:“规定的时间越长，结构可靠度就越低”。目前，根据我国《公路桥涵设计通用规范》(JTJ D60-2004)中规定，公路桥梁结构的设计基准期为100年。
2可靠度理论下公路桥梁结构设计要求
可靠度理论下公路桥梁结构设计的总要求是:结构的抗力R应大于或等于结构的综合荷载效应S，即RS。
在公路桥梁结构可靠性设计中，即规定的条件就是在正常情况下的施工，则将截面承载力的安全指标β作为结构的可靠指标;将结构在失效状态时的概率称为失效概率。但由于实际中抗力和荷载效应均为随机量，因此上式并不能绝对满足，而只能在一定概率意义下满足。即P{RS}=Pr。
其中，Pr为结构的概率可靠度。因此，结构设计更明确的要求是:在一定的可靠度Pr或失效概率Pj条件下，进行结构设计，使得结构的抗力大于或等于结构的综合荷载效应。
而在公路桥梁结构设计中，一般需要确定结构的失效标准和失效模型;确定结构的目标可靠指标;推求设计表达式。
3公路桥梁结构目标可靠度
目标可靠指标是结构设计的依据，是结构设计所要预期达到的安全水平指标。而度量结构可靠性的指标就是可靠度。其优点是目标可靠指标与失效概率或目标可靠度(可靠概率)有一一对应关系。因此，要将概率极限状态设计法用于公路桥梁结构设计，首先需要设计者确定以多大的失效概率作为设计目标，即目标可靠指标应选多大(其以结构的重要性、失效后果、破坏性质、经济指标等因素分析确定)。当所设计的结构构件失效概率小，即可靠指标大，结构的可靠程度提高，相应的工程造价高，而维护费用降低，投资风险及给社会带来的后果就小;反之，失效概率大，即可靠指标小，结构的可靠程度低，工程造价低，维护费用高，投资风险及给社会带来的后果等问题就多。
目前，根据我国现行公路桥梁设计规范条件下桥梁结构构件可靠度校准的结果，经综合分析，并参考国内外各种结构构件目标可靠指标的建议值，《公路工程结构可靠度设计统一标准》(CB/T 50283-1999)建议我国公路桥梁二级结构构件在设计基准期内的目标可靠指标为:
主要组合(汽车、人群、结构自重和土引起的或其中部分引起的效应组合):
延性破坏构件βT=4.2
脆性破坏构件βT=4.7
附加组合(在主要组合的基础上再加上其他作用效应的组合):
延性破坏构件βT=3.7
脆性破坏构件βT=4.2
上述建议值分别相应于现行公路桥梁结构设计规范延性破坏构件和脆性破坏构件可靠指标的下限值。
对于一级和三级公路桥梁结构构件，相应的目标可靠指标可根据我国《工程结构可靠度设计统一标准》(CB 50253-1999)的要求，在已确定的二级结构构件目标可靠指标的基础上各分别增减0.5，这个要求依然是工程经验性的要求。
4基于可靠度的公路桥梁结构优化设计
4.1结构优化模型
基于可靠度的桥梁结构优化模型可以决策出各个构件的最优可靠度，各个构件的优化设计就是以最小的造价实现它的最优可靠度，这就将结构整体优化设计方法分成以下三个方面:
4.1.1选择设计变量
一般把对设计要求起主要影响作用的参数作为设计变量，如目标控制参数(结构造价C1和损失期望C2)和约束控制参数(结构的可靠度PS);而将那些对设计要求来讲，变化范围不大或是根据结构要求或局部性的设计考虑就能满足设计要求的参数等作为预定参数，这可以大大减少设计、计算和编制程序的工作量。
4.1.2确定目标函数
一般用全桥所设计的梁结构造价之和作为目标函数进行优化。首先，假设所设计的梁在使用期内失效概率为PF，其失效以达到或超过极限状态为标志，一旦结构损坏必须考虑重建。因此，桥梁结构的可靠度优化设计问题就归结为寻求一组满足预定条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率PF，从而使总费用C最小。
minC=C1+ C2PF
式中，C:目标函数;
C1:结构造价;
C2:结构的损失期望，失效概率为PF时可能造成的失效结构的恢复费用。结构失效概率为PF。
4.1.3确定约束条件
公路桥梁结构基于可靠度优化设计的约束条件，则包括尺寸约束、结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝宽度约束、构件单元约束、结构体系约束、从正常使用极限状态下的弹性约束到最终极限状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。在设计中，要使结构优化设计应用于实际桥梁工程，则是将公路桥梁设计中实际的约束条件与目标约束条件相比较，保证各约束条件都符合现行规范的要求，以实现最优设计。
4.2选择优化设计计算方法
桥梁结构基于可靠度的优化设计问题属于比较复杂的多变量、多约束非线性优化问题，在计算过程中，通常是将有约束优化问题转化为无约束问题求解。可以利用的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell法等。
4.3进行程序设计
根据基于可靠度的结构优化模型和选择的优化设计计算方法，编制功能齐全、运算速度快的综合程序。
工程结构优化设计概述篇（7）
关键词:
建筑结构设计；优化设计；概念设计
1建筑工程结构优化设计的基本思路
建筑结构设计，即从建筑图纸中提炼出的结构元素，利用它们来构成建筑物的结构体系，然后将各种荷载向基础传递。经济、适用、安全是设计的基本原则。在房屋结构中，结构优化设计技术主要涉及到两方面:总体设计与部分设计。在充分满足使用要求与设计标准的基础上，根据项目现状，以综合经济效益为核心来进行设计。现阶段，楼房高度在日益增加，这样对地基的要求也就愈发严格。这种形势下，天然地基根本不能较好地符合项目需求，于是业界推出了越来越多的地基处理方案[1]。实质而言，不同方案的造价存在不小的差异，选用适用、低价的方案，可以适当减小项目造价。
1.1项目概况某住宅为高层，主要包括10栋楼，1~8号是32层，96.8m高；9~10号是18层，52.2m高；地下室埋深为4m,地下部分都是1层。小区占地122013m2。地上是商品房，地下是人防地下室、车库与设备用房。二级安全，该住宅抗震级别是7度，设计地震as是0.1g。地震分组：第二组；场地为III类,特征周期Tg=0.55s，建筑主体都是剪力墙结构。
1.2地质状况按照钻孔揭露结果，根据岩土性质，该地地层主要包括13个地质层。素填土①、杂填土①、粉质黏土②、淤泥③、粉质黏土④、淤泥质土⑤、粉土⑥、含泥中砂⑦、粉质黏土⑧、淤泥质土⑨、含泥中砂⑨-1、含泥角砾⑩-1、残积砂质黏性土⑩、全风化花岗岩⑾、强风化花岗岩⑿、强风化辉绿岩⑿-1、中风化花岗岩⒀的厚度分别为0.19～4.29m、0.99～5.09m、0.99～2.39m、4.39～21.90m、0.39～11.99m、0.49～13.90m、1.09～3.88m、0.99～13.49m、0.69～6.79m、0.59～6.85m、1.19～7.92m、0.39～3.79m、0.79～12.19m、0.79～7.39m、14～29.00m、2.90～3.49m、1.09～2.29m。
1.3基础方案原基础设计使用锤击式预应力高强管桩直径R为500mm，持力层是强风化花岗岩，桩尖进入持力层超过1m,单桩承载力特征值S为2500kN/m。1）本来没有进行优化的基础方案，返工损失。先施工18层的9号楼。施工锤击管桩时造成非常严重的震动与噪声，附近群众对此进行投诉。于是，对基础设计进行优化，选择使用静压式预应力高强管桩。然而，该住宅地质表层具有很厚的淤泥，在施工过程，先将砖渣（厚度为1.5m）铺于地表，然后将其压实，确保静压桩机可以顺利走机施工。等到9号、10号楼桩基结束以后，通过对桩基实施动测检验，发现锤击与静压施工的9号与10号楼的一、二、三、四类桩分别是62%、16%、16%、6%与50%、20%、20%、10%。究其根源，由于表层淤泥较厚，开挖基坑的过程中，根本无法分层进行，一次性开挖深度相对较大,相关机械设备运行过程中将会侧向挤压管桩，导致淤泥和粉质黏土相邻部位管桩被破坏。同时，静压桩机重量相对较高，走机施工过程中能够对那些已经施工的管桩形成严重的破坏，所以，形成相对较多的三、四类桩。这样导致补桩成本提高了72万元，而工期延长了近60d。2）分析桩基方案。关于1~8号楼的基础，有关单位展开探讨，最初达成共识是把桩基变成C35冲孔灌注桩，直径800mm。持力层与原设计相同，桩尖到持力层超过8m，S取4000kN/m。首先试桩2根，然后进行静载，1号和2号试桩分别进入持力层8m与10m。在此基础上，实施桩底高压注浆，达到混凝土龄期28d后，接着开展静载试验，两者的S数值分别为3000kN/m与3200kN/m。可以看出，通过冲（钻）孔灌注桩，S相对较小，同时所需要的工期相对偏长，成本偏高，对该项目不合适。3）根据具体状况优化桩基方案。使用静压式预应力高强管桩，辅助以水泥搅拌桩，以此来加固基础表层，合理设计消压孔的方式。水泥搅拌桩与桩间土一起对结构负载进行承担，构建起复合地基。优化的桩基方案具有加固地基的功能，充分确保静压桩机工作过程中不会发生沉陷、不会对那些已经布设好的管桩形成侧向挤压破坏。同时表层变为硬层，开挖基坑过程中，相关机械工作的时候对管桩形成相对较小的侧向挤压。因楼层为32层，安排的管桩密度较大，留设消压孔主要是为了降低管桩施工过程中的挤土效应[2]。4）优化后的桩基方案具有明显的效益。水泥搅拌桩，桩径500mm，桩长接近10m。施工桩基的时候，水灰比0.5，水泥掺量20%，42.5R硅酸盐水泥，梅花桩结构布局；消压孔孔径300mm，设置于桩基原位，取土长度15m，其数目是管桩数目的四分之一。施工水泥搅拌桩结束22d以后着手布设静压桩，接着开挖基坑，按照该方式1号楼的桩基一、二类桩分别是80%、20%，都合格。可以看出，在该类地质条件下，选择该方法十分适用,便于操作、经济、快速、没有污染等，对城建项目十分适用。5）优化技术的实现，能够全面发挥出材料的性能，充分协调楼房结构内部各单元，在很大程度上提升了地基的安全水平，还能够为方案设计做出科学决策。
2概念设计的作用
对同一个建筑方案，存在若干个结构设计。结构明确的楼房，就算是荷载相同，同样具有若干分析方法，相关材料、参数等也不是唯一的。需注意的问题是，楼房内部的布设，同样存在差异。上述一切是电脑技术不能彻底应对的，离不开设计工作者的自主判断。判断必须遵循结构设计规律，按照项目经验来做，此即为概念设计。
2.1对结构设计全程具有统领作用一般情况下，结构工程师的结构概念随着自己的工作经验的增加而愈发丰富，设计成果同样不断改进。但是，伴随社会分工不断细化，他们中多数人仅仅单纯依靠设计手册、规范、电脑程序来进行一些传统的设计，根本不会积极创新。
2.2能够处理诸多设计问题毋庸置疑的概念设计可以确保楼房结构在许多外界影响下降低破坏程度。刚度对称、均匀，是降低地震作用对于结构形成破坏的行之有效的方法；延性设计，可以降低结构由于受到地震影响而造成的脆性破坏;当发生特大地震的时候，多道设防可以确保楼房的次要构件先破坏，通过这种方式将一定比例的地震能量消耗[3]。
2.3能够有效弥补计算理论的不足概念设计之所以具有关键的作用，是由于当前计算理论仍然具有一些不足。比如，对混凝土结构设计，主要以弹性理论为基础来求解内力；对于截面设计，是基于塑性理论的极限状态设计方法。上述冲突，导致求解结果和结构的具体受力大小存在很大的差距。为有效解决计算理论上述不足，离不开良好的结构措施和概念设计，以符合结构设计的需要。概念设计非常关键，因为在方案设计环节，初步设计的时候无法利用电脑来进行。因此，结构工程师必须充分利用自己了解的结构概念，确定相对合理的结构方案。
3结语
建筑项目中，设计人员必须坚持科学、适用、经济的基本指导思想，周密分析、精心设计，使用各种高新技术方法，确定科学的结构设计方案。住宅楼房的基础方案，通过相关设计工作者应用概念设计的理念，优化结构，如期竣工，减小了项目成本，提高了项目经济效益。
参考文献:
[1]姜伟.巧借结构设计优化,奠定房屋建筑结构设计基础[J].中国建材科技,2015,01:115-116.
工程结构优化设计概述篇（8）
(2)对学生的知识面,掌握知识的深度,运用理论结合实际去处理问题的能力,实验能力,外语水平,计算机运用水平,书面及口头表达能力进行考核.
2.要求
(1)要求一定要有结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并要求技术含量较高.
(2)设计或论文应该在教学计划所规定的时限内完成.
(3)书面材料:框架及字数应符合规定
3.成绩评定
(1)一般采用优秀,良好,及格和不及格四级计分的方法.
(2)评阅人和答辩委员会成员对学生的毕业设计或毕业论文的成绩给予评定.
4.评分标准
优秀:按期圆满完成任务书中规定的项目;能熟练地综合运用所学理论和专业知识;有结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并有较高技术含量.
立论正确,计算,分析,实验正确,严谨,结论合理,独立工作能力较强,科学作风严谨;毕业设计(论文)有一些独到之处,水平较高.
文字材料条理清楚,通顺,论述充分,符合技术用语要求,符号统一,编号齐全,书写工整.图纸完备,整洁,正确.
答辩时,思路清晰,论点正确,回答问题基本概念清楚,对主要问题回答正确,深入.
(2)良好:按期圆满完成任务书中规定的项目;能较好地运用所学理论和专业知识;有一定的结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并有一定的技术含量.立论正确,计算,分析,实验正确,结论合理;有一定的独立工作能为,科学作风好;设计〈论文〉有一定的水平.
文字材料条理清楚,通顺,论述正确,符合技术用语要求,书写工整.设计图纸完备,整洁,正确.
答辩时,思路清晰,论点基本正确,能正确地回答主要问题.
(3)及格:在指导教师的具体帮助下,能按期完成任务,独立工作能力较差且有一些小的疏忽和遗漏;能结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,但技术含量不高.在运用理论和专业知识中,没有大的原则性错误;论点,论据基本成立,计算,分析,实验基本正确.毕业设计(论文)基本符合要求.
文字材料通顺,但叙述不够恰当和清晰;词句,符号方面的问题较少i图纸质量不高,工作不够认真,个别错误明显.
答辩时,主要问题能答出,或经启发后能答出,回答问题较肤浅.
(5)不及格:任务书规定的项目未按期完成;或基本概念和基本技能未掌握.没有本人结合实际的具体设计内容或独立见解的论证,只是一些文件,资料内容的摘抄.毕业设计(论文)未达到最低要求.
文字材料不通顺,书写潦草,质量很差.图纸不全,或有原则性错误.
答辩时,对毕业设计(论文)的主要内容阐述不清,基本概念糊涂,对主要问题回答有错误,或回答不出.
对毕业设计(论文)质量要求
----论文内容符合任务书要求
1.对管理类论文要求:
·对毕业论文的要求是一定要有结合实际的本人独立论证的内容.
·要求论点明确,立论正确,论证准确,结论确切
·论证内容要求有调查研究,有统计数据,对统计数据要有分析,归纳,总结,
·根据总结得出结论.
·最后有例证说明
管理类论文毕业论文行文的逻辑要领
增强毕业论文行文的逻辑力量,达到概念明确,论证充分,条理分明,思路畅通,是写好毕业论文的关键.提高毕业论文行文的逻辑性,需把握以下几点:
(1)要思路畅通
写毕业论文时,思维必须具有清晰性,连贯性,周密性,条理性和规律性,才能构建起严谨,和谐的逻辑结构.
(2)要层次清晰,有条有理写毕业论文,先说什么,后说什么,一层一层如何衔接,这一点和论文行文的逻辑性很有关系.
(3)要论证充分,以理服人,写毕业论文,最常用的方法是归纳论证,即用对事实的科学分析和叙述来证明观点,或用基本的史实,科学的调查,精确的数字来证明观点.
(4)毕业论文行文要注意思维和论述首尾一贯,明白确切.
(5)文字书写规范,语言准确,简洁.
2.对工程设计性论文要求:
·有设计地域的自然状况说明和介绍
·有原有通信网概况介绍及运行参数的说明
·有设计需求,业务预测
·有具体的设计方案
·有相应性能及参数设计和计算
·有完整的设计图纸
例如:A市本地SDH传输网设计方案
一,A市概况简介
二,A市电信局SDH传输网络现状(或PDH传输网络现状)
1,A市本地网网络结构,交换局数量及位置,传输设备类型及容量
2,存在的问题及扩大SDH网的必要性(或建设SDH网的必要性)----需求及业务预测
三,A市电信局SDH传输网络结构设计方案
1,网络拓扑结构设计
2,设备简介
3,局间中继电路的计算与分配
4,局间中继距离的计算
四,SDH网络保护方式
1,SDH网络保护的基本原理
2,A市电信局SDH网网络保护方式的选择及具体设计
五,SDH网同步
1,同步网概念与结构
2,定时信号的传送方式
3,A市电信局SDH网络同步方式具体设计
六,方案论证,评估
3.计算机类型题目论文要求:
管理信息系统
·需求分析(含设计目标)
·总体方案设计(总体功能框图,软件平台的选择,运行模式等)
·数据库设计(需求分析,概念库设计,逻辑库设计,物理库设计,E-R图,数据流图,数据字典,数据库表结构及关系),
·模块软件设计(各模块的设计流程),
·系统运行与调试.
·附主要程序清单(与学生设计相关的部分,目的是检测是否是学生自己作的).
校园网,企业网等局域网设计
·功能需求
·对通信量的分析
·网络系统拓扑设计
·设备选型,配置
·软件配置
·子网及VLAN的划分
·IP地址规划
·接入Internet
·网络安全
例如:××人事劳资管理信息系统的开发与设计
1,开发人事劳资管理信息系统的设想
(1)人事劳资管理信息系统简介
(2)人事劳资管理信息系统的用户需求
2,人事劳资管理信息系统的分析设计
(1)系统功能模块设计
(2)数据库设计
—数据库概念结构设计
—数据库逻辑结构设计
(3)系统开发环境简介
3,人事劳资管理信息系统的具体实现
(1)数据库结构的实现
(2)应用程序对象的创建
(3)应用程序的主窗口
(4)菜单结构
(5)数据窗口对象的创建
(6)登录程序设计
(7)输入程序设计
(8)查询程序设计
(9)报表程序设计
4,总结
设计报告格式与书写要求
·设计报告应按统一格式装订成册,其顺序为:封面,任务书,指导教师评语,内容摘要(200～400字),目录,报告正文,图纸,测试数据及计算机程序清单.
·报告构思,书写要求是:逻辑性强,条理清楚;语言通顺简练,文字打印清楚;插图清晰准确;文字字数要求1万字以上例如:(1)A市本地SDH传输网设计方案
一,A市概况简介
二,A市电信局SDH传输网络现状(或PDH传输网络现状)
1,A市本地网网络结构,交换局数量及位置,传输设备类型及容量
2,存在的问题及扩大SDH网的必要性(或建设SDH网的必要性)----需求及业务预测
三,A市电信局SDH传输网络结构设计方案
1,网络拓扑结构设计
2,设备简介
3,局间中继电路的计算与分配
4,局间中继距离的计算
四,SDH网络保护方式
1,SDH网络保护的基本原理
2,A市电信局SDH网网络保护方式的选择及具体设计
五,SDH网同步
1,同步网概念与结构
2,定时信号的传送方式
3,A市电信局SDH网络同步方式具体设计
六,方案论证,评估
(2)A地区GSM数字蜂窝移动通信系统网络优化设计方案
一,A地区GSM数字蜂窝移动通信现状
1,A地区概况;人口,地形,发展情况
2,系统现状;现有基站,话务状况
3,现行网络运行中存在的问题及分析
①接通率数据采集与分析
②掉话率数据采集与分析
③拥塞率数据采集与分析
4,话务预测分析计算
二,A地区GSM数字蜂窝移动通信系统网络优化设计方案
1,优化网络拓扑图设计
2,硬件配置及参数的优化
3,基站勘测设计及安装
4,交换局容量及基站数量
5,传输线路的设计
三,网络性能及分析对比
1,优化前网络运行情况
2,数据采集与分析
3,拨打测试
四,网络优化方案评价
(3)A市无线市话系统无线侧网络规划设计
一,无线市话网络概述
1,A市通信网络发展情况
2,IPAS网络特点
二,A市本地电活网络现状
1,现有传输网络结构
2,传统无线网络规划
三,无线网络规划设计方案
1,A市自然概况介绍
2,总体话务预测计算
3,IPAS网络结构设计及说明
4,覆盖区域划分,基站数量预测计算
(l〉每个覆盖区话务预测计算
(2)基站容量频道设计
5,基站选址,计算覆盖区域内信号覆盖情况
6,寻呼区的划分
(1〉各个网关寻呼区的划分
(2〉各个基站控制器寻呼区的划分
7,网关及CSC的规划
(1)网关到CSC侧2M链路设计
(2)CSC到CS线路设计
四,基站同步规划
(4)A市GSM无线网络优化
一,GSM网络概述
二,A市GSM网络情况介绍
2.1网络结构
2.2网元配置
2.3现网突出问题表现
三,GSM网络优化工作分类及流程
3.1GSM网络优化工作分类
3.2交换网络优化流程
3.3无线网络优化流程
3.3.1无线网络优化流程
3.3.2无线网络优化流程的实际应用
四,网络优化的相关技术指标
4.1接通率
4.2掉话率
4.3话务量
4.4长途来话接通率
4.5拥塞率
4.6其它
五,无线网络优化设计及调整
5.1网络运行质量数据收集
工程结构优化设计概述篇（9）
(2)对学生的知识面,掌握知识的深度,运用理论结合实际去处理问题的能力,实验能力,外语水平,计算机运用水平,书面及口头表达能力进行考核.
2.要求
(1)要求一定要有结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并要求技术含量较高.
(2)设计或论文应该在教学计划所规定的时限内完成.
(3)书面材料:框架及字数应符合规定
3.成绩评定
(1)一般采用优秀,良好,及格和不及格四级计分的方法.
(2)评阅人和答辩委员会成员对学生的毕业设计或毕业论文的成绩给予评定.
4.评分标准
优秀:按期圆满完成任务书中规定的项目;能熟练地综合运用所学理论和专业知识;有结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并有较高技术含量.
立论正确,计算,分析,实验正确,严谨,结论合理,独立工作能力较强,科学作风严谨;毕业设计(论文)有一些独到之处,水平较高.
文字材料条理清楚,通顺,论述充分,符合技术用语要求,符号统一,编号齐全,书写工整.图纸完备,整洁,正确.
答辩时,思路清晰,论点正确,回答问题基本概念清楚,对主要问题回答正确,深入.
(2)良好:按期圆满完成任务书中规定的项目;能较好地运用所学理论和专业知识;有一定的结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,并有一定的技术含量.立论正确,计算,分析,实验正确,结论合理;有一定的独立工作能为,科学作风好;设计〈论文〉有一定的水平.
文字材料条理清楚,通顺,论述正确,符合技术用语要求,书写工整.设计图纸完备,整洁,正确.
答辩时,思路清晰,论点基本正确,能正确地回答主要问题.
(3)及格:在指导教师的具体帮助下,能按期完成任务,独立工作能力较差且有一些小的疏忽和遗漏;能结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证,但技术含量不高.在运用理论和专业知识中,没有大的原则性错误;论点,论据基本成立,计算,分析,实验基本正确.毕业设计(论文)基本符合要求.
文字材料通顺,但叙述不够恰当和清晰;词句,符号方面的问题较少i图纸质量不高,工作不够认真,个别错误明显.
答辩时,主要问题能答出,或经启发后能答出,回答问题较肤浅.
(5)不及格:任务书规定的项目未按期完成;或基本概念和基本技能未掌握.没有本人结合实际的具体设计内容或独立见解的论证,只是一些文件,资料内容的摘抄.毕业设计(论文)未达到最低要求.
文字材料不通顺,书写潦草,质量很差.图纸不全,或有原则性错误.
答辩时,对毕业设计(论文)的主要内容阐述不清,基本概念糊涂,对主要问题回答有错误,或回答不出.
对毕业设计(论文)质量要求
----论文内容符合任务书要求
1.对管理类论文要求:
·对毕业论文的要求是一定要有结合实际的本人独立论证的内容.
·要求论点明确,立论正确,论证准确,结论确切
·论证内容要求有调查研究,有统计数据,对统计数据要有分析,归纳,总结,
·根据总结得出结论.
·最后有例证说明
管理类论文毕业论文行文的逻辑要领
增强毕业论文行文的逻辑力量,达到概念明确,论证充分,条理分明,思路畅通,是写好毕业论文的关键.提高毕业论文行文的逻辑性,需把握以下几点:
(1)要思路畅通
写毕业论文时,思维必须具有清晰性,连贯性,周密性,条理性和规律性,才能构建起严谨,和谐的逻辑结构.
(2)要层次清晰,有条有理写毕业论文,先说什么,后说什么,一层一层如何衔接,这一点和论文行文的逻辑性很有关系.
(3)要论证充分,以理服人,写毕业论文,最常用的方法是归纳论证,即用对事实的科学分析和叙述来证明观点,或用基本的史实,科学的调查,精确的数字来证明观点.
(4)毕业论文行文要注意思维和论述首尾一贯,明白确切.
(5)文字书写规范,语言准确,简洁.
2.对工程设计性论文要求:
·有设计地域的自然状况说明和介绍
·有原有通信网概况介绍及运行参数的说明
·有设计需求,业务预测
·有具体的设计方案
·有相应性能及参数设计和计算
·有完整的设计图纸
例如:A市本地SDH传输网设计方案
一,A市概况简介
二,A市电信局SDH传输网络现状(或PDH传输网络现状)
1,A市本地网网络结构,交换局数量及位置,传输设备类型及容量
2,存在的问题及扩大SDH网的必要性(或建设SDH网的必要性)----需求及业务预测
三,A市电信局SDH传输网络结构设计方案
1,网络拓扑结构设计
2,设备简介
3,局间中继电路的计算与分配
4,局间中继距离的计算
四,SDH网络保护方式
1,SDH网络保护的基本原理
2,A市电信局SDH网网络保护方式的选择及具体设计
五,SDH网同步
1,同步网概念与结构
2,定时信号的传送方式
3,A市电信局SDH网络同步方式具体设计
六,方案论证,评估
3.计算机类型题目论文要求:
管理信息系统
·需求分析(含设计目标)
·总体方案设计(总体功能框图,软件平台的选择,运行模式等)
·数据库设计(需求分析,概念库设计,逻辑库设计,物理库设计,E-R图,数据流图,数据字典,数据库表结构及关系),
·模块软件设计(各模块的设计流程),
·系统运行与调试.
·附主要程序清单(与学生设计相关的部分,目的是检测是否是学生自己作的).
校园网,企业网等局域网设计
·功能需求
·对通信量的分析
·网络系统拓扑设计
·设备选型,配置
·软件配置
·子网及VLAN的划分
·IP地址规划
·接入Internet
·网络安全
例如:××人事劳资管理信息系统的开发与设计
1,开发人事劳资管理信息系统的设想
(1)人事劳资管理信息系统简介
(2)人事劳资管理信息系统的用户需求
2,人事劳资管理信息系统的分析设计
(1)系统功能模块设计
(2)数据库设计
—数据库概念结构设计
—数据库逻辑结构设计
(3)系统开发环境简介
3,人事劳资管理信息系统的具体实现
(1)数据库结构的实现
(2)应用程序对象的创建
(3)应用程序的主窗口
(4)菜单结构
(5)数据窗口对象的创建
(6)登录程序设计
(7)输入程序设计
(8)查询程序设计
(9)报表程序设计
4,总结
设计报告格式与书写要求
·设计报告应按统一格式装订成册,其顺序为:封面,任务书,指导教师评语,内容摘要(200～400字),目录,报告正文,图纸,测试数据及计算机程序清单.
·报告构思,书写要求是:逻辑性强,条理清楚;语言通顺简练,文字打印清楚;插图清晰准确;文字字数要求1万字以上例如:(1)A市本地SDH传输网设计方案
一,A市概况简介
二,A市电信局SDH传输网络现状(或PDH传输网络现状)
1,A市本地网网络结构,交换局数量及位置,传输设备类型及容量
2,存在的问题及扩大SDH网的必要性(或建设SDH网的必要性)----需求及业务预测
三,A市电信局SDH传输网络结构设计方案
1,网络拓扑结构设计
2,设备简介
3,局间中继电路的计算与分配
4,局间中继距离的计算
四,SDH网络保护方式
1,SDH网络保护的基本原理
2,A市电信局SDH网网络保护方式的选择及具体设计
五,SDH网同步
1,同步网概念与结构
2,定时信号的传送方式
3,A市电信局SDH网络同步方式具体设计
六,方案论证,评估
(2)A地区GSM数字蜂窝移动通信系统网络优化设计方案
一,A地区GSM数字蜂窝移动通信现状
1,A地区概况;人口,地形,发展情况
2,系统现状;现有基站,话务状况
3,现行网络运行中存在的问题及分析
①接通率数据采集与分析
②掉话率数据采集与分析
③拥塞率数据采集与分析
4,话务预测分析计算
二,A地区GSM数字蜂窝移动通信系统网络优化设计方案
1,优化网络拓扑图设计
2,硬件配置及参数的优化
3,基站勘测设计及安装
4,交换局容量及基站数量
5,传输线路的设计
三,网络性能及分析对比
1,优化前网络运行情况
2,数据采集与分析
3,拨打测试
四,网络优化方案评价
(3)A市无线市话系统无线侧网络规划设计
一,无线市话网络概述
1,A市通信网络发展情况
2,IPAS网络特点
二,A市本地电活网络现状
1,现有传输网络结构
2,传统无线网络规划
三,无线网络规划设计方案
1,A市自然概况介绍
2,总体话务预测计算
3,IPAS网络结构设计及说明
4,覆盖区域划分,基站数量预测计算
(l〉每个覆盖区话务预测计算
(2)基站容量频道设计
5,基站选址,计算覆盖区域内信号覆盖情况
6,寻呼区的划分
(1〉各个网关寻呼区的划分
(2〉各个基站控制器寻呼区的划分
7,网关及CSC的规划
(1)网关到CSC侧2M链路设计
(2)CSC到CS线路设计
四,基站同步规划
(4)A市GSM无线网络优化
一,GSM网络概述
二,A市GSM网络情况介绍
2.1网络结构
2.2网元配置
2.3现网突出问题表现
三,GSM网络优化工作分类及流程
3.1GSM网络优化工作分类
3.2交换网络优化流程
3.3无线网络优化流程
3.3.1无线网络优化流程
3.3.2无线网络优化流程的实际应用
四,网络优化的相关技术指标
4.1接通率
4.2掉话率
4.3话务量
4.4长途来话接通率
4.5拥塞率
4.6其它
五,无线网络优化设计及调整
5.1网络运行质量数据收集
工程结构优化设计概述篇（10）
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51178337，50708076）；科技部国家重点实验室基础研究项目（SLDRCE11B01）；同济大学土木工程学院光华基金资助项目
作者简介：唐和生（1973-），男，安徽安庆人，同济大学副教授，博士
通讯联系人，E-mail:
摘要：采用证据理论作为传统概率的替代方法处理不精确的数据信息，提出了基于证据理论的可靠性优化设计方法.该方法针对给定的失效概率许用值Pf，通过计算证据理论的不确定测度Pl(F)，以Pl(F)
关键词：证据理论；微分演化；可靠性优化设计；形状优化
中图分类号：TU318；TU323.4 文献标识码：A
AMethodofReliabilityDesignOptimizationUsingEvidence
TheoryandDifferentialEvolution
TANGHesheng1,2,SUYu1,XUESongtao1,DENGLixin1
（1.ResearchInstituteofStructuralEngineeringandDisasterReduction,TongjiUniv,Shanghai200092,China;
2.StateKeyLaboratoryofDisasterPreventioninCivilEngineering,TongjiUniv,Shanghai200092,China）
Abstract:Anewmethodofreliabilitydesignoptimizationusingtheevidencetheorywasproposed.Evidencetheorywaspresentedasanalternativetotheclassicalprobabilitytheorytohandletheimprecisedatasituation.TheplausibilitymeasurePl(F)basedonevidencetheory,withPl(F)
Keywords:evidencetheory;differentialevolution;reliabilitydesignoptimization;shapeoptimization
基于可靠性的优化设计是不确定性结构优化设计的有效途径.传统的可靠性优化设计常采用概率模型，但概率方法需要足够的统计数据信息来拟合其概率特征，而实际工程中这些数据通常是无法准确获知的，所以传统概率方法面临巨大的挑战.
近年来，国内外很多学者致力于发展非概率的不确定建模手段，并在其基础上提出非概率可靠性优化设计方法，其中由Dempster\[1\]和Shafer\[2\]提出的证据理论具有较强的不确定处理能力，已经成为不确定信息表达和量化的有力工具，在多目标识别、信息融合、多属性决策等领域获得了广泛应用\[3-6\].而基于证据理论的工程可靠性优化分析刚刚起步，并且主要应用于机械与航空领域.Mourelatos等\[7\]将证据理论应用于内压容器可靠性优化设计中，研究了基于证据理论的失效概率或可靠度指标的计算问题.Bae等\[8\]运用证据理论解决机械工程中的不确定问题，实现了飞机机翼结构的可靠性优化设计.郭慧昕等\[9-11\]提出了证据理论和区间分析相结合的可靠度优化设计方法，将此应用于内压容器和气门弹簧的可靠性研究中.尽管已经取得了一些进展，但是证据理论仍然很少应用于实际工程的可靠性优化问题中，计算成本是导致该问题的主要原因.同时，基于证据理论的可靠性优化设计在土木工程中的应用还是一个新课题.
为此,本文采用证据理论处理不确定情况，引入微分演化算法降低证据理论在可靠性优化中的计算成本，提出了证据理论和微分演化算法相结合的可靠性优化设计方法，并将该方法应用于桁架结构的形状优化问题中，来验证本文所提方法的有效性.
1证据理论的基本原理
证据理论是由Dempster和Shafer提出的，又称为DS理论.它是建立在辨识框架上的一种不确定理论，设为辨识框架，它表示关于命题互不相容的所有可能答案的有限集合，类似于概率论中有限的样本空间，幂集2定义为辨识框架中所有子集的集合，证据理论是对幂集元素进行基本概率赋值\[12\].定义函数m：2\[0,1\]，A.当满足：
m(Φ)=0，∑Am(A)=1，（1）
称m为框架上的基本信任分配函数(BBA)，m(A)为A的基本信任度，表示证据对A的信任程度，若m(A)>0，则称A为焦元.
若m为框架上的基本信任分配函数，则称由
Bel(A)=∑BAm(B),（2）
Pl(A)=1-Bel()=∑B∩A≠m(B)（3）
所定义的函数Bel：2\[0,1\]为上的信任函数，函数Pl：2\[0,1\]为上的似然函数，Bel(A)表示对A为真的信任程度，Pl(A)表示对A为非假的信任程度，也称为命题A的似然度，两者之间的关系如图1所示，Bel(A)和Pl(A)提供了概率P(A)的上限和下限.由此可见，以概率论为基础的传统可靠性问题只是证据理论的一个特例.
图1对命题A的不确定描述
Fig.1UncertaintyrepresentationofpropositionA
对于认识不够透彻的不确定参数，可能会有多个专家提出不同的理论或不同的数据来组成多源证据，证据理论可以通过合成规则综合考虑各种证据源的影响.经典的DS合成规则为：假定m1和m2是同一辨识框架上的2个基本信任分配函数，焦元分别为Ai和Bj，则新的基本信任分配函数m为：
m(A)=∑Ai∩Bj=Am1(Ai)m2(Bj)1-K,A≠.（4）
式中：K=∑Ai∩Bj=m1(Ai)m(Bj)，表示证据冲突性的大小.此即为2个证据合成的Dempster法则.当证据冲突比较大时，应选用其他的合成方法\[13\].
2证据理论和微分演化算法相结合的可靠
性优化设计方法
2.1基于证据理论的可靠性优化设计模型
一般来说，基于概率理论的可靠性优化问题可表述为：
minF(xN,d),
s.t.P{gj(x,d)>g0}
P{gj(x,d)R,
j=1,2,…,k,
dL≤d≤dU,
xL≤xN≤xU．(5)
式中：x=\[x1,x2,…,xn\]T为n维不确定性量，分别服从一定的概率分布，\[xL,xU\]为不确定量x的名义值xN的取值区间；d=\[d1,d2,…,dm\]T为m维确定性量，\[dL,dU\]为d的取值区间；F和g分别为目标函数和约束函数；g(x,d)>g0表示结构发生失效，g(x,d)
当问题中不确定量的认识信息较少或不完整时，上述优化模型中的约束条件不能采用概率理论来建立，此时，可以利用证据理论的不确定建模手段解决这一问题.如图1所示，证据理论用似然函数和信任函数来进行不确定性度量，可以证明\[Bel,Pl\]是真实概率的区间估计，真实的失效概率或可靠度夹逼在该区间内：
Pl{gj(x,d)>g0}
P{gj(x,d)>g0}
Bel{gj(x,d)R
P{gj(x,d)R．（6）
由此，将Pl{gj(x,d)>g0}
minF(xN,d)
Pl{gj(x,d)>g0}
g0}>R，
j=1,2,…,k，
dL≤d≤dU，
xL≤xN≤xU.（7）
模型中Pl{gj(x,d)>g0}或Bel{gj(x,d)g0}g0}的计算进行详细阐述.
2.2基于微分演化方法的失效似然度计算
对于结构分析中出现的不确定量，证据理论将其表述为区间数.在计算结构失效似然度时，首先根据不确定量的可能取值范围，将其划分为有限个互不相容的基本区间作为辨识框架.以图2为例，不确定量x1的辨识框架X1={x11,x12,x13}，幂集2X1={Ф,{x11},{x12},{x13},{x11,x12},{x11,x13},{x12,x13},X1}，基于证据（专家意见或实测数据）分析，对幂集中的焦元进行基本信任度赋值，得到x1的基本信任分配函数m.
图2不确定参数基本区间
Fig.2Basicintervalsofuncertaintyparameter
然后，对每个不确定变量的焦元进行笛卡尔运算，得到联合焦元区间，以二维不确定参数为例：
C=x1×x2={ck=［x1m,x2n］:x1m∈X1,
x2n∈X2}.（8）
式中:x1m，x2n和ck分别为X1，X2和C的焦元区间.考虑到x1和x2的独立性，二维联合焦元的基本信任度m(ck)=m(x1m)m(x2n).
由于x1m和x2n都是区间，焦元ck在集合上为一矩形，显然，对于n维问题，联合辨识框架中的焦元为n维“超立方体”.令y(x,d)表示结构极限状态函数，结构失效域F为：
F={x:y=g0－g(x,d)
［x1,…,xn］∈ck}.（9）
在联合BBA和失效域F的基础上，可根据式(2)和式(3)计算结构失效测度Bel(F)和Pl(F)为：
Bel(F)=∑ckFm(Xc),
Pl(F)=∑ck∩F≠m(Xc)．(10)
可见，在计算失效测度时需要确定联合焦元ck是否满足ckF或ck∩F≠,图3描述了ck对Bel(F)和Pl(F)的贡献．从图3可以看出：1）若ymax>0，ymin>0，则ck∩F=，ck对Pl(F)和Bel(F)没有贡献，即ck不参与Pl(F)和Bel(F)的计算.2）若ymax
图3焦元区间对失效似然度的贡献
Fig.3Focalelementcontribution
toplausibilityofthefailureregion
因此，为准确判断，需要求解y(x,d)在ck对应的“超立方体”域上的极值，即
［ymin,ymax］=［mincky(x,d),mincky(x,d)］.（11）
求解式（11）中区间极值的主要方法有采样法和优化方法，采样法的精度很大程度上取决于采样点数目，计算代价巨大.优化方法会极大降低计算量，但由于不确定量x的焦元区间数目多，而且结构响应并不是简单的显式而是通过有限元分析得到的，故利用传统的优化算法求解复杂多维非凸的极限状态函数y(x,d)在ck上的极值显得非常困难.
近年来仿生智能优化算法被广泛引入到结构优化中，例如模拟退火法(SA)\[14\]、遗传算法(GA)\[15\]、微分演化法(DE)\[16\]等，其中DE是一种新颖的启发式智能算法，采用变异、交叉和选择3项基本操作，通过若干代种群演化操作不断舍弃劣质解，保留优质解，最终获取近似全局最优解.研究表明，微分演化算法在求解非凸、多峰、非线性优化问题中表现出较强的稳健性，同时具有收敛较快的优点\[17\].因此，本文采用DE提高y(x,d)区间极值的求解速度，如图4所示，从而减少优化设计的计算成本.
图4区间函数极值求解
Fig.4Intervaloptimizationforcomputingbounds
根据以上描述，基于证据理论的可靠性优化设计是利用微分演化算法在满足可靠性约束Pl{g(x,d)>g0}
图5可靠性约束计算流程
Fig.5Flowchartofcalculationofreliabilityconstraint
3算例分析
为了便于比较，取文献\[18\]中的25杆桁架形状优化进行讨论，结构形式见图6，弹性模量名义值E=68950MPa，作用于桁架上的荷载名义值列于表1，容许拉压应力\[σ\]=±275.6MPa，各节点三向允许的最大位移为8.89mm.其他参数见文献\[18\].
图625杆空间桁架结构
Fig.625barspacetrussstructure
表125杆桁架节点荷载名义值
Tab.1Normalvalueofjointloadfor25bartruss
节点号
Fx/kN
Fy/kN
Fz/kN
1
4.448
-44.48
-44.48
2
-44.48
-44.48
3
2.224
6
2.668
文献\[18\]对该桁架进行了确定性优化，本文在此基础上考虑不确定情况，将外荷载和弹性模量视为不确定的，假定其不确定信息（焦元区间及基本信任度）如表2所示，在2种不确定因素存在的情况下，进行既满足可靠度约束条件又使结构总质量最小的最优设计，该不确定优化问题的数学模型为：
findd=［A1,A2,…,A8,X4,Y4,…,Y8］,
minF(d)=∑8i=1ρAiLi+λM,
s.t.Pl{gi(x,d)
g1(x,d)=278.6-maxσk(x,d),
g2(x,d)=8.89-maxujl(x,d),
x=［F1x,F1y,…,F6z,E］．(12）
式中:d为尺寸和形状设计变量;x为不确定参数;Pl{gi(x,d)
考虑结构允许的失效概率Pf为0.05和0.1二种情况，采用本文所提方法对25杆桁架进行可靠性形状优化.Pf=0.05情况的评价函数收敛曲线和最终形状分别见图7和图8.图9给出最优设计时位移约束函数g2(x,d)的信任度和似然度累计分布曲线.为了与文献\[18\]的确定性形状优化结果相比较，根据图9，表3详细列出了应力和位移约束失效似然度.
表2外荷载和弹性模量的不确定信息
Tab.2Theuncertaininformationofloadandelasticmodulus
F1x/kN
F1y/kN
F1z/kN
F2y/kN
区间
BPA
区间
BPA
区间
BPA
区间
BPA
\[3.54.6\]
0.15
\[-48.9-44.5\]
0.2
\[-48.9-44.5\]
0.2
\[-48.9-44.5\]
0.2
\[4.24.6\]
0.65
\[-44.5-40.0\]
0.5
\[-44.5-40.0\]
0.5
\[-44.5-40.0\]
0.5
\[4.65.3\]
0.2
\[-40.0-33.4\]
0.3
\[-40.0-33.4\]
0.3
\[-40.0-33.4\]
0.3
F2z/kN
F3x/kN
F6x/kN
E/103MPa
\[-48.9-44.5\]
0.2
\[1.82.3\]
0.15
\[2.12.8\]
0.15
\[6065\]
0.1
\[-44.5-40.0\]
0.5
\[2.12.3\]
0.65
\[2.52.8\]
0.65
\[6570\]
0.5
\[-40.0-33.4\]
0.3
\[2.32.7\]
0.2
\[2.83.2\]
0.2
\[7080\]
0.4
迭代次数
图725杆桁架形状优化的收敛曲线
Fig.7Shapeoptimizationconvergence
historyof25bartruss
图825杆桁架的形状优化结果
Fig.8Optimumshapeof25bartruss
由图7可知，该算法具有很高的计算效率，25杆桁架形状的优化计算在迭代大约100次后已经收敛.从图9和表3可以看出，在Pf=0.1和Pf=0.05两种情况下，位移约束失效概率［P(g2
g2(x,d)(a)Pf=0.05
g2(x,d)(b)Pf=0.1
图9位移约束的信任度和似然度累积分布
Fig.9Cumulativebeliefandplausibility
distributionfordisplacementconstraint
\[Bel,Pl\]分别为\[0,0.066\]和\[0,0.036\]，失效似然度即概率上界均小于相应的失效概率许用值，满足设计可靠度的要求.由表3可知，由于考虑不确定性的存在，基于DS可靠性优化结果总质量要比确定性优化结果有所增加，但是从失效似然度来看，前者的可靠性（93.4%，96.4%）要明显高于后者（5%）.由此可见，对不确定量的认识信息较少，无法采用概率理论时，证据理论以区间测度\[Bel,Pl\]代替传统概率单值来描述这种认知不确定显得更为合理.由于基于DS的可靠性优化将使结构具有良好的鲁棒性，有效避免由于错误估计而造成优化结果的偏差.
表325杆空间桁架形状优化结果比较
Tab.3Comparisonofoptimaldesignsforthe25bartruss
设计变量
/mm2
文献\[18\]
结果/mm2
本文不确定分析
结果/mm2
Pf=0.05
Pf=0.1
A1
64.5
64.5
64.5
A2
64.5
64.5
64.5
A3
645
774.2
774.2
A4
64.5
64.5
64.5
A5
64.5
64.5
64.5
A6
64.5
64.5
64.5
A7
64.5
64.5
64.5
A8
580.6
838.7
709.6
X4
949.9
984.6
961.1
Y4
1406.6
1770.5
1375.6
Z4
3283.9
2599.1
3283.7
X8
1315.9
1322.5
1468.0
Y8
3544.8
3400.5
3533.2
总质量/kg
Pl(g1
Pl(g2
53.1
0.95
66.5
0.036
62.2
0.066
4结论
工程结构优化设计概述篇（11）
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
前言
随着国民经济的大幅度提高，我国人民的生活质量也得到了改善，人们对居住生活环境的要求也越来越高。为了能够适应我国人民不断提高的物质要求，建筑行业也随之做出了很多优化措施，尤其是建筑结构设计中的概念设计发展最为迅速。我国的建筑结构设计人员结合国际上先进的设计思想，并与实际情况相融合，在建筑结构设计中采用了概念设计的新思想，对我国的建筑行业发展具有重要的意义。
二、建筑结构概念设计概述
建筑结构概念设计也就是将实际经验作为依据，在没有经过精确计算的基础上，尤其是没有做出准确的力学研究的情况下，站在整体的立场去做结构设计。一般包含整体的设计方案，以及抗震细节方面的设计。概念设计向人们展现的是一种先进的设计理念，建筑设计工程师应该对建筑结构设计做到整体把握。
我国当前的建筑结构设计还有很多不足之处，以混凝土结构设计为例，设计中的力学分析是以弹性理论为依据的，但是截面设计却是以塑性理论的极限状态为依据，这两种理论显然是相互对立的，所以得到的分析结果就与实际情况不符。对于这种情况，应该采用概念设计理念。另外，目前我国建筑设计中过度使用计算机技术，而又不对分析结果做出科学研究，计算机也不可能模拟整个建筑结构设计过程。此时，建筑结构设计人员就应该运用概念设计理论去做出效果好、投入少的设计计划。概念设计在建筑结构设计中是不可或缺的一部分，对我国的建筑行业发展十分有利。
建筑结构概念设计的重要性
概念设计使得设计方案更完美
概念设计能够在建筑设计过程中对整个设计过程进行构架、对比，进而选出最优方案。结构设计中运用概念设计就会使得最终设计框架更加清晰，这可以为结构设计后期减少很多工作量，与此同时，还能够促使设计方案更加经济稳定。
概念设计鼓励创新思维
建筑结构设计人员随着实践经验的增多，概念设计就会做的越来越好，设计的方案就越好。可是，随着社会详细化分工，还有一些建筑设计人员过于依靠设计规定、参考设计规范，过度依赖计算机进行设计，这样做出的设计方案没有创造性。所以，在建筑结构设计中融入概念设计理念，能够激发设计工程师的创造性，为设计方案注入新的源泉。
运用概念设计能够判别计算机计算结果的准确性
一般来说，把握概念设计能够确保在设计过程中应用合适的设计原则，同时还能够解决设计中存在的不足并提升设计质量。当技术人员发现了设计中的不足时，还能够应用概念设计去研究其原因，探索引起问题的原因，这种方式在判定计算机计算结果中尤其重要。
此外，概念设计对计算机的计算结果还能起到补充作用。因为计算机只能对设计结果进行计算，不能处理设计初期数据，此时概念设计就起到了补充作用，通过概念设计可以找到投入最经济、效果最佳的设计计划。
四、建筑结构概念设计的优化策略
1、对整个设计目标进行优化
一般来说，很多外界因素都对建筑结构设计有影响作用，同时设计目标之间还存在着一定的对立性，如果想要提高某一个目标的要求，就势必会降低另一目标的要求。如果想要优化建筑结构概念设计，首先应该探索一种最优方案，促使具有相对性的目标处于一种平衡状态。
想要达到这种平衡就应该全方面考虑原因。最主要的就是要保证初期总投入、整年运营投入和收益这三个目标达到平衡状态。也就是运用概念设计的优化，努力确保前期投入和整年运营投入最少，而又能保证获得最大收益。这当中初期总投入的影响原因有很多，包含土地投入、建筑结构和装饰投入、水电暖通投入、自动化系统投入、防火系统投入等，但是最重要的影响因素还是来自于建筑土地的投入；整年运营投入指的是建筑结构和设施的维护、整理、管理等费用；收益指的是建筑过程中所得到的所有费用，其中包含出售、租赁和投入运营所获得的利润等。
一般情况下，前期总投入越多，自然会提高整年运营投入数额，但是与此同时所得收益也会有所增加。所以建筑结构概念设计的优化目的就是控制建筑前期投入和整年运营投入处于合理的范围中，做到收益的最优化，自然，当中还应该考虑到很多更加详细的问题。总之，概念设计就是确保设计方案能够得到最佳收益。
对概念设计约束进行优化
建筑物的稳定性、性能、舒适度等多种因素都对建筑结构概念设计都有一定的限制。怎样才能在既不超越这些限制，又能够减少投入、增加收益，这是建筑结构概念设计优化的一个主要方面。
建筑结构的设计限制一般划分为以下三种：条件限制、规范限制、隐性限制。条件限制包客观环境和客户需求两方面的内容。客观环境因素包括所占面积、四周的环境、政府相关部门的整体计划措施等；客户需要的内容就比较复杂，有些是对建筑物的占地面积、楼高做出的要求，也可能是建筑物的投入或者建筑物的具体功能等多方面的要求。规范限制则是有关部门所的强制执行的规定，它包含建筑物的最大高宽比、最大长宽比、混凝土的标号和强度、防水防渗漏级别、防火规定、人防需求等多方面。不管是条件限制还是规范限制，都属于建筑结构概念设计中强制性的规定，然而隐性限制却是建筑设计工程师进行概念设计优化的关键所在。简单说来，隐性限制需要建筑设计工程师对建筑结构概念设计有更深的理解，隐性限制属于隐形的限制，经常被人们忽略，可是实际上隐性限制才是概设计优化措施的重中之重。例如在建筑设计中将阳光不足、有缺陷的位置作为卫生间或者储物间，把光照好、地势优越的位置设计做为书房或者卧室，在等同面积的土地上设计更加舒服合适的户型等，这都属于建筑结构概念设计的优化策略。
3、结构体系优化和简图的计算
建筑结构概念设计中比较重要的一项内容是对建筑结构体系的设计，设计人员要通过建立建筑结构体系来呈现出完整的建筑结构。建筑结构体系作为一个整体，不能被分隔，并且建筑结构体系中任何单独的构件都没有任何意义，只有将所有构件组合才具有建筑结构体系的价值。所以，对建筑结构体系进行规划时要有整体性、全面性，绝对不能单独的对某一构件进行设计，然后再对多个部件组合，这样就会失去建筑结构体系的内涵，在建筑结构概念设计中要对简图进行计算，这个过程要使用结构构造的措施去做计算。简图计算是概念设计的关键环节，而且也决定了建筑结构计算的可靠性。所以在简图计算时一定要谨慎，而且要对简图进行优化。
4.虚拟现实技术的使用
应用设计人员使用工程组件库、数据库、知识库等创建一个具有建筑结构的虚拟三维模型，用来对现实进行模拟，这就是虚拟现实技术。这样建立出来的模型立体感很强，是具有现场感、真实感都的仿真系统。将虚拟现实技术应用到建筑结构的设计中去，能够重复对系统模型的参数进行动态设计和分析，这样能够得出不同情况的结果，经过多次比较和完善，从而将建筑结构概念设计更加完美。
五、结束语
在建筑结构设计的不断发展和革新过程中，前辈为我们积累了丰富的实践经验和技术。尤其概念设计，它是突破建筑结构设计传统思想的有利武器，概念设计将建筑结构设计进行了优化及创新，对我国的建筑业结构设计发展起到至关重要的推动作用。概念设计必将成为国际上建筑结构设计的主要设计理念，这也对我国的建筑设计人员提出了更高的要求，建筑结构设计人员应该坚持不懈地学习并理解概念设计理念，为我国的建筑行业做出贡献。
参考文献
