优化设计与优化方法篇(1)

【关键词】建筑设计；方案优化；策略；方法

【 abstract 】 along with the development of social development and progress, and pay attention to the scheme optimization is of great significance. This paper mainly introduces the architecture design scheme optimization related content, to understand scheme optimization, application scheme optimization.

【 key words 】 architectural design; Scheme optimization; Strategies; methods

中图分类号：TU2 文献标识码：A文章编号：

引言

建筑设计的理念是着眼于持久的长期价值，它通过良好的功能与适用性的产品，在很长一段时间里，能够给消费者带来很高的价值。因此在目标要求、市场要求、销售要求、材料要求、结构及其要素的合理选用与商品生命周期间的配合下。形成了最佳配比和系统优化的组合，避免了资源的浪费及增加无效的投入。

一、建筑设计方案优化的必要性

建筑设计方案优化是在建筑设计招标工作结束后 建设单位 与中标设计单位需要立刻展开的一项重要工作，其必要性在于：

1、中标设计方案有待成熟与完善

方案中标并不意味着方案的完善。通常情况下，自招标文件公布至提交方案．留给设计单位的有效设计周期不会超过40天。同时，依据招投标法规，招标期间建设单位与设计单位之间，除“答疑 之外不能进行其他方式的沟通，因此，在有限时间与有限交流的前提下，要求设计单位拿出能够充分领悟建设单位意 图、完全满足建设需求的方案是不现实的。此外为了加快进度，目前建设单位一般都采用”概念设计方案 招标。在功能布局及 技术标准等方面，中标设计方案的深度难以直接衔接后续的相关设计活动，需要在设计方案优化阶段加以深化与细化。

2、建设单位的技术要求有待明确与落实

目前的建设项目 尤其是大型复杂建设项目，面临功能、交 通、环保、景观、法规等越来越复杂的内外部环境条件和设计约 束，在缺乏建筑设计方案雏形的情况下，建设单位很难提出明确 详细的设计要求，其在设计招标文件中对功能需求建筑风格的描述往往是模糊的或是框架的。因此，在明确中标方案后，应该 基于中标方案的建筑布局，对各项技术要求、功能需求及设计约 束进行逐一细化、优化和协调 并最终落实和确认。

3、集思广益，博采众长

中标方案仅为一家单位的设计成果，其设计思路的局限性在所 难免。而设计招标过程中，少则三家，多则十几家单位参与设计，各投标方案的设计手法、设计亮点对开拓建设单位和中标设计单位的思路是有价值的，可以在设计方案优化阶段集思广益、博采众长，充分借鉴其他投标方案的优点，对中标方案进行优化完善。

鉴于这些情况 对于工程建设项目，尤其是大型复杂建设项目，方案优化工作已成为工程建设过程中不可或缺的工作程序和环节。建设单位要摒弃建筑设计方案优化可有可无的思想误区，在设计招标结束后不要急于展开后续设计，而要发挥各方优势，对中 标方案进行充分的优化和深化，使各项功能指标及技术措施更为合理，建筑风格定位更为准确，造价与运营成本更为经济，并为后续工程设计、工程施工等环节提供科学、系统的工作依据。

二、建筑设计方案优化的风险与原则

建筑设计方案优化的初衷往往都是好的，但是否所有的优化工作都能够实现目标呢？一些建设单位和设计单位虽然投入了大量精力、时间进行方案优化，但由于工作方法不当，往往出现调改了一个地方，却引发更多相关问题的现象。 因此，为了实现优化目标，达到理想的优化效果，在建筑设 计方案优化过程中，如下几条原则是应该严格遵循的：

1、坚持并充分发挥专业人员的主导作用

优化不成反遭劣化的原因可能来自多方面，但非专业因素过多地干预甚至主导优化过程是其中一项主要原因，一方面是建设单位的参与热情或领导的主观意愿不知不觉中影响或压制了建筑师的创作空间：另一方面，中标单位也常常存在任务完成式的被动工作心态“既然已经中标了 业主单位说怎么改就怎么改吧! ”结果是系统思考不足引发更多的问题，造成方案的劣化。虽然建筑设计方案优化是一项需要多方参与、博采众长的 活动，但同时也是一项专业性极强的工作。为确保优化方案的科学性与合理性，来自各方面的的意见与建议必须要经过建筑师 的整理、甄别与过滤后，通过专业的设计手段与技术举措加以落实。建筑师要摒弃任务完成式的消极态度。积极承担起方案优化的主导责任。同时，建设单位要给予建筑师以充分的信任与授权，并在工作程序、机制上给予保证。

2、识别并坚持中标设计方案的精髓，避免颠覆性的修改

设计招投标制度对中标方案的法律地位是有明确规定的，且大型重要项目的中标方案一般都经过了建设单位高层领导的认可，所以不能敞开来优化，而是应该充分挖掘、识别、提炼出原有中标方案的亮点，在保持原有方案精髓的基础上开展设计优化。

三、建筑工程设计方案优化的途径。

1、主管部门应加强对优化设计工作的监控

作为《建设工程质量管理条例》配套文件之一的《建筑工程施工图设计文件审查暂行办法》已由建设部颁布施行，它的实施将对控制设计质量提供重要保证，但《办法》中规定的审查主要针对设计单位的资质、设计收费、建设手续、规范的执行情况、新材料新工艺的推广应用等方面的内容，缺乏对方案的经济性及功能的合理性内容的审查要求。因此，为保证设计方案优化工作的顺利开展，建设主管部门在执行《办法》的同时，还要制定设计方案优化的评定标准和具体实施细则，并增加专业技术人员配备和审查力度，对各阶段设计成果进行全面审查。既要审查技术可行性，又要审查经济合理性。

2、推广标准化设计

标准化设计又称定型设计、通用设计，是工程建设标准化的组成部分。各类工程建设的构件、配件、零部件、通用的建筑物、构筑物、公用设施等，只要有条件的，都应该实施标准化设计。采用标准化设计的优点有：设计质量比一般工程设计质量高；可以提高劳动生产率，加快工程建设进度；可以节约建筑材料，降低工程造价。

3、建立必要的设计竞争机制

为保证设计市场的公平竞争，设计经营也应采用招标投标。

（1）作为业主，应明确设计招标虽需多支付设计费和增加前期准备时间，但设计方案优化可节省更多的投资。为此，各地首先应成立合法的设计招标机构。

（2）各地方主管部门应制定相应规定，确定项目设计招标范围，对符合条件的项目必须进行设计招标。

优化设计与优化方法篇(2)

【关键词】建筑结构设计；优化方法；概念设计优化

一个建筑要达到精美的效果，设计师需要把其美观设计与结构设计紧密结合起来。为实现在有限的空间、有限的资源的情况下，发挥出最大效果，最终达到经济化、实用性和适用性的良好目标，在房屋结构设计中，要采取适用、经济、安全、便于施工和美观这五种效果措施。而在房屋结构设计中，应用建筑结构优化设计方法可以满足这一要求，保证建筑美观、造型优美，同时又能够便于房屋的施工，使房屋安全、经济、适用，从而真正成为“经济适用”房[1]。

一、结构设计优化方法的理论基础

在进行工程项目和结构设计的过程中，需要考虑的因素很多，最终目的是要在保证设计对象基本适用功能和安全可靠性的情况下，把设计对象设计到最好的程度。这就涉及到工程和结构最优化的问题。用科学的语言来描述就是：利用确定的数学方法，在所有可能的设计方案的集合中，搜索到能够满足预定目标的、最令人满意的方案[2]。

从建筑理论上分析结构设计优化方法可以得知，结构设计优化方法主要体现在两个方面，其一是房屋工程部分结构的优化设计，其二是房屋工程结构总体的优化设计。后者的优化设计包括：屋盖系统方案的优化设计、围护结构方案的优化设计和结构细部设计的优化设计。穿插其中的，还包含选型、布置、受力分析、造价分析等项目，在实施过程中，应遵循一定的原则，结合具体工程的实际情况，从实际出发，围绕房屋建筑的综合经济效益目标进行结构优化设计。

在设计安全被保证的情况下，建筑师应开拓创新，挑战新的结构形式。在建筑结构设计的过程中，建筑师的设计意图应能够得到基本满足，应设置尽量符合规则的平面布局，使其对称；同时减少质量中心和刚度中心的差异，使建筑物在水平荷载作用下不致于产生太大的扭转效应。在竖直方向的布置上，应确保在满足功能要求的情况下，尽最大可能贯通竖向的承重构件；为使结构分析和设计上的难度不致于太大，减少不必要的经济浪费，使应力分散，转化层应尽可能少地使用；竖直方向的刚度要渐变，而不要突变，如若不然，在水平荷载作用下，突变处会产生严重的应力集中现象，这是非常不利于结构抵抗水平动力荷载的[3]。

二、结构设计优化技术的意义所在

在房屋结构设计中运用建筑结构设计可以起到非常好的效果，这不仅可以使房屋看起来更加美观，用起来更加实在，而且也能够节省大量的造价，起到良好的效果。采用设计优化的方法与采用传统房屋结构设计方法相比优点是十分明显的，它可以使建筑工程造价得到大幅度降低，降幅可达30%左右。要实现优化方法的技术性问题，材料的性能要合理利用起来，争取协调好建筑结构内部的各单元，达到建筑规范所规定的安全水平。同时，优化方法的技术性实现还可以合理决策建筑整体性方案设计，它可以有效实现建筑设计的经济化、实用性和适用性的良好目标。

三、结构设计优化技术在建筑结构设计中的步骤

（一）结构优化模型

房屋结构整体优化设计方法分以按3 个步骤进行。首先，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；其次，确定目标函数。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，从而使总费用最小；第三，确定约束条件。房屋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房屋结构工程，则是路房屋结构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。

（二）设定优化设计计算方案

房屋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，一般情况下，在计算过程中，应转化问题求解，即将有约束优化问题转化为无约束问题。可以利用起来的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell 法等。

（三）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。

（四）结果分析

对计算结果进行分析，确定最优设计方案。在上述步骤的执行过程中，涉及的问题包括多个方面，所以要全方位、多角度地考虑。这主要是因为建设投资这项工程的耗资非常大，涉及到的情况非常多，在设计中片面强调经济节约是不正确的。应满足技术上的相应要求，使项目达到相应的功能要求，与此同时，要反对重视技术，轻经济、设计保守浪费的现象。

四、结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用

（一）直觉优化（概念设计优化）技术与建筑结构设计

对于同一建筑方案，可以有许多不同的结构布置设计；确定了结构布置的建筑物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法：分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的：建筑物细部的处理更是不尽相同，这些问题是计算机无法完全解决的，都需要设计人员自己作出判断[4]。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。

（二）概念设计处理的实际建筑设计问题

概念设计所要处理的问题多种多样。但可以肯定的是希望通过概念设计，建筑结构能在各种不期而遇的外部作用下不受破坏，或将破坏程度降至最低。因此，分析如何应付建筑物可能遭遇的各种不确定因素成为概念设计的重要内容。其中，地震作用最为难以琢磨，破坏性也最大。故而，建筑设计过程中就应该未雨绸缪，从计算及构造等各个方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法则应尽量避免。刚度均匀、对称是减小地震在结构中产生不利影响的重要手段；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；多道设防思想能使建筑在特大地震作用下次要的构件先破坏，消耗一部分地震能量。这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。

总而言之，建筑结构优化设计方法的研究涉及面广泛，具有十分复杂的特点，是一项综合决策问题。适用、经济、安全、便于施工和美观是建筑工程设计优化追求的五种效果，而这五个方面的侧重点各不相同，相互之间又存在一些矛盾的地方，一个优秀设计的出现往往

是这五个方面的最佳结合。所以，在进行建筑设计的实践过程中，应加强实践探索，降低经济成本，以达到经济效益的最大化，从而在保证经节约经济成本和达到美观要求的情况下合理进行结构设计。

参考文献

[1]王智锋，孙之如. 建筑结构概念设计的优化[J]. 河南水利与南水北调. 2010（09）

[2]李锋. 浅谈现代建筑结构优化设计[J]. 科技资讯. 2010（26）

优化设计与优化方法篇(3)

绩效考核是企业人力资源管理工作的重要内容之一。它是企业人员明确岗位责任的前提，是企业确定岗位调配的基础，是企业进行人员培训和确定劳动报酬的依据，更是企业激励员工改善绩效，促进员工与企业共同成长与发展的工具，以努力实现公司整体战略目标的有效手段。良好的适合一个企业的绩效考核体系，不但能充分调动员工的积极性，提高工作能力和业务综合素质，更能推动企业的可持续性发展。

当前对于自我管理团队的绩效考核还仅仅停留在传统团队考核的层面，甚至于并不包含团队的思想，而仍然沿用团队之前的考核方法，并且更多的侧重于对事件后果的事后考核，考核体系的监督和控制作用远远大于鞭策和激励作用。这样的绩效考核理念和实际做法，没有考虑到自我管理团队的工作特点，缺乏对团队成员的有效激励，限制了自我管理团队效果的发挥，亟待改进。

关键词：自我管理团队 绩效考核指标 成员绩效 企业绩效 优化绩效

中图分类号： C29 文献标识码： A

绩效考核，是企业了解人力资源管理和理化和有效性的重要方法，它通过对员工的业绩贡献、能力发挥和自身成长的把握，来完成教育培训、职位升迁、奖金发放等方面的决策，其中最重要的目的就是促使员工积极工作，最终改善企业整体绩效。而自我管理团队作为一个特殊的群体存在，员工自我管理程度较高，任务清晰明确，且直接支持企业战略的实现。

一、企业绩效考核的意义

1、对企业的意义

团队任务的有效完成需要制度的约束，企业自我管理团队通过制定合理有效的绩效考核制度，来对团队和员工施加压力，从而创造效益。考核肯定会带来压力，这一点没有必要去美化和回避，这种压力的存在会使被考核者感觉不舒服，所以就会转换自己的某些能力以谋求新的舒适状态。这个转化的过程就表现出了绩效考核的监测和纠偏作用，在绩效考核体系的约束下，团队和个人都会朝着明确的团队目标、岗位职责以及责权利努力。一旦被考评者在工作过程中出现技术性或者方向性的错误，企业就可以通过绩效管理这个体系来帮助其进行纠正，从而使其达到原来既定的目标。

2、对团队的意义

绩效考评工作在团队内架起了沟通的桥梁，员工通过互相之间的测评和考察，借助于面谈和其他渠道多次对考核结果进行反馈、说明和申诉，促进了团队成员之间的沟通，改善了成员之间的关系，有助于建立相互信赖的环境。对团队整体的绩效考核，使得团队成员之间能更好的相互学习、互相促进，及时发现工作中的问题，并加以改进，最终获得团队整体效益的提高。

3、对个人的意义

对个人而言，绩效考核作为一种绩效控制的手段，通过考核评估员工对现任工作的胜任程度、对团队效益的贡献以及自身的发展潜力，以此来决定成员的褒奖和淘汰。其激励功能使员工体验到成就感和自豪感：从而能增强员工工作企业自我管理团队的绩效考核方法研究的满意感和归属感。同时，作为执行惩戒的依据之一，能够促使员工提高工作效率，改善绩效。

二、 企业绩效考核的设计思维

1、全面发挥绩效考核的作用

绩效考核并不是简单的任务考核，而是依据企业的战略目标，为了实现企业一系列中长期的企业目标而对员工的绩效进行考核。目前大部分的中小型民营企业都认为只要根据绩效考核的结果给予相应的奖励以激励员工就行了，在战略目的与开发目的的发挥上就不用太鼓励使用。这种思路是没有说服力的，经营者应规划企业长远的经营思路，确立科学的战略目标，明确企业现阶段的真正需求；同时也应重视企业员工的成长，有效提高员工的知识，技能和素质，促进员工个人的发展，实现绩效考核的开发与实施目的。

2、绩效考核与企业战略目标应一致

企业战略目标通过目标责任体系分解到各部门应与对应的责任人挂钩。对工作目标的分解，应组织相关责任人多次研讨，分析可能性，直到考核者和被考核者对目标责任达成一致，从而避免执行时产生阻力。

3、建立适合企业的绩效考核评价标准

绩效考核体系的科学性，可以保证经营策略的连续一致性，可以体现绩效考

核的循环过程。而指系设定的科学，全面，有效，直接关系到绩效考核的客观性

和公正性。

4、建立灵活的考核体系

绩效考核的目的是为了激励员工，发现问题并解决问题。考核体系一经确立并不是一成不变的，当发现问题时必须要及时地对影响绩效的环节和绩效考核的指标进行改进。因此，要强调考核方法的改进，不拖怠和只对有问题的员工进行奖惩措施，应该及时和立竿见影。

三、企业绩效考核体系的优化措施

1、细分不同层次的KPI评估对象，确定考核周期

要达到考核的各项指标，这就需要企业与部门，部门与员工之间共同的联动，不断的商讨，不断的在优化过程中反馈，改进程序，改善操作规程，以适应企业的发展。通过细分评估对象来进行约束，员工要达到考核的既定指标，必须是大家在实施前已经达成共识的目标。在优化的过程中也不是将所有员工的收入都和绩效考核的结果挂钩，而是将考核相关的数据每个月统计一次，年度再进行汇总，这些数据可以直观的反映出部门，员工的问题在哪里，如何进行针对性的解决。一发现通过考核某些方面有所改善，就马上将其形成制度化的规定，每前进一步，就马上加上一块垫板，让它不会再下滑。让好钢用在刀刃上，这比无目的的培训更加经济有效。

2、在员工分类的基础上，明确责任是绩效考核的核心

企业从高层到中层定期举办月度，季度绩效考核评价会议，由各部门对本部门绩效完成情况和影响因素做分析汇报，从而使影响企业，部门业绩状况的隐形信息能够充分显现出来。绩效考核的基础一职位分析也是非常重要的，职位说明看似游离于绩效考核之外，其实不然。职位说明是对组织中岗位的基本信息，设置目的，工作职责与权限，绩效标准，沟通关系，工作环境条件，任职资格等内容给予的定义说明，让员工自己清楚应该在什么时候做什么事情，才适合自己的发展与企业的壮大；新的考核体系下，明确考核的实施与优化目的是为了帮助各部门负责人更好的管理自己的团队，认识清楚自己的团队。部门负责人希望下属怎样干好业务，就怎样对其进行考核：关注什么就考核什么，当部门负责入对下属的期望值有变化时，就通过良好的沟通，重设(优化)考核指标，让作气氛更积极，更主动，让大家真正认识到考核的正面积极作用。

3、真正形成公司内在的压力传递机制和激励机制

压力机制能够保障企业顺利向组织以及成员传递目标和市场竞争压力，使组织成员明确目标、知晓策略、清晰路径，能够有效地理解目标并承载重负；而激励机制能够保证组织成员具有高涨的热情、积极的心态和健康的愿望，从而促进组织成员不断进行更具成效的价值创造，依靠这两种机制，共同形成推动企业成长的动力机制。而绩效管理正是这两种机制的强化点和关键点，通过建立起高效的绩效考核体系，就能够在公司内部奠定坚实的发展基础，形成良好的考核氛围。

4、要充分运用好绩效考核结果

注重强化企业发展与员工的关系，使员工有荣誉感，成就感急归属感，逐步将考核结果与员工任免，职务升降，调薪，培训等工作结合起来，而不是由部门领导直接打分说了算。绩效考核体系建立之初，是为了更好地评估员工对团队和组织绩效的贡献，更好地在薪酬分配过程中体现公平性原则，绩效考核的结果应该与薪酬体系中的动态工资部分紧密结合，形成绩效工资方案。在实际应用中，通过赋予具体的指标权重，以及团队绩效和个人绩效的调节系数，便可以达到团队绩效和个人绩效的有效结合，使考核的结果更贴近实际，使考核的优化措施更具备说服力。

参考文献

[1]黄群慧现代企业管理――变革的观点北京经济管理出版社 2002

优化设计与优化方法篇(4)

【关键词】桥梁设计；桥梁优化；仿生法

一、仿生法概述

本世纪以来，我国社会面临着新的发展挑战，建筑工程行业也遇到了新发展难题，为了解决这些难题，人们必须考虑出以最少资源建造出较好建筑工程的方法，桥梁设计中的仿生法便由此而诞生。自然界中的生物能够在发展过程当中逐渐形成一个自我发展的系统，这就是所谓的生态系统。在这么一个系统当中的各部分都有着自我存在、自我发展的方式和规律。这些规律和方式所具有的稳定性和协调性，就是人类在发展过程当中应当予以借鉴的内容。

因此，仿生学的理念可以被桥梁设计所借鉴，成为后者的指导思想和原则。生物学告诉我们，生物圈在具备着各种需求的同时，也满足着各种需求。但是，人类只是生物圈当中的一个很小的子集，自然界的竞争观念和竞争缓解规则都能够被我们借鉴起来。生物圈里有着许多合理系统和存在结构，具有小巧性、灵活性和高效性等特点，将它们仿生法运用到桥梁设计、桥梁优化当中，将会对建筑业有莫大好处。仿生法的基础应用理念是仿生理念，它能够使桥梁设计师的思维得以拓宽。仿生概念应当从以下方面来理解，一是宏观仿生，它以生物或物体的外部构造、纹理、造型、运动规律、材料性能作为模仿的对象；二是微观仿生，其模仿对象是生物体的内部，比如神经、循环和免疫等系统功能，通过模仿上述系统，确保桥梁设计的合理性。

二、桥梁设计和优化过程中对仿生法的应用

桥梁设计当中不少形式是受启发于生物界或者大自然，不少能够找到其原型。由于仿生法有宏观与微观之分，桥梁优化设计的应用中也有宏观与微观之分。然而，在细节上，宏观与微观两者都会有各种的效仿细节，这些效仿细节能够于新载体上形成全新整体。

1桥梁形态上的仿生

一个西班牙籍的设计师卡拉特拉瓦在对桥梁进行设计时，最初会现在形态上开始仿生，这种灵感来源始于效仿骨骼形态和植物形态，富含自然主义。他的设计也会对另一位西班牙籍的设计师高迪的思想进行借鉴，效仿牛头结构和人体脊柱的骨骼结构等等。人们对其评价各异，有的人给予怪异、荒诞和施工难的评价。然而设计师自己则认为自身的仿生缺少较高的技术含量，只是单纯地效仿自然系统，所需建筑材料就是钢筋混凝土，这是最常见的材料之一。

然而应用仿生法可不能随意进行，它必须结合桥梁的需求，对需要仿效的结构进行合理仿效。许多生物结构形态的仿效性较强，然而施工过程中可能会出现一系列问题，比如结构太复杂、自重过大或者沉降以致开裂等等。因此，设计过程中要做好合理性和可建造性的研究和规划才能够对仿生法进行运用。

2桥梁建筑材料的仿生

自然界是一个宝藏库，不仅有各种矿石资源和自然资源，供人们生活和发展使用，人们还可以从自然界里获取灵感和启发。现代建筑行业也从大自然当中获取了不少的启发和灵感，日益强调绿色建筑，以及建筑资源的充分利用和可持续利用。因此，桥梁设计师应当把桥梁建筑材料的利用发挥到最大化。当今科技发展飞快，国内桥梁建筑业也获得了较多的技术支持，出现不少新型的仿生材料，对当前现有的建筑材料有所改善和提高。比如水泥与贝壳相比其抗拉性要更弱，这是因为贝壳有高达九成以上的石灰石，启发着人们要仿造贝壳的化学组成，以提高建筑物抗拉性。此外，桥梁还需要有防腐蚀性和防水性，吉林大学的一个仿生实验对蝴蝶翅膀鳞片的防水性和自洁性有所发现，这也是可以被运用到桥梁的设计当中的。

3桥梁结构上的仿生

桥梁设计可以大量借鉴和应用生物界当中的骨骼组成结构形态，比如人类的骨骼结构，主要由髋、足、胫、股等组成，人体自重量是由足骨来分解的，需要承受体重的骨骼，其骨质都因此而比较密实，这样的生物形态可以被运用到桥梁设计当中，对于设计师思考桥梁承载力分散方式的问题有很大的启示，也是能够保证桥梁持续性和使用功能的一个重要原因。卡拉特拉瓦的设计作品科兹桥，就是对人体骨骼进行效仿较为成功的一个桥梁工程作品，该桥建造于耶路撒冷，在2010年开始投入使用。

4桥梁功能机理的仿生

仿生学的研究对象主要为自然界动植物的机理和功能，比如行为、能力转化以及力学等等。这些方面人类已很早开展了仿生应用，例如飞机模仿了鸟类翅膀原理和技能。然而，最初的机翼在运用过程中又出现的新的问题，比如震颤问题，于是人们由从大自然和生物界当中去寻找新的解决方案和启发，最终从蜻蜓身上找到了启发--模仿了蜻蜓翅膀的翅痣，以获得平衡性，很好地使震颤问题得以解决。桥梁寿命会受到自然气象与灾害的影响，比如地址、狂风和洪水等。桥梁的跨度也越建越大，其自身的重量越来越大，桥梁的结构必须要达到合理性才能够保障自身的平衡性和稳定性。为了保障桥梁的稳定性和安全性，需要对自然界中的动植物保持稳定性原理进行借鉴。德国某大学研究室长期研究稻目类和楔叶类的植物，最终发现巴西一种巨型的木贼草和木贼的细胞能够自行调节刚度，使得自身能够对外界压力有所适应。这种结构和机理可以被借鉴于跨桥的桥塔和桥墩的设计当中，使得该种桥梁能够具备与生命体质相似的特征，以保持自身的稳定性与安全性。

5对生物神经系统的仿生

生物所生活的环境是千变万化的，各生物为了保持自身对环境的较强适用性，都有各自神奇的办法，有生命的生物具备神经系统，因此可以依据外部环境变化对自身进行调整，以适应变化和发展。然而桥梁并没有生命，不能够运用神经系统来自我调节，对于外界的压力也只能被动地接受。因此，为了减少建筑资源浪费的现象，提高桥梁对环境的适应能力，阻尼器等等的仿生发明也开始运用到桥梁建筑工程当中，为桥梁建造出"神经系统"。电子信息时代使得效仿动植物建造神经系统的难度大大降低了，信息技术能够使人们更轻易地为桥梁建造出自己的神经系统。工作人员能够利用计算机，感知、记录桥梁所受的外部环境，并分析数据，得出调整的方案和计划。这不仅能够确保河道能够正常通行，还能提升桥梁的寿命和安全性，使其在遭受自然灾害、外部风险时也能像生物那样自我调节、适应环境。

三、结束语

大自然中，事物间的联系是普遍存在的，建筑学和生物学间的联系其实并没有我们想象中那么远。当今社会，创新理念和借鉴学习能力已越来越重要，仿生法对于建筑行业、对于桥梁的优化和设计所发挥的作用也越来越重要和明显。仿生法对于桥梁寿命的提高、桥梁稳定性的提升也有重要意义。本文从五个角度对仿生法进行了介绍和分析、阐述，，期望能够填补相关研究空白。

优化设计与优化方法篇(5)

关键词：城市轨道；交通枢纽；公交客流；疏解组织

中图分类号： U491 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-65-2

1 概述

随着城市轨道数量的逐渐增多，人们的出行已经不能达到最初的目的了，建设城市轨道交通的目的就是为了人们的出行提供更加便利的条件，但是随着人口数量的逐渐增多，城市楼房建设的逐渐增多，城市轨道的逐渐增多，人们的乘车出行出现了非常严重的问题，现在的车辆越来越多，人们在出行的时候会遇到严重的交通阻塞，浪费了人们大量的时间去等车，给人们的日常生活造成了极大的困扰，与之前的轨道建设目的越行越远。

2 城市轨道交通需要进行疏解和优化的必要性

随着我国社会经济的不断发展，人们的生活水平逐渐提高，以往的生活方式已经不能满足人们的需求，所以现在的私家车越来越多，造成了严重的交通阻塞，给人们正常的生活带来了极大的困扰，所以及时的采取正确的措施进行客流疏解和优化已经成为现阶段重要的发展目标。

我国现在基本国情就是国民经济水平不断的提升，城市进成化不断的提高，但是随之而来的就是人口迅速的膨胀，土地资源日益短缺，造成了严重的交通拥堵，现在交通的问题已经日益严重，给人们的生活造成了极大的不便，城市轨道交通以运输量大、成本低、安全准时、快捷舒适并且还具有很高的节能资源，正是因为这种优势，人们才将城市轨道作为公共交通方式，还能够有效的解决交通的问题，大规模的发展城市已经将其作为城市轨道交通的第一选择。交通枢纽站作为城市轨道交通运行的主要设备，所以采用疏解客流量方式非常满足迅速膨胀的交通需求，首先的任务就是保证旅客的乘车安全和换乘的便捷，给乘客提供极大的便利条件，但是长期以来轨道交通的阻塞问题没有有效的方式将其彻底的解决，在交通枢纽站客流组织的疏解过程中涉及到多种复杂的问题，正是存在这些问题，才导致现在的轨道交通出现严重的阻塞，还有就是不能提供高质量的服务，带来了许多的问题，目前，国家轨道交通想要对交通进行正确的疏解，虽然改善了客流组织，但是还是存在较多的问题，不能起到很好的治疗效果，尤其是一遇到其他的影响因素，交通问题就会显现出存在的较多弊端，体现了疏解客流组织能力的不足，甚至是遇到火灾、寒暑假、大型活动等等这些紧急情况时，就一定会造成严重的交通堵塞问题，出现非常混乱的局面，严重的影响到人们的正常乘车，甚至有一些人因为这件事会耽误重要的会议和面试，造成最终的失败。所以建立健全一个行之有效的行车方针，能够制订一套能够进行紧急疏解客流量的制度方案成为交通运输的重要任务之一，城市轨道交通是一个非常封闭的环境，一定遇到火灾等危害时，在人流非常密集的地方进行人流疏散，耽误的时间太长，就会造成更大的损失，威胁到更多人们的生命安全，在拥堵的环境中如果出现危害，人们会产生较为恐惧的心里，会造成人们的绝望的心理出现，这非常不利于乘客自己想办法自救，从而选择了不恰当的自救办法，如果出现这种情况的话，就非常不利于乘客的疏解，为乘客的疏解造成很大的困扰，那么如何科学有效地在短时间内对客流组织进行疏解就成为轨道交通重要的解决问题。所以为了避免造成更多的生命损失，避免在拥堵的环境中造成群集事故的发生，从车站的规划设计、疏解客流组织设定方案等多方面进行考虑，设定一套最为正确的疏解方法，保证乘客的乘车安全。

3 疏解客流组织的设计方法

通过对国外的轨道交通疏解方式的借鉴，我们也建立了一个行之有效的设计方式，保证了客流量正确的疏解，相对于国外方面的轨道交通，我国的轨道交通方面就不具有优势，还是处于比较落后的方面，所以我国借鉴了国外交通轨道的仿真软件进行交通运营情况的仿真，这种方式的应用可以有效的找到我们国家轨道交通疏解过程解决问题的关键点，能够对其进行有效的优化，并且应用这种方法已经有效地解决了轨道交通换乘的问题，为换车提供了便利的条件，通过这种软件的不断应用，我们已经提出了有效的优化设计，提高了换车的效率，为人们的乘车节省了大量的时间，国外的仿真软件已经非常的成熟，但是我国因为不想要照抄照搬国外的设计方式，我们自己也投入了深入的研究，争取找到更加有效的办法进行疏解客流量，虽然我国已经加大了投入力度，但是还没有达到成熟的地步，所以仿真软件已经被广泛地应用到了各个环节。

4 城市轨道交通中存在的问题

城市轨道交通中存在较多的问题，就是主要将目标放在了换乘客组织的优化当中，但是这个阶段本身就具有很强的自主性，所以在进行优化的时候对产生的干扰问题考虑的非常不充分，结果使得矛盾更加突出。还有就是枢纽站的客流引导和服务的设备建设得非常不合理，在通行时疏解能力不足，就造成了严重的交通拥堵，换车耽误的时间较长，绕行现象非常的严重。在交通枢纽站更多的注意的是乘客流，忽视了非乘客流，所以因为疏解对象的忽视较多造成了严重的堵塞过程。

在进行优化设计的时候，提出了从不同的方面进行客流组织工作的优化和改善，为后期的处理提供便利的条件，从客流量运行枢纽的过程中设立重要的配制，提高服务的质量，加强对客流量的疏解，保证每个乘客可以找到自己的行走方向，不要在车站停留过多的时间，如果人们都在不断的寻找方向，就会造成人群的集结，造成人群的拥堵，从整体上进行分析，规划乘客的行走路线，采用交通的仿真软件对发达的城市进行规划设计才是最重要的，对枢纽站的客流量组织进行优化，提供更高端的设计方式。

在进行客流量的疏解路线的规划设计时采用了三种有效的方式：平面交叉疏解、立体交叉疏解、源头控制。还调整了客服设备的配制和属性，进行设备数量的合理配制，调转了设备的运转速度，改变了设备的衔接方向，优化了乘客的组织管理。首先就是控制了进站出站的乘客数量，规定了乘客的进站时间，提高了流转的速度，主要提高人们的行走速度，避免出现乘客的停滞时间，就会使得路口运行比较通畅。采用了引导法，在各个车站设立了广播系统，加大对人们的服务，帮助人们尽快走到目的地，有效避免了乘客出现停滞造成堵塞的现象。

通过对传统模式下公交换乘疏散的特性分析可知，缓解枢纽区域交通拥堵的一个有效手段是加强轨道交通枢纽的一体化设计，尤其是针对那些设施分散、功能离散、管理涣散的枢纽区域，更需要对其区域进行设计优化以及功能的整合，其中包括结点设计、控制设计、公交优先设计等。这样可以提高公共交通换乘的便捷性，进而提高轨道交通枢纽的服务水平，从而一方面提高轨道交通枢纽交通的吸引力，另一方面促使交通方式的转移，使更多的乘客从私家车向公交车转移，这两方面均可以使枢纽的疏解度得到提高。枢纽疏解度指单位时间内枢纽疏解的客流量，又可称之为疏解速度。由此可知当疏解时间一定的时候，疏解速度越大，所疏解的有效客流就越多，因此就能有效地解决枢纽区域的拥堵问题，从而缓解道路的拥堵。轨道交通枢纽的吸引范围也得到了加强和扩大，同时也会集散更多的客流量。

5 结束语

随着我国经济建设的不断加强，人们的生活方式已经得到了极大的改善，人口的膨胀造成了土地资源的缺乏，城市轨道数量的增加同时还提高了人们出现不方便的概率，就连去一个比较近的地方都会花费较多的时间，这种现状的存在造成了人们出行的极大不方便，所以为了达到建设轨道的最终目的，我们就必须对枢纽站的客流量组织进行疏解和优化，提出更加有效的设计方式，减少客流量的拥堵现状的出现，为人们带来更多的便利。

参 考 文 献

[1] 马国荣.城市公共交通的系统发展方向[D].成安大学，2012.

[2] 葛宏伟.城市轨道交通带来的问题分析[J].城市轨道，2012（4）：99.

优化设计与优化方法篇(6)

关键词：机械优化设计；理论；方法

随着现代社会科学技术的发展，机械设计领域的概念和思维方式也在不断发生变化，机械设计能够在一定程度上反映出社会群体对客观世界的认知，并且遵循客观事物的发展规律来开展优化设计。因此加大力度探讨机械优化设计理论方法，能够为机械优化设计的未来发展指明方向。

1 机械传统设计与优化设计的对比

机械优化设计是基于最优化设计的，主要以数学模型作为优化设计的基本途径。优化设计的方法及思维属于优化方法的范畴之内，这种设计思想会使得各种参数顺着理想的方向能够自我调节，在这种模型精确计算的条件下，从各种可行性相对较强的设计方案中择优选取最佳的设计方案。由于设计方案较多，那么就需要使用电子计算机加以筛选，这主要得益于电子计算机的运行速度非常快，从而从诸多设计方案中筛选出最优方案。虽然在实际的数学建模过程中需要进行一定地简化处理，可能会导致计算所得的结果与实际值存在一定的差距，但是其基于客观规律以及数据，又无需花费太高的费用，所以说，这种建模计算的方法具有经验类比或者试验途径不可比拟方面的优势之处，再加上一定的经验依据，就能够获得一个非常理想的设计结果。虽然传统设计也追求最优化的设计结果，一般是基于调查、分析，按照实际需求以及实践经验，参照类似于工程设计，经估算、类比以及试验等过程，对寻优过程进行构思、评估、再构思以及再评估等，从而最终确定设计方案，最后开展刚度、强度以及稳定性等方面的计算。然而在传统设计过程中，存在主观方面、时间以及工作量过多等方面的影响，由于这些影响因素的存在，使得设计结果的最优化选择无法正常进行，这些设计结果的计算也仅仅具有校对、核验以及补充等方面的作用，只能对原有方案的可行性加以证实。传统设计往往需要花费高额的资金以及人力，而且最终结果也与初始设计试验范围差不离。所以说，传统设计主要受到主观因素的影响，得到的仅仅属于满足最初设计要求的设计结果，并非最优化设计结果。

2 优化设计方法的评判指标

效率要高、可靠性要高、采用成熟的计算程序、稳定性要好。另外选择适当的优化方法时要进行深入的分析优化模型的约束条件、约束函数及目标函数，根据复杂性、准确性等条件结合个人的经验进行选择。优化设计的选择取决于数学模型的特点，通常认为，对于目标函数和约束函数均为显函数且设计变量个数不太多的问题，采用惩罚函数法较好；对于只含线性约束的非线性规划问题，最适应采用梯度投影法；对于求导非常困难的问题应选用直接解法，例如复合形法；对于高度非线性的函数，则应选用计算稳定性较好的方法，例如BFGS变尺度法和内点惩罚函数相结合的方法。

3 机械优化设计理论方法

3.1 准则优化法

在机械优化设计理论方法中，所谓准则优化法，就是指以物理学和力学等原则来构造并优化机械设计的方案，以促进机械优化设计的顺利进行。准则优化法在实际应用中具有良好的优势，其概念直观性较强，并且计算过程简便，即便是在约束条件相对较少的条件下，准则优化法的实际优化效率相对较高，因此在工程中具有良好的应用效果。但就机械优化设计的实际情况来看，准则优化法也不可避免的存在一些不足，尤其是在实际应用中，其所考虑的范围具有一定局限性，一旦实际约束条件较多，会严重影响机械优化设计的效率，因此在机械优化设计中，应当对此项因素进行深入衡量和分析，以全面提高机械优化设计的质量和效果。

3.2 线性规划法

在机械优化设计理论方法中，线性规划法是基于数学极值的基本原理上所提出的，以目标函数、约束条件以及设计变形的线性优化为主要因素进行分析，以此作为主要的求解方式。线性规划法中常用的两种方式是单纯形法与序列线性规划法。

其中单纯形法是美国学者所提出的一种具有直观性的线性问题求解方法。单纯形法在机械优化设计中也存在一定不足，极易受到收敛条件、压缩因子以及扩展因子等多种因素的影响导致难以准确计算出机械优化设计的最优解。因此为保障机械优化设计的实际效果，应当全面衡量各项因素，包括初始单纯形的各顶点线性独立情况以及新单纯形构成后对实际收敛情况进行准确的验算，并严格检查计算结果是否满足相关精度要求，从而全面提高机械优化设计的质量和效果。

序列线性规划法则相对简单，主要是在初始位置将目标函数集约条件进行展开，促使非线性规划向近似线性规划逐渐转化，并对最优结果进行求解，并采取科学合理的计算方式进行反复求解，直至满足机械优化设计的精度标准，从而提高机械优化设计的质量和效果。

3.3 非线性规划法

就机械工程的实际情况来看，大部分机械工程的性质都属于非线性规划，随着非线性程度的不断加大，难以将其完全简化为线性问题。非线性规划正是基于数学极值的原理所开展的机械优化设计，通过无约束直接法、无约束间接法和约束直接法、约束间接法等对优化问题进行不断求解，以保证机械优化设计的质量和效果。

3.4 现代优化设计理论方法

在机械优化设计中，往往存在不同种类的约束、变量及目标函数，为保证机械优化设计的质量和效果，机械优化准则法能够结合机械优化设计的实际情况，积极推导出不同的优化准则，但其实际通用性并不理想。规划法在实际应用中需要进行多次重复验算，此种情况下往往需投入大量的人力物力资源，并且实际优化设计的效率并不理想，甚至在一定程度上限制了规划法在现代机械工程项目优化设计中的应用深度和广度。随着现代社会科学技术的发展，机械工程中优化设计的难度也不断加大，有必要积极选取合理的优化设计方法来提高机械优化设计的总体质量和效果。

结束语

总而言之，机械设计优化是基于传统机械设计理论基础上所提出的，通过与现代设计方法的协调配合，促进一种科学化的优化设计方法的形成，在机械工程中，有助于改善机械优化设计的质量和效果，促进机械产品达到高质量和高水平。随着现代社会科学技术的发展，机械优化设计方法也不断进步，每一种机械优化设计方法都具有各自的特点和应用领域，能够针对机械产品的性能及其他因素选取核实的设计变量和最优的设计方法，从而促进机械优化设计目标的实现，为机械优化设计的发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]吴亚明.机械优化设计的应用发展分析[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2015（6）.

优化设计与优化方法篇(7)

【关键词】建筑结构设计 优化方法 房屋结构设计 前期设计 细部结构 基础结构

在社会持续发展和生活质量不断提升的背景下，人们对房屋建筑的要求正在从实用性转化为安全性和功能性，这给房屋设计提出了更高的要求，如何开展房屋结构设计工作，如何更好地控制和管理房屋结构设计工作成为当务之急。当前建筑结构设计优化方法成为行业验证和优化房屋结构设计的主要方法，有了建筑结构设计优化方法作为基础，房屋结构设计工作的经济性和功能性就有了保障，以建筑结构设计优化方法的应用为平台，房屋结构在安全、实用等环节就有了根本的保证。所以，在房屋结构设计工作中应该推行建筑结构设计优化方法的应用，从房屋结构的前期设计、细部结构设计、基础结构设计等重点环节出发，更好地发挥建筑结构设计优化方法的优势，建立起房屋结构的验证、计算和控制新体系。

1 建筑结构设计优化方法的概述

建筑结构设计优化方法是从理论上和经验上对建筑结构设计进行优化，以建筑结构设计优化的方法进行建筑结构的分析和认知，使建筑工程结构得到总体的优化，是建筑设计以及建筑工程分部得到结构优化和设计完善。对于建筑结构设计优化方法行业应该采取重视的态度，要控制建筑结构设计的重点环节，例如：应该尽量缩小质量中心和刚度中心的差异以及建筑的平面结构尽量对称与规则，合格的建筑结构设计必须满足这些基本的要求，这样的建筑结构设计意图才能够通过优化的评定。此外，建筑结构设计优化方法要求在水平荷载作用下建筑物不会产生很大的扭转效应。必须在满足建筑相应的功能条件下，在竖直方向布置尽量让竖直方向的相应的承重构件上下贯通。在结构设计中，为了减少结构设计与分析上的难度以及经济性，我们应该尽量避免使用转换层结构。对竖直方向的刚度也有着相应的要求，要求刚度的变化必须是渐变的而不是突变的，否则在刚度 突变 的地 方会出 现严 重的 应力 集中，这不利于建筑结构抵抗水平方向的动力载荷作用。

2 建筑结构设计优化方法的重要价值

对建筑结构的设计进行必要的优化，在对于房屋结构相关的设计中的应用意义重大，不仅能够满足了建筑的实用与美观，而且还可以有效地对工程造价进行控制。对于建筑商来说，其当然希望用最少的投资，而获得最大的收益，然而又必须对建筑结构的科学性、可靠性以及安全性做出保证，这必然要求对结构设计进行优化。结构设计优化和传统房屋结构设计进行比较我们可以发现：运用设计优化的技术能够降低建筑的工程造价（6%～35%）。结构设计优化技术能够使得建筑结构内部的每个单元都得到最佳的协调，并可以对材料的性能进行最合理的利用。这样不仅能够保证相关规定的安全系数，还能够实现对建筑结构设计的经济性与实用性。

3 房屋结构设计中应用建筑结构设计优化方法的要点

建筑结构设计优化方法具有实践性和应用性的特点，在房屋结构设计中建筑结构设计优化方法的应用主要集中在如下一些主要环节。

3 . 1 前期设计环节建筑结构设计优化方法的应用

房屋设计前期应该注意应用建筑结构设计优化方法，以此来控制房屋的结构，并做到对设计工程造价的优化。在房屋设计前期，方案、规划和计划处于初始阶段，全面应用建筑结构设计优化方法可以显示出房屋结构设计中结构的忽略部分，可以使隐蔽的风险和隐患得以暴露，这有利于优化房屋结构的设计形式，也有利于更高设计方案和计划，取得经济、效率、效益等多方面的效果和收获。

3 . 2 房屋细部结构设计环节建筑结构设计优化方法的应用

房屋细部结构决定着房屋整体结构的质量与稳定性，在房屋结构设计时期由于没有具体的实物和真实的数据，很容易在房屋细部结构计算中产生误差，在各种不确定因素的影响下，导致房屋细部结构设计出现重大的偏差，不但容易造成房屋细部结构设计问题，而且也给房屋整体结构带来风险。因此，应该利用建筑结构设计优化方法对房屋细部结构展开全面地控制，使房屋细部结构设计得到不断优化，最终形成最佳的房屋细部结构设计效果，避免细部开裂、错位、断裂等问题的出现，全面提升房屋细部结构设计的安全性、经济性。

3 . 3 房屋基础结构设计环节建筑结构设计优化方法的应用

房屋基础结构直接关系到房屋结构的整体功能和稳定，因此在基础结构设计环节中要全面应用建筑结构设计优化方法，对地基地质、桩基类型、基础结构等方面的设计进行全面地控制，合理确定桩基工程的形式，把握桩身长度和直径，优化基础结构的方案，确定基础结构、施工技术和资金投入的平衡点，在全面进行建筑结构设计优化的基础上，提升和保证房屋整体结构强度、结构稳定性。

4 结语

房屋结构是决定房屋建设质量、房屋工程性能的基础性参数，对房屋结构设计工作展 开全 面优 化是设 计工 作的 基本 要求，同时也是工程领域的重要工作。采用建筑结构设计优化的方法针对房屋结构进行演算、重构和优化，是建筑结构设计优化方法应用的主要方面，应该重视建筑结构设计优化方法的使用，建立建筑结构设计优化工作的体系，构建建筑结构设计优化方法应用的结构，全面提升房屋结构的强度与性能，做到对房屋结构设计工作的有效加强。

参考文献：

[1]佟月强，郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012（8）.

[2]孙有果.结构设计优化技术在房屋结构设计中的具体应用探讨[J].科技致富向导，2011（26）.

[3] 郑智 ，乐肖军.结构设计优化设计技术与其在房屋结构设计中的应用[J].中国新技术新产品，2011（4）.

[4]叶少有，尹国.基于线性规划的结构设计优化[J].合肥工业大学学报：自然科学版，2006（1）.

[5]佟月强，郝明.试论结构设计优化技术及在房屋结构设计中的应用[J].科技与企业，2012（8）

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