优化设计是利用最优化数学方法解决工程设计问题(如在众多满足多个设计要求的设计方案中寻到最适宜的设计方案)的一种现代设计方法。优化设计集专业设计理论、数学最优化方法和计算机技术于一体,为工程设计提供了一种重要的科学设计方法,能够大大提高设计效率和设计质量。 钢筋混凝土框架结构具有造价低、平面布置灵活、便于标准化施工等优点,使其成为我国已建建筑的重要结构形式,而且在未来仍将保持良好的发展前景。因此,寻求该结构的科学合理的设计方法,对保证建筑安全、提高建筑投资效益是必要而迫切的。有限元分析法是借助计算机技术解决结构力学分析问题最先进有效的方法,将优化算法与有限元技术结合起来,对混凝土框架结构进行优化,探求优化理论与方法,是本文的研究重点。在分析传统结构优化方法的基础上,首先利用精确度很高的有限元法对钢筋混凝土框架结构进行内力分析,从而保证了基础数据的客观准确性;进而引入离散变量优化算法对钢筋混凝土框架结构如何应用这一理论的一系列问题进行了研究。通过建立以重量最小为目标的数学优化模型,把框架构件的截面边长作为参数化设计变量,位移、应力作为约束条件,进行有限元内力分析和优化计算,最后通过算例验证了这种离散变量搜索优化方法的可行性及用于结构优化设计结果可靠性。 本文的研究不仅可用于框架结构的优化设计,而且,对其它结构形式的建筑结构优化设计也有一定的参考价值;同时,采用优化设计还能缩短工期,节约工程造价,因此,有着非常重要的现实意义。