優化設計類論文投稿范文(兩篇）

　　下面是兩篇優化設計類投稿范文，第一篇論文介紹了高層建筑工程結構優化設計研究，給出了具體的方案優化設計，提高了結構的規則性。第二篇論文介紹了天然氣調壓系統優化設計，結合目前天然氣調壓系統中調壓閥所存在的主要問題，對天然氣調壓系統中調壓閥的優化設計進行分析。

　　《高層建筑工程結構優化設計研究》

　　摘要：本文介紹了某高層商住樓結構設計的主要內容，通過結構方案的優化設計，減少了該高層建筑結構不規則項，提高了結構的規則性，并對所采取的結構優化措施進行了總結歸納，以期對規則性超限的高層建筑工程在進行結構優化設計時提供一定的參考和借鑒。

　　關鍵詞：高層建筑;優化設計

　　1工程概況

　　本工程為某住宅小區內其中一幢高層商住樓，地下兩層，地上二十四層，地上各層層高均為3.0m，房屋高度72.30m。其中地上1~3層住宅部分嵌套有兩層商業裙房，裙房一層層高4.8m，二層層高4.2m，與主樓形成局部錯層結構。主樓平面尺寸基本呈矩形，長68.2m，寬17.25m，局部有凹進部分。裙房位于高層主樓北側及東側，其中北側部分寬度為12.60m，東側部分寬度為20.40m。三層以上均為住宅。工程所在地抗震設防烈度為Ⅶ度(0.15g)，設計地震分組為第三組，場地類別為Ⅱ類場地。

　　2初選方案

　　根據建筑方案條件，由于底部兩層商業裙房部分延伸進入主樓輪廓以內，為盡量保證商業空間的完整性，結構初步選定的方案為主樓與裙房連為一體，主樓采用剪力墻結構，裙房部分采用框架。由于存在局部錯層，結構建模時地上1~3層按四個結構層輸入，層高自下而上依次為3.0m、1.8m、1.2m、3.0m。通過使用中國建筑科學研究院PKPM工程部編制的結構分析程序《多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件SATWE》(V2.2版)進行結構分析初步試算，獲得了這一方案的試算結果，并通過試算結果對這一方案的合理性進行了判定。

　　3方案評價

　　根據《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要點》第二條：

　　(二)規則性超限工程：指房屋高度不超過規定，但建筑結構布置屬于《建筑抗震設計規范》、《高層建筑混凝土結構技術規程》規定的特別不規則的高層建筑工程。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2010)3.4.1條在高層建筑的一個獨立結構單元內，結構平面形狀宜簡單、規則，質量、剛度和承載力分布宜均勻。不應采用嚴重不規則的平面布置。3.5.1條高層建筑的豎向體型宜規則、均勻，避免有過大的外挑和收進。結構的側向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化。通過對初步試算結果結合規范規定進行判定，該樓扭轉位移比為1.33，平面凹凸尺寸與相應邊長的比值為33.63%，由于局部錯層形成的剛度突變，層高3.0m所在層與上一層層高1.8m的剛度比為68.77%，主樓質心與底部大底盤的質心偏心距為21.20%，均超過規范限值，初步試算結果存在“扭轉不規則、凹凸不規則、樓板不連續、剛度突變、塔樓偏置”共五項結構不規則項，屬于規則性超限的高層建筑工程。通過對結果進行分析，各指標超出規范限值幅度均不大，通過對結構方案進行優化，有可能消除部分不規則項，提高結構的規則性，從而使結構方案趨于合理。

　　4方案優化

　　通過與建筑方案設計者進行協調，在主樓與裙房之間設置防震縫將主樓與裙房斷開形成兩個獨立的結構單元，基本不影響其使用功能。而采用這一結構方案，可以消除“塔樓偏置”不規則項，故在方案優化過程中，筆者決定采用主樓與裙房之間設置防震縫的結構方案。接下來，筆者針對“扭轉不規則”這一不規則項進行了優化試算。由于主樓為兩個單元的塔式住宅拼成整體，長度方向較長，從而導致扭轉位移比偏大，筆者試算時將其分成兩個獨立的塔式住宅單元，根據試算結果，分成兩個塔式單元后扭轉位移比有所減小，為1.25，但仍大于1.2，“扭轉不規則”這一不規則項并未消除。

　　究其原因，主要是該塔式住宅左右剛度不對稱所致。所以此項優化措施并未達到消除不規則項的目的，最終確定仍采用兩個塔式住宅單元拼成整體的方案。針對“凹凸不規則”不規則項，由于其平面凹凸尺寸與相應邊長的比值為33.63%，接近規范規定的30%的限值，通過與建筑專業協商，在不影響其使用功能的前提下，在平面凹入最深的部位增設了結構板帶，使其平面凹凸尺寸與相應邊長的比值減小至29.54%，滿足了規范限值要求，消除了這一結構不規則項。“樓板不連續”這一不規則項主要是由于主樓范圍內商業與住宅形成局部錯層所引起的，而各部分的建筑功能為方案設計階段已經確定的內容，故此不規則項沒有優化的余地。

　　針對“剛度突變”不規則項，由于層高3.0m所在層與上一層層高1.8m的剛度比為68.77%，接近規范規定的70%的限值，通過加大層高3.0m所在層剪力墻厚度、在該層局部增設剪力墻等措施，使調整后該層與上一層的剛度比達到72.43%，滿足了規范限值要求，消除了這一結構不規則項。

　　5結論與建議

　　(1)通過對該高層建筑工程的結構方案進行優化設計，消除了其中的“扭轉不規則、剛度突變、塔樓偏置”三項不規則項，提高了結構方案的規則性，避免了形成規則性超限的高層建筑工程。

　　(2)結構設計中通過多方案對比、多模型試算，以確定最優方案，可以使結構方案更加合理，從而提高了結構的安全度。

　　(3)通過提高結構的規則性，避免了規則性超限所采取的結構加強措施，可以為建設方節省由此而產生的投資費用，具有明顯的經濟效益。

　　作者：李銀文 單位：蘭州有色冶金設計研究院有限公司

　　《天然氣調壓系統優化設計》

　　摘要：本文首先對天然氣調壓系統中調節閥的實際工作需求進行分析，在此基礎上介紹了工作調節閥的主要結構特點和控制方式，結合目前天然氣調壓系統中調壓閥所存在的主要問題，對天然氣調壓系統中調壓閥的優化設計進行分析。

　　關鍵詞：天然氣調壓系統;調壓閥;優化設計

　　調壓閥在天然氣調壓系統中的主要作用是對管道壓力和流量進行調節，在天然氣輸氣站輸氣系統不斷升級的情況下，對調壓閥的工作需求也在不斷提高，需要保證調壓閥在實際工作的過程中，其整體噪音、開度和密封性達到更高的需求，這就需要對調壓閥工作中所出現的實際問題進行分析，并且在此基礎上對調壓閥的優化設計方案進行探索。

　　1調壓閥的結構特點和控制方式

　　調壓閥主要包括閥體組件和執行機構組件，一般情況下，為了保證閥體內的介質能夠順利的通過，調壓閥的內腔設計一般為直線對稱和無障礙的直通流線型道，這樣有利于介質在閥體內均勻的分布，從而減少局部高速流體對閥體的沖擊，減少噪音的出現，提高閥門工作的穩定性。閥體主要是對閥芯和套筒相對流通面積進行改變，以此來實現對介質流量和壓力的有效調節。

　　輸氣站調壓系統中的調壓閥主要包括監控閥、工作調壓閥和安全切斷閥等，對于調壓系統中調壓閥的控制方式來說，一般情況下是根據調壓閥的類型來決定的，對于工作調壓閥來說，在監控閥和安全切斷閥處于正常工作的情況下，工作調節閥才能對下游壓力或者用戶的最大流量進行調節，所以說工作調壓閥時調壓系統中較為重要的調壓閥之一，通常安全切斷閥、監控閥和工作調壓閥的設定壓力點呈現出逐漸降低的情現象，在下游壓力逐漸升高至監控閥設定壓力值的情況下，監控閥的閥芯會逐漸減小直至關閉，工作調壓閥的進口壓力也會不斷減小，在這樣的情況下，工作調壓閥的調節難度將進一步上升，影響調壓系統的調節精度[1]。

　　2天然氣調壓系統中調壓閥所出現的主要問題

　　目前調壓閥在實際工作的過程中，主要出現了以下幾種問題：首先是噪音較大，在輸氣管道壓力保持在正常正常情況的時候，調壓閥處于正常動作，在輸氣管道壓力不斷升高的情況下，局部介質的高速流通，會對閥體內部造成較大的沖擊，從而引起調壓閥出現震蕩或者運行不穩定等情況，這些情況都會造成調壓閥噪音過大。在另外一個方面，調壓閥的整體調節精度較差，輸氣系統主要是依靠調壓閥對下游管道的壓力進行調節，在這樣的過程中，如果下游壓力出現不穩定的情況，將會對整個調壓系統產生較大的影響，從而一起調壓閥調節精度差或者調節不精確，影響調壓系統的穩定性。最后，部分自力式調壓閥在實際工作的過程中，經常會出現泄露超標的現象，不但造成了能源的浪費，同時對整個輸氣系統的使用性能造成了較大的影響[2]。

　　3天然氣調壓系統中調壓閥的優化設計

　　結合調壓閥的結構特點和實際工作中所出現的主要問題，在對其進行分析的基礎上，可以從結構設計和流場優化等方面，來對調壓閥進行優化設計，主要體現在這樣幾個方面：

　　(1)首先是對流量套筒進行優化設計。為了降低調壓閥在實際運行中出現噪聲過大的情況，保證閥體工作的穩定性，可以將調壓閥的閥腔設計為軸向對稱流道，這樣的設計方式能夠避免間接流和流向的不必要改變，在一定程度上增加了單位直徑的流通能力，在流通能力得到提高之后，噪音將會大幅度的降低。在另外一個方面，針對閥體內介質流速過大而造成的噪音過大，可以對閥體內的高壓區和高速區進行分析確定，在此基礎上對流量窗口進行優化改進，結合閥體內介質的實際情況和窗口設計的基本知識，可以將流量窗口設計為錯位式內隔斷雙層套筒，并且根據實際情況對流量孔直徑進行合理設計，以此來減少調壓閥工作使用過程中所出現的噪音。

　　(2)對密封結構進行優化設計。針對調壓閥使用過程中的泄露超標現象，需要結合調壓系統的實際使用需求和調壓閥的結構特點，在滿足調壓需求的基礎上，對調壓閥的密封結構進行優化設計，以此來提升調壓閥的密封性能，提高調壓閥的泄露等級。傳統調壓閥的密封結構為一道硬密封，結合泄露標準，可以將其改變為硬密封與軟密封相互結合的雙重密封結構，其中的軟密封結構為引壓自密封結構，在這樣的情況下，閥體內的高壓氣體在通過的時候，能夠提供楔形軟密封閥座的密封力，提高閥體的整體密封性，在硬密封的幫助下，能夠在極大程度上提高調壓閥的密封性能，減少介質的流失和泄露[3]。

　　4結語

　　根據輸氣站調壓系統的實際需求，對調壓閥的內部結構和控制方式進行分析的基礎上，結合調壓閥使用中所出現問題的分析結果，來對調壓閥進行設計優化，經過改進之后的調壓閥在實際性能測試的過程中，其噪聲大的問題得到了明顯的改善，在現場天然氣壓力逐漸升高的情況下，調壓閥閥門的震蕩情況得到了良好的解決，其整體調節精度也得到了明顯的提升，在對調壓閥的內部密封結構進行優化設計之后，調壓閥的泄露等級得到了明顯的提高，傳統調壓閥工作中所出現的運行問題得到了良好的解決，與此同時，調壓系統的整體性能也得到了一定程度的提升，這樣的調壓閥優化設計措施在一定程度上推動了天然氣的推廣和使用。

　　參考文獻：

　　[1]李虎生,常占東,蘇海霞.天然氣調壓系統中工作調壓閥的改進設計[J].價值工程,2017,36(2):171-172.

　　[2]王軍奇.調壓閥在天然氣處理系統改造中的應用[J].中國科技縱橫,2014(3):80-80.

　　[3]王鋒.電動調節閥自適應控制在天然氣調壓中的應用[J].中國化工貿易,2013(3):87-87.

　　作者：潘達礦 單位：廣東大鵬液化天然氣有限公司