傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，實際上指的是結(jié)構(gòu)分析，其過程大致是假設(shè)-分析-校核-重新設(shè)計。重新設(shè)計的目的也是要選擇一個合理的方案，但它只屬分析的范疇；且只能憑設(shè)計者的經(jīng)驗作很少幾次重復(fù)以通過“校核”為滿足。

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結(jié)構(gòu)優(yōu)化指的是結(jié)構(gòu)綜合，其過程大致可歸納為：假定-分析-搜索-最優(yōu)設(shè)計四個階段。其中的搜索過程是修改并優(yōu)化的過程。首先判斷設(shè)計方案是否達到最優(yōu)（包括滿足各種給定的條件），如若不是，則按某種規(guī)則進行修改，以求逐步達到預(yù)定的最優(yōu)指標(biāo)。

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1．結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型 　

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可定義為：對于已知的給定參數(shù)，求出滿足全部約束條件并使目標(biāo)函數(shù)取最小值的設(shè)計變量的解。

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2．設(shè)計變量

設(shè)計變量指在設(shè)計過程中所要選擇的描述結(jié)構(gòu)特性的量，它的數(shù)值是可變的。設(shè)計變量可以是各個構(gòu)件的截面尺寸、面積、慣性矩等設(shè)計截面的幾何參數(shù)，也可以是柱的高度、梁的間距、拱的矢高和節(jié)點坐標(biāo)等結(jié)構(gòu)總體的幾何參數(shù)。設(shè)計變量通常有連續(xù)設(shè)計變量和離散設(shè)計變量兩種類型。

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（1）離散設(shè)計變量。這類變量在優(yōu)化中是跳躍式變化的，如可供選用的型鋼的截面面積和鋼筋的直徑都是不連續(xù)的。

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（2）連續(xù)設(shè)計變量。這類變量在優(yōu)化過程中是連續(xù)變化的，如拱的矢高和節(jié)點坐標(biāo)等。

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3．目標(biāo)函數(shù) 　　

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目標(biāo)函數(shù)是用來衡量設(shè)計好壞的指標(biāo)。采用何種指標(biāo)來反映設(shè)計好壞與結(jié)構(gòu)本身的技術(shù)經(jīng)濟特性有關(guān)。通常采用的目標(biāo)函數(shù)有：結(jié)構(gòu)重量、結(jié)構(gòu)體積、結(jié)構(gòu)造價三種。 　　

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4．約束條件

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結(jié)構(gòu)優(yōu)化的約束條件一般有幾何約束條件和性態(tài)約束條件兩種。

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（1） 性態(tài)約束條件。即對結(jié)構(gòu)的工作性態(tài)所施加的一些限制。如構(gòu)件的強度、穩(wěn)定約束以及結(jié)構(gòu)整體的剛度和自振頻率等方面的限制。

（2）幾何約束條件。即在幾何尺寸方面對設(shè)計變量加以限制。如工字型截面的腹板和翼緣的最小厚度限制。

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