下面是两篇优化设计类投稿范文，第一篇论文介绍了高层建筑工程结构优化设计研究，给出了具体的方案优化设计，提高了结构的规则性。第二篇论文介绍了天然气调压系统优化设计，结合目前天然气调压系统中调压阀所存在的主要问题，对天然气调压系统中调压阀的优化设计进行分析。
《高层建筑工程结构优化设计研究》
摘要：本文介绍了某高层商住楼结构设计的主要内容，通过结构方案的优化设计，减少了该高层建筑结构不规则项，提高了结构的规则性，并对所采取的结构优化措施进行了总结归纳，以期对规则性超限的高层建筑工程在进行结构优化设计时提供一定的参考和借鉴。
关键词：高层建筑;优化设计
1工程概况
本工程为某住宅小区内其中一幢高层商住楼，地下两层，地上二十四层，地上各层层高均为3.0m，房屋高度72.30m。其中地上1~3层住宅部分嵌套有两层商业裙房，裙房一层层高4.8m，二层层高4.2m，与主楼形成局部错层结构。主楼平面尺寸基本呈矩形，长68.2m，宽17.25m，局部有凹进部分。裙房位于高层主楼北侧及东侧，其中北侧部分宽度为12.60m，东侧部分宽度为20.40m。三层以上均为住宅。工程所在地抗震设防烈度为Ⅶ度(0.15g)，设计地震分组为第三组，场地类别为Ⅱ类场地。
2初选方案
根据建筑方案条件，由于底部两层商业裙房部分延伸进入主楼轮廓以内，为尽量保证商业空间的完整性，结构初步选定的方案为主楼与裙房连为一体，主楼采用剪力墙结构，裙房部分采用框架。由于存在局部错层，结构建模时地上1~3层按四个结构层输入，层高自下而上依次为3.0m、1.8m、1.2m、3.0m。通过使用中国建筑科学研究院PKPM工程部编制的结构分析程序《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件SATWE》(V2.2版)进行结构分析初步试算，获得了这一方案的试算结果，并通过试算结果对这一方案的合理性进行了判定。
3方案评价
根据《超限高层建筑工程抗震设防专项审查技术要点》第二条：
(二)规则性超限工程：指房屋高度不超过规定，但建筑结构布置属于《建筑抗震设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》规定的特别不规则的高层建筑工程。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)3.4.1条在高层建筑的一个独立结构单元内，结构平面形状宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀。不应采用严重不规则的平面布置。3.5.1条高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和收进。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化。通过对初步试算结果结合规范规定进行判定，该楼扭转位移比为1.33，平面凹凸尺寸与相应边长的比值为33.63%，由于局部错层形成的刚度突变，层高3.0m所在层与上一层层高1.8m的刚度比为68.77%，主楼质心与底部大底盘的质心偏心距为21.20%，均超过规范限值，初步试算结果存在“扭转不规则、凹凸不规则、楼板不连续、刚度突变、塔楼偏置”共五项结构不规则项，属于规则性超限的高层建筑工程。通过对结果进行分析，各指标超出规范限值幅度均不大，通过对结构方案进行优化，有可能消除部分不规则项，提高结构的规则性，从而使结构方案趋于合理。
4方案优化
通过与建筑方案设计者进行协调，在主楼与裙房之间设置防震缝将主楼与裙房断开形成两个独立的结构单元，基本不影响其使用功能。而采用这一结构方案，可以消除“塔楼偏置”不规则项，故在方案优化过程中，笔者决定采用主楼与裙房之间设置防震缝的结构方案。接下来，笔者针对“扭转不规则”这一不规则项进行了优化试算。由于主楼为两个单元的塔式住宅拼成整体，长度方向较长，从而导致扭转位移比偏大，笔者试算时将其分成两个独立的塔式住宅单元，根据试算结果，分成两个塔式单元后扭转位移比有所减小，为1.25，但仍大于1.2，“扭转不规则”这一不规则项并未消除。
究其原因，主要是该塔式住宅左右刚度不对称所致。所以此项优化措施并未达到消除不规则项的目的，最终确定仍采用两个塔式住宅单元拼成整体的方案。针对“凹凸不规则”不规则项，由于其平面凹凸尺寸与相应边长的比值为33.63%，接近规范规定的30%的限值，通过与建筑专业协商，在不影响其使用功能的前提下，在平面凹入最深的部位增设了结构板带，使其平面凹凸尺寸与相应边长的比值减小至29.54%，满足了规范限值要求，消除了这一结构不规则项。“楼板不连续”这一不规则项主要是由于主楼范围内商业与住宅形成局部错层所引起的，而各部分的建筑功能为方案设计阶段已经确定的内容，故此不规则项没有优化的余地。
针对“刚度突变”不规则项，由于层高3.0m所在层与上一层层高1.8m的刚度比为68.77%，接近规范规定的70%的限值，通过加大层高3.0m所在层剪力墙厚度、在该层局部增设剪力墙等措施，使调整后该层与上一层的刚度比达到72.43%，满足了规范限值要求，消除了这一结构不规则项。
5结论与建议
(1)通过对该高层建筑工程的结构方案进行优化设计，消除了其中的“扭转不规则、刚度突变、塔楼偏置”三项不规则项，提高了结构方案的规则性，避免了形成规则性超限的高层建筑工程。
(2)结构设计中通过多方案对比、多模型试算，以确定最优方案，可以使结构方案更加合理，从而提高了结构的安全度。
(3)通过提高结构的规则性，避免了规则性超限所采取的结构加强措施，可以为建设方节省由此而产生的投资费用，具有明显的经济效益。
作者：李银文 单位：兰州有色冶金设计研究院有限公司
《天然气调压系统优化设计》
摘要：本文首先对天然气调压系统中调节阀的实际工作需求进行分析，在此基础上介绍了工作调节阀的主要结构特点和控制方式，结合目前天然气调压系统中调压阀所存在的主要问题，对天然气调压系统中调压阀的优化设计进行分析。
关键词：天然气调压系统;调压阀;优化设计
调压阀在天然气调压系统中的主要作用是对管道压力和流量进行调节，在天然气输气站输气系统不断升级的情况下，对调压阀的工作需求也在不断提高，需要保证调压阀在实际工作的过程中，其整体噪音、开度和密封性达到更高的需求，这就需要对调压阀工作中所出现的实际问题进行分析，并且在此基础上对调压阀的优化设计方案进行探索。
1调压阀的结构特点和控制方式
调压阀主要包括阀体组件和执行机构组件，一般情况下，为了保证阀体内的介质能够顺利的通过，调压阀的内腔设计一般为直线对称和无障碍的直通流线型道，这样有利于介质在阀体内均匀的分布，从而减少局部高速流体对阀体的冲击，减少噪音的出现，提高阀门工作的稳定性。阀体主要是对阀芯和套筒相对流通面积进行改变，以此来实现对介质流量和压力的有效调节。
输气站调压系统中的调压阀主要包括监控阀、工作调压阀和安全切断阀等，对于调压系统中调压阀的控制方式来说，一般情况下是根据调压阀的类型来决定的，对于工作调压阀来说，在监控阀和安全切断阀处于正常工作的情况下，工作调节阀才能对下游压力或者用户的最大流量进行调节，所以说工作调压阀时调压系统中较为重要的调压阀之一，通常安全切断阀、监控阀和工作调压阀的设定压力点呈现出逐渐降低的情现象，在下游压力逐渐升高至监控阀设定压力值的情况下，监控阀的阀芯会逐渐减小直至关闭，工作调压阀的进口压力也会不断减小，在这样的情况下，工作调压阀的调节难度将进一步上升，影响调压系统的调节精度[1]。
2天然气调压系统中调压阀所出现的主要问题
目前调压阀在实际工作的过程中，主要出现了以下几种问题：首先是噪音较大，在输气管道压力保持在正常正常情况的时候，调压阀处于正常动作，在输气管道压力不断升高的情况下，局部介质的高速流通，会对阀体内部造成较大的冲击，从而引起调压阀出现震荡或者运行不稳定等情况，这些情况都会造成调压阀噪音过大。在另外一个方面，调压阀的整体调节精度较差，输气系统主要是依靠调压阀对下游管道的压力进行调节，在这样的过程中，如果下游压力出现不稳定的情况，将会对整个调压系统产生较大的影响，从而一起调压阀调节精度差或者调节不精确，影响调压系统的稳定性。最后，部分自力式调压阀在实际工作的过程中，经常会出现泄露超标的现象，不但造成了能源的浪费，同时对整个输气系统的使用性能造成了较大的影响[2]。
3天然气调压系统中调压阀的优化设计
结合调压阀的结构特点和实际工作中所出现的主要问题，在对其进行分析的基础上，可以从结构设计和流场优化等方面，来对调压阀进行优化设计，主要体现在这样几个方面：
(1)首先是对流量套筒进行优化设计。为了降低调压阀在实际运行中出现噪声过大的情况，保证阀体工作的稳定性，可以将调压阀的阀腔设计为轴向对称流道，这样的设计方式能够避免间接流和流向的不必要改变，在一定程度上增加了单位直径的流通能力，在流通能力得到提高之后，噪音将会大幅度的降低。在另外一个方面，针对阀体内介质流速过大而造成的噪音过大，可以对阀体内的高压区和高速区进行分析确定，在此基础上对流量窗口进行优化改进，结合阀体内介质的实际情况和窗口设计的基本知识，可以将流量窗口设计为错位式内隔断双层套筒，并且根据实际情况对流量孔直径进行合理设计，以此来减少调压阀工作使用过程中所出现的噪音。
(2)对密封结构进行优化设计。针对调压阀使用过程中的泄露超标现象，需要结合调压系统的实际使用需求和调压阀的结构特点，在满足调压需求的基础上，对调压阀的密封结构进行优化设计，以此来提升调压阀的密封性能，提高调压阀的泄露等级。传统调压阀的密封结构为一道硬密封，结合泄露标准，可以将其改变为硬密封与软密封相互结合的双重密封结构，其中的软密封结构为引压自密封结构，在这样的情况下，阀体内的高压气体在通过的时候，能够提供楔形软密封阀座的密封力，提高阀体的整体密封性，在硬密封的帮助下，能够在极大程度上提高调压阀的密封性能，减少介质的流失和泄露[3]。
4结语
根据输气站调压系统的实际需求，对调压阀的内部结构和控制方式进行分析的基础上，结合调压阀使用中所出现问题的分析结果，来对调压阀进行设计优化，经过改进之后的调压阀在实际性能测试的过程中，其噪声大的问题得到了明显的改善，在现场天然气压力逐渐升高的情况下，调压阀阀门的震荡情况得到了良好的解决，其整体调节精度也得到了明显的提升，在对调压阀的内部密封结构进行优化设计之后，调压阀的泄露等级得到了明显的提高，传统调压阀工作中所出现的运行问题得到了良好的解决，与此同时，调压系统的整体性能也得到了一定程度的提升，这样的调压阀优化设计措施在一定程度上推动了天然气的推广和使用。
参考文献：
[1]李虎生,常占东,苏海霞.天然气调压系统中工作调压阀的改进设计[J].价值工程,2017,36(2):171-172.
[2]王军奇.调压阀在天然气处理系统改造中的应用[J].中国科技纵横,2014(3):80-80.
[3]王锋.电动调节阀自适应控制在天然气调压中的应用[J].中国化工贸易,2013(3):87-87.
作者：潘达矿 单位：广东大鹏液化天然气有限公司