结构化程序设计

结构化程序设计（精选11篇）

结构化程序设计 第1篇

《汇编语言程序设计》是高等院校计算机专业教学体系中一门重要专业基础课程,是很多相关课程(如:数据结构、操作系统、微机原理等)的重要基础。其实仅从课程关系的角度讨论汇编语言的重要性未免片面,概括地说,如果想从事计算机科学方面的工作的话,汇编语言的基础是必不可缺的。原因很简单,我们的工作平台、研究对象都是机器,汇编语言是人和计算机沟通的最直接的方式,它描述了机器最终所要执行的指令序列。具体的说,首先,汇编语言面向机器并较好的发挥了机器的特性,汇编语言编制的系统软件和过程控制软件,其目标程序占用内存空间少,运行速度快,有着高级语言不可替代的用途;其次,学会汇编语言,就可以对计算机的运作机制有一定程度的了解,例如:黑客技术都要与汇编语言打交道。

2 汇编语言的特点和缺陷

为了克服机器语言难读、难编、难记和易出错的缺点,人们就用与代码指令实际含义相近的英文缩写词、字母和数字等符号来取代指令代码(如用ADD表示运算符号“+”的机器代码),于是就产生了汇编语言。所以说,首先,汇编语言像机器指令一样,是硬件操作的控制信息,要和计算机底层硬件打交道,例如:寄存器的使用,存储器地址的使用等;其次,汇编语言是一种用助记符表示的计算机语言(汇编语言亦称符号语言),助记符与机器指令代码一一对应,基本保留了机器语言的灵活性。由于汇编语言的以上特性,它本质上还是面向机器的编程语言,只是比用机器语言的二进制代码编程要方便些,在一定程度上简化了编程过程。

但是,由于汇编语言诞生较早,所以其编程思想并不符合结构化程序设计的要求。软件工程学科认为,在软件的生命周期中,设计测试方案、诊断程序错误、修改和改进程序等等都必须先读懂程序。实际上对于长期使用的软件系统而言,人读程序的时间可能比写程序的时间还要长得多。因此,衡量程序的质量不仅要看它的逻辑是否正确,性能是否满足要求,更主要的是要看它是否容易阅读和理解。结构化程序设计技术是实现上述目标的关键技术。所以,汇编语言在程序的可阅读性和可理解性方面存在着很大的缺陷,进一步导致了编写出的程序质量不尽如人意。

3 汇编语言编程中结构化程序设计思想的培养

结构程序设计的经典定义如下所述:“如果一个程序的代码块仅仅通过顺序、选择和循环这3种基本控制结构进行连接,并且每个代码块只有一个入口和一个出口,则称这个程序是结构化的。”但是上述经典定义过于狭隘了,结构程序设计本质上并不是无GO TO语句的编程方法,而是一种使程序代码容易阅读、容易理解的编程方法。在多数情况下,无GO TO语句的代码确实是容易阅读、容易理解的代码,但是,在某些情况下,为了达到容易阅读和容易理解的目的,反而需要使用GO TO语句。因此,结构化程序设计思想允许使用顺序结构、分支结构(IF-THEN-ELSE)、循环结构(DO-WHILE和DO-UNTIL结构)和LEAVE结构;并要求尽可能少用GO TO语句的程序设计方法。最好仅在检测出错误时才使用GO TO语句,而且应该总是使用前向GO TO语句。以次来提高整个程序的可阅读性和可理解性。

因为汇编语言是和具体的微处理器相联系的,每一种微处理器的汇编语言都不一样,所以下面我们只通过一种常用的、结构简洁的X86微处理器的汇编语言来进行介绍。

3.1 顺序结构。

顺序结构即程序由前到后按顺序逐条执行指令,向着设计目标逐步逼近。此结构汇编语言实现和满足结构化程序设计要求的高级语言实现没有什么区别,无须赘述。

3.2 分支结构。

分支结构即根据某一特定条件,只能执行分支其中的一个。汇编语言分支结构由跳转指令(包括条件跳转和无条件跳转)实现,但是由于汇编语言中跳转指令的功能没有严格的限制,两点之间可随意跳转,造成分支结构十分灵活,分支位置任意摆放都不影响具体功能的实现,这样写出的程序非常不利于阅读和理解。所以,为了符合结构化程序设计的要求,应该参照高级语言分支结构的实现方法人工限制汇编语言分支的结构。

例如:当变量A>B时,X=1;反之,X=0。

汇编语言比较指令(CMP)和条件跳转指令(JA)共同完成条件的判断,当满足条件(A>B)时,跳转到NEXT,进入分支1,不满足条件执行分支2;当处理完成,分支1结束后顺序执行DONE部分,分支2结束后跳转到DONE部分(JMP)。

这里我们把分支位置(分支1和分支2)和跳转指令(JA和JMP)的使用都做一定的限制(按照上面结构的位置实现),让汇编结构尽量与高级语言结构靠拢,这样,就可以在一定程度上提高程序的可阅读性和可理解性,进一步提高程序整体的质量。值得注意的是,在功能类似的基础上,在实现方便的前提下,汇编中两分支的位置和高级语言正好是相反的。

3.3 循环结构。

循环结构是由初始化部分,循环体和循环控制部分三部分组成的多次重复执行一段代码的结构。汇编语言中也是由跳转指令(包括条件跳转指令和循环控制指令)实现的,因为和上述同样的原因,其结构也是十分灵活的,三个部分不放在一起也可以正确的实现循环结构。我认为同样应该强调结构化程序设计的要求,对循环的结构做一定的限制。具体来说,必须按照软件工程学科提供的流程图(见下图)来实现循环结构。

3.3.1 DO-WHILE结构

例如:求字符串长度。(以*作为结束符)

循环初始状态完成,开始判断结束条件,满足条件跳转到DONE退出循环,反之进入循环体进行具体的统计字符长度的操作。

3.3.2 DO-UNTIL结构

例如:查找给定字符串中A的个数。

循环初始状态执行完进入循环体部分,完成具体的统计个数的操作。循环控制指令(LOOP)完成循环次数的控制,当CX不等于0,跳转到AG部分重复循环体;反之,退出循环顺序向下执行。

这里我们把两种循环结构三个部分的位置做一个限制(按照上面结构实现),并且指令的使用也给予一定的限定。使汇编结构尽量与软件工程学科给出的流程图一致,这样,就可以在一定程度上提高程序的可阅读性和可理解性。值得注意的是,DO-WHILE结构中无条件跳转指令(JMP)的使用:我们可以认为是固定的结构;DO-UNTIL结构中循环控制语句(LOOP)的使用:当需要使用条件跳转指令代替它时,跳转范围和目的都要符合结构化程序设计思想。

3.4 LEAVE结构。

有时需要立即从循环(甚至嵌套的循环)中转移出来,如果允许使用LEAVE(或BREAK)结构,则不仅方便而且会使效率提高很多。LEAVE或BREAK结构实质上是受限制的GO TO语句,用于转移到循环结构后面的语句。

此结构由汇编中无条件跳转指令(JMP)即可实现。但使用这条指令的时候,值得我们注意的是:首先、要限制此条指令的使用,按结构化程序设计要求所说,如非必要避免使用。因为无条件跳转指令功能太过灵活,使用过多会使整个程序看上去像是一碗面条,无法分辨开头和结尾;其次,当确实要使用时候,跳转范围不要过大(在页面内为最好),跳转目的地给予注释说明。

4 综述

考虑程序代码的质量时必须注意,程序的“读者”有两个,那就是计算机和人。就目前的情况而言,程序的可阅读性和可理解性比程序本身的逻辑正确性更加重要。当我们在使用像汇编语言这样没有结构化程序设计思想指导的工具时,一定要投入更多精力使其易读、易写、易理解,这样可以为我们在软件系统开发时带来极大的好处,节省人力、物力资源。

参考文献

[1]沈美明,温冬婵.IBM-PC汇编语言程序设计[M].北京:清华大学出版社.

结构化程序设计 第2篇

【關键词】：道路与桥梁；结构化设计；原则；要点

一、道路桥梁结构化设计的重要性

传统的设计方案的设计方式决定的，传统的道路桥梁设计首先是需要工作人员并借自己的经验，根据道路桥梁的规模来估算原材料的品种、数量以及结构，并形成简单的设计方案；然后是进一步的针对道路桥梁的架构进行研究，逐步的完善设计方案，最后是对道路桥梁的结构进行力学分析，对道路桥梁的设计方案进行可行性分析，可行性分析的主要内容就是道路桥梁的结构是否可行；经过研究后，如果方案经过研究后可行，则可以按照方案进行施工，如果经过审核后证明方案不符合要求，则需呀按照施工要求进行修改，传统的设计方式在我国的应用范围较广，时间也相对较长，可以说传的设计方案具有其自身的优势，充分的考虑到了道路桥梁的安全性和可行性；但是随着我国道路桥梁事业的发展，施工的复杂性增加，因此需要在传统的设计方式的基础上对设计方案进行改良增加结构性设计，通过模块设计的方式进行道路桥梁的设计，这对道路桥梁的未来发展具有重要的意义。

二、道路桥梁结构化设计的原则

1、科学性原则

道路桥梁结构的科学性以及合理性需要设计人员在设计的过程中重点考虑，在设计的过程中需要特别注意道路桥梁的横截面与结构的配置，根据道路桥梁施工地点的具体情况来调整道路侨联的结构位置，提高道路桥梁的内力分布的科学性，通过结构的调整来减轻道路桥梁的重量。

2、连续性原则

近些年来对于道路桥梁的质量和结构要求也逐渐的提高，道路桥梁承受的重量越来越高，因此在设计道路桥梁结构的过程中需要充分的考虑这一点，提高结构的连续性和一体化，充分的扩大道路桥梁的设计面，缩短道路桥梁承受力传递路径，保障结构的稳定性；同时还要保障降低材料的使用量，优化桥梁设计结构。

3、统合性原则

道路桥梁的结构以及使用材料的选择需要根据实际情况来科学的确定，同时还要提高这两个部分的统合，由于我国地域辽阔，南北气候差异较大，因此各个地区的施工情况并不完全相同，因此在设计道路桥梁施工结构设计的过程中需要针对道路桥梁施工的不同地点和道路桥梁的不同施工部位，采取不同的统筹方法，这样能够合理的配置道路桥梁的结构和建筑原材料的统筹，对于原材料的质量要进行严格的控制，避免以次充好的现象发生，在明确道路桥梁的结构特点和施工特点的前提下，才能能够稳定道路桥梁的结构，提高道路桥梁的质量。

4、整体性原则

道路桥梁在进行结构设计的过程中要充分的利用结构化设计的优势，重点强调道路桥梁的整体性，设计人员要具有一定的预见性，对于未来可能发生的特殊情况进行提前的设计处理，例如车辆的超载造成道路桥梁超负荷运行的状况，需要在设计的过程中提高道路桥梁的承重力，保障道路桥梁结构的完整性和安全性，在保障道路桥梁质量的同时还要尽量的减少成本的投入，提高施工企业的经济效益。

5、简约性原则

在道路桥梁结构设计的过程中需要严格的遵守简约化的原则，不能够为了提高道路桥梁的美观性而设计一些复杂的工序，遵守简约化原则需要从以下两个方面入手，一方面需要简化道路桥梁的结构设计，减轻道路桥梁自身的重量，同时也可以节约成本的投入，提高施工企业的施工效率；另一方面道路桥梁结构的设计需要尽量避免出现结构力的传递过于复杂，这样简约化的设计可以将道路桥梁外部车辆等带来的负荷进行有效的分散，通过这样的方式提高道路桥梁的使用寿命。

三、道路桥梁结构化设计应用的要点

1、道路桥梁防水结构设计的应用

道路桥梁的防水结构设计对于道路桥梁的质量有着至关重要的作用，因此在设计的过程中需要从以下两个方面入手，一方面严格控制施工材料和施工工艺，保障材料的黏结性，避免因为道路起皮或者混凝土脱落影响道路桥梁的物理性质；另一方面是要保障路面的平整性，严格的控制施工中的混凝土，将路面与混凝土铺成一个整体，确保防水结构的平整。同时想要优化道路桥梁防水结构，还需要选择适合的材料，尤其是要重视审查防水材料的延展性和抗拉力，同时还要科学的选择施工工艺，这样可以保障防水结构的整体性；最后要科学的设置排水管线、集水管线，严格的控制施工流程，避免由于防水性能较差腐蚀道路桥，这样才能够有效的保障道路桥梁的结构的安全性。

2、道路桥梁混凝土项目设计的应用

混凝土是道路桥梁施工的主要原材料，混凝土的质量会影响道路桥梁的额质量，因此在施工的过程中需要强化混凝土的施工设计，首先在施工的过程中需要科学的计量道路桥梁施工中保护层的厚度，并严格的控制施工流程，提高对钢筋的保护程度，提高道路桥梁结构的安全性；其次需要强化混凝土的配比的科学性，根据不同的施工状态进行适当的配比调整，提高混凝土的耐久性，保障桥梁结构的安全性；最后提高道路桥梁中钢筋的设计的合理性，根据道路桥梁的施工结构和施工规模来确定钢筋的位置、数量以及质量，这样能够提高道路桥梁的抗压能力，避免道路桥梁出现裂缝，确保道路桥梁结构的合理性，满足实际要求。

四、结束语

我国交通事业的发展，对于道路桥梁的质量和承载能力的要求逐渐增加，想要满足现代社会对道路桥梁的要求，设计人员要推进道路桥梁的结构化设计的进步，在遵循结构化设计的基本原则的前提下，尽量的减少资本和资源的投入，保障道路桥梁结构的合理性，不断的完善道路桥梁的功能性，提高企业的经济效益，促进交通行业的发展。

参考文献：

[1]李艳晖.结构化设计在道路桥梁设计中的应用[J].中国新技术新产品，2013，（17）：67.

[2]王景成.浅谈在道路桥梁设计运用中常出现的问题[J].才智，2010，（29）：44.

[3]赵婷婷，孙强.探讨道路桥梁设计的现状与改善措施[J].城市建筑，2013，

（14）：239.

结构化程序设计 第3篇

随着现代工业发展进程的不断加快, 工业自动化控制技术发挥着越来越大的作用, PLC控制系统的应用也日益广泛。PLC程序设计的水平优劣往往决定着工程能否及时竣工投产, 工业设备能否充分发挥其设计生产能力。传统的PLC编程方式程序繁琐冗长, 结构不清晰, 不利于控制程序在多个项目中的重复使用。如何迅速、优质地编制符合不同设备工艺特点, 参数的PLC程序, 对工业控制系统的及时完工, 提高自动化控制水平具有较大的意义。本文结合给排水行业常用设备及工艺程序的编写, 对结构化编程在PLC中的应用进行了初步的探索, 取得了较理想的效果。

2 PLC程序设计方法简介

常见的程序设计方法分为三种:线性化方法、模块化方法以及结构化方法[1]。

图2变频水泵功能块的调用

线性化编程方法:将所有的程序代码全部放在一个程序块中, 如对S7-300/400来说, 在OB1中写入数据采集、设备控制、台时统计等全部用户程序。该方法与PLC所代替的继电器控制电路类似, 系统按照顺序处理各条指令。它适用于小型设备配套PLC的编程, 对于大中型项目则显得程序结构不清晰, 同时由于需要对不同设备编制大量类似的代码, 导致代码冗长, 难以调试和维护。

模块化编程方法:将程序根据不同功能需求分成不同的块, 每个功能的控制指令在各自的块内, OB1按顺序调用每个块。该方法程序结构清晰, 便于调试和维护, 但仅将功能按块分配, 加以有条件的调用, 故虽然CPU效率得到提高, 但代码冗长、调试困难的缺点未得到明显改善。

结构化编程方法:将复杂的自动化任务分割成过程相关的功能或可多次处理的小任务, 以提供可以用于类似任务的通用的程序代码, 这样更易于控制复杂任务。而这些小任务以相应的程序段表示, 称为块。只需要在调用程序块时针对不同的设备和工艺流程代入不同的参数或地址, 即可实现不同设备的控制, 无须多处重复输入相同功能的代码。当需要对功能进行修改时只需要修改程序块即可, 提高了编程的效率和可靠性。

3 结构化编程方法设计实例

在实际应用中, 在对给排水行业通用设备和工艺进行详细分析的基础上, 针对典型设备和工艺分别编制了水泵、仪表、阀门、泵站水泵调度、自动加药等不同的控制模块, 使高效开发PLC程序在给排水行业的应用成为可能。下面以变频水泵及泵站的水泵调度为例来介绍结构化编程方法。

3.1 变频水泵功能块

变频水泵是给排水行业最常见的设备, 其调用如图2所示。

图2为变频水泵控制块的调用实例, 该FB的输入输出参数如图3示。

功能块接口参数共分为三种类型:输入 (INPUT) ;输出 (OUTPUT) ;输入输出 (IN_OUT) 。其中输入参数主要有:远程信号, 上电信号, 运行信号, 水泵故障, 电回路故障, 变频器故障, 频率输入等;输出参数主要有:开停控制, 频率控制输出, 实际运行频率等;输入输出类型参数主要有:变频电机状态, 变频电机控制命令, 电机台时及开停次数统计, 频率设定值等。

输入输出类型参数可由人工或自控程序在功能块外部进行赋值, 也可由本功能块内部逻辑进行修改。其中的State、Command等参数均为WORD类型, 其每一位分别代表了不同的含义。

该功能块包含了除电流外的变频水泵常见的绝大部分信号处理及控制功能, 对于部分实际工程中未使用的参数, 可通过直接设置默认值或空置的方式进行处理。水泵电流可通过专门的模拟量处理程序块进行数据转换和上下限报警判断, 当电流超过上下限设定值时发出报警信号 (过流、欠流) 传送给变频水泵功能块, 从而实现水泵的电流超限保护功能。

3.2 泵站水泵调度功能块

污水厂一般具有进水泵房、中间提升泵站、出水泵房等工艺段, 其水泵控制模式基本相同, 都是根据液位的变化来调节运行的水泵频率和台数, 调泵时又要考虑单台设备的运行台时和启停间隔等因素。其基本原理介绍如下:

泵站的液位控制一般采用根据液位分段启停泵的模式, 不同的液位分别对应当前需要开泵的台数, 同时具备死区保护功能, 停泵液位设定值比启泵液位设定值略低, 以防止特殊情况下水泵的频繁启停[2]。

水泵的启停选择需要考虑以下几个条件:

(1) 热备状态。PLC首先检测水泵上电情况, 远程状态, 控制模式, 故障情况等, 当以上条件均满足时认为该泵处于热备状态, 可被自控程序进行开停调度。

(2) 平衡调泵。累计运行时间最短的泵优先被启动, 运行时间最长的泵优先停止, 使每台泵运转时间大致相等。当运行时间相同时, 按泵的顺序启停。

(3) 启动间隔保护。控制程序使每一台泵每小时起动次数少于6次, 两次起动间隔≥10分钟, 且不论何种情况, 不同时起动2台及2台以上水泵。

在实际应用中, 根据分段启泵原理以及低水位保护等条件编制泵站自控功能块, 计算当前需要开泵台数。根据上述三条件, 编制了水泵启停调度选择功能块, 用于选择当前需要启动的水泵编号。两功能块配套使用, 可快速完成泵站自动调泵程序的编制工作。限于篇幅, 本处不再详述其具体实现过程。

4 结构化编程方法设计中的注意点

(1) 对于实际项目, 我们往往采用模块化编程与结构化编程相结合的方式来实现。首先将项目根据不同工艺段分为不同的任务模块, 在每个任务模块中再采用结构化的编程方法来实现具体设备的控制、数据分析统计以及工艺控制程序等功能。具体对于西门子STEP7编程软件来说, 我们通常使用FC来实现不同工艺段设备的控制, 而每个FC中的具体设备的控制程序再通过调用FB来实现。

(2) 具体设备控制功能块的规划以完成单一功能为主, 避免出现将大量功能堆砌在同一功能块中的情况。如上述变频水泵功能块, 完成设备状态分析、控制及软故障判断等基本功能即可, 其余可能需要的功能如电流, 温度的检测及故障联锁停泵等功能可在通用的模拟量块中进行处理, 将最终输出的停机信号等传递给水泵功能块即可, 无须全部加入到水泵功能块中, 避免了重复代码, 结构更加清晰, 同时也更便于维护。

(3) 建议采用SCL语言来完成PLC程序模块的编制, 并且在编程时尽量采用标准化的, 而非西门子特有的指令, 对于程序的移植很有好处。如西门子的SCL语言与施耐德、Rockwell等品牌PLC的ST语言 (Structured Text) 类似, 都是类PASCAL语言, 符合IEC 61131-3国际标准, 当移植到相关的编程环境时, 只需要进行少量修改即可使用[3]。

(4) 可以根据工程逐步积累, 开发相关行业的程序库, 从而加快相关工程的开发进度。程序库中的程序模块可重复使用, 成为下一个项目的宝贵资源, 同时可以通过加密方式对程序块进行保护。

5 结束语

本文结合PLC编程的特点, 采用结构化编程思想, 将常见的设备以及相关工艺控制流程封装为程序块, 加以调用, 各单个任务块的创建和测试可以相互独立地进行。通过使用参数, 可将块设计得十分灵活, 实际应用时只需保证现场信号的正确性并对调用接口进行测试即可完成调试工作, 大大减少了调试工作量, 提高了程序编制和调试效率, 同时采用该方法编制程序不易出错, 有效保证了程序的可靠性。同时该方法具有了面向对象的部分特点, 当需要扩展部分功能时, 只需对原功能模块进行继承, 派生出新的控制程序模块, 具有较强的灵活性。

摘要：本文比较了常见的PLC程序设计方法, 并结合给排水行业的工艺特点, 介绍了结构化编程方法在给排水行业的应用实例, 该方法具有编程调试简便, 易于扩展, 移植性好等特点。

关键词：PLC,结构化,给排水

参考文献

[1]西门子 (中国) 有限公司.STEP 7编程手册[K].2010.

[2]王明军.基于PLC的污水泵站自动控制系统[J].自动化技术与应用, 2010 (05) .

分支结构程序设计教案 第4篇

一、教学目标 1.知识与技能目标

（1）理解程序的分支结构。（2）了解编程思路。2.过程与方法目标

（1）借助多媒体教学，强化学生的理解力和注意力。（2）能根据问题设计界面和编写程序。3.情感、态度与价值观目标

（1）让学生从无到有的探索过程中感受成功的喜悦。（2）培养学生探究精神与独立操作能力。

二、教学重点和难点 1.教学重点：

使用visual basic语言的条件语句来实现分支结构，从而解决实际问题。

2、教学难点：

理解程序中流程的代码描述。

三、教学方法

情境教学法、讲授法、任务驱动法

四、教学准备

1、教学环境。多媒体网络教室。

2、教学资源。

学生用机需要安装好visual Bastc语言环境。任务卡

五、教学过程

1.创设情境，导入新课

ppt演示导出课题“分支结构”通过链接到“体型判断”小程序，然后让同学们自己推荐同学来测试是否偏胖或偏瘦或正常。学生的兴趣度很高，积极的配合。

设计意图：引起学生兴趣，激发学生的学习热情，点名课题。2.讲授新课

（1）给出标准体重的计算公式，并简介如何评判体型。

（2）列举生活中需要进行条件选择的例子来讲解，帮学生理解分支结构程序设计的概念。（3）关系表达式和逻辑表达式的简介。（4）画出if语句流程图，了解简单的if语句。

（5）教师操作“体型判断”的案例，介绍框架控件的使用，编写部分程序，回忆旧知。

设计意图：师生共同构思，写出“体型判断”源程序，让学生对分支结构的理解更深刻。

3.布置作业，巩固提高

以书本上的典型案例“体型判断”让学生操作，有不懂的看书本或任务卡。（巡回指导，及时帮学生解决操作过程中存在的问题）

4.归纳总结，加强记忆

先让学生们归纳总结本节课所学的内容，然后教师总结，让学生有一个更深刻的印象，并强调应注意的几个问题。

设计意图：课堂小结的目的是强化认识，可以把课堂传授的知识尽快地转化为学生的知识；简单扼要的课堂小结，可使学生更深刻地理解分支结构程序设计在实际生活中的应用。

六、课后反思

房屋结构设计中的建筑结构设计优化 第5篇

【关键词】房屋建筑；结构设计；设计优化；研究分析

引言

针对建筑进行评价的指标比较多，同样的，针对建筑性能评价的指标也多种多样。一般的来讲合格的、高质量的建筑，外观应当是美观且大气，同时整个房屋建筑的基本结构完整、质量上乘，所使用的材料也相当考究。针对房屋结构设计的质量好坏、水平高低进行评价，对于整个建筑功能性的发挥以及整个建筑的后期使用均有着巨大的意义。所以，有必要针对房屋建筑的结构设计理念进行分析，对传统的设计理论进行优化和改良，以现代化的审美标准来提高房屋结构设计的水准，促进我国建筑事业和相关设计行业的不断发展。

1.房屋建筑结构设计优化理论分析

房屋的结构设计，专业性较强，并且还有极强的系统化和理论化的特征。一般的而言设计人员在进行房屋结构设计之时，需要考虑多项指标，不仅需要对美学指标、建筑使用功能的价值指标进行分析，同时还需要结合设计的实际情况和经济指标。建筑的功能性价值，指的是能够为人们所提供的最为基础的使用价值，诸如保暖、遮风挡雨、抵御外界的温度变化等等，而建筑的美学性指标，则主要侧重于整个房屋建筑结构设计的美观性和外观的整体性，保证各个细节的搭配合理、房屋的设计形式协调大气，能够给人以美的享受。所以，对于设计人员而言，结构设计是一项非常复杂的工作。也正是在上述四项理念的指引之下，设计人员需要从众多的设计方案当中选取最为科学、最为合适的设计方案，实现设计的项目目标。

房屋建筑的结构设计优化理论，主要的优化对象是房屋建筑的设计结构和设计的模式理念等，鼓励技术人员采用先进的设计工艺、科学的设计观念，保证最佳的设计效果。同时现代建筑的内部结构一般都很复杂，要想将各种复杂的部件有机的、完美的整合在一起，难度较高。具体一点来讲，建筑的结构设计优化方案需要将房屋的外围设计、房顶的设计、房屋细节部位的设计等等进行综合研究，同时需要很好的考虑到整个建筑结构的布局形式、整体设计的样式、建筑局部受力情况、价格指标等等，注重结构设计的社会效益、为企业带来的经济效益和对周边的环境效益。在保障了整体建筑结构稳定的前提基础之上，设计工作人员需要力求设计方案创新、大胆，设计思想超前，敢于在实践当中渗入的探索和改良，对基本的房屋结构设计优化方案进行不断的分析，结合其他工作人员的意见，不断的寻求设计上的突破。

对于房屋建筑来讲，平面结构应当平整且简洁美观，可以很好的反映和体现出建筑的对称性，尽可能的减少房屋刚性结构标准以及房屋平面建设施工质量之间存在的差异，另外，还需要考虑到房屋建筑局部部位承受的力量，确保房屋可以在承受巨大压力之时不至于出现结构扭曲的情况。在充分的分析并且满足居住人员的基本要求基础上，设计者还应当对建筑的承重结构进行细致的设计，采用贯通竖直的设计形式来增强房屋在侧向以及竖向方向之上的承受能力。最后，还需要考虑到房屋建筑的材料要求，保证设计方案符合经济要求。

2.房屋建筑结构设计的重要性

对于现代化的房屋建筑，结构设计优化重要性不言而喻。高质量的设计方案，可以使得房屋的实际使用价值大大提高，同时可以实现建筑的美学价值和经济价值升值，进一步的节省建筑原材料的损耗，有效的保护了周边的环境，为居住者创建了一个优美和温馨的家园。现代化的建筑项目讲究的是整体效益和综合效益，如何在建筑结构设计当中尽可能的节省开支、减少材料损耗，在确保了美观耐用、扎实稳定的基础上，全面满足不同层次、不同类型客户的功能需求，将是所有建筑企业所共同追求的。与传统的建筑结构设计方案和理念不同的是，现代化的建筑结构设计可以使得房屋建设成本进一步降低，对现有的材料进行充分利用，对布局形式和平面设计进行优化，并且对房屋内部各个不同的组成单元、组成部分进行巧妙的设计和重新组合，可以使得各个独立的部分各自之间紧密的衔接起来，发挥出共同的作用。同时，在对局部结构设计进行优化的同时，还可以使得建筑的安全性达到全新的标准。所以，房屋结构设计优化对于现代化的建筑企业来讲，必不可少、势在必行。

3.房屋建筑结构设计的优化方案

针对房屋建筑结构设计进行优化和调整，一方面需要对设计结构模型进行模拟分析，同时，还需要决定计算方式，根据事前分析的结果，选取最优秀、最适合的设计程序，保证设计质量。

3.1房屋结构模型的设计

首先需要设计出一个基本的、初步的结构模型。第一个阶段是选择变量，在一般情况之下一些常用的数据指标，诸如预期建设生产的损失参数、结构设计的目标参数、房屋的价格参数以及房屋建筑的结构可靠性参数等等，是重要的变量指标，同时也是房屋结构设计当中需要重点考虑的环节。设计人员应当采用考虑因素比较少的并且变化幅度较小的指标作为主要的衡量参考指标，这样整个房屋结构设计优化的难度就会大大降低、工作强度也会随之降低，设计者也就可以更加准确的找寻出最佳的设计方案。第二个阶段是确定相关的设计函数，设计者应当在大量的函数和指标当中确定得出与房屋的钢筋尺寸以及横截面积最为相应的一组函数指标，并且对各个组别的函数性质进行分析，力求降低工程成本。最后一个阶段是针对结构设计的条件进行衡量，由于房屋建筑自身的特点，对于耐用性和结构稳定性要求严格，所以设计者需要对房屋整体构架的稳定性、房屋尺寸、结构刚性、局部受力限制、房屋结构墙体的缝隙限制、结构变形限制、整体构架的体系规格系数、单元零件的规格指标、结构确定程度以及构件的可塑性等等进行分析。在实践之中还应当结合建筑的具体情况，分析、比较目标和约束条件，保证结构设计可以得到优化、可以符合相关需求。

3.2选择最优程序及统计分析

设计者在完成了上述模拟设计的工作之后，需要根据实际条件选择最佳的计算方式，选择最优设计程序，力求保证程序可以有最为齐全的用途、最为完善的功能、最为高效的运转效率等。最后，则需要对上述分析的结论进行统计和研究，认真的衡量、慎重的比对，从不同的角度思考问题，不可忽视人事利益、经济利益、施工材料成本以及各个施工技术之间的联系，站在综合平衡的角度之上，在节省了成本的同时，不可以忽视技术的改进，避免片面的追求经济效益，而忽视了技术创新方面的各项工作。

4.结束语

综上所述，房屋建筑的结构设计是一项专业性要求较高的工作，需要有严格的技术保障。最终的决策会受到多方面因素的影响，而在实践当中，美观性、舒适性、实惠性、耐用性和安全性是最为基本的设计原则，也是最为重要的设计指标，设计人员应当结合现有资源，合理的对结构设计方案进行优化，提升建筑效益。

参考文献

[1]李明.浅析建筑中结构设计优化以及建筑电气设计[J].现代工业，2012（6）

[2]王刚.建筑结构设计优化中节能措施的应用探讨[J].科技资讯，2012.2

结构化程序设计 第6篇

关键词：服装,衣袖,袖窿,结构设计

一、袖子的分类

袖子分为有袖、无袖两大类。无袖通常在基型的基础上抬高1.5cm左右。有袖的通常又可以作如下分类:

1、按装接方式分:装袖 (平装袖、圆装袖) 、连袖、插肩袖。

2、按构成袖子的裁片数量分:一片袖、两片袖。

3、按袖子的长短分:无袖、盖袖、短袖、半袖 (五分、七分等) 、长袖。

4、按袖子的外观样式分为:喇叭袖、灯笼袖、泡泡袖。

此外, 袖子还可以通过袖口的变化产生各种样式。

二、袖笼

研究袖型, 首先需研究袖笼。因为袖型结构的变化是以袖笼为根据的。

1、袖笼造型:袖笼造型常见有椭圆形和细长形 (另有方形, 插肩形等) 。椭圆袖笼依据人体肩膀和腋窝设计, 适合一般宽松和合体式服装, 袖型应选择中袖山或高袖山;细长袖笼通常是在基型上开深袖笼, 适合宽松式服装, 袖型应选择低袖山。

2、袖笼弧线 (AH) :指前后衣片袖笼的弧线。袖笼弧线的长度可以用软尺沿前后袖笼弧进行实际测量, 得到前AH, 后AH, 两者之和为前后袖笼弧度总长。是袖子制图的主要依据。

三、袖子主要部位分析

将人体手臂的立体形态, 展开成平面, 再加上少量的松度就是袖基型的结构。袖基型是各类袖型结构的基础, 只有掌握了它的结构原理及变化规律, 才能运用自如地进行其他袖型的结构设计。

1、袖山结构

袖山深 (高) 的变化是袖山曲线变化的根本原因, 它的高低变化与衣袖的合体程度有直接关系, 对袖肥产生一系列的影响。中、高、低袖山的转化:即袖山深发生变化, 袖斜线长度不变, 引起袖肥、袖山曲度发生变化。

中袖山:AH/4~AH/4+3

低袖山:AH/10~AH/5

高袖山:AH/3~AH/3+2

2、袖山深与袖肥

袖山弧线的长度是以AH值为基数设计的, 这种配袖方法比较科学, 可以确保衣袖与袖窿的吻合。

袖山深越深, 袖肥越瘦, 袖山深越浅, 衣袖越肥, 袖山深为零时, 袖肥成最大值, 因此袖山深与袖肥的关系成反比。

从袖山结构的立体角度看, 袖山深尺寸制约着衣袖和衣身的贴体程度。袖山深加深, 衣袖变瘦而合体, 腋下无皱褶, 但不宜活动;袖山深变浅, 衣袖变肥而不贴体, 腋下容易堆褶, 但活动方便。

3、袖肥的变化范围

窄袖肥:B/5-1~2 (合体式)

中袖肥:B/5-0~1 (一般式)

宽袖肥:B/5+1~3 (宽松式)

4、袖山深与袖窿

1) 袖山高低与袖窿深浅的关系:在选择低袖山结构时, 袖窿应该开得深, 宽度小, 呈窄长形袖窿。相反袖窿则越浅越贴近腋窝, 其形状接近基型袖窿的椭圆形。

2) 袖窿弧长与袖山弧长的数量关系:为了使袖山造型圆顺、饱满, 袖山要有适当的缩缝量。这个缩缝量与袖山的高低有关系, 当袖山高曲度大时, 缩缝量应多些, 反之则少些。缩缝量与面料的薄厚、组织结构的疏密都有关系。较厚的面料, 结构疏松的面料应多些;薄料、组织结构紧密的缩缝量则应少些。这此缩缝量不是均匀地分布在各处, 而是袖山顶点两侧的部位较多, 其他部位较少。

下面以喇叭袖、灯笼袖、泡泡袖结构设计为例进行介绍

(一) 喇叭袖:喇叭袖是在袖口处将袖片展开扩大的袖子。

根据袖子款式特点, 确定需要进行变化的部位。

袖口的展开有两种形式:一是在袖肥线以下展开,

二是从袖山开始展开, 这时袖肥会扩大, 达到不同的造型效果。

方法一:在袖肥线以下展开

1、自袖口处沿袖中线剪至袖肥线, 再沿袖肥线向两边剪开。

2、袖山不动, 自袖肥线以下向两边展开, 展开的量根据款式而定。

3、完成袖子轮廓。

方法二:从袖山开始展开

1、确定辅助线。

2、从袖口向袖山弧线剪开。

3、确定袖中线位置, 然后以袖中线为标准线, 分别向两边展开。袖中共展开6cm, 前袖、后袖分别展开3cm。

4、完成袖子轮廓, 标明丝绺线2cm。

(二) 灯笼袖:灯笼袖是将扩大的袖口收褶, 加装袖头收紧的袖子。

1、袖片结构设计方法同喇叭袖。

2、袖头单独制图。

(三) 泡泡袖:泡泡袖是在袖山部位打褶裥或收细裥的袖子。

1、确定需要变化的部位, 画出辅助线。

2、从袖山沿袖中线剪至袖肥线, 再沿袖肥线向两边剪开。

3、袖肥线以下不动, 将剪开的前、后袖山分别向两边展开, 展开后的量便为袖山的收裥量。

注意:使用泡泡袖时, 衣片的肩宽应略小一些。

参考文献

[1]《服装结构设计》高等教育出版社。

[2]《服装平面制板》高等教育出版社。

结构化程序设计 第7篇

关键词：建筑结构设计,概念设计,结构措施,协同工作

1 结构设计概念阐述与主要内容

所谓结构设计是将建筑、其他设备专业所要表达的内容用结构语言体现出来的过程, 而结构语言则是指各种结构元素, 而结构元素则是从专业图纸中提炼出来的, 建筑物或其他构筑物的结构体系就是利用这些结构元素构成的。具体而言, 结构设计的主要内容是结构方案、结构计算以及施工图设计等三个环节, 其中结构方案的主要任务是确定出建筑的结构形式, 需要参考的指标包括建筑物的重要性、工程所在地的抗震设施烈度、相关地质勘查资料、建筑高度与层数、场地类别等等, 然后根据确定好的结构形式的特点与实际要求, 进行结构承重体系、支撑以及受力构件的布置。该阶段的基本方法就是结合不同结构形式的适用范围, 遵循经济性与合理性的原则, 最终确定出最佳的结构形式。结构计算环节的主要内容是计算各项参数, 包括荷载、内力以及构件的相关试算与计算等, 要注意选择科学、适用的计算方法。

施工图设计环节的主要任务则是根据计算环节的结构将构件布置、配筋等确定下来, 然后再确定构件的构造措施。需要注意的是, 在整个结构设计的过程中要严格参照相关规范要求来进行, 设计人员不但要全面、深入地理解相关规范, 还要全面把握施工的工艺及具体流程, 从而保证结构设计的适用性、合理性以及科学性。

2 结构设计与概念设计的关系

所谓概念设计是以个人经验为基础, 基于宏观的角度对建筑结构进行定性设计。相对概念设计来讲, 结构设计是一个逆向过程, 其根据概念设计的整体要求、力学与数据原理等由定量设计发展为定性设计, 其中定量设计包括内力、配筋、稳定性以及变形等, 而定性设计则是规范中规定的构造要求。由此可见, 建筑结构造价水平的高低以及施工进度的快慢会受概念设计水平的直接影响, 如果概念设计不合理, 会导致建筑整体结构出现安全问题。概念设计体现的是一种先进的设计思想, 结构工程师的主要任务是基于特定的建筑空间利用整体的概念进行结构设计, 并对构件与结构、结构与结构之间的关系进行和谐处理。

从某种程度而言, 现行的结构设计与计算理论还存在一定的不足, 例如混凝土结构设计过程中, 内力计算以弹性理论为基础, 截面设计则以塑性理论的极限状态为基础, 计算理论本身就存在矛盾性, 因此计算结果必然会与实际情况存在较大差异。针对这种不足就需要通过优秀的概念设计加以弥补。此外, 现代设计对计算机程序的依赖性过强, 计算结果未做科学分析, 并且在设计方案环节无法利用计算机实现初步设计, 而是需要结构工程师利用其结构概念专业知识选择效果好、成本低的结构方案, 无法保证单根构件的安全性, 就无法保证结构整体的安全性, 因此概念设计与结构设计的关系是相辅相成、缺一不可的。

3 结构设计的主要措施

(1) 在选择建筑场地时要选择抗震性较好的地段, 尽量避开不利地段, 如果避不开的地段则要采取针对措施, 必须将由于地震场地条件而间接导致结构破坏的因素考虑进来。概念设计过程中不能忽略建筑平面布置等要求, 如果方案存在严重不规则的现象则严禁采用。在确定结构体系的过程中, 要对结构体系方案、技术可行性和经济性等进行综合比较, 提高建筑结构的延性与匀质性, 尽量降低建筑重心。此外, 由于发生地震时会持续一定的时间或者会多次、反复作用, 所以要尽量设置多道抗震防线。因此在结构设计过程中, 要保证结构体系与相关抗震结构要求相符, 对构件的强弱关系进行适当处理, 从而提高结构的抗震能力。

(2) 注意结构刚度、承载力分布的合理性, 在实际工程中只有通过提高工程成本或者降低结构延性指标等才能进一步改善结构的抗侧移刚度, 而结构设计时可以有意识地提高结构中重要构件、关键构件的延性, 以改善设计方案的经济性。在判断计算方法是否合理时可以通过概念来确定, 从某种程度而言, 这种方法也是概念设计的延伸。现在计算机技术在工程设计中的应用越来越广泛, 绝大多数设计均是依靠计算机来实现的, 但是要在设计过程中将设计经验理性、科学地利用起来, 再与施工中可能遇到的问题互相结合, 对计算结果进行分析, 并在画图中进行合理的调整, 才能保证结构设计的科学性与实用性。

(3) 在结构材料选择过程中, 选择钢筋时要尽量选择延性、韧性以及可焊性较好的, 且混凝土也要与规定的强度等级要求相符, 控制脆性材料的用量, 保证材料满足抗震设计要求, 将其强度充分发挥出来。此外, 为提高结构强度还要保证结构的整体性, 具体包括两个方面:一是满足抗震的构造连接, 二是包括经过计算的节点连接。节点连接要遵循“强节点、弱杆件”的设计原则, 把握好构造连接的度, 并非构造连接越刚越好。

(4) 要注意施工过程中实际问题的现场处理。因为建筑施工现场存在诸多不确定性因素, 可存会出现无法操作或者施工误差过大等各种问题, 仅靠单纯的计算无法解决问题, 因此只能依靠设计人员专业的设计经验与设计技术, 在协商施工、监理等各方后再提出准确、合理的解决方案。

4 结构设计中协同工作概念的应用

通常在工业产品的设计与制作过程中会融入协同工作的概念, 所谓协同工作是指某个工业产品未达以使用寿命期间, 某个结构零件发生损坏对产品的整体性能产生影响。而对于建筑结构而言, 协同工作是指建筑工程中要将每个部件的作用充分发挥出来, 实现其与其他零件的互相配合。协同工作要求产品零部件的使用寿命相似, 并且承受基本相同的荷载, 不得出现长时间受力不均的问题。在结构设计中的协同工作要注意正确处理基础与上部的关系, 保证二者形成一个有机的整体, 例如砖混结构受自身刚度的影响会发生不均匀沉降, 因此可以利用钢圈与构造柱之间形成一个统一的整体来抵御。此外, 在建筑结构设计中, 协同合作还表现在建筑受力时要保证结构的各个部件受力均匀, 水平应力要保持在较高的水平。

高层建筑设计中要尽可能避免短柱, 保持各个柱的水平应力互相接近, 同步达到最大承载能力。不过实际工程中建筑物层数越多, 竖向与水平方向所产生的荷载力变越大, 相应的地层的截面积也会逐渐加大, 会导致高层建筑物底部的几层出现短柱现象。针对这种情况, 可以在柱截面设置竖槽, 将矩形柱变成田形柱来提高结构的承载能力, 减少短柱现象, 这样既保证了同层的水平柱在受力时, 同时达到最大的承载能力。

总之, 在概念设计日益重要的今天, 要求结构工程师应有深厚的基本理论基础, 并能不断吸取他人先进的设计思想。对自己的作品、设计, 应经常进行深刻的反思, 对每一项设计都精益求精。

参考文献

[1]吕天媛.把概念设计运用到建筑结构设计中来[J].黑龙江科技信息, 2012 (1) :310.

房屋结构设计中的建筑结构设计优化 第8篇

1 建筑结构设计优化的基本理论

房屋能够保证人们日常生活的功能需要、不受风吹日晒的价值是房屋的功能价值, 保证人们对于房屋审美上的要求, 并且使得房屋和周围环境以及房屋自身是一个协调的作品是美学价值, 而房屋结构的功能价值和美学价值等指标是建筑结构设计人员在设计时应该综合考虑的一些指标。一个优秀的建筑结构设计师应该以建筑结构优化设计理念为指导, 在综合考虑房屋结构的功能价值和美学价值的前提下, 筛选出一套可以使得这些指标达到一个平衡点的最优方案, 从而设计出满足建筑结构设计优化要求的建筑。

应用更加先进的设计理念, 通过更加科学合理的方式选择设计方案, 使得设计出的建筑结构各项指标都能达到最优效果的设计方法, 就是建筑结构设计优化。各部分设计优化和整体设计优化都是建筑结构设计优化的重要组成部分。由于建筑物是一个由各部分组合而成的整体, 所以要使得设计的建筑物能够成为一个经过建筑结构设计优化后的优秀建筑设计作品, 对于建筑结构的整体优化显得最为重要, 因为这样可以综合各部分的特性, 使得整体设计更加完善。同经济效益、社会效益和环境效益也是结构设计优化中要考虑到的一些方面。

对于建筑结构设计优化的方案设计者应该秉承“没有最好, 只有更好”的理念, 对于设计优化方案的提出应该在保证房屋结构稳定性不出现问题的情况下, 勇于探索创新, 以便能突破现有的障碍, 提出更加优秀的建筑结构设计优化方案。对于房屋平面结构, 应该保证设计合理、质量过关, 在受到较大的水平力作用时不会出现失稳的情况。同时, 竖直贯通的房屋结构形式可以增加房屋对于竖向荷载的承受能力, 保证结构的稳定性。房屋转换结构的设置不仅会造成材料的浪费, 使得建造费用增加, 不利于经济指标的控制, 还会减弱房屋的荷载承载能力, 使得横向水平力过于集中, 所以在设计时应尽量减少转换结构的设置。渐进式的刚性程度设计可以有效保证房屋的整体抗压性能, 是整体结构设计优化中值得提倡的一种方法。

2 建筑结构设计优化的重要性

房屋结构设计优化是保证建筑物综合效益最大化的一种有效途径, 通过结构设计优化可以使得建筑物在美学、经济和实用性等等方面得到和谐的统一, 不仅可以最大限度的利用资源, 也可以在一定程度上保护环境, 避免成本上不必要的浪费。优秀的建筑结构设计优化方案, 可以大幅的减少投资成本, 使得投资利用率大幅度提升;可以使得资源达到一个合理的配置和利用, 避免浪费;在保证结构安全性的同时使得使用者得到更舒适的体验;同时还能够使得房屋结构设计真正能达到科学、合理的目标, 成为真正意义上好的房屋结构设计作品。

3 房屋结构设计中的建筑结构设计优化措施

3.1 设计结构模型。

对于建筑物的结构设计优化, 房屋整体设计优化起到了至关重要的作用, 对于房屋的整体设计优化我们应按照以下三步进行。第一步我们应该对变量进行合理的选择。设计师在设计时参考指标的选择不应选择变化幅度大或者影响因素较多的参数, 这样就可以更加科学合理并快速的找到最优的参数取值。第二步我们应该选择最适合的函数, 进行辅助计算。在设计过程中会有很多可以计算预先设想的房屋横截面尺寸和钢筋尺寸面积的函数, 而我们要做的就是对这些函数进行筛选, 从而找到最适合的一组函数, 这样起到控制成本、减少浪费的目的。第三步是对于条件进行衡量。设计人员应该以增加房屋结构本身的稳定性和耐久性为考虑前提, 结合工程本身的具体情况, 对比实际施工中和设计确定目标的约束条件之间存在的差异, 从而在设计时考虑进去这些差异, 设计出更加符合要求的最佳方案。

3.2 决定计算方法。

房屋结构设计是一个复杂的过程, 而建筑结构设计优化更是将复杂的数据和条件进行计算并找出最优方案的过程, 所以我们在设计计算时应根据工程实际情况, 找出可以将问题简化的计算方法, 这样不仅可以节省时间更能保证计算结果的准确性。

3.3 选择最优程序。

建筑结构设计优化在经过设计房屋结构模型和决定计算方法之后, 就需要设计人员通过充分考虑工程实际情况和综合以上两步的具体情况下, 就到了选择具备功能完整、运转正常并且效率有保证的最优程序的步奏, 其在结构设计优化过程中发挥着不可小觑的作用。

3.4 分析统计结论。

设计人员通过对各类数据的计算结果进行详尽的分析统计之后, 综合考虑各种方案的优缺点, 从中挑选出一套最为合适的结构设计优化方案。综合考虑的过程要详尽分析各种方案的利弊, 从大局出发, 以整体利益作为考虑的出发点, 这样选出方案才能是更符合要求的最佳方案。

结语

房屋结构设计中的建筑结构设计优化是一个复杂而且必要的过程。本文首先简单介绍了建筑结构设计优化的基本理论, 然后谈论其在建筑结构设计中的必要性, 最后从设计结构的模型、决定计算方法、选择最优程序、分析统计结论这四个方面对建筑结构设计优化提出了一些措施, 为今后的建筑结构设计优化提供一些理论参考。

参考文献

[1]邹俊.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的现实应用[J].科技传播, 2010 (10) .

非结构化数据的ETL设计 第9篇

随着计算机、网络通信等现代信息技术的广泛使用,信息数字化管理已经深入到各行各业,体现在企业管理中是诸如企业资源规划(ERP)、客户关系管理(CRM)、供应链管理(SCM)以及其他商业应用系统的出现,体现在政府管理中是办公自动化系统的应用。许多系统在开发时都是各自封闭的独立系统,分布在异构的环境下,每个系统都包含自己的应用特点、业务流程以及相关业务数据[1]。随着数字信息的积累,为信息资源服务于决策支持等更高层次的管理打下了基础。在大量的数据当中,冗余数据、数据格式和含义不一致的现象普遍存在,而这些数据中却包含对决策支持很有价值的信息,需要将这些存在于异构环境的、相对封闭的系统中的业务数据有机地结合起来,消除信息孤岛,实现数据资源的共享,更好的发挥数据资源的效力[2]。但是已有的数据资源和正在形成的数据资源,由于处在不同行业和行业的不同的部门,对数据的要求和使用环境不同,形成的数据格式,数据的命名规则都不尽相同。为了满足数据整合的需要,相应出现了将不同系统的数据根据需要形成主题数据仓库的数据转换技术,这就是ETL技术。

ETL技术经过多年的发展,已经形成了许多成熟的产品。在国内市场的主要ETL 产品有: Informatics Power Center,IBM Data Stage,Sagent,Oracle 2 ODI,BO DI 以及国内开发的Bee Load 等等,其中Power Center 和Data Stage 在中高端应用有明显的竞争优势,Bee Load 作为国内ETL 软件的代表也占有相当的市场。ETL(Extract - Transform - Load )是数据抽取(Extract)、转换(Transform)、装载(Load) 的过程。ETL 包含了3方面:首先是“抽取”,将数据根主题数据仓库的需要从各种原始的业务系统中读取出来,这是所有工作的前提;其次是“转换”,按照预先设计好的规则将抽取的数据进行转换,使本来异构的数据格式能统一起来;最后是“装载”,将转换完的数据按计划增量(或全部) 导入到主题数据仓库中,完成数据整合的过程[3]。使用者通过对主题数据仓库中数据的统计或数据挖掘,根据数学模型对业务的历史进行描述并对未来的发展进行预测,为决策支持提供服务。同时通过数据的共享,消除信息的二义性,减少数据资源的重复建设。

1 ETL模型分析

目前国际上主流的ETL工具大都遵循以元数据为中心的ETL模式。元数据是符合CWM元数据标准的数据描述。公共仓库元模型(Common Warehouse Meta-model)是国际对象管理组织OMG(Object Management Group)制定的一个互操作元数据模型标准。CWM元数据标准的主要目的是为了方便在组成数据仓库系统的各个部分之间元数据的交换和共享。它为数据仓库和业务分析领域中使用的元数据定义一种通用语言和交换机制[4,5]。符合CWM标准ETL实现的逻辑如图1所示。

ETL系统首先通过元数据采集工具获取或定义源数据库、主题数据库、数据抽取模块、数据转换模块和数据装载模块的元数据,再根据CWM元模型库的标准,经过实时元数据转换平台将转换的目标元数据存储于元数据库中,形成ETL系统需要的元数据仓库。在ETL系统执行时,系统调度模块通过元数据管理模块将需要的相应元数据从元数据库中提取出来,控制ETL系统将需要处理的数据从源数据库中经过数据抽取模块取出,控制数据转换模块根据转换元数据完成数据的转换,数据装载模块根据装载元数据完成数据装载到主题数据库[6]。

以元数据驱动的ETL系统中使用的元数据主要可划分为下面三种类型:

(1) 技术元数据。如数据类型、源系统和内部列名等。显然,技术元数据主要定义ETL操作数据的描述,提供了源数据仓库到主题数据库的过程中,数据变化的精确信息。IBM 将这种数据称为定义化元数据。

(2) 操作元数据。如访问模式、更新计划和数据质量结果。这类元数据既对业务用户有价值,又对数据操作有价值。

(3) 业务元数据。如装载计划、数据所有权和业务规则。这种元数据主要由业务用户使用,并为数据仓库和业务团体建立了连接的桥梁。业务元数据为用户提供了访问数据仓库数据的路线图[7]。

2 ETL数据分析

从分析CWM元数据驱动ETL系统的整个逻辑过程可以发现,系统主要是针对存储于数据库中的数据进行ETL处理,这些数据具有的明确特点是存储于数据库中,具有明确的属性、数据关系、统一的数据格式的数据,它们可以通过明确的键值建立联系,这些数据可以方便的使用二维表结构来逻辑表达实现,可以方便的对数据进行数据描述,形成元数据,这就是结构化数据。例如公司员工信息、仓库货物信息等。

元数据驱动的ETL系统大大提高了系统的兼容性,缩短了系统的开发周期,但是这样的模型对于另外一类数据非结构化数据却无法使用。相对于结构化数据(即行数据,存储在数据库里,可以用二维表结构来逻辑表达实现的数据)而言,不方便使用数据库二维逻辑表来表现的数据即称为非结构化数据。非结构化数据与原始数据或者未加工的一次数据是有区别的,后者是零散的数据要素的堆积,存在大量的冗余和无效信息,它应该是属于非结构数据的子集,也就是说非结构化数据的内容要更加复杂。 它也可能包含大量梳理过的,能够准确描述和表达一定主题内涵的要意,但是它与结构化的信息相比,没有或者很难定位键值,信息要素的组合是非规律化和难以用简单的结构化的描述语言实现的[8]。例如大量存在于监控和事务处理中文本、图像、视频、音频、PDF文档等数据信息。随着采集技术提高,大量的非结构化数据已经占据了业务数据的很大比例。如何对非结构化数据管理和提取有用信息,像处理结构化数据一样通过ETL形成主题数据库,为决策支持提高服务,是亟待解决的问题。

3 非结构化数据ETL解决方案

通过对CWM元数据的分类研究,可以发现在ETL系统的执行过程中,与结构化数据相关的数据是存储在源数据库中的结构化数据,数据抽取、转换、加载过程中处理的结构化数据和主题数据库中的结构化数据。这些结构化数据的元数据是技术元数据,而对于访问模式、更新计划、加载计划等相关的操作元数据和业务元数据,与ETL处理的结构化数据没有直接的关系[9]。因此,只要将技术元数据涉及的非结构化数据转换为可以通过元数据方式描述的数据,就可以方便地使用CWM元数据驱动的ETL系统。

结构化数据之所以容易建立数据的元数据,是因为数据的各种属性可以方便的获得。而对于非结构化数据,就需要将隐藏在数据中的各种属性显现出来,使系统易于建立非结构化数据的元数据。

非结构化数据常用的属性包括有内容属性、时间属性、空间属性、来源属性、获取手段属性、格式属性、使用属性等,按照一定的原则和方法对非结构化数据文件进行统一分类命名,例如文件名可定为单位_部门_类别_文件类型_日期.pdf,就能够简洁反应数据文件的来源属性、类型属性、时间属性等,通过关键词对数据内容进行摘要描述,就可以获得相关的内容属性。通过研究发现,采取Adobe公司的PDF数据压缩包对数据进行处理,可以方便地实现以上的功能,同时可以压缩数据,节省存储空间[10]。将非结构化的数据转换为PDF数据包的组织结构图如图2所示。

转换后的非结构化数据集可按照树形文件夹的形式进行数据组织,树形文件夹可按照不同的文件的类型进行设计,它既可以对单独的非结构化数据进行压缩,也可将多个非结构化数据进行压缩打包。文件的内容摘要信息存储于info.xml文件中。对多个非结构化数据进行压缩后,应当使用工具软件对数据包进行索引,这样可以提高后期数据检索速度,易于形成元数据。

通过非结构化数据转换,数据的相关属性就可以通过文件名、扩展名、文件摘要内容等方便获得,这样就可以通过属性,形成非结构化数据的元数据,方便地实现对于非结构化数据的CWM标准的ETL处理,实现非结构化数据的数据管理和整合。

4 结 语

通过对非结构化数据的进行PDF数据压缩的方式,方便地实现数据各种隐藏属性的显现,从而形成非结构化数据的元数据,能够准确定位数据,解决了非结构化数据难于管理和整合的问题。对于大量出现的非结构化数据ETL任务需求,将是一个优良的解决方案。

摘要：为了实现非结构化数据的ETL处理,分析了数据整合的发展现状和业务需求,描述了目前国际流行的公共仓库元模型(CWM)以及在ETL实现中的作用,详细分析了结构化数据和非结构化数据的不同特点。针对两种数据的差异,提出了解决非结构化数据的属性提取和数据打包的方法,为非结构化数据形成元数据奠定了基础,从而实现了非结构化数据的ETL设计,设计完全满足标准的数据整合要求。

关键词：非结构化数据,结构化数据,CWM,ETL

参考文献

[1]BERSON Alex,SMITH Stephen,THEARLING Kurt.构建面向CRM的数据挖掘应用[M].北京:人民邮电出版社,2001.

[2]INMON W H.Building the Data Warehouse[M].王志海,译.北京:机械工业出版社,2000.

[3]尤玉林,张宪民.一种可靠的数据仓库中ETL策略和架构设计[J].计算机工程与应用,2005(10):172-175.

[4]吴建芹.基于CWM的数据仓库体系结构设计[D].北京:北京邮电大学,2002.

[5]李姗姗.基于CWM的元数据管理的研究[D].长沙:国防科学技术大学,2003.

[6]林娥.一种基于CWM的元数据驱动的数据库访问模型的设计与实现[D].广州:中山大学,2005.

[7]张枝令.结构化数据及非结构化数据的分类方法[J].宁德师专学报,2007(4):417-420.

[8]张德政,张萍萍.非结构化信息管理[J].微计算机信息,2006,22(9):226-227.

[9]周茂伟,邓苏,黄宏斌.基于元数据的ETL工具设计与实现[J].科学技术与工程,2006(6):3503-3505.

结构化程序设计 第10篇

【关键词】建筑结构；抗震结构；设计理念

0.引言

随着城市化经济的不断发展，建筑施工工程也在逐渐的增多，因此为了使其施工质量得到进一步的保障，人们也将许多先进的科学技术应用到其中。不过，从当前我国建筑施工的实际情况来看，由于我国的地质条件十分的复杂，这就给整个建筑工程工程施工带来了一定的难度，因此为了保障工程的施工质量，对其成本进行有效的控制，我们就要对建筑工程的地质条件进行相应的分析，从而采用相应的设计手段，来让建筑物的抗震性能得到有效的提升，以确保建筑物的稳定性和可靠性。

1.抗震概念设计的基本原则与要求

1.1选择有利场地

在建筑工程施工中，建筑抗震设计有着十分重要的意义，它是保障整个建筑物稳定性和可靠性的重要手段之一，于是，我们在对其施工场地进行选择的过程中，就要对其施工地段进行全方位的分析，对整个工程的地质情况进行全面的了解，以确保工程的施工质量。

1.2采用合理的建筑平立面

在对建筑平面结构进行设计的过程中，设计师们必须要对整个建筑平面进行合理的设计，并且将相应的抗震设计理念融入到其中，只有这样才能使得建筑物的稳定性得到进一步保障。

1.3选择合理的结构形式

在建筑抗震设计的过程中，技术人员为了避免其整个建筑结构出现相关的破坏问题，我们就要对建筑结构体系中设置相应的抗震防线，从而使得建筑结构形式的稳定性和刚度得到进一步的保障。而且随着时代的不断进步，人们也将许多先进的施工技术和管理理念应用到其中，这就使得建筑结构形式的各方面性能得到进一步的提升。

2.具体设计

2.1场地选择

在对建筑施工场地进行选择的过程中，设计人员首先要对施工场地的地质环境进行勘察，尽量避开抗震危险的地段，这样不仅使得建筑物的稳定性和安全性得到有效的保障，还让整个建筑工程施工的经济效益和社会效益得到进一步的保障。为此我们在对其施工场地进行选择的过程中，一般都会选用非发震断层，来对其进行相应的施工处理，进而有效的提高了工程的施工质量。

2.2建筑的平立面布置

建设企业在建筑工程施工是，对整个建筑物动力性能进行计算分析是很有必要的，这不仅是建筑结构形式布置的相关内容，可以使得建筑物的稳定性和可靠性得到进一步的保障，还能够让建筑物施工的效益得到进一步的提升。一般来说，我们在对建筑结构形式进行布置的过程中，我们必须要对整个建筑结构质量和刚度变化的均匀度进行有效的控制，避免其建筑结构形式出现不合理的设计，使得建筑物在外界环境的作用下，出现相应的质量问题。而且在不同的地区，人们对建筑物的平面结构设计也就存着一定的差异，因此我们在对其进行抗震设计处理的过程中，就要根据工程施工的实际情况和相关要求，来对整个建筑物的抗震设计的相关内容进行严格的要求，从而使得建筑物的稳定性和安全性得到很好的保障。

2.3多道抗震防线

多道防线是指一抗震结构体系，应有若干个延性较好的分体系组成，并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。当共振时，多道设防的优越性更为明显，当第一道防线破坏，第二道防线接替后，建筑物的自振周期变化较大，共振现象缓解。

2.4刚度、承载力和延性的匹配

钢筋混凝土剪力墙体系的特点为抗侧移刚度大，自振周期较短，地震作用较大。若增加墙厚和数量、减小横墙间距，则刚度增加，但地震反应加大。剪力墙可能会因承载力不足而破坏。建筑并不是愈刚愈好，二者应相互匹配。框架-剪力墙体系的自振周期的大小决定于抗震墙的数量。数量少而薄，刚度低，周期就长，地震剪力就小，但抗侧移能力也低。框架体系的特点为抗侧移刚度小，水平侧移大，结构周期较长，地震反应也小。由于水平侧移大，效应增大并随高度增加而累积，会造成承载力不足而破坏。刚度与延性对于有框架和抗震墙或由框架和支撑组成的双重体系中；框架刚度小，承担的地震剪力小，而弹性极限变形大；墙体或竖向支承刚度大，承担的地震剪力大，而弹性极限变形小；在往复地震动的作用下，墙体和支承由于弹性变形能力差而出现裂缝、杆件屈曲，水平抗力降低，而此时的结构层间位移角远小于框架的弹性极限变形值，框架的水平抗力未得到发挥；由于体系中各抗侧力构件的刚度与延性的不匹配，造成各构件不能同步协调地发挥水平抗力，出现先后破坏的各个击破情况。

2.5非结构部件处理

所谓非结构部件，一般是指在结构分析中不考虑承受重力荷载以及风、地震等侧力荷载的部件，如内隔墙、楼梯踏步板、框架填充墙、建筑外围墙板等。考虑填充墙的影响：填充墙对框架结构的影响：使结构抗侧移刚度增大，自振周期减短，从而使作用于整个建筑上的水平地震力增大。改变了结构的地震剪力分布。限制了框架的变形，减少了整个结构的地震侧移幅值。填充墙充当了第一道抗震防线的主力构件，使框架退居为第二道防线。

填充墙的布置：砌体填充墙不同于轻型隔墙，尽管均为非承重构件，但它具有较大的抗侧移刚度，所以不能随意布置。在建筑平面上，填充墙的布置力求对称均匀，以免造成结构偏心。沿房屋竖向，填充墙应连续贯通，以避免在填充墙中断的楼层出现框架剪力的骤增。在框架结构中当必须采用砌体填充墙作维护墙时，应采用有效的措施防止床裙墙对框架柱产生的嵌固作用，防止短柱的出现。

短柱：柱的剪跨比，剪跨比>2时，为长柱，≤2时为短柱，≤1.5时为超短柱。长柱的破坏形式多为弯曲破坏，短柱多为剪切破坏，超短柱发生剪切斜拉破坏。同一楼层各柱之间的抗侧刚度不是很悬殊，但是一旦存在少数短柱，它们的抗侧刚度远大于一般柱子的抗侧刚度，短柱将吸收较大水平地震剪力，尤其是框架結构中的少数短柱。容易出现短柱的部位：窗间墙处的柱、楼梯间柱（与平台梁连接）。处理：贴砌方案或柔性连接。

外墙板与主体结构的连接方案选择使应考虑：结构抗震分析中是否要求外墙板受力；结构抗侧移刚度的大小；抗震设防烈度的高低。

3.比较结构抗震的设计方法

3.1抗震抗震性能水平

对于不同等级的抗震性能，都应根据结构类型、结构变形等方面加以定义，应该表达为量化指标，以便工程设计和评估。

3.2结构的抗震性能目标

在一个或多个设计地震作用水准上选择更高的性能目标，虽然在一定程度上会提高建筑造价，却能减免以后可能会产生的损失。

4.结束语

由此可见，在当前我国建筑行业发展的过程中，对建筑物进行相应的抗震结构设计是很有必要的，这不仅可以使得整个工程项目施工的效益得到保障，还使得建筑物的安全性和稳定性得到进一步的提升。不过，从当前我国建筑抗震结构设计的实际情况来看，其中还存在着许多的问题，为此我们还要在不断的实践过程中，来对其设计理念进行相应的优化和改进，并且严格根据工程施工的实际情况，来对其进行处理，从而使得建筑工程的施工质量得到保障，促进我国建筑行业的稳定发展。 [科]

【参考文献】

[1]王振宇，刘晶波.建筑结构地震损伤评估的研究进展[J].世界地震工程，2001，17（3）：31-35.

[2]龚思礼等.建筑抗震设计[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.

结构化程序设计 第11篇

一、结构设计优化方法

赏心悦目的建筑是建筑的美观与结构设计相互协调密切配合的结果。建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果, 而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理, 成为实际意义上的"经济适用"房。从建筑上分析结构设计优化方法, 它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。

房屋工程分部结构优化设计包括:基础结构方案的优化设计、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。对以上几个方面的优化设计还包括选型、布置、受力分析、造价分析等内容, 在实施过程中, 还应该按照一切从实际出发的原则, 结合具体工程的实际情况, 围绕房屋建筑的综合经济效益的目标进行结构优化设计。进行结构设计时, 应在满足设计意图后, 尽量使平面布置规则, 缩小刚度和质量中心的差异, 这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层, 减少应力集中现象。

(1) 结构优化设计模型

结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数, 并建立函数模型, 运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下:一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数, 将所涉及的参数按照各自的重要性区分, 将对变化影响不大的参数定为预定参数, 通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后, 约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件, 包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中, 要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。

(2) 结构优化计算方案

结构设计优化设计多个变量、多个约束条件, 属于一个非线性的优化问题, 设定计算方案时, 常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。

二、结构设计优化技术的实践应用

结构设计优化方法应用于实践之中, 是目前一个比较广泛的课题, 利用结构优化的方法在不改变适用性能的前提下达到降低工程造价的目的。结构设计优化设计应用于项目的整体设计、前期设计, 旧房改造, 抗震设计等设计的各分部环节, 发挥着巨大的效益。在按照结构设计优化的方法及模型进行实践的过程中, 要注意下面的几个问题。

(1) 结构设计优化应注意前期参与

因为前期方案的确定直接影响建筑的总投资, 而现在存在的普遍问题就是前期方案阶段结构设计并不进行参与, 建筑师进行建筑设计时大多并不考虑结构的合理性以及它的可行性, 但是建筑设计的结果却直接对结构设计造成影响, 某些方案可能会增加结构设计的难度, 并使得建筑的总投资提高。如果在方案的初期, 结构优化设计就能参与进来, 那么我们就能针对不同的建筑类别, 选择合理的结构形式, 合理的设计方案, 获得一个良好的开端。

(2) 概念设计结合细部结构设计优化

概念设计应用于没有具体数值量化的情况, 例如地震设防烈度, 因为它的不确定性, 计算式难免与现实有较大的差异, 在进行设计的时候就要采用概念设计的方法, 把数值作为辅助和参考的依据。设计过程中需要设计人员灵活的运用结构设计优化的方法, 达到最佳的效果。

与宏观把握相对应的, 设计的过程同时要注意对于细部的结构设计优化, 比如现浇板中的异形板拐角处易出现裂缝, 可划分为矩形板。注意钢筋的选择, I级钢和冷轧带肋钢市场价格差不多, 但是他们的极限抗拉力却相差很大, 所以在塑性满足要求的情况下, 现浇板的受力钢筋就可选择冷轧带肋钢筋。在做里面设计的时候, 外立面上的悬挑板及配筋, 满足基本的规范要求即可, 达到既安全又经济的目的。

(3) 下部地基基础结构设计优化

地基基础的结构设计优化首先要选择合适的方案, 如果为桩基础, 那么要根据现场地质条件选择桩基类型, 尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大, 应多进行比较以确定最合适的方案。

三、结构设计优化的现实意义 (1) 结构优化设计降低总造价

进行结构优化设计中, 多层住宅和高层住宅相比较, 层数越多, 总建筑面积增大, 单位建筑面积占用的土地面积就越小, 节约了用地成本, 但建筑层数的增多, 建筑总高度也会加大, 楼与楼之间的间距也要加大, 这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了。另如屋盖部分, 一栋楼只有一个屋盖, 并不会因为层数的增加而有所改变, 它的成本下降会比较明显。对于基础部分而言, 虽然也是各层共用的, 但是层数增加, 传给基础的荷载将会增大, 我们需要增大基础, 这样单位面积的造价有所降低, 但是却没有屋盖的效果那样明显。

(2) 进行结构设计优化提高建筑结构经济性

建筑的层高增加, 由于墙体面积和柱体积增加, 结构的自重会增加, 基础和柱的承载力相应增加, 水卫和电气的管线会加长;相反降低层高, 可节省材料, 有利用抗震, 同时建筑的总高度减小, 两建筑之间的日照距离就会减小, 间接的节约了用地。建筑面积相同, 建筑使用不同的平面形状时, 它的外墙周长也就会不同, 这样当选择圆形或是越接近于方形时, 外墙周长系数就越小, 基础、外墙砌体、内外表面装修都随之减少, 同时其受力性能也得到提高, 增强了建筑的经济性能。

与传统的结构设计相比, 采用结构设计优化方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。优化方法的技术性实现, 可以最合理的利用材料性能, 使建筑结构内部各单元得到最好的协调, 不仅可以实现建筑美观、实用, 而且在造价方面也有较大的节省, 达到了建筑工程设计对适用、安全、经济、美观和便于施工的一般要求。通过使用优化设计手段, 达到这5个方面的最佳结合, 符合现今建筑商对于建筑结构的效益的需求, 也符合市场可持续发展的需求。

参考文献

[1]谈建筑结构的优化设计[J].建筑科学, 2009 (4) .

[2]张红友.优化结构设计减少建筑投资成本[J].陕西建筑, 2008 (11) .

[3]马臣杰, 张良平, 范重.优化技术在深圳京基金融中心中的应用[J].建筑结构, 2009 (4) .

[4]卢亦焱, 黄银燊，唐红.房屋加层外框架结构方案的优化设计[J].哈尔滨工业大学学报, 2009 (4) .