工程结构智能设计(高等教育智能建造专业新形态教材)

结构智能设计是将人工 智能技术应用于结构设计过 程的新兴领域，旨在通过机 器学习和优化算法来实现结 构方案自动生成、智能比选 、智能优化的类人化自动设 计。 本书主要介绍结构智能 设计的基本原理、方法和工 程应用。全书共5章，包括 绪论、结构智能设计理论基 础、结构方案智能设计、结 构体系智能生成、结构构件 智能设计。其中，第2章简 要介绍了与结构智能设计相 关的优化设计方法和人工智 能理论基础。第3章主要讲 述项目初步设计阶段结构方 案选择和结构找形相关的理 论和方法。第4章重点介绍 了结构体系自动生成的相关 理论和方法。第5章介绍了 结构构件智能设计及优化设 计的相关方法和工程实例。 本书可作为智能建造、土木 工程专业本科高年级学生教 材，也可供其他专业研究生 和工程技术人员参考。

徐亚洲,西安建筑科技大学土木工程学院教授，博导。2009年获同济大学工学博士学位，中国振动工程学会随机振动专业委员会委员，中国地震学会基础设施工程防震减灾专业委员会委员。长期从事结构可靠度理论与应用方面的研究工作，建立了概率密度演化滤波方法，发展了基于损伤力学的微动疲劳寿命预测模型。完成国家自然科学基金项目2项，获省部级一等奖3项，发表论文70多篇，其中SCI收录期刊论文30余篇、EI收录论文30多篇。

1 绪论 1.1 智能设计概述 1.1.1 智能的概念 1.1.2 智能的特征 1.1.3 人工智能的概念 1.2 工程结构智能设计简介 1.3 工程结构智能设计的基本内容 练习题 2 结构智能设计理论基础 2.1 优化设计理论 2.1.1 优化设计问题的数学描述 2.1.2 一维搜索方法 2.1.3 搜索方向梯度理论 2.1.4 无约束优化方法 2.1.5 约束优化方法 2.1.6 启发式优化算法 2.1.7 多目标优化算法 2.2 人工智能设计理论 2.2.1 设计知识表示 2.2.2 设计知识学习 2.2.3 设计知识推理 2.2.4 机器学习算法 练习题 3 结构方案智能设计 3.1 概述 3.2 建筑方案智能设计 3.2.1 建筑智能设计的特点 3.2.2 建筑设计找形方法 3.3 结构形状智能生成 3.3.1 结构找形目标 3.3.2 实验找形法 3.3.3 动态平衡法 3.3.4 静力图解法 3.3.5 有限元分析法 3.3.6 算例分析 练习题 4 结构体系智能生成 4.1 结构体系智能设计概述 4.2 结构体系生成目标 4.2.1 建筑设计目标 4.2.2 结构效率目标 4.2.3 施工成本目标 4.3 结构体系生成约束条件 4.3.1 结构安全性能 4.3.2 结构正常使用性能 4.3.3 结构耐久性能 4.4 结构体系生成求解算法 4.4.1 基于单元参数的结构体系生成算法 4.4.2 基于模块参数的结构体系生成算法 4.5 实例分析 4.5.1 人行天桥拓扑结构设计 4.5.2 基于变密度法的平面桁架优化设计 4.5.3 高层剪力墙结构智能设计方法 练习题 5 结构构件智能设计 5.1 概述 5.2 结构构件设计评价指标 5.2.1 结构构件安全性评价指标 5.2.2 结构构件适用性评价指标 5.2.3 结构构件耐久性评价指标 5.2.4 结构构件其他评价指标 5.3 结构构件优化设计的目标和约束条件 5.3.1 结构构件优化设计的目标 5.3.2 结构构件优化设计约束条件 5.4 结构构件性能智能设计 5.4.1 机器学习模型简介 5.4.2 基于数据的机器学习静力性能预测 5.4.3 基于数据的机器学习分类预测 5.5 装配式结构构件智能深化设计 5.5.1 配筋优化的邻域算法 5.5.2 钢筋排布的智能体路径规划方法 5.6 构件智能设计方法及代表性工程实例 5.6.1 三杆桁架优化设计 5.6.2 数据驱动的钢管混凝土轴压承载力 5.6.3 钢结构框架截面优化设计 5.6.4 空间钢网架截面优化设计 练习题 参考文献