结构优化设计是20世纪60年代发展起来的一门新技术。它使人们从传统的被动结构分析转变为主动的结构优化设计,为结构设计的自动化开辟了广阔的前景。传统的优化往往是设计出一个方案,然后根据设计好的方案对各项指标进行校核,如果不符合要求则对结构进行修改、然后验算,如此反复进行。这一循环过程实际上找到的是结构的可行解,而不是最优解。利用结构优化设计方法,通过计算机可迅速求出给定条件下的最优设计方案,设计速度大大加快,设计质量显著提高。钢筋混凝土框架结构具有造价低、平面布置灵活、便于标准化施工等优点,使其成为当今建筑结构主要结构形式之一,而且在未来仍将保持良好的发展前景,因此如何使结构设计更为可靠、经济、合理,是设计者与开发商共同关心的主要问题。长期以来,不少学者也从不同角度提出了多种结构优化的理论,但这些方法普遍存在求解复杂,实现困难等缺陷,而利用ANSYS进行优化可以取得较好的效果。以五层框架结构为算例,优化时考虑结构的空间整体并建立符合实际情况的模型利用ANSYS进行结构优化。由于主梁和次梁受力不同所以定义了主梁的宽度B₁、主梁的高度H₁,次梁的宽度B₂、次梁高度H₂,每层柱的受力不同、而且每层边柱、中柱的受力也不同所以定义一层中柱截面边长D_z1边柱截面边长D_B1二层中柱截面边长D_z2、二层边柱截面边长D_B2……共14个设计变量。根据《建筑抗震设计规范》取钢筋的适宜配筋率为一定值,以体积最小为目标函数,考虑强度、刚度、轴压比和层间最大位移等为约束条件进行优化设计。结构在考虑地震作用下进行优化,优化结束后提取了结构的内力和变形和应力强度。优化后的体积、截面尺寸、内力、变形和应力强度与优化前分别进行比较,结果总体积减少了5%。本文还对结构进行了模态分析,在模态分析后得到了结构的振型和频率,并在此基础上对结构进行谱分析,最后得到结构在地震作用下的位移和应力。本文不仅对框架结构进行优化设计而且还对其进行了分析,这对其它结构形式的建筑优化设计和分析有一定的参考价值。