设计算料软件需要综合考虑多个方面，包括功能需求、编程语言选择、用户界面设计、优化算法等。以下是一个基本的设计框架：

1. 功能需求分析

图纸解读与分析：软件需要能够读取和解析钢结构工程的图纸，通过图像识别技术提取所需的尺寸和材料信息。

材料需求量计算：根据提取的尺寸和设定的参数，软件应能计算出实际需要的材料数量。

优化功能：提供优化选项，根据工程需求和材料市场价格等因素，对算料结果进行优化，以降低成本和提高效益。

用户界面：设计友好的用户界面，方便用户输入数据、查看计算结果和进行其他操作。

2. 编程语言选择

C++：适用于核心算法和计算部分，因其高效性和可移植性。

Python：适用于数据处理、用户界面设计和脚本编写，因其丰富的库和工具支持。

Java：适用于跨平台应用程序开发，具有平台无关性。

C：适用于Windows平台的图形界面应用程序开发。

MATLAB：适用于科学计算和数据可视化，具有强大的数值计算和矩阵处理能力。

3. 系统架构设计

前端界面：使用HTML、CSS、JavaScript等技术构建用户界面，提供数据输入、结果显示和操作功能。

后端逻辑：使用选定的编程语言（如C++、Python等）实现核心算法、数据处理和优化逻辑。

数据库：如果需要存储历史数据或用户信息，可以引入数据库系统。

4. 算法设计

图像识别算法：用于自动识别和提取图纸中的尺寸和材料信息。

数学模型：包括截面设计、应力分析、材料消耗量估算等，用于计算材料需求量。

优化算法：如线性规划、遗传算法等，用于优化算料结果，降低成本和提高效益。

5. 测试与验证

单元测试：对每个模块进行测试，确保功能正确。

集成测试：测试模块间的交互，确保系统整体功能正常。

用户测试：邀请实际用户进行测试，收集反馈并进行改进。

6. 部署与维护

部署：将软件部署到目标平台，如服务器或客户端计算机。

维护：定期更新软件，修复bug，添加新功能，确保软件的稳定性和安全性。

7. 文档与培训

用户手册：提供详细的用户手册，指导用户如何使用软件。

培训：为用户提供必要的培训，帮助他们快速上手。

通过以上步骤，可以设计出一个功能全面、用户友好的算料软件。在实际开发过程中，还需要根据具体需求和资源情况进行调整和优化。