武汉正华建筑设计有限公司 湖北省武汉市 430014
摘要：结构设计工作在我国建筑行业的发展中处于至关重要的地位，对建筑结构的适用性和安全性有着深远的影响，而优化设计的合理应用，能够使房屋建筑结构设计符合使用者的各种切实需求，满足安全性与稳定性的多种要求，提升房屋建筑结构的设计质量与设计效率。本文首先对房屋建筑结构设计中优化设计的主要内容进行了探讨和分析，对当前房屋建筑结构设计中存在的一些问题进行较为详细的论述，并从房屋建筑结构设计的实际情况出发，列举了房屋建筑结构设计中优化设计的应用方法，希望对建筑结构设计从业人员起到一定的参考作用。
关键词：房屋建筑结构设计；优化设计；应用
一、房屋建筑结构设计中优化设计的主要内容
建筑结构优化设计主要包括对建筑结构形式的调整，布局方式的改良，受力情况的分析等，从而使其能够满足建筑物的基本使用需求，提升建筑物对风险的抵抗能力，使房屋建筑结构得到更加全面的优化。实际设计中，可以从建筑总体性能的角度出发，对其进行总体上的优化设计和全面分析，同时也可以根据建筑的内部结构以及具体构件进行优化，该方面的内容主要包括主体结构的优化设计，二次围护结构的优化设计和顶部结构的优化设计工作等。从我国目前建筑工程行业的发展趋势来看，今后高层建筑将会成为城市建筑工程的重要发展方向，而高层建筑的广泛应用也会给建筑行业带来全新的技术挑战和经济负担，因而需要加大建筑结构优化设计的应用力度和范围，充分发挥建筑结构安全性和经济性的和谐统一。建筑结构设计的优化工作，能够保证建筑使用功能得到满足的前提下，同时让建造成本得到合理有效管控，相应要求结构设计人员具备较高的专业素养和完善的设计专业知识体系，从而使结构优化设计技术能够得到更好的应用[1]。
二、房屋建筑结构设计中存在的问题
（一）地基基础设计问题
在建筑结构设计工作开展过程中，很多设计人员没有对房屋建设地点进行全面深入的勘察，往往凭借业主提供的不完整勘察资料和以往的设计经验进行建筑结构设计，这样可能导致结构设计方案存在着一定的局限性和缺陷。在地基基础设计中，很多结构设计人员对地基基础设计的重要性缺乏足够的重视与合理的认识，比如对软土地基而言，有些设计人员仅仅采用较为简单的垫砂层换填法来进行地基的处理，却没有对实际软土地基地质情况、承载能力、变形以及建筑的使用功能等要求进行深入的分析，导致地基基础设计的不合理性，经济性较差甚至涉及主体结构的安全问题。另外，有些结构设计人员没有对结构荷载进行科学精确计算，地基基础设计相关计算参数不合理，也会导致基础设计存在安全隐患。
（二）结构抗震措施的问题
有些设计人员在设计中，抗侧力结构的平面布置时忽视均匀对称的基本原则，未结合房屋的使用功能调整抗侧力结构的布局，导致结构的刚度中心与质量中心偏离较大，因而结构的扭转效应明显加大，对结构的抗震性能十分不利。
另外，有些设计新手对构造柱和框架柱的结构概念混淆不清，把实际上为较大截面的构造柱当作框架柱来考虑，这种情况导致构造柱的抗弯和抗剪承载力被高估，使其成为了房屋结构的薄弱构件，一旦地震灾害到来时，构造柱的结构设计要求往往无法满足框架柱的抗震设计要求，构造柱因过度利用而损坏严重，可能导致建筑垮塌的风险，给人民生命财产安全带来了严重的危害。
汶川地震表明：强柱弱梁是框架抗震设计中不可忽视的重要内容，也是实现梁铰机制的重要结构措施。设计人员容易忽视这一抗震概念，盲目加大梁端实际配筋量，忽视现浇楼板配筋对梁端实际受弯承载力的影响，由此也会造成结构抗震安全隐患。
三、房屋建筑结构优化设计的应用措施
（一）将概念设计引入到优化设计中
所谓的概念设计也就是指在设计过程之中，从多个角度来进行方案设计，对同一个方案进行深入的推敲和分析，找到相对最合理的结构布置方案。概念设计要求设计人员的设计思路十分清晰和灵活，能够对各种复杂情况进行科学的分析，由此选择最为合适的设计方案应用到实际工程中。对于已经确定的建筑结构设计方案，也要善于从不同的角度出发，研究结构的各项整体指标和局部受力特点，加强关键部位，适当减小不必要的构件截面大小、构件数量和配筋量等，提高各个结构构件单元的贡献率，从而使建筑结构设计能够满足安全性和经济性的基本要求。在概念设计之下，建筑结构的优化设计不仅要依靠先进的计算机技术，同时也要求设计人员的理念更加发散灵活，能够对合理的优化设计手段有着独立的见解，因此，在进行相关优化设计工作时，要对设计人员的设计概念进行全面的培养，丰富其设计经验和概念设计的运用能力，从而使优化设计能够更好的应用到房屋建筑结构设计之中[3]。
（二）将“加减分合”的思维引入到优化设计中
建筑结构设计的目的在于满足结构一定安全性的基础上，使其各种建筑功能或建筑艺术性得到充分有效的实现。优化设计的本质在于力的变化，从力小的地方着手，从方案上减小各结构构件的截面，从构造上减少不必要钢筋的使用量，优化设计立足于减少富余，最终达到物尽其用[4]。着眼于小处，优化设计的思路在于将“加减分合”的理念灵活运用到实际设计中，从构件上看，结构都是由梁板墙柱或者类似于梁板墙柱的构件有机组合在一起，那么优化的方式就是对这些构件进行一系列的合理“加减分合”处理，同时也是对不同构件之间刚度的协调过程，实现相对最佳的组合。
现从梁构件来举例说明“加减分合”优化理念的合理运用：为了提高结构的抗侧刚度或者减小扭转效应，可以考虑加大梁高或者结构外围梁高，甚至可以合理利用窗台高采取上翻梁的形式来加大梁高，梁构件采取“加”的方式处理，这样结构整体指标就能较快满足设计要求；梁构件在“减”的处理方面，对于一些小跨度的楼板，可以考虑取消部分隔墙下的小梁，充分发挥小跨楼板的承载力，卫生间处的小梁取消采取折板的形式，梁构件采取“减”的方式处理，这样处理后房间布置显得美观灵活；结构布置时，当支撑次梁的主梁刚度与强度不满足要求时，梁布置方案可以采取“分”的方式在两个方向上均布置次梁，形成十字梁或者井字梁，使力合理分配，比较均匀的传递到周边主梁上；为了便于现场施工和装修，实现标准化作业，降低成本，在考虑梁构件截面设计时，可以发挥“合”的设计思想，将跨度和荷载相差不大的梁截面尽量统一标准化，对整个结构的梁截面大小进行一定的合理归并处理，结构外围梁高按照窗顶位置统一梁高，尽量减少梁截面种类。总的来说，优化设计在于控制结构设计中的平衡关系，需要灵活运用各种结构设计概念去做好设计。
四、结束语
建筑结构设计的优化工作，主要是为了实现结构安全性，耐久性，适用性以及经济性的和谐统一，探索实现可持续的建筑之路，使建筑在满足功能需要时达到所消耗的资源和能源最少。而这也就要求了广大设计人员锤炼内功，加强实践，理解结构设计时一个相对、统一的过程，掌握其要点与重点，善于采用新方法、新技术、新材料和新工艺，实行综合优化设计，从而切实的提升房屋建筑结构设计的质量、效率和品质，推动我国房屋建筑工程行业的工业化可持续发展。
参考文献
[1]李家富. 房屋建筑结构设计中优化设计实践分析[J]. 中国标准化,2017,0(2X):144.
[2]朱李理. 结构设计优化设计以及在工程实际中的具体应用[J]. 中国标准化,2017,0(3X).
[3]李瑞芳. 房屋建筑结构设计中抗震设计研究[J]. 名城绘,2017,0(10).
[4]庄伟，匡亚川. 建筑结构设计快速入门与提高[M]. 北京:中国建筑工业出版社，2018.