广州博厦建筑设计研究院有限公司梧州分公司 广西梧州 543000
摘要:结构优化设计技术对于房屋建筑结构设计而言，具有至关重要的作用，随着生活水平的提高，人们对建筑质量的要求也越来越高，要想满足人们的需求，就要将优化设计技术引入到房屋建筑结构设计中来。优化技术的应用能够有效的提高房屋建筑的安全性和使用寿命。当今如何将优化技术合理的应用到房屋结构设计中，成为房屋建筑结构设计中面临的一个重要的课题。鉴于此，本文主要分析房屋建筑结构设计中优化技术应用，提出了房屋建筑结构的优化策略，以供参考。
关键词：房屋建筑；结构设计；优化措施
1、房屋建筑结构优化设计概述
建筑结构优化设计（optimum design of engineering struc-ture）是指在满足各种规范或某些特定要求的条件下，使建筑结构的某种指标（如重量、造价、刚度等）为最佳的设计方法。也就是要在所有可用方案和做法中，按某一目标选出最优的方法。房屋建筑结构优化设计不仅是当下的行业共识，也是伴随设计而生的专业要求、符合规范要求的设计都是“可行的”，而未必是“最优的”。设计优化就是在所有“可行的”方案中寻找一个相对“最优的”方案。建筑结构设计优化最早是伴随价值工程起源于国外。而关于结构设计，艾拉普工程顾问公司的创始人、英国结构工程师艾拉普说过：“结构设计是一门艺术，没有唯一解。只有不断地探索去寻找相对的最佳，而无绝对的最优。在我国，1973年中科院资深院士、计算力学工程结构优化设计的开拓者钱令希教授发表了一篇《结构优化设计的近代发展》，吹响了国内结构优化设计研究的一个进军号。国内关于结构设计优化的理论和应用软件研究成果较多，为设计优化提供了重要的理论基础和应用工具。
2、优化技术的应用步骤
（1）选择设计变量：将对设计起到主要影响的因素作为设计变量，诸如结构造价、损失期望等目标控制参数、结构可靠度等约束控制参数，对于设计影响不大，只需要进行局部考虑的因素设为预定参数，有利于减少设计、计算等工作量，确定目标函数，实现总费用最小的目标。（2）确定约束条件：约束条件有尺寸、结构强度、应力、裂缝宽度等，在进行房屋建筑结构优化设计时，要确保各个约束条件都符合相关规范要求，以实现最佳设计目标。（3）设计优化计算方案：对于房屋结构设计而言，是非常复杂的，涉及到很多多变量，在进行计算时，将有约束优化问题转为无约束优化问题后，进行求解，利用复合形法、powell法等进行优化设计计算。（4）设计程序：根据可靠度优化设计模型及优化计算法，编制出运算快、功能全的综合程序。（5）分析结果，确定最佳方案：执行以上所述步骤，综合考虑各个方面，不能为了降低投资而忽视设计优化的作用，正确处理经济和技术的对立统一关系，设计过程中，不能过分强调节约，忽视技术问题，也不能过分强调技术，轻视经济性的要求。
3、房屋建筑结构优化设计的重要性和原则性
（1）建筑结构设计优化的重要性
建筑结构优化方法在房屋结构设计中发挥着巨大的作用，为了使房屋结构设计的优化工作得以有序开展，相关工作人员不仅要掌握扎实的房屋建筑结构设计理论，并且还要积累结构设计经验。在建筑市场领域，高层建筑逐渐占据主导地位的趋势对房屋结构的优化工作提出了更高的要求，通过对房屋结构进行合理的优化设计，可以确保房屋建筑项目的安全性和经济性。在开展房屋建筑设计方案的优化工作时，首先应确保房屋建筑的质量，在此基础上可以融入先进的设计理念和技术。在对房屋结构进行设计优化的过程中，施工机械设备可以得到合理的配置，确保仪器设备的使用效率，也可以提高建筑材料的利用率。房屋建筑的结构设计优化工作可以合理控制建设项目的成本，这样可以提高房地产企业的经济效益[1]。
（2）建筑结构设计优化的原则性
开展房屋建筑结构设计优化工作，应遵循相应的建筑结构设计优化原则，为此，结构设计才会更具合理性和可行性。此外，建筑结构设计应确保房屋建筑具备基本的功能，这样可以满足大众生产生活的需求，保证人们居住环境的安全性和舒适性。在结构设计中，应注重建设项目的安全保护工作，还应合理分配项目资源，保证建设单位的投资效益。
4、房屋建筑结构设计的优化措施
（1）优化房屋整体结构体系
对于现代房屋建筑，其不仅功能性较强，而且造型也非常复杂。所以，优化房屋建筑整体结构体系时，要在满足房屋建筑的功能性要求、规范要求以及造型要求的基础上，通过设计合理的结构布局，有效降低工程造价。同时，房屋整体结构体系也会直接影响工程造价，因此，应加强对这方面工作的重视程度，结合房屋建筑的功能，合理对房屋结构体系进行优化，以此提高房屋结构优化设计的整体效果。
（2）优化房屋结构设计模型
对房屋建筑结构进行优化设计时，应先建立房屋结构模型，而后围绕该模型，完成后续工作[2]。对于一些结构比较复杂的房屋建筑，模型优化非常重要，因为通过模型优化能够有效地将一些复杂的造型进行简化，并利用结构分析软件对结构进行工况分析，避免在方案实施时发现问题。
（3）变量的合理选择与目标函数的确定
通常情况下，选择设计变量时，会选择对设计产生影响比较大的参数，将影响较小的参数作为预定参数，以减少计算编程的工作量。另外，确定目标函数时，应利用函数寻找能够满足既定条件的最优解，同时要确定约束条件。优化设计房屋结构可靠度的约束条件主要包括裂缝宽度约束、应力约束、尺寸约束以及结构强度约束等，在实际设计过程中，必须确保各种约束条件都能够满足行业规范。
（4）优化桩基础设计
桩基础是整个建筑的根本。桩基础的作用是承载整个建筑，并将自身承受的荷载传递到周围的土层中。通常情况下，房屋建筑结构的桩基础有预制桩和灌注桩2种形式。对桩基础的优化设计，主要指的是在确保施工质量不受到影响的前提条件下，科学、合理地降低工程成本。对桩基础进行优化设计时，应综合考虑房屋建筑上部结构的荷载与地质条件，选择最为合适的桩基础类型。确定桩基础的类型后，应通过优化设计提高桩基的承载力，比如，提高桩周围土体的承载能力以及扩大桩柱的尺寸等。布置桩基时，应合理利用桩基材料的固有强度，确保桩基础可以均匀受力[3]。
（5）优化地下室结构
进行地下室结构优化设计时，应从2个方面进行：首先应在满足房屋建筑使用要求的基础上，合理降低地下室的层高，不仅可以有效降低房屋建筑施工中钢筋、混凝土等材料的使用量，还可以减少施工过程中土方的挖掘量，进而减少维护、维修等费用的支出；其次因为地下室结构受到的地下水的浮力以及土压力较大，需要使用大量的钢筋，所以，设计工作人员在进行优化设计时，需要对结构构件的实际受力状态进行全面、细致的分析。在确保其能够满足规范计算的基础上，实现分段配筋，一般情况下，受力比较大的位置需要进行局部加强。
（6）优化室内建筑结构
房屋建筑结构设计优化时，必须保证房屋建筑本身以及室内结构的合理性和美观性。在这个过程中，务必确保剪力墙、结构柱与建筑平面可以保持一致性，在确保结构安全的基础上，尽可能地减小剪力墙与结构柱的截面尺寸。布置结构梁时，应尽量与建筑墙体保持同一宽度，如果结构梁宽于建筑墙，应将结构向次要的空间内偏移，如卫生间、厨房等。
结束语
总之，关于房屋建筑结构技术优化是必要的，不仅有助于保障建筑的安全，同时也为人们的生命财产安全提供了有效的保证。所以，房屋进行结构设计中相关的工作人员应该不断强化责任感，满足社会主义现代化发展的需求，为人们的日常生活提供有效的安全保障。
参考文献：
[1]李建超.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].低碳世界，2016，（09）：146-147.
[2]葛洋.房屋建筑结构设计中的优化技术应用研究[J].四川水泥，2015，（10）：130.
[3]王璇，王磊.房屋建筑结构设计中优化技术应用探讨[J].工业设计，2015，（05）：73-74.