李捍文
身份证号：220182198005270219
摘要：近年来我国科技水平的提升，人们对建筑行业的要求也在越来越高。与此同时，国家也出台了相关政策呼吁建筑的节能化、高效化发展，这就要求建筑企业积极运用结构设计优化方法，使有限的空间与资源的价值得到最大化发挥，进而促进建筑工程实用性、经济性发展目标的实现，这对我国整个建筑行业的可持续发展来说也是大有好处的。本文就房屋结构设计中的建筑结构设计优化展开探讨。
关键词：房屋结构设计；建筑结构；优化
引言
建筑结构的优化设计关系到建筑主体的空间运用和设计艺术感。如何在保证建筑物外观艺术感、内在实用性和使用安全性的同时，运用当前的先进技术和设计思想将建筑结构最大限度地优化，使其在具体施工过程中更具可行性、科学性是本文研究的重点。
1建筑结构设计优化方法的重要性
1.1保障建筑企业的经济效益
经过历年来对传统房屋设计与结构优化设计的比较研究，以及对建筑设计经济指标的分析，发现科学性、规范性的建筑结构优化设计方案可以使结构内部中每个部分都得到合理协调，并且充分利用建筑资源，最大限度地减少建筑材料的消耗及其浪费问题，可以减少成本，提高企业的经济效益。
1.2符合社会发展对建筑物的高层次要求
随着社会经济的不断发展，我国的经济产业和相关行业领域都在转型升级以寻求更好的发展，建筑工程及相关行业也不例外。将建筑结构优化设计的理念运用到具体的框架结构设计中，能够从根本上提升建筑工程的质量。近年来，我国为了经济发展和满足人们的生活需求，不断建设房屋、写字楼等用途不同的建筑物，建筑物的不断密集成为一种社会现象，而建筑物的质量，尤其是建筑结构的优化设计则成为社会的重点关注问题。建筑物的结构设计是该建筑物在建成后实际运用和进行空间划分时的主要依据。
1.3有利于提高材料的有效利用率
对于我国这样的发展中国家而言，建筑结构设计优化的主要目的就是以最少的资金建设出最好的建筑。站在优化设计的层面来看，结构性能最佳的方案并非一定是材料利用率最高的方案，这就要求设计者在开展设计工作的时候必须注重对结构材料的充分利用，与此同时，还要加强对各类新型建筑材料的应用，如钢管混凝土结构、预应力混凝土结构等。其中，钢管混凝土结构是在薄壁圆形钢管中填入混凝土的一种全新结构形式，其可将两类材料有机结合起来，通过填入的混凝土来提高钢管壁本身的稳定性水平，同时，还可利用钢管对核心混凝土产生的作用，使其处于三向受压状态，进而增强其抗变形能力以及抗压强度。与普通的钢结构相比，钢管混凝土结构在承载力和自重基本一致的情况下，可节省约50%的钢材，同时还可简化焊接工序，有效降低焊接工作量。相较于普通混凝土而言，钢管混凝土在确保钢材使用量相近以及承载性能一致的基础上，可减少大约50%的构件截面面积，相应的材料用量也可节省一半左右。事实证明，对房屋建筑结构设计的优化，可显著提升材料的利用率，使工程成本得到有效控制。
2房屋结构设计优化原则
整个房屋建筑设计优化是一项技术含量很高的工作内容，其相关设计人员既要充分对房屋建筑周边的地理、水文参数有一个详细了解，同时需要专业化、系统化的建筑结构设计知识，在众多设计优化方案中选择最佳、符合各项要求的方案，其中对房屋结构的优化将涉及到如对建筑整体框架结构的优化、房屋屋顶的结构的设计优化、围护结构以及屋内细节结构的优化等，同时在设计优化环节还要考虑房屋建筑的整体功能布局要求，对房屋受力性、稳定性做全面性优化，在保障质量的同时，还需要在竖直方向对房屋承重结构进行设计,避免转换层结构的使用,。后续还要增加房屋环节布局的优化方案，通过合理对环境生态的保护与布局，使得整个建筑更具有美观性，能够在舒适性、安全性、稳定性等方面符合居住人的条件与要求。
3结构设计优化在房屋建筑结构设计中应用的步骤
3.1建立结构优化模型
要实现对房屋建筑结构设计的有效优化，首先就必须建立科学合理的结构优化模型。结构设计优化需要从大量变量中选择出最为重要的参数，通过这些参数建立函数模型，从而计算出最优解。一般来说，模型的构建主要可分成两大环节：首先，应选择最为合理的设计变量，这是构建模型的基础和关键，变量的设计将对参数的选择产生直接影响，科学合理地对变量进行计算可大大降低后期计算编程的工作量。其次，应对目标函数进行确定。相关人员应先找出符合函数条件的最优解，然后再确定约束条件，约束条件具体主要涉及到弹塑性、强度和尺寸等方面。在对建筑整体结构进行优化的时候，必须确保上述约束条件都处在规定范围内，尽可能满足设计的相关需求。
3.2房屋建筑规划方案协调优化
在对房屋建筑构造进行优化设计的过程当中，需要特别注重对房屋建筑规划方案的协调性进行优化，因为房屋建筑构造规划是一个层次比较多的三维规划工作，如若当中一个构造的规划出现了问题，将会对房屋建筑构造规划的可靠性以及整体性造成极大程度的影响。例如在对承重墙、楼板、次梁、主梁以及柱等构造尽心规矩的过程当中，必须充分解析每个构造之间的联系，保证房屋建筑架构之间的连接密切性。
3.3对计算方案进行优化设计
在开展相关计算工作的时候，必须将所有的约束条件转化成非约束条件，保证整个优化过程的顺利完成。与此同时，还要综合考虑变量的因素，采用科学有效的计算方式对建筑结构设计加以优化。
4结构设计优化在房屋建筑结构设计中的具体应用
4.1建筑整体和局部的优化
房屋建筑结构设计包括整体设计和局部设计，通过建筑整体结构和局部结构的优化能够让建筑空间得到更为合理的利用。比如，在对房屋建筑结构整体设计时，更多的是需要考虑其整体承重和质量需要，而在结构细节设计方面则更需要在选材、使用等方面予以深度考量，使建筑结构达到质量和需要的双重满足。
4.2上部结构的优化
具体而言，应让剪力墙的质量保持一定的均匀性，确保对称楼层的平面中心与同楼层的结构重心相重合，尽量降低大风、地震等外部因素带来的不良影响。在房屋类型满足标准要求的前提下，应采用大开间的剪力墙构造形式，适当增长剪力墙的墙肢，控制墙肢总数，从而节约混凝土使用量。另外，由于剪力墙的暗柱一般采用的是钢筋，这样一来，就可通过采用大开间剪力墙来降低钢筋的使用量。但是，在遇到建筑施工现场地质条件较差或者地质环境比较复杂的情况时，不能减少钢筋的数量，在这种情况下也就不适用采用大开间剪力墙的构造形式。
4.3排水管道的结构优化
房屋建筑结构设计过程中还需要对排水管道系统予以优化设计，考虑排水管道为房屋结构的重要组成部分，加之其复杂程度较高，需要从实际应用入手做好排水管道系统的优化。尤其很多管道为穿墙管道，需要在结构设计中做好预埋空间的预留，在空间设计过程中要注意避免管道碰撞，并做好预埋空洞标记，这样可以在结构施工过程中避免操作失误。如果排水管道穿越承重墙，还需要做好承重墙的加固，避免管道施工对建筑工程质量的影响。
结语
对于房屋结构设计的优化要注重设计要求的规范性，既要保障其具备良好的力学性能，同时对于其外观、室内布局.建筑风格、截面优化设计同样提出了很高的要求，从而为客户提供优质、满意的住房，促进我国建筑行业的科学发展。
参考文献
[1]张凯月.建筑结构优化设计方法在房屋结构设计中的应用[J].工程建设与设计,2020(16):37-38.
[2]赵志强.房屋建筑结构设计中优化技术的应用分析[J].工程建设与设计,2020(14):42-43.
[3]黎海航.试析房屋建筑结构设计中的基础设计[J].城市建设理论研究(电子版),2020(20):102-103.