广东博意建筑设计院有限公司
摘要：近年来，人们对生活质量的要求不断的提高，对房屋建筑的要求逐渐的从实用性向功能性、安全性、可靠性方向转变，这给房屋建筑结构设计提出了更高的要求，如何提高房屋建筑结构设计质量，已经成为房屋建筑企业亟待解决的问题，同时也是社会各界广泛关注的焦点。通过将建筑结构设计优化方法应用在房屋结构设计中，能够有效的保证房屋建筑的功能性、经济性以及实用性。因此，文章针对房屋结构设计中建筑结构设计优化方法实际应用的研究具有非常重要的现实意义。
关键词：房屋结构设计；建筑结构设计优化方法；实际应用
1、建筑结构中优化设计方法运用的重要性
我国建筑行行业的飞速发簪，高层建筑和超高层建筑越来越多，施工单位更加关注如何用较少的资金，进行结构的优化设计，满足人们的基本需求。在优化设计中，设计人员应使用先进的技术和优秀的设计理念，对建筑工程进行关系，并对造价问题进行合理的控制。没有进行结构优化设计的建筑，由于必须保证建筑的安全性能，无法很好地进行成本控制工作。调查数据表明，没有进行结构优化设计的建筑要比进行过结构优化设计的建筑在设计方面的使用资金多出5%―8%；另外，没有进行结构优化设计的建筑内部结构存在很多不合理之处，美观性也远远不及经过结构优化设计的建筑。因此，越来越多的建筑使用者愿意购买或租赁经过结构优化设计的建筑。建筑结构优化设计可以为施工节省大量的原材料，并且科学的运用新型原材料，在保证建筑质量的同时，延长建筑使用年限，切实保证建筑购买者和租赁者的根本利益。
2、建筑结构优化设计的具体运用
2.1整体优化和局部优化
建筑设计都有一定的层次和复杂性，首先从层次性方面来说，其一般包含建筑的设计体系、结构体系及安装设计体系等，而每一个体系内还有很多分支体系。相关的设计人员在设计建筑时，要根据实际情况参照不同分支体现的特点进行优化，逐步攻克难关，完成整个工程；其次从复杂性方面来说，其一般包含建筑原料选取、零部件选取、结构类型选取等内容。因此，无论是什么样的房屋建筑，都可以从整体分层、细化的进行优化，实现设计优化的目标。
2.2分阶段优化
在一个工程项目中每一环的建设都是相互关联的，每一个环节都有自己的优化设计方案，在进行工程建设时对这些环节进行分阶段的优化有利于整体工程的优化设计，有效的保证建筑的施工质量，增加企业经济收益。
2.2分阶段优化
在一个工程项目中每一环的建设都是相互关联的，每一个环节都有自己的优化设计方案，在进行工程建设时对这些环节进行分阶段的优化有利于整体工程的优化设计，有效的保证建筑的施工质量，增加企业经济收益。
2.3桩基础优化
灌注桩和预制桩是桩基础的两种类型。灌注桩是施工的重点项目之一，其施工时过程复杂，工期较长，难以把控质量。所以，在沉降符合相关标准的基础上，可以进行预制桩施工法，结合深层桩基，加大土壤对桩身的摩擦，并选用长度的预制桩。
2.4房屋建筑防震安全结构优化
房屋建筑的设计者要进行机构设计过程中，必须充分考虑房屋在使用过程中可能受到的外部环境影响，尤其是自然灾害的影响，地震灾害无疑是对房屋建筑威胁最大的自然灾害，因此，房屋建筑结构设计的工作者在进行房屋建筑结构设计时必须充分考虑房屋建筑的防震安全性能，要通过对房屋建筑机构的科学设计使房屋建筑具备更强的抗震能力。例如对于高烈度设防地区，建筑结构采用隔震与消能减震设计是一种有效地减轻地震灾害的技术。隔震设计指在房屋基础、底部或下部结构与上部结构之间设置由橡胶隔震支座和阻尼装置等部件组成具有整体复位功能的隔震层，以延长整个结构体系的自振周期，减少输入上部结构的水平地震作用，达到预期防震要求。
2.5建筑结构设计周期优化
在结构抗震计算中，计算各振型地震影响系数所采用的结构自振周期应考虑非承重墙体的刚度影响予以折减。当非承重墙体为砌体墙时，高层建筑结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值：框架结构可取0.6～0.7；框架―剪力墙结构可取0.7～0.8；框架―核心筒结构可取0.8～0.9；剪力墙结构可取0.8～1.0。
3、实例分析
某房屋工程为五层写字楼，总面积为6375m2，长度为56.2m，宽度为16.2m，房间开间为4.8m，走廊宽2.4m，层高为3.6m。以粉细砂层为基础持力层，冻土深度1.03m，地下水位埋深约为4m，抗震设防烈度为8°。对于此工程运用建筑结构设计优化方法主要从建筑整体和分部结构两方面进行结构设计优化。
3.1房屋建筑整体的设计优化
对房屋建筑整体的设计优化需要先建立结构优化模型，再选择优化计算方案和程序，然后进行计算结构的科学分析三个步骤来实现。第一步：（1）选择并确定设计变量。设计变量一般选择对建筑设计发挥着较大影响的因素作为参数，将那些对建筑设计发挥着较小影响的因素作为预定参数，降低设计工作量；（2）确定优化设计目标函数；（3）确定模型约束条件。一般在房屋可靠度优化设计中，其约束条件主要包括结构强度约束、应力约束、变形约束、裂缝约束、弹性约束等。第二步，在应用房屋结构设计优化方法时，建立于可靠度的优化设计变量较多、非线性优化较多，为方便进行计算，将约束优化转变为无约束问题进行计算，计算方法主要包括拉式乘法、Powell法等。根据优化模型与计算方法，设计计算程序。第三步，通过优化模型的建立与求解，可以发现建筑结构设计中存在的不合理问题，提出解决方案，对建筑结构设计进一步优化处理，从而实现房屋结构的适用性、安全性、经济性。
3.2房屋建筑分部结构设计优化
（1）建筑基础拉梁设计优化。该写字楼高度为18.2m，抗震设防烈度为8度，为了达到抗震效果建筑基础设计为短柱形式。将相邻两短柱中心距的1/20作为基础拉梁截面高度。在建筑施工中，建筑高度较低时，可以应用最小钢筋使用率，但是为了保证建筑抗震结构及拉梁正负弯矩与建筑上部混凝土框架处于一致状态，就需要就基础拉梁设计为最大。
（2）基础设计荷载设计优化。由于该写字楼工程只有五层，不需要进行建筑基础抗震能力校验。建筑结构为钢筋混凝土框架体系，在进行设计优化时，需要考虑到风荷载问题。
（3）钢筋混凝土框架结构设计优化。该建筑采取的是钢筋混凝土框架结构体系，需要应用准则法进行结构设计优化。在已知建筑结构截面的前提下，运用有限单元法，对建筑整体结构进行受力分析，再进行结构分解，将每一构件受力进行结构优化，经过公式推算，计算出钢筋混凝土框架的最优级结构。
（4）建筑结构计算周期设计优化。由于写字楼设计为轻质墙体，为了提高建筑质量，尽可能的使其使用年限等同于设计所限，需要对建筑结构计算周期乘以折减系数0.7～0.8进行折减计算。
4、结语
随着我国城市化进程的不断推进，我国建筑行业获得了巨大的发展。但是，传统建筑的使用性能已经越来越难以满足人们日益增长的对建筑性能的要求，建筑结构优化设计方法的使用，很大程度上丰富了建筑的使用性能，在保证安全的前提下，使建筑内部机构更加合理，更加美观，切实提高了建筑使用者的生活质量。
参考文献
[1]黄海涛，黄慎江.结构设计中概念设计方法应用的探讨[J].工程与建设，2014（04）.
[2]陈家模，陈玲霞，苗丽.建筑结构优化设计研究[J].工程建设与设计，2015（7）.建