贾斌1 刘冰2 师雯3
1身份证号：142701198403103332，陕西省;
2身份证号：610202198907210019，陕西省;
3身份证号：610423198812034422，陕西省
摘要：现阶段对于建筑结构的功能和质量都提出了更高的要求和标准，作为相关结构设计人员应该从房屋建筑结构具体情况方面入手，不断优化设计方案，提高设计质量，这样才能够为大众提供更加高质量高标准的房屋建筑，促进建筑行业的可持续发展。
关键词：房屋建筑；结构设计；优化；应用研究
1房屋建筑结构优化设计应用意义
1.1提升房屋建筑工程整体效益
房屋建筑工程整体效益受到多方面因素影响，其中质量与造价属于两个重要因素，通过房屋建筑结构优化设计可以有效提升房屋建筑结构质量与降低房屋建筑造价，实现房屋建筑工程整体效益提升。首先，房屋建筑优化设计便于施工人员提升房屋建筑工程整体建设质量。相关施工人员可以按照建筑优化设计方案进行施工，确保施工全程尽可能地与设计图纸一致，保证建筑工程质量。其次，通过优化设计，施工人员可以精细化计算具体建筑工程建设所需要的施工量等，通过调整施工量实现对房屋建筑成本管控。
1.2优化整体建筑结构
通过房屋建筑结构优化设计可以提升整体建筑结构质量，使得建筑结构兼具美丽外表与实用内在。一般房屋建筑主要功能为生活场所，其基本功能包括居住、使用等，同时房屋建筑作为重要建筑物，还需要具备一定审美性，需要符合大众审美，而要想确保房屋建筑对大众具有足够吸引力，就需要同时满足以上两点。但在实际的房屋建筑过程中，常常会偏重于其中一点，大多数情况建筑设计人员会放弃外形，选择确保建筑基本使用功能，在一定程度上降低了建筑综合效益[1]。针对此种情况，设计人员可以通过优化结构设计的方式，找到建筑外形与内在的平衡点，提升建筑结构整体质量，全面满足用户需求，促进建筑行业良性发展。另外，通过建筑结构优化设计，可以进一步提升建筑结构稳定性与安全性。
2结构设计优化在房屋建筑结构设计中应用的步骤
2.1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[2]。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。
2.2对计算方案进行优化设计
在建筑结构优化过程中，各方面的约束条件以及变量参数都会直接影响到优化过程。因此，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。
2.3程序设计
在完成计算方案优化设计的基础上，还要做好程序设计工作，首先需要对程序进行合理编写，然后再将其导入到计算机之中，为后期计算工作的开展奠定基础，在进行相关计算的时候，工作人员只需要将所需数据输入到系统之中，就可通过设定好的程序计算出准确而直观的结果。
2.4结果分析
建筑结构优化设计的最后一环就是结果分析，所有计算机计算出的数据信息都需要经过详细的分析才能得出最终的结果，进而以此为依据确定最佳的优化设计方案。在开展结构优化设计工作的过程中，应对各方面的阻碍因素进行综合考虑，最大限度确保结构设计优化工作的顺利完成。因此，在对建筑结构进行优化设计的时候，必须注意以下问题：第一，应找准建筑经济与技术之间的平衡点，尽可能降低或消除二者之间的矛盾，即使引入了一些现代化技术，也无需付出过多的成本[3]。第二，应认识到技术所能带来的经济效益，明确技术的优化可在一定程度上降低经济成本，因此，必须加强对先进技术的应用。
3优化技术在建筑结构设计中的具体应用
3.1工程概况
某工程建筑项目为多层框架结构，该工程建筑面积为3754.00m2，楼层高4层，楼高12.00m，要求设防烈度为7度，框架等级为3级，场地类别Ⅱ类，地震（基本）加速度0.10g，设计使用年限50年。
3.2建筑结构设计优化
该建筑工程为框架钢混结构，设计人员在结构优化设计上可选择优化方式较多，设计人员可以从以下几个方面进行该建筑结构优化设计。
（1）优化基础。设计人员对该工程施工现场进行勘察，并记录具体数据，该工程地基承载力为110kPa，持力层为处于第二层的粉质黏土，相对稳定性比较强。根据一般地基结构造价为总体建筑造价的10%~20%，在此种情况下对建筑基础结构设计优化对于降低工程造价具有很重要意义。根据该工程实际情况，设计人员对基础埋深进行修正，并适当优化基础结构所需材料，进一步优化建筑结构设计。
（2）优化框架梁。框架梁属于该建筑主要构成部分，通过框架梁的优化可以提升框架结构质量，降低框架结构造价。在框架梁优化上严格遵照相应设计标准，并在设计标准基础上对框架梁进行进一步优化。根据该工程实际情况与相应国家标准，设计框架梁的截面宽度至少为220mm，框架梁高跨比为1/11，最低配筋率为1.52%。
（3）优化框架柱。在优化上选择轴压比与双偏压等计算方式进行检测，之所以选择轴压比进行检测，是因为框架结构受力是双向的，且扭转效应对框架结构受力影响较为复杂，在建筑抗震设计中对框架结构抗震要求相对较为严格，所以选择轴压比、双偏压等检测方法对框架柱进行优化设计检测。轴压比是框架柱尺寸（截面）重要影响因素，在其设计优化上不可扣得太紧，要确保轴压比不可以太贴近限值，以保证通过轴压比调整真正实现“强柱弱梁”的设计效果。该工程设计过程中采用的框架柱距离为8.00m左右，初步设计的框架柱的尺寸为500mm×400mm与500mm×500mm两种，经过轴压比计算各项指标均符合该建筑实际需求，同时对框架柱采用了双偏压计算方法，依旧符合相应工程质量需求。但出于进一步优化建筑结构考虑，将两种尺寸改为450mm×400mm与500mm×450mm，并对两种尺寸进行了双偏压计算检测与轴压比计算检测，发现450mm×400mm与500?mm×450mm尺寸也符合工程质量要求。通过框架柱优化设计，将原本含钢量20.35降低到18.04，优化效果较好。
3.3优化效果分析
该建筑工程设计人员针对优化之前与优化之后的钢筋量具体情况进行比对分析，发现优化之后在钢筋量减少了12.91%，大大节省了该工程施工成本。由此不难看出在建筑结构优化上，设计人员可以从基础、框架梁、框架柱优化等方面进行优化设计，确保建筑工程质量同时降低工程造价。
结语
综上所述，房屋建筑结构设计优化将会是我国今后房屋建筑工程结构设计领域的重点发展方向，其可在很大程度上提升房屋建筑工程的应用价值。在房屋建筑工程结构设计优化的应用实践中，设计单位应根据不同房屋建筑工程的实际情况，强化结构设计优化思想，引入概念设计理念，推动结构设计优化工程应用，不断提高房屋建筑质量。
参考文献
[1]韦纬娇.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用探讨[J].中国住宅设施，2020（03）:43,63.
[2]郭睿.建筑结构设计优化方法在房屋结构设计中的应用[J].住宅与房地产，2017（03）：93.
[3]孙广.高层建筑结构设计及优化方法探析[J].安徽建筑,2018(04):68,239.