摘 要：随着人们对房屋建筑要求的不断提高，房屋结构设计也越来越多样化。在房屋结构设计过程中，设计人员不断创新设计观念与方法，优化设计技术，以尽量提高房屋结构设计的可靠性、合理性与经济性，为房屋建筑的使用者提供美观、实用、安全、舒适的房屋建筑。
关键词：结构设计优化技术；房屋结构设计；应用策略
近年来，不断上涨的土地价格给开发商的建筑总成本控制带来了极大的压力，同时，人们对于居住条件及生活环境的要求不断提高，相应建筑产品的品质要求也就不断提高，这就让开发商不断寻求新的手段满足顾客需求，而降低工程造价就成为开发商追求的直接目标，这就需要我们利用结构设计优化设计技术方法，提高有限空间、有限资源的最大化效果发挥，实现经济化、实用性和适用性的良好目标。
1 结构设计优化方法
建筑结构设计追求适用、安全、经济、美观和便于施工五种效果，而建筑设计优化设计技术方法的应用不但满足了建筑美观、造型优美的要求又能使房屋结构安全、经济、合理，成为实际意义上的”经济适用”房。从建筑上分析结构设计优化方法，它主要体现在房屋工程分部结构的优化设计和房屋工程结构总体的优化设计量方面。进行结构设计时，应在满足设计意图后，尽量使平面布置规则，缩小刚度和质量中心的差异，这样水平荷载就不会使建筑物有太大的扭转作用。竖直方向上应避开使用转换层，减少应力集中现象。
1.1 结构优化设计模型
结构设计优化就是在各种影响变量中选择主要参数，并建立函数模型，运用科学合理的方法得出最优解。结构总体的优化建立模型的大致步骤如下：一是设计变量的合理选择。通常的设计变量选择对设计要求影响较大的参数，将所涉及的参数按照各自的重要性区分，将对变化影响不大的参数定为预定参数，通过这种方法可减少很多计算编程的工作量。二、目标函数的确定。使用函数找出满足既定条件的最优解。最后，约束条件的确定。房屋结构可靠度优化设计的约束条件，包括了应力约束、裂缝宽度约束、结构强度约束、尺寸约束、从正常时的极限状态下弹性约束到终极状态的弹塑性约束、从可靠指标约束到确定性约束条件等。设计中，要保证各约束条件必须符合现行规范的要求。
1.2 结构优化计算方案
结构设计优化设计多个变量、多个约束条件，属于一个非线性的优化问题，设定计算方案时，常将有约束条件转变为无约束条件来计算。常用的方法有拉氏乘子法、符合型法、Powell等。完成计算方案的设定后只需编制相应适用的运算程序即可得到我们的最终优化结果。
2 房屋结构设计优化技术应用中存在的问题
一般来说，房屋结构设计人员在进行房屋设计过程中，需要利用适宜的设计理念与设计方法，对房屋结构的形势、构件尺寸、布局等进行科学地设计，从而满足房屋结构的设计需求。在建筑方案阶段结构设计就要进入配合，结构设计的经济性是否合理在方案阶段就决定了大部分。经济性不是“抽”钢筋，不是为省钢筋而省钢筋，也不是牺牲结构的安全性和耐久性，是在保证结构的安全，合理受力的前提下，并满足规范要求的“低值”配筋。随着设计技术的发展，房屋结构设计优化技术的应用越来越广泛，但是却存在着一些问题需要设计人员提高重视。
首先，房屋结构设计受到多重因素的影响，致使设计人员在设计过程中，所优化的目标只能够满足一个或者几个方面的要求，不能同时满足整个工程的需求。设计人员利用计算机软件来优化房屋结构设计，同样受到设计进度、建筑功能等因素的制约，使房屋结构设计优化目标无法达到最佳。
其次，一些房屋结构设计人员在进行技术优化过程中，通常是从小处着眼，即对房屋结构的尺寸与构件截面进行优化，从而忽视了结构尺寸与构件截面在结构整体中的作用。因此，在房屋结构设计优化技术应用中，不能仅仅优化结构的尺寸与构件截面，还要考虑结构的整体性，比如房屋周边的梁柱截面有时候不是单纯的为了满足计算配筋的要求，而是保证结构整体更好的抗扭能力，以保证房屋建筑整体的稳定性与可靠性。
最后，随着人们对房屋结构设计要求的不断提高，房屋结构设计中的变量也在不断增加。因此，房屋结构设计人员必须提高重视，以提高优化设计技术应用的效率。但是，传统的设计算法已经不能满足房屋优化设计的要求，需要设计人员针对问题，提出创新的设计算法，以提高房屋结构设计优化技术应用的有效性。
3 民用建筑结构设计与经济性的关系
3.1 结构设计与用地的关系
在多层或者高层住宅建筑中，各层建筑面积的总数就是整个工程的建筑总面积，因此，建设的楼房层数越多，单位面积上分摊的房屋面积就少。但是，同时建筑的层数增加对建筑房屋之间的楼间距是有影响的，并不是层数越多，产生的经济效益就越大。
3.2 结构设计与造价的关系
建筑的层数和单位建筑的面积造价是有直接的关系的，但是在影响的程度上是各有不同的。例如在楼顶的部分，因为不管建造多少层的楼，都是只有一个楼顶，因此，楼顶的建筑造价并不是因为层数的增加而增加造价，而是随着层数的增加楼顶单位面积的造价是下降的。但是在基础的部分，各层是共用的，楼层越高，对于基础部分的承载要求也越高，这就需要增加造价，以达到整体建筑的承载要求。另外，在承重部分，和基础部分一样，随着楼层数的增加，对于承重的要求也提升，造价也会增加。
3.3 高层住宅结构设计与经济性的关系
住宅楼的楼层数和住宅楼的造价也是有直接的关系的，楼层数越多，整个工程的墙面面积以及支撑结构的要求也越高，这就会增加基础和承载结构的造价，同样建筑内部的水电结构管线也会增加，这些都是提升造价的地方。降低住宅楼的层数，不仅能够减少建筑的成本，以及建筑附属设施的成本，还可以节约土地，因为楼层低，日照好，楼间距会适当的缩小，单位土地面积上的利用率也会增加。
建筑的平面形状对于建筑的成本也有一定的影响。在建筑面积相同的情况下，建筑的平面形状在接近方形或者圆形的情况下，整个建筑的造价会降低。但是在设计的时候，需要考虑到建筑的使用方便，因此通常我们的单体建筑平面形状都是设计成矩形，不仅降低了成本，还适合人体的视觉感官以及满足了使用要求
4 结构设计优化技术在建筑结构设计中的应用
4.1直觉优化（概念设计优化）技术与建筑结构设计
对于同一建筑方案，可以有许多不同的结构布置设计；确定了结构布置的建筑物，即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法；分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是惟一的：建筑物细部的处理更是不尽相同，这些问题是计算机无法完全解决的，都需要设计人员自己作出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下，根据工程实践经验进行，这便是前面所说的概念设计。因此，概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。
4.2 概念设计处理的实际建筑设计问题概念设计所要处理的问题多种多样
但可以肯定的是希望通过概念设计，建筑结构能在各种不期而遇的外部作用下不受破坏，或将破坏程度降至最低。因此，分析如何应付建筑物可能遭遇的各种不确定因素成为概念设计的重要内容。其中，地震作用最为难以琢磨，破坏性也最大。故而，建筑设计过程中就应该未雨绸缪，从计算及构造等各个方面都要采取一些有助于提高抗震能力的措施，不利于抗震的作法则应尽量避免。刚度均匀、对称是减小地震在结构中产生不利影响的重要手段；延性设计则能有效地防止结构在地震作用下发生脆性破坏；多道设防思想能使建筑在特大地震作用下次要的构件先破坏，消耗一部分地震能量。这些抗震设防思想在整个设计过程中都应该作为概念设计的重要指导思想。
5 结语
总而言之，房屋结构作为房屋建筑的重要组成部分，在房屋建筑中起到支撑、保护的作用，房屋结构的设计质量直接影响到房屋建筑的质量。
参考文献
[1] 张炳华.土建结构优化设计[M].上海：同济大学出版社，2008：34-36.
[2] 汪树玉.结构优化设计的现状与进展[J].基建优化，2007：12-13.
