Nghiên cứu này nhằm sử dụng thuật toán tìm kiếm cộng sinh tiến hóa (Evolutional Symbiotic Organisms Search- ESOS) để tối ưu hệ giằng của khung thép phi tuyến xét liên kết nửa cứng. Biến thiết kế cấu trúc giả diện tích được gán rời rạc giá trị 1 hoặc 0 để mô tả có hoặc không của một thanh giằng, trong khi đó diện tích của thanh giằng được đại diện bởi biến thiết kế kích thước. Quá trình phân tích và thiết kế tối ưu được tích hợp vào trong một bước bằng phương pháp thiết kế nâng cao (Advanced Analysis Method-AAM). Trong đó, sự ảnh hưởng phi tuyến hình học và vật liệu của phần tử dầm và cột được biểu diễn bằng hàm ổn định, khái niệm mô đun tiếp tuyến và mặt dẻo Orbison. Sự phi tuyến hình học và vật liệu của thanh giằng được xây dựng dựa trên phần tử dàn theo công thức Lagrange cập nhật ngoài miền đàn hồi. Liên kết nửa cứng giữa dầm và cột được biểu diễn bởi mô hình mũ 3 tham số Kishi-Chen. Hệ giằng của một khung thép không gian 2 tầng được tối ưu để chứng minh độ tin cậy của phương pháp đề xuất. Kết quả đạt được cho thấy hệ giằng đóng một vai trò quan trọng, đặc biệt khi xét đến ứng xử nửa cứng của liên kết dầm và cột.This study aims to use the evolutional symbiotic organisms search (ESOS) to optimize the bracing system of nonlinear steel frames considering semi-rigid connection. A topology pseudo-area variable is discretely assigned to be 1 or 0 to represent the presence or absence of a bracing member, while the cross-sectional area of bracing members is represented by size variable. The analysis process and the design step are integrated into one step by Advanced Analysis Method (AAM). In which, the geometrical and material nonlinear effects are expressed by the stability function, the tagent modulus and Orbison plastic surface. The nonlinearity of geometry and material of a bracing member is modeled by a truss element relied upon the updated Lagrange formula with inelastic behavior. The semi-rigid connection of beam and column is considered by the Kishi-chen three-parameter power model. The bracing system of a two-story space steel frame is optimized to prove the reliability of the proposed methodology. Obtained outcomes have indicated that the bracing system plays an important role, especially when considering the semi-rigid behavior of beam-column connection.