智能设计|安阳某院应用AID灵敏度功能10min完成剪力墙结构周期比调整

摘要：

数字化与智能化正引领建筑领域的深刻变革。它们不仅优化了传统设计流程，还极大提升了建筑结构的安全性与效率。借助先进的数字工具和技术，设计师能够更高效的完成结构布置和方案对比，实现复杂设计的可行性分析与优化，从而开创了一个充满无限可能的智能设计新时代。

近日就有一位工程师借助PKPM-AID软件的智能辅助设计能力，只用了10分钟就完成了剪力墙结构的周期比调整，接下来我们一起看一下他是如何做到的！

一

工程概况

本项目是一个25层剪力墙住宅项目，结构选型为钢筋混凝土剪力墙结构。建筑长约40m，宽约12m，平面异形。由于前期建筑方案调整，增加了入户大堂的门厅，在模型中补充门厅柱范围内结构构件计算分析后，发现整体指标周期比变为0.91超限了，其他指标都还在控制范围内。剪力墙位置及墙长无法再调整，梁截面由于净高要求能调整的也有限，同时设计周期比较紧张，需要尽快的将主要指标调整到规范限值内。以下是项目的基本信息和指标结果。

表1

表2

整体指标结果分析：

（1）地震底部剪重比：

该模型地震底部剪重比不再做调整，通过剪重比调整系数进行调整。

（2）周期比：

该模型周期比实际为0.9017＞0.9，接近规范限值但超限，而在地下1层及1层增加门厅范围内结构构件之前，各项指标均是满足规范要求的。

究竟要调整哪些构件，能够快速让结构周期比达到规范限值内呢？

二

指标调整过程

以往我们一般是根据工程师的经验，采用 “模型计算-结果查看-再调整-再计算...”的常规模型指标调整流程。这次我们也想借助PKPM-AID，尝试一下智能化设计流程能不能带来一些新的体验：

第一步：结果查看并确定调整目标

从1.4节“整体指标设计结果”中，可查看到该模型的周期比0.9017＞0.90，不满足规范要求。

经过分析思考，确定调整目标设置如下：

1）周期比调整目标为≤0.89；

2）控制成本经济性。

第二步：根据灵敏度指标自动构件分组

（1）查看指标灵敏度

指标诊断（灵敏度）功能是基于力学方法可以在一次分析中直接计算出每个构件对整体指标的影响程度，可以直观地向工程师展示出某个指标调不过时改哪些构件有用，筛选出关键构件后配合高效算法，可以以最小的代价迅速完成超限指标的调整。如图1为结构的周期比指标灵敏度显示结果。图中可以看到大体的灵敏度构件分布云图，初判关键构件。结构构件（梁、柱、墙等）对某一整体指标（位移角、位移比、周期）越灵敏（影响越大），其颜色越深，暖色代表需要调大构件，冷色代表需要调小构件。

如果想更加细致的查看，可按图2切换标准层，勾选标注灵敏度数值，平面图上各个构件均会显示-100~100内的数字，负值对应冷色，正值对应暖色，绝对值越大，说明该构件的调整对周期比指标影响越大。图2中可以看出左右两侧边梁灵敏度数值达83.21，而通过图3所示“筛选灵敏度大于80的关键构件”，也可快速的定位相应的关键构件，非常方便。 

图1 周期比指标整体灵敏度构件示意图

图2 周期比指标标准层灵敏度构件示意图

图3 灵敏度关键构件筛选

PS：需要在“前处理及计算”-“总信息”中勾选“计算构件对整体指标灵敏度”选项，计算后才能在【智能辅助设计】或【构件】菜单下的【指标诊断（灵敏度）】中查看。

（2）根据指标灵敏度划分构件设计组

由于本项目建筑使用功能是住宅，标准层数量要尽量少，我们直接对各楼层所示关键构件定义为一个设计组，保持各层构件调整策略一致，因此，手动直接对图3所示关键构件定义一个设计组，见图4。设计组内梁构件为边梁，根据建筑图要求，梁上也有隔墙，因此，如果需要该梁加大梁高，可通过上翻梁的形式解决净高问题。

图4 设计组分组示意图

第三步：设置策略约束并启动计算

值得注意的是，由于墙宽不变的限制，梁设计组调整策略为仅调整梁高。

在PKPM结构R2.1版本之后，调整策略补充了从备选截面库中挑选截面的功能，这样在一些场景下就可以避免只能通过调整缩放系数定义调整策略的不便影响，进一步增加了指标控制功能的易用性。

图5 指标优化设置、优化目标与约束

三

智能辅助设计结果

1、迭代过程曲线与模型回滚

（1）结构整体指标

在程序优化迭代过程中，可以查各指标迭代曲线和数据，如图6为其中的总造价、周期比的迭代曲线，在优化报告文档中也会同步显示，便于成果汇报。

图6 迭代过程曲线图

（2）模型回滚与截面规整

图7 模型回滚

2、优化报告

（1）结构整体指标对比见表3，约束目标对比见表4。

表3 整体指标对比

表4 约束目标对比

（2）调整前后截面对比见表5。

表5 调整前后截面对比

（3）计算前后造价对比见表6。

表6 造价对比

四

小结

本次利用PKPM-AID快速完成模型超限指标的探索，有以下比较深刻的感悟：

1）指标诊断（灵敏度）功能定量地表示各个构件对整体指标的影响程度，可指导工程师快速找到关键构件，再利用AID高效的算法，针对性快速完成模型指标的调整。对于整体指标超限卡在规范限值边界的时候，发挥的价值优势更加明显，极大的减少反复试算的工作量。

2）回顾试算过程，基于灵敏度功能锁定关键构件后，针对本项目或者类似项目，由于关键构件设计组很少，如果不想通过程序迭代计算，也可通过手动修改关键构件的截面大小试算进行模型的调整，也非常的方便。

咨询服务：

010-64518235，64517256

供稿丨

王鹏   

审稿丨

张欣、黄怡萍、刘孝国

编辑丨

王蕊   

责编丨

张跃飞

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