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精准调模,智解难题 | 上海联创以PKPM-AID 2.0高效优化框筒结构设计

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  • 2025-12-17

 

您是否还在为框架核心筒结构中因偏心、收进、刚度突变等复杂约束而反复调整模型、耗费大量时间试错?

是否曾因净高限制与梁高取舍陷入两难,导致设计进程缓慢、优化效果不彰?

告别传统低效的调模方式,PKPM-AID 2.0作为结构工程师的智能助手,能够通过设定约束与目标,快速定位关键构件、量化其影响,实现复杂结构指标的精准调控,大幅提升设计效率与质量。

 

以上海联创设计项目为例,面对核心筒偏置导致的结构偏心、竖向多次收进带来的体型复杂性、三层层高突变对刚度比的严峻挑战,以及业主对净高的严苛要求,传统设计方法往往步履维艰。然而,借助AID2.0的多目标优化算法,上海联创团队逐步推进:从建立初步模型出发,通过敏感性分析对构件进行精细化分组;再依托AI算法自动调整截面,平衡安全性与经济性;最终在满足规范的前提下,实现各项指标的协同优化,顺利完成高难度结构设计。

   AID2.0不仅是一个工具,更是推动设计走向智能化、精细化的引擎。上海联创通过其应用,实现了高质量、高精度、高效率的调模过程,为复杂结构设计提供了可复用的新思路——让技术赋能创意,让设计回归高效。

 

01

 

工程概况

 

  • 项目类型:办公建筑

  • 项目基本情况:

○基本信息:组合框架-混凝土核心筒,地上18层,地下2层,建筑总高度81.7m;

○地震信息:7度(0.1g),Ⅳ类场地,标准设防类;

○荷载信息:办公3.0、会议2.5、楼梯间3.5、卫生间2.5、机房8.0等;

○截面信息:框架柱采用钢管混凝土柱,钢梁采用H型钢;

 

 

图1. 结构计算模型三维视图 图2. 结构计算模型二维视图

 

02

 

模型指标调整目标与要求

 

①希望能够通过PKPM-AID软件实现指标优化至规范范围内,比如原始位移比1.52超限,受剪承载力比值0.54超限;

②希望能够通过PKPM-AID软件将结构用钢量尽可能的优化,从而节省造价;

③在不断熟悉软件的过程中缩短设计时间,提质增效。

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图3. 初始模型指标示意图

 

03

 

测试应用思路与过程

 

  • 工程约束条件:

①核心筒偏置,结构偏心问题显著;

②结构竖向多次收进,体型相对复杂;

③三层层高,为上一层层高的2倍多,层刚度比控制有较大挑战;

④业主对净高要求高,内部梁高相对受限。

 

  • 优化方法:

第一步:根据设计经验,建立初步模型,进行初步计算;

第二步:根据敏感度分析及设计经验,将构件进行精细化分组;

第三步:通过AI算法实现“截面选型-承载力验证-全局指标控制”全流程自动优化,确保优化后的截面能使结构整体指标保持合理的范围内,达到最优造价消灭超限构件;

第四步:核查软件模型调试的模型是否满足要求,根据优化截面类型多少选择是否进行截面归并。

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图4.柱截面约束条件限制

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图5.梁截面约束条件限制

 

  • 软件具体实施步骤:

①建立设计组(根据方案特性细分设计组从而单独设置各个分组的截面调整策略);

②建立备选截面库(根据梁高、梁宽等范围快速生成备选截面库,避免手动添加的大量工作);

③设置截面调整策略(对于梁高有限制的梁构件设置梁高不大于某定值,以满足方案限制);

④调整截面优化参数(为了避免后续因方案调整带来的模型反复调整,可以把指标限值控严一些,保留一些富余量);

 

图6.梁设计组划分       图7.柱设计组划分

图8.墙设计组划分    图9.截面优选设置示意图

图10.备选截面库快速生成示意图 图11.整体指标约束示意图

 

04

 

调整效果

 

①本次采用AID 2.0版本,共迭代12次,位移比由超限的1.52显著优化至1.39,受剪承载力比值由0.54大幅提升至安全的0.91,关键指标全部回归规范范围,满足规范要求;

②在确保安全的前提下,结构用钢量得到深度优化,最终实现造价节约17%的显著成果;

③软件智能迭代替代了传统手动反复试算,使公司在短时间内同步完成了合规性与经济性的双重优化,真正达到了提质增效的目的。

具体调整效果如下所示:

图12.位移比迭代过程示意图  图13.周期比迭代过程示意图

 

图14.刚度比迭代过程示意图 图15.扭转控制成分迭代过程示意图

 

图16.全楼总造价迭代过程示意图  图17.全楼指标优化前后对比示意图

图18.梁应力比前后对比柱状图  图19.柱轴压比前后对比柱状图

 

05

 

总结

 

AID 2.0 —— 让复杂结构优化从“反复试错”走向“高效精准”

在本次框架核心筒项目的优化过程中,AID 2.0的应用体验显著超越了以往的传统调模方式。它不仅帮助结构设计师系统性地解决了核心筒偏置、竖向收进、刚度突变等一系列复杂约束下的结构难题,更在整体操作流程上实现了质的提升:

1. 操作更简单,逻辑更清晰

以往的调模往往依赖工程师的个人经验与反复手动试错,调整目标分散、过程冗长。而AID 2.0通过灵敏度分析一键定位关键构件,并量化其对整体指标的影响,使优化方向变得明确直观。我们不再需要盲目调整多个构件,而是可以集中精力处理真正“有效”的部分,大大降低了操作复杂度。

2. 效率显著提升,周期大幅缩短

传统方法中,针对层刚度比、位移比、扭转等指标的调整常需多次计算、评估、再调整,耗费大量时间。本次借助AID 2.0的多目标自动优化算法,系统能在设定好约束条件后快速生成兼顾安全性与经济性的截面方案,将以往可能需要数日甚至数周的试错过程压缩到几轮高效迭代中完成。

3. 结果更可控,设计更精细

在严苛的净高要求下,AID 2.0帮助我们在梁高受限的条件下,仍通过整体协同调整找到最优解。其构件精细化分组与AI驱动截面优化功能,使得局部调整与整体性能平衡变得容易实现,最终各项指标均稳定满足规范要求,且结构方案更经济合理。

4. 赋能经验,提升团队竞争力

AID 2.0并非取代工程师的判断,而是将工程师从繁琐的试错中解放出来,使其更专注于方案逻辑与创新。它成为团队应对复杂项目的可靠助力,推动设计过程向数据驱动、智能协同的新模式迈进。

总体而言,AID 2.0不只是一种工具升级,更是一种工作思维的转变——让调模从“手工活”变为“技术流”,让复杂问题通过系统方法变得简单、高效、可控。上海联创团队也将持续借助该平台,在未来的项目中进一步发挥其价值,实现高质量、高完成度的结构设计。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

上海联创设计集团股份有限公司(简称“联创设计”或“UDG”)成立于1996年,总部位于上海。公司是中国最早一批拥有甲级资质的民营建筑设计机构之一,现已发展成为一家以建筑设计为核心,涵盖城市规划、室内设计、景观设计、工程咨询等全产业链服务的上市企业。

核心特点与业务:

全专业综合服务:提供从项目策划、规划、建筑、结构、机电到室内、景观的一体化设计解决方案。

创新与研发驱动:在绿色建筑、智慧城市、TOD(公共交通导向开发)、城市更新等领域拥有深厚的技术积累和众多成功案例。

规模与网络:拥有数千名专业员工,在全国多个主要城市设有分支机构,项目遍布国内外。

代表作品:参与设计了许多城市地标和大型综合开发项目,如上海虹桥天地、杭州奥体中心主体育场、南京金鹰天地广场等。

 

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