PKPM结构系列软件
国内市场覆盖度达 95%以上,国内房屋建筑的主要设计软件。
智能化、数字化、云计算等技术不断渗透到各行业,在建筑领域,这些技术的应用显著提升了工程的效率与质量。那么,在结构设计中,急需什么样的产品来跟上时代的步伐呢?
传统的结构设计存在诸多痛点,在项目设计中,初始需要依赖大量工程经验来确定梁、墙、柱网的截面尺寸与布置,调整不能一蹴而就,需要反复通过手动修改模型以进行结构承载力和指标超限调整,重复繁琐且效率低下,同时甲方设计要求高,需在满足规范指标的前提下控制成本增加设计难度。传统结构设计方法往往需要分步处理构件截面优选与整体指标控制,过程繁琐且难以同时达到最优。
PKPM-AID 2.0通过其“构件+指标”同步双控的智能算法,有效解决了这一难题。该版本将智能截面优选与指标控制无缝融合,可在一次优化流程中自动调整构件截面,并同步确保位移比、周期比、刚度比等关键指标满足规范要求,从而彻底避免了反复试算和设计返工。其核心优势体现在两个方面:
1.一体化优化:AID 2.0 改变了AID 1.0需先调整承载力再单独处理指标的分步模式,实现了在截面优选过程中对承载力和整体指标进行同步平衡与优化。
2.超高效率:基于全新的独家推导的优化算法,优化效率相较于有了巨大突破,大部分项目三次迭代即可完成多个指标控制,能将以往数小时的优化任务缩短至几分钟完成。同时,能在满足各项规范要求的前提下,积极寻求造价最优解,助力项目降本增效。
本项目正是在给定柱网和建筑条件的约束下,应用AID 2.0的上述能力,快速对初始预设截面进行自动化、智能化调整,最终输出一个同时满足承载力、多项整体指标要求且经济性优良的结构方案,充分展现了其在实际工程中的应用价值
模型项目的信息概况:
项目信息:亳州某项目幼儿园
结构体系:混凝土框架结构
层数及高度:5层(第5层为出屋面小房间),14.8米
建筑抗震设防类别:丙类
设防地震分组:第一组
设防烈度:7度0.15g
场地信息:II类

根据建筑方案和布置确定好柱网和结构梁格位置,并进行楼层组装建立模型。初始将柱截面全部设置为400×400,梁截面全部设置为200×400。局部受建筑要求特殊定义的梁截面可单独设置,后续可不参与分组调整。模型截面如下:


经初步建模试算,构件承载力和整体指标均存在超限问题:首层柱轴压比超限,各层梁大部分超限,出现承载力不满足的状况。同时,多项指标超限,包括刚度比、抗剪承载力之比、位移角等。部分超限内容如下:

首层混凝土构件配筋简图

第四层混凝土构件配筋简图

模型计算指标
传统的调整方式是根据工程经验修改梁柱截面,并运行模型检查是否满足承载力和指标要求。这一过程需要不断试错,难以一蹴而就,效率较低。若能一次性解决上述模型存在的问题,则可利用AID2.0的辅助设计功能进行分组快速调整。
第一步:快速生成设计组
在智能辅助设计菜单下,使用“快速生成设计组”功能,为要优化的构件统一放进一个设计组里即可。无需再像传统优化方法那样,依据构件位置或力学特性进行繁琐的多个设计组划分或关联变量设置。
PKPM-AID 2.0的智能算法能够在指定的备选截面库(如梁高控制在600以下,柱截面控制在600以内)中,自动进行全局寻优,同步保证构件承载力不超限且整体指标合规,并自动选择最有利于指标通过的截面。
本工程需要控制室内梁高在600以下,外围梁高无限制,柱截面尺寸尽量控制在600以内,所设分组和备选截面如下:


第二步:约束设置
截面优选约束:在几何约束中设置梁高不高于600,边界约束中设置连续梁梁宽一致,保持截面规整性和钢筋在支座能连续,设置钢筋配筋率在项目默认的经济配筋率之间,根据挠度和裂缝进行约束选筋,即完成前期的承载力约束定义。
指标约束:勾选 位移角、刚度比、位移比 等不满足的指标,并设置在限值之内,即完成指标约束设置。
截面优选与指标约束在同一个截面即可完成设置,操作流程大为简化。

第三步:启动截面优选
在选项中可同时勾选承载力和指标优化。启动截面优选后,软件会实时输出每一步迭代计算的优化构件总造价、超限构件个数以及勾选的位移角、刚度比、位移比等指标的变化情况,迭代次数可根据项目的复杂情况进行修改,本项目具体设置如下:

第四步:核对结果
在截面优选结束后,可采用截面归并功能查看优选后各设计组截面的分布情况,根据各截面对应的构件数对部分数量较少的截面进行归并以减少截面数量,使模型更为规整。可见调整后,外围梁截面基本为300X600、200X600,内部梁截面为250X500、300X500,柱截面为600X600、600X500。


首层混凝土构件截面图
第五步:调整运行后,检查计算结果。
可以看出,只需花费近15分钟左右可将初始模型调整为满足承载力和指标的模型,而且结果符合初始设计要求,大大节省了调模效率。调整结果如下:

首层混凝土构件配筋简图

第四层混凝土构件配筋简图

模型计算指标
从上述调整后可见:
(1)全楼超限构件均一步调整到位且满足建筑方案和约束要求,如有局部需要修改,可针对性地逐一调整。
(2)在初始出现的抗剪承载力之比和位移角超限情况,可同承载力一并调整通过,满足限值。
(1)借助AID2.0,案例初始模型可在20分钟内快速完成优化调整。全程仅需设定截面库与约束条件,操作简单直接,效率与优化效果均大幅提升。
(2)AID2.0将截面优选与指标控制深度融合于同一约束设置界面,无需在多个模块间来回切换,实现了真正意义上的“一站式”优化,显著降低了软件使用门槛。
(3)该流程不仅提升了设计效率与成果质量,也大幅减轻了设计师的重复劳动。“构件+指标”双控机制有效避免了传统设计中的反复试算,标志着结构智能化设计迈出了重要一步。
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