在數(shù)字化轉型浪潮中，河南省院錨定前沿技術創(chuàng)新，聚焦AI技術與生產(chǎn)實踐的深度融合，以智能化升級驅動核心競爭力躍升。PKPM-AID系列軟件作為智能輔助設計工具，便成為了其中一個探索方向。

 

河南省院測試小組成員，借助PKPM-AID靈敏度功能，僅耗時5min便完成了某體檢樓的周期比超限調整。同時在該工程中同步應用AIDV2.0的“承載力與指標同步雙控”功能進行超限指標調整，并與AIDV1.0的“高級指標控制”功能進行對比，通過實測數(shù)據(jù)顯示，V2.0版本在超限指標調整效率上有了顯著提升。本文記錄本次測試過程，希望為同行使用PKPM-AID軟件提供參考。

 

一、工程概況

1.1 項目基本信息

某多層鋼筋混凝土框架結構體檢樓，抗震設防烈度6度，設計基本地震加速度峰值為0.05g，設計地震分組第一組，Ⅱ類場地，Tg=0.35s，B類地面粗糙度；地上3層，建筑高度13.2m，主要層高4.5m、4.2m、4.2m，長56.2m，寬18.2m；設計工作年限50年，基本風壓（50年一遇）為0.40kN/m²，建筑安全等級為一級，屬于重點設防類建筑。圖1為工程結構模型示意圖，圖2為1~3及屋面層結構平面布置圖，小屋面不再示意。

 

圖1 結構模型示意圖

 

圖2 結構平面布置圖

 

2.2 設計試算結果

主要整體指標結果：

1）前三階周期為：T1=0.8104(X)，T2=0.8053(Y)，T3=0.7305(T)；T3/T1=0.9104＞0.9，根據(jù)《建筑抗震設計標準》第3.4.1條條文說明可判斷：本結構抗扭剛度弱。從結構抗震性能角度考慮，宜將結構扭轉周期比調整至不大于0.9。

2）其他指標均離規(guī)范限值較遠，不再贅述。

 

二、5min完成指標調整通過步驟

2.1 依靠靈敏度功能快速確定關鍵構件

本節(jié)實踐采用PKPM結構2025R2.5版本，需要在“前處理及計算”-“總信息”中勾選“計算構件對整體指標靈敏度”選項，計算完成后才能在【智能輔助設計】或【構件】菜單下的【指標診斷（靈敏度）】中查看關鍵構件，并勾選標注靈敏度數(shù)值，如圖3所示，可以看到出現(xiàn)了紅色程度非常高的關鍵構件。對關鍵構件局部放大見圖4，1層走廊處梁數(shù)值為100，相鄰的兩根框架柱數(shù)值分別為91.79，95.26，表明這些構件對周期比超限調整通過影響最大。

 

圖3 周期比靈敏度構件示意圖

 

圖4 關鍵構件靈敏度數(shù)值示意圖

2.2 手動修改關鍵構件截面完成超限指標調整

如圖4所示，經(jīng)過靈敏度分析，程序非?？焖僬业搅藢τ谡w指標影響至關重要的構件，本次僅挑選靈敏度數(shù)值為100的框架梁進行調整。由于1層是拉梁層，梁截面調整空間較大，原始梁截面為350x600，先嘗試調整為350x900，計算后周期比為0.9013，仍超限；再次調整梁截面為400x1000，計算后周期比為0.898，調整通過。單次模型計算耗時約2min，累計耗時5min完成超限指標調整通過。

 

三、AIDV2.0優(yōu)化效率新體驗

3.1 采用AIDV2.0智能截面優(yōu)選功能自動調整超限指標通過

AIDV2.0實現(xiàn)了“構件+指標”同步雙控，截面優(yōu)化同時保證指標滿足，即通過首創(chuàng)的獨有算法，充分考慮多種因素，確保優(yōu)化后的截面能使重要指標（位移、周期、剛度等）保持在合理范圍內，達到最優(yōu)造價消滅超限的同時，減少因指標問題導致的設計返工，提高設計效率。算法深度優(yōu)化后，迭代次數(shù)降至個位數(shù)，同時降低對設計組劃分的依賴。常規(guī)項目單模塊即可完成優(yōu)化，高級指標模塊仍保留專業(yè)調控功能。

由于本工程構件級指標均未超限，采用AIDV2.0僅測試其優(yōu)化調整效率。

如圖4所示對紅色構件進行手動分組，梁和柱分別一個設計組，柱設計組包含1-2層該位置柱，并設置設計組備選截面為設計組調整策略做準備，見圖5。

 

圖5 梁柱備選截面庫

 

如圖6所示AIDV2.0智能截面優(yōu)選設置界面，調出整體指標約束，勾選周期比指標，設置約束值略小于規(guī)范限值，便于更好的控制優(yōu)化結果。因為設計組備選截面均在預期范圍內，所以梁設計組優(yōu)化約束全部取消勾選，默認按不超規(guī)范限值為約束條件，而柱設計組優(yōu)化約束僅勾選上柱截面高寬不大于下柱。優(yōu)化目標為造價最低。啟動截面優(yōu)選后，僅耗時約3min完成指標調整通過。相關過程及結果詳見圖7-圖8。

 

圖6 AIDV2.0智能截面優(yōu)選設置

 

圖7 AIDV2.0啟動截面優(yōu)選

 

圖8 AIDV2.0智能截面優(yōu)選迭代曲線

 

3.2 采用AIDV1.0高級指標控制功能自動調整超限指標通過

梁柱設計組分組、設計組備選截面庫均同上節(jié)所述情況設置。變量設置、目標約束設置見圖9-圖10，周期比約束值也定為0.895。

 

 

如圖11執(zhí)行啟動指標控制。耗時約15min完成超限指標調整。在優(yōu)化迭代過程中，可查看各指標迭代曲線和數(shù)據(jù)，如圖12。通過模型回滾功能可簡略查看優(yōu)化結果，見圖13。

 

圖12 迭代過程曲線圖

 

圖13 模型回滾

 

3.3 本節(jié)小結

采用AIDV2.0智能截面優(yōu)選功能自動調整超限指標通過為方案A，采用高級指標控制功能自動調整超限指標通過為方案B。不同方案優(yōu)化效果對比見表1，可以看到AID2.0優(yōu)化效率提升了400%，優(yōu)化效果中造價和周期比指標相對也更優(yōu)一些。

表1 優(yōu)化效率及主要指標對比

 

 

四、總結

1）采用AIDV2.0版本程序進行整體指標超限調整時，智能截面優(yōu)選功能中“構件+指標”同步雙控功能相對于單獨采用AIDV1.0版本高級指標控制功能可大幅提高優(yōu)化效率。

2）指標診斷（靈敏度）功能定量地表示各個構件對整體指標的影響程度，可指導設計師快速找到關鍵構件，本工程中程序快速篩選出了靈敏度數(shù)值為100的關鍵構件，配合手動修改，可以非常高效的完成超限調整。AID不僅能夠減少繁雜的手動試錯過程，同時也可以輔助加強工程師的概念設計能力，印證工程經(jīng)驗的準確性。