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安徽城建应用PKPM-AID平衡工程造价与结构指标

结构先声  · 公众号  · 科技自媒体  · 2024-10-11 17:03

主要观点总结

文章介绍了PKPM-AID智能辅助设计软件在一实际工程项目中的应用。该软件以智能截面优选和高级指标调控为底层功能,可帮助实现模型调整满足经济、安全和效率三重需求。文章详细描述了工程概况、构件截面初始调整、指标调整以及最终结果和小结。

关键观点总结

关键观点1: 工程概况

介绍了某幼儿园办公楼项目的概况,包括项目信息、结构体系、层数、高度、建筑抗震设防类别、设防地震分组、设防烈度、场地信息、抗震等级、基本风压、嵌固端等。

关键观点2: 构件截面初始调整

描述了传统的项目设计中梁、柱截面尺寸的定义方式,以及PKPM-AID的智能截面优选功能如何快速调整构件的“安全”与“经济”指标,主要包括选择调整构件、指定截面库、定义约束和目标,以及获得优化后的截面结果。

关键观点3: 指标调整

介绍了PKPM-AID V2.2.0.1版本新增的指标灵敏度功能,该功能可快速显示对调整指标影响最大的关键构件位置,解决设计对于指标调控分组的难点。包括参数设置、灵敏度分析、关键构件筛选和分组、调整策略设置、目标约束定义、结果查看等步骤。

关键观点4: 小结

总结了截面优选模块和高级指标调整模块的组合应用,以及设计组和灵敏度分析功能的重要性。强调了在实际应用过程中,需要结合项目需求和灵敏度分析来设置构件分组和调整策略。


正文


工程概况

PKPM-AID是PKPM与奥雅纳联合开发的一款智能辅助设计软件,是以智能截面优选和高级指标调控为底层功能框架,可实现对模型调整满足经济、安全和效率三重需求的结合,是打破传统化调模的突破性利器。本案例是分享在结构大会上安徽省城建设计研究总院的实际工程项目,旨在运用PKPM-AID对客户过往项目在原有模型基础上实现造价上的优化,后再进行满足指标的调整,来完成相应的设计流程。这是一栋用户以前所设计的办公楼,其工程概况信息如下:

项目信息: 某幼儿园办公楼项目

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),19.85米

建筑抗震设防类别: 乙类

设防地震分组: 第一组

设防烈度: 7度0.10g

场地信息: Ⅱ类

抗震等级: 二级

基本风压: 0.35kN/m 2

嵌固端: 正负零

整体模型


构件截面

以下为不同标准层主要位置标准性的梁、柱截面尺寸,如下图:

第一~二标准层

第三~五层标准层

第六标准层


初始调整—截面优化

传统的项目设计,梁、柱截面尺寸的定义都是依据过往的设计经验去设置,参数定义完成进行模型的跑动,将承载力不满足的构件再去调整,对于满足指标的构件可能不会采取进一步优化的动作,因为较为繁琐。但PKPM-AID的智能截面优选功能可以快速构件“安全”与“经济”指标结合,主要为调整超限构件和降低冗余构件,并且达到造价最优的效果。无需再依靠经验“拍截面”,程序自动搜索经济性最优的截面,具体操作:

1、根据初始模型的计算结果,选择要调整的构件进行设计分组:

全楼主梁

全楼次梁

全楼柱

梁设计分组

柱设计分组


2、然后对每个设计分组进行备选截面库截面的指定和约束及目标的定义:

全楼主梁

全楼次梁

全楼柱

全楼主/次梁

全楼柱


3、最后启用截面优选,可获得优化后截面结果和指标:

第一~二标准层

第三~五层标准层

第六标准层


根据调整结果,把构件超限和冗余构件调整到了满足于设置限制要求的结果,可以发现对比于原始模型,经济造价节省约6.1%。截面优选后地震工况下,模型Y向位移角1/522>1/550超限,后续进行指标调控。周期比为T3/T1=0.88,距离限制较为贴近。


指标调整—灵敏度+手动分组+AID调整

PKPM-AID V2.2.0.1版本新增了指标灵敏度功能,主要作用为快速指引显示出对于调整指标影响最大的关键构件位置,并进行快速分组,解决了设计对于指标调控分组的难点和困惑,同时极大程度上降低调整构件的范围性和不确定性,可借助此功能快速进行位移角调整。

对于灵敏度的指标显示意义:

(1)颜色越深说明该构件对指标的影响越明显;

(2)红~黄”:可增大截面;“蓝~浅蓝”:可减小截面;

(3)可以“多指标多工况”综合查看,也可以“单指标单工况”独立分别查看;


1、首先在SATWE参数中勾选总信息-整体指标灵敏度参数,进行整体计算。接着返回点击智能辅助设计模块的“高级指标调控”的“指标诊断(灵敏度)”,可以清晰的找到这些“关键构件”。

前处理参数设置

灵敏度构件(>20)


2、然后根据“灵敏度”进行筛选关键构件,并进行划分分组。自动分组的功能是根据灵敏度指标值的区间段进行分组,分组后调整原则是同组构件进行“同比例进行放大”,然后不断迭代找到最终结果;划分构件越细致越有指向性,越可以迭代出更优的指标结果。

“灵敏度”筛选关键构件


3、针对构件的分组,建议无需将所有构件都进行分组。可利用构件剔除功能将对建筑功能和方案影响较大的“关键构件”剔除,不参与分组,建议剔除内部的梁、柱构件,保留外围的构件调整。是为了避免内部调整过大或过小,影响了内部建筑功能的使用。现调整好后的分组如下:

梁-平面1:左一竖列

梁-平面2:左二竖列

梁-平面3:右二竖列

梁-平面4:右一竖列

梁设计组分组

柱-平面1:左一竖列

柱-平面2:左二竖列

柱-平面3:右二竖列

柱-平面4:右一竖列

柱设计组分组


4、将分组好的构件组进行同比例放大或者缩小,调整策略有加高、加宽、同比例放大、即加高又加宽;再对构件组放大或者缩小进行调整比例设置;


5、设置目标与约束。第一步可设置总造价或者总质量的目标约束,建议总指标控制选择“结构总质量”,这样每次迭代无需计算“内力和配筋”,可以加快迭代计算速度。第二步是对超限指标的约束定义,本项目因周期比在限值边缘,同样也设在目标约束定义项。对于构件调整中,截面大小的变化可能会导致构件承载力不满足指标的情况,于是可以设置在构件承载力满足指标的前提下去进行迭代计算,定义完毕进行启动指标优化。







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