HNAD 技术专栏| 河南省院依靠AID灵敏度功能5min完成周期比超限调整及AID V2.0尝鲜体验

在数字化转型浪潮中，河南省院锚定前沿技术创新，聚焦AI技术与生产实践的深度融合，以智能化升级驱动核心竞争力跃升。PKPM-AID系列软件作为智能辅助设计工具，便成为了其中一个探索方向。

 

河南省院测试小组成员，借助PKPM-AID灵敏度功能，仅耗时5min便完成了某体检楼的周期比超限调整。同时在该工程中同步应用AIDV2.0的“承载力与指标同步双控”功能进行超限指标调整，并与AIDV1.0的“高级指标控制”功能进行对比，通过实测数据显示，V2.0版本在超限指标调整效率上有了显著提升。本文记录本次测试过程，希望为同行使用PKPM-AID软件提供参考。

 

一、工程概况

1.1 项目基本信息

某多层钢筋混凝土框架结构体检楼，抗震设防烈度6度，设计基本地震加速度峰值为0.05g，设计地震分组第一组，Ⅱ类场地，Tg=0.35s，B类地面粗糙度；地上3层，建筑高度13.2m，主要层高4.5m、4.2m、4.2m，长56.2m，宽18.2m；设计工作年限50年，基本风压（50年一遇）为0.40kN/m²，建筑安全等级为一级，属于重点设防类建筑。图1为工程结构模型示意图，图2为1~3及屋面层结构平面布置图，小屋面不再示意。

 

图1 结构模型示意图

 

图2 结构平面布置图

 

2.2 设计试算结果

主要整体指标结果：

1）前三阶周期为：T1=0.8104(X)，T2=0.8053(Y)，T3=0.7305(T)；T3/T1=0.9104＞0.9，根据《建筑抗震设计标准》第3.4.1条条文说明可判断：本结构抗扭刚度弱。从结构抗震性能角度考虑，宜将结构扭转周期比调整至不大于0.9。

2）其他指标均离规范限值较远，不再赘述。

 

二、5min完成指标调整通过步骤

2.1 依靠灵敏度功能快速确定关键构件

本节实践采用PKPM结构2025R2.5版本，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，计算完成后才能在【智能辅助设计】或【构件】菜单下的【指标诊断（灵敏度）】中查看关键构件，并勾选标注灵敏度数值，如图3所示，可以看到出现了红色程度非常高的关键构件。对关键构件局部放大见图4，1层走廊处梁数值为100，相邻的两根框架柱数值分别为91.79，95.26，表明这些构件对周期比超限调整通过影响最大。

 

图3 周期比灵敏度构件示意图

 

图4 关键构件灵敏度数值示意图

2.2 手动修改关键构件截面完成超限指标调整

如图4所示，经过灵敏度分析，程序非常快速找到了对于整体指标影响至关重要的构件，本次仅挑选灵敏度数值为100的框架梁进行调整。由于1层是拉梁层，梁截面调整空间较大，原始梁截面为350x600，先尝试调整为350x900，计算后周期比为0.9013，仍超限；再次调整梁截面为400x1000，计算后周期比为0.898，调整通过。单次模型计算耗时约2min，累计耗时5min完成超限指标调整通过。

 

三、AIDV2.0优化效率新体验

3.1 采用AIDV2.0智能截面优选功能自动调整超限指标通过

AIDV2.0实现了“构件+指标”同步双控，截面优化同时保证指标满足，即通过首创的独有算法，充分考虑多种因素，确保优化后的截面能使重要指标（位移、周期、刚度等）保持在合理范围内，达到最优造价消灭超限的同时，减少因指标问题导致的设计返工，提高设计效率。算法深度优化后，迭代次数降至个位数，同时降低对设计组划分的依赖。常规项目单模块即可完成优化，高级指标模块仍保留专业调控功能。

由于本工程构件级指标均未超限，采用AIDV2.0仅测试其优化调整效率。

如图4所示对红色构件进行手动分组，梁和柱分别一个设计组，柱设计组包含1-2层该位置柱，并设置设计组备选截面为设计组调整策略做准备，见图5。

 

图5 梁柱备选截面库

 

如图6所示AIDV2.0智能截面优选设置界面，调出整体指标约束，勾选周期比指标，设置约束值略小于规范限值，便于更好的控制优化结果。因为设计组备选截面均在预期范围内，所以梁设计组优化约束全部取消勾选，默认按不超规范限值为约束条件，而柱设计组优化约束仅勾选上柱截面高宽不大于下柱。优化目标为造价最低。启动截面优选后，仅耗时约3min完成指标调整通过。相关过程及结果详见图7-图8。

 

图6 AIDV2.0智能截面优选设置

 

图7 AIDV2.0启动截面优选

 

图8 AIDV2.0智能截面优选迭代曲线

 

3.2 采用AIDV1.0高级指标控制功能自动调整超限指标通过

梁柱设计组分组、设计组备选截面库均同上节所述情况设置。变量设置、目标约束设置见图9-图10，周期比约束值也定为0.895。

 

 

如图11执行启动指标控制。耗时约15min完成超限指标调整。在优化迭代过程中，可查看各指标迭代曲线和数据，如图12。通过模型回滚功能可简略查看优化结果，见图13。

 

图12 迭代过程曲线图

 

图13 模型回滚

 

3.3 本节小结

采用AIDV2.0智能截面优选功能自动调整超限指标通过为方案A，采用高级指标控制功能自动调整超限指标通过为方案B。不同方案优化效果对比见表1，可以看到AID2.0优化效率提升了400%，优化效果中造价和周期比指标相对也更优一些。

表1 优化效率及主要指标对比

 

 

四、总结

1）采用AIDV2.0版本程序进行整体指标超限调整时，智能截面优选功能中“构件+指标”同步双控功能相对于单独采用AIDV1.0版本高级指标控制功能可大幅提高优化效率。

2）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，可指导设计师快速找到关键构件，本工程中程序快速筛选出了灵敏度数值为100的关键构件，配合手动修改，可以非常高效的完成超限调整。AID不仅能够减少繁杂的手动试错过程，同时也可以辅助加强工程师的概念设计能力，印证工程经验的准确性。