5分钟！从设计结构方案到完成计算书 | 人工智能设计剪力墙结构案例演示

软件操作演示小视频，从设计结构方案到完成计算书只要5分钟，视频未加速：

上周五我们(注:陆新征课题组)发布了基于人工智能的结构方案设计方法，得到了很多朋友的关注（参见：用人工智能进行结构方案设计| 发明专利：基于对抗生成网络的剪力墙结构布置方法）。一些同行专家和我们联系，希望进一步了解本方法的运行方式和效果。所以，我们和中南建筑设计院工程数字技术中心合作，制作了一个使用人工智能方法设计剪力墙结构的案例供大家参考。

第一步，明确设计任务，建筑师已经设计了一个30层的剪力墙住宅，户型平面布置如图1所示，并将该户型平面图纸参照要求的建筑设计图前处理方法处理，得到建筑设计像素图。将建筑设计像素图输入我们开发的人工智能结构方案设计工具StructGAN进行结构方案设计。

图1 剪力墙住宅平面户型图

在读者打开本文阅读到这里时，人工智能结构方案设计工具StructGAN已经完成上述剪力墙住宅的结构方案设计（图2），耗时约1分钟。

图2 人工智能设计的剪力墙结构方案

将生成的结构方案（图2）导入中南建筑设计院工程数字技术中心的参数化建模工具Swallow（参阅：建筑黑科技 | 建筑结构辅助设计软件），可以通过调整墙厚、层高、层数等参数，自动生成需要的结构模型。当读者打开本文阅读到这里时，整个剪力墙住宅的结构模型已经建立完成，耗时1分钟。

图3 参数化建模工具生成的结构模型

进一步调用ETABS软件计算图3中的结构模型，当读者打开本文阅读到这里时，已经自动完成边界条件、荷载的建模，完成结构计算并生成计算书（图4），耗时约3分钟。计算完成后可以得到结构材料用量、剪重比、最大层间位移角等整体指标。

图4 自动生成计算书

通过上述方法，在建筑师确定建筑方案后，可以在5分钟之内得到结构的方案布置及主要结构经济性指标，整个设计、建模和分析过程效率得到了显著提升。

此外，最近一周，多位设计院的专家给我们提供了他们的剪力墙住宅建筑方案，我们用人工智能生成了相应的结构方案，一些典型案例如图5所示，用于展示人工智能生成剪力墙结构方案的能力。我们热诚欢迎更多同行专家和我们进一步探讨交流合作。

下面案例中，建筑户型图中灰色代表可布置剪力墙区域；结构方案图中红色代表剪力墙布置、灰色代表填充墙；绿色代表窗，蓝色代表室外门洞。

案例1：8度设防100米

输入建筑户型图

StructGAN生成结构方案图

案例2：8度设防70米

输入建筑户型图

StructGAN生成结构方案图

案例3：7度设防30米

输入建筑户型图

StructGAN生成结构方案图

案例4：8度设防30米

输入建筑户型图

StructGAN生成结构方案图

案例5：8度设防80米

输入建筑户型图

StructGAN生成结构方案图

致谢: 

感谢中南建筑设计院数字工程技术中心张慎、尹鹏飞等，中国建筑设计研究院王奇等，以及中国建筑西南设计研究院、北京建筑设计研究院、中国建筑西北设计研究院、北京交通大学等单位多位专家对本文的大力支持！

-END-

点击查看更多内容

2021年第15期 总第39期

策划 ┃ 陆新征课题组 工程数字技术中心

文字 ┃ 陆新征课题组   

 

中南建筑设计院 工程数字技术中心

中南建筑设计院-达索系统赋能创新中心

电话：[phone]

邮箱：[e-mail]

地址：武汉市武昌区中南二路2号

工程数字技术中心依托湖北省数字化设计建造工程技术研究中心和中南建筑设计院达索系统赋能创新中心，结合公司院士专家工作站和博士后科研工作站，进行前沿工程数字技术研发，先后参与40余项公司重大项目投标及复杂结构的设计与分析。中心取得国家实用新型专利5项，发明专利15项(实质审查阶段)，取得软件著作权36项；在国内、外核心期刊发表学术论文40余篇，包括两篇SCI收录，三篇EI收录。