规划设计462023/12REALESTATEWORLD建筑的结构参数化优化设计方法研究杨斌参数化优化设计最先应用于工业设计领域,是以工业信息化技术为依托的一种现代设计方法。参数化建模和自动寻优技术是参数化优化设计的两大基本特征。将参数化优化设计应用于结构设计领域,不仅可以将工程师从繁重的重复劳动中解放出来,提高结构设计工作效率,还可以优化标准化设计流程,提高结构优化设计水平。1参数化优化设计理念的起源与发展二十世纪五六十年代,在变量化设计思想的影响下,参数化优化设计理念应运而生,参数化优化设计理念极大地改进了设计模型的生成和修改方式,提高了工业设计领域的工作质量及效率。它的初衷是用尺寸驱动工具来改变图形,即当更改尺寸时,对应的图形元素也会随之变化。参数化优化设计理念一诞生,便受到各行业的普遍关注。计算机绘图和辅助设计软件的出现让参数化优化设计理念正式走向实用领域。在此阶段,参数化优化设计理念主要应用于计算机辅助绘图领域,能够以图形参数库及绘图软件命令为基础,在交互式绘图的同时生成参数化绘图程序,从而实现绘图参数化。随着以Autodesk为代表的CAD设计软件进入中国市场,我国的建筑设计行业开始以二次开发方式来实现参数化绘图设计。如今,在计算机辅助设计软件中,尺寸驱动已成为一般功能,建立在特征设计基础上的参数化优化设计得到越来越广泛的应用。进入21世纪后,ANSYS、ABAQUS等支持参数化优化设计语言的有限元分析软件逐步成熟。通过可编程的计算机设计语言,结构工程师可以将几何建模、边界条件、荷载加载、力学分析等步骤整合为一个整体,然后利用有限元方法来实现结构构件、体系的全过程研究。这种全过程研究包括几何模型的参数化建立、有限元网格的参数化划分、材料力学特征的参数化描述、载荷和边界条件的参数化定义、力学分析过程的参数化控制以及参数化的后处理等。通过全过程研究能够将参数化建模与结构计算分析进行统一,为结构优化设计提供便捷的技术手段。2结构参数化优化设计的意义2.1提供了标准的闭环设计方法我国建筑行业从业人员较多,结构工程师的专业水平参差不齐。部分一线的年轻工程师受设计周期、自身水平和追责制度的限制,一味追求建筑结构的安全性,却忽视了建筑的美观性、适用性与经济性。随着国民经济由高速度增长向高质量增长转变,建筑行业逐步由粗放的设计模式向精细化、数字化、绿色化设计模式转变,结构参数化优化设计理念逐步成为行业共识。然而,结构优化设计具有较强的主观性,与工程...
