“构件+指标”双控加持，PKPM-AID2.0助力中石化南京工程公司某工业项目AI智能提升

我国经济科技快速发展，建筑品质要求不断提升，推动工程设计行业持续升级设计质量与技术水平。PKPM-AID 自发布以来，已在全国大量项目中发挥智能辅助价值，项目平均可节省造价5%-10%（部分达20%），综合设计效率提升约30%。工程师们普遍认为，PKPM-AID不仅是优化工具，更能为结构设计带来创新理念与解决方案！

作为工业领域标杆企业，中石化南京工程有限公司积极引入AI智能辅助设计，在成功应用PKPM-AID 1.0的基础上，进一步采用2.0版本对工业项目实施智能升级。通过“构件+指标”同步双控技术，实现截面优化与指标合规同步完成，彻底省去了以往需在截面优选和高级指标模块间反复迭代的操作流程，大大提高了设计效率和质量，也为类似工业项目的智能设计提供了实用参考。

01项目简介

本工业项目为开敞式混凝土框架厂房，地上3层，层高7.5m，每一层均有局部夹层，建筑高度约23m，抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度0.15g，设计地震分组第3组，场地类别为Ⅲ类。本项目处于调整优化阶段，由于设备荷载较多并且荷载较大，所以初始模型柱截面均采用了750*750，梁截面X向主梁400*700、Y向主梁400*800，部分设备支座处布置八字梁，设备穿楼板处开洞。构件混凝土等级均为C35，钢筋采用HRB400级钢筋。

图一 模型简图

图二 平面布置图

图三 荷载布置图

02调整目标

初始方案计算后，构件承载力基本都可以满足，大指标结果也都满足规范要求，但是位移角富裕度不多，如下图所示：

图四 结构整体指标汇总

初始方案中柱构件统一750*750偏大，梁布置经济合理，本次不作为重点调整对象，所以希望可以重点调整柱截面来降低造价并同时满足大指标的目标要求，具体优化目标和约束条件如下：

1）柱子二三层可以收进一次，优化后每层截面种类尽可能少；

2）本项目有荷载不确定性，减小截面的情况下，位移角需留有余量，控制在1/570左右，位移比控制在1.2以内；

3）本项目为EPC项目，经济性要求比较高，尽量降低造价。

03调整思路

本项目平面、立面相对比较规整，但是设备荷载较多并且荷载较大，柱截面简单的调小并不能同时满足降造价和优化指标的要求，使用PKPM-AID 1.0调整承载力和指标需要反复调整来满足目标要求。为了提高设计效率和质量，快速找到最优的模型方案，本次应用了最新发布的 PKPM-AID 2.0来进行调整。

PKPM-AID 2.0在1.0的基础上，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。

简单概括就是“构件+指标”同步双控，截面优化同时保证指标满足。

1）构件设计组的划分。本次考虑重点调整柱，考虑设计师提的柱截面种类尽量少，以及二三层收进一次的需求，将柱的设计柱分为6组，分别为一层左、中、右，二三层左、中、右，备选截面范围为600-750，分组以及备选截面设置见图五；

图五 柱构件设计分组、备选截面设置

2）设置约束条件。本项目常规约束条件仅选择“上柱截面高度不大于下柱”和“组内同一标准层的柱截面一致”即可满足设计师提出的要求。PKPM-AID 2.0中，常规约束的右侧增加了同步控制“指标约束”的设置项，包括位移角位移比、周期指标和其他指标，程序会自动读取模型当前计算值，对应的限值也会按规范限值设置好，如果限值需要调整，双击数据直接修改即可（见图六）。

图六 优化约束条件设置

3）设置优化目标。优化目标可以选择造价最低、外轮廓面积最小以及综合考虑。本项目选择“综合考虑”（见图七）。

图七 优化目标设置

4）启动截面优选。承载力优化和指标优化同步进行（见图八）。

图八 启动截面优选

5）迭代结果对比。迭代完成之后可以通过“工程对比”查看软件自动优选的截面与初始截面的直观对比（见图九），也可以通过“截面优选优化报告”来查看具体的材料用量对比、指标对比结果（见图十）。

图九 迭代前后截面对比

图十 迭代前后材料用量对比、指标对比

从对比结果可以看出，AID2.0用较短时间自动调整后的模型，全楼混凝土用量减少 13.44%、钢筋用量减少 2.47%、总造价降低 5.27%，且结构关键指标均满足国家规范要求，也满足了项目初始提出的限值要求。

04总结

综上，PKPM-AID 2.0 在南京中石化该混凝土框架厂房项目中的应用，成功解决了设备荷载大、截面优化需求明确的核心问题，成效十分突出：

1）效率显著提升：依托“构件 + 指标”同步双控技术，省去传统设计中截面优选与指标校验的反复迭代流程，快速完成柱截面精准优化，大幅缩短项目调整周期，相比1.0版本更适配复杂工业场景需求。

2）经济合规双赢：优化后全楼混凝土用量减少 13.44%，总造价降低 5.27%，充分满足 EPC 项目的经济性要求；同时核心指标均符合国家规范以及项目余量要求。

3）示范价值突出：通过科学划分构件设计组、灵活设置约束条件与优化目标，验证了该软件在混凝土框架类工业建筑中的适配性，为同类设备荷载大、需兼顾造价与指标的工业项目，提供了可直接参考的智能设计实施方案。

供稿丨杨羽（中石化南京工程有限公司） 张青（构力科技）

审稿丨杨博颜 编辑丨刘宏琛