供稿：
同济大学建筑设计研究院 刘传麒
北京盈建科软件股份有限公司 贾北辰
一、前言
在当前的经济形势下，数字化，
智能化越来越成为经济社会发展的核心驱动力。
中国建筑业有着庞大和丰富的数字化应用前景，
设计师的工作效率有着极大的提升空间。
结构参数化是指使用参数描述结构设计，
并使用程序自动改变参数生成结构模型。
将可以突出其基本特性的局部构件用参数化的方式来表达，
使我们能够更加有效的分析和解决它。
结构参数化技术可以自动化结构设计过程，
减少设计师的重复性劳动和错误，从而提高设计效率和准确性。
并且可以结合智能算法分析大量的设计变量和约束条件，
以寻求最优解或支持决策制定。
以本文为例，笔者将斜柱的转角作为主要参数，
斜柱壁厚作为次要参数将模型参数化，探究转角对结构指标的影响。
结构参数化的意义在于它能高效、便捷的处理复杂棘手的问题，
使我们能够更有效的找到解决方案。
二、工程概况
本工程为14层框架核心筒办公楼，逐层收进，逐层扭转。
核心筒外的18根斜柱按照逐层收进的圆弧三角形等分点依次从地面
固定柱脚位置扭转向上。径向主梁一端为斜柱，
另一端在核心筒剪力墙上，每隔约3m设置次梁。
环形主梁依次连接斜柱。初始模型如下图所示，
斜柱倾斜角度约为6°。笔者建立一个这样的模型约需1天时间（加
班），试想一下，如果手动调整斜柱倾斜角度会是多么痛苦的一件事
情，假如我们从-22度到22度探究倾斜角度对指标的影响就需要
整整一两个月的时间，如果建筑方案发生调整那简直是一场灾难。
那么有没有一种工具可以帮助结构师自动实现上述建模，进一步的，
还可以方便的批量计算、读取指标结果分析结构合理性呢？
当然有，那就是Y-GAMA。
三、参数化思路
模型中间核心筒内的结构是不变的，
变化的部分是筒外部分因斜柱位置移动改变的梁，
那么可以先将核心筒内的部分读取出来，
再拼接上参数化建立的筒外结构部分组成新的模型。
1）参数化建模部分
1、建立首顶两层收进的圆弧三角形，建立斜柱。
2、逐层连接核心筒与斜柱等，建立径向主梁、环形主梁、次梁。
3、读取原模型的核心筒部分、荷载与建立的核心筒外部模型拼接形
成新模型
建立好模型之后的效果：
2）数据采集部分
由于项目处于方案阶段，参数化建模的目标是探究不同旋转角度下
结构合理性，笔者设计旋转角度-22°~22°每1°取1步长，
壁厚20、30，共87个模型，
使用Y-GAMA优化问题定义+穷举器，将上述三个变量接入参数，
关注的结构指标接入目标/约束，
便可方便的让电脑自动计算这87个模型，
并且自动整理需要的指标结果。
3）结果分析
1）Y-GAMA生成的模型与原模型对比/验证Y-GAMA生成
模型是否正确
将原模型斜撑与Y-GAMA建立好之后的模型打开，如上图所示，
在旋转6°时两者基本一致，
可用于验证Y-GAMA建立的模型合理性。
原模型与参数化模型主要计算结果对比如下
| 原模型 6°
| Y-GAMA 6°
|
总质量
| 64807
| 65669
|
周期T1
| 1.598
| 1.599
|
周期T2
| 1.559
| 1.587
|
周期T3
| 1.389
| 1.432
|
在相同旋转角度工况下，两个模型误差很小。
2）不同旋转角度结构指标结果
第一周期T1在转角较小时呈负相关，
转角大于5°后与转角关系不大，
扭转与平动第一自振T3/T1与转角负相关。
周期比与转角呈抛物线相关性，转角绝对值越小，周期比越大，
壁厚越小周期比越大。地震工况下倾覆力矩与转角呈负相关性，
转角越大，倾覆力矩越小，相应的，壁厚较大时，倾覆力矩较小。
截面直径较小时，Y向刚重比与壁厚正相关性较明显，
壁厚越厚刚重比越大。刚重比与转角呈明显的正相关性，
转角越大刚重比也越大。X向风荷载下位移比随转角呈明显正相关性，
壁厚较大时，位移比越大。
Y向框架承担的百分比与转角呈正相关性，
且截面越大承担的百分比越大。
X向剪切刚度比最小值与转角呈抛物线相关性，转角绝对值越小，
剪切刚度比最小值越小，在约正负10转角范围内壁厚越大剪切刚度
比最小值越小，正负10转角范围外，
壁厚越大剪切刚度比最小值越大。
篇幅限制，更多的指标在此不再赘述。
由前述可知，利用Y-GAMA的参数化建模功能，
在方案前期可以帮助结构师非常方便的分析各种方案指标的差异等，
更加从容的配合建筑的各种需求。
四、总结
1、本篇用到的Y-GAMA卡片比较简单：向量夹角、向量叉乘等
卡片进行节点逆时针排序，直线（两点）等卡片将三维点连接为单元
线，梁、斜撑、柱等卡片将单位线建立为构件。
2、Y-GAMA可以实现与已有模型拼接成参数化新模型，
帮助结构师建立计算复杂繁琐的结构模型，
将结构工程师从单调的工作中解放，让设计回归创意，
而这只需要几张卡片组合即可。
3、封装功能只是Y-GAMA的基础能力，
在熟练运用以后再辅以使用少量的卡片，就可以定制一些特殊的需求，
让你如虎添翼。
4、Y-GAMA让参数化设计不再高不可攀，
每一位结构工程师都可以从中获益。
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内容整理自近道网老站，原始发布于 2023 年 4 月 6 日。
