基于数据驱动和设计规则约束的钢框架-支撑结构平面布置智能设计方法

作     者：王伟 付柏超 WANG Wei;FU Bochao

作者机构：同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 同济大学建筑工程系上海200092 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2024年第45卷第7期

页      面：13-21页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52378182) “十四五”国家重点研发计划(2022YFC3801900) 上海市科技创新行动计划(22dz1201700) 

主　　题：钢框架-支撑结构 人工智能 平面布置设计 对称性 扭转效应 

摘      要：人工智能算法是实现建筑结构自动化、智能化设计的关键技术。然而,由于缺乏物理规则的约束,人工智能算法在实际工程的应用中时而会生成不合理的结果。因此,将结构设计规则以神经网络模块的形式融合到生成对抗网络(GAN)中,提出一种钢框架-支撑结构平面布置智能设计方法(FrameGAN-sym)。对该方法的基本原理和思路进行介绍,并将FrameGAN-sym的设计结果与FrameGAN进行详细的对比和分析,证明其能够按照所提出的对称约束网络模块的要求,生成对称性更强的结构图纸。通过不同高度的3个钢框架-支撑结构工程算例,对比FrameGAN、FrameGAN-sym以及人工设计平面布置方案的力学性能,结果表明,FrameGAN-sym布置方案在力学性能上更加接近人工设计布置方案,且较FrameGAN布置方案降低了结构的扭转效应。