建筑结构工程设计重用策略

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摘要：在设计重用的概念领域中,可以将其分为两种观点来理解,一种是在以原有的设计基础上,再进行二次设计,而在二次设计中过多的采用了原有的设计;另外一种观点则是二次设计将原本的设计重复替代.就设计重用的核心意义来说,具有着正确意义的设计重用可以有效的减少设计工作,从而达到省时省力的设计工作效率.①同理可证,将重用设计合理应用于机械、建筑、软件工程等设计中亦可以高效的达到同样省时省力的设计重用思想,从而提高设计工作的效率.但由于设计重用适用在不同的设计主体上，导致设计重用的工作目标和工作模式上都有所不同，以至设计重用在实施策略上也产生很大的差异.本文就在建筑结构工程的设计重用中,从建筑结构工程设计的根本特点出发,针对建筑结构工程的设计重用方法做如下分析.

关键字：建筑;结构工程;设计重用

一、设计重用的基本思路

重用是一种神话,这似乎正在日渐成为设计人员的一种共识.设计重用软件的出现给设计工作人员带来了巨大的工作效率.在一些环境、发生变化以后,通过对原有设计进行一部分的修改或整理,在保持其整体稳定性的基础上来适应新要求的软件.一般来说，如果要开发一个新的设计应用系统,其百分之六十的内容与之前所重复,有时候甚至还会更高一些.所以说,设计的重用是节约成本开发和提高生产效率的有效途径.

设计重用的基本策略是将设计零件化。在设计中,零件是设计信息的子集,可以采用物理边界、特定的功能或设计特征来划分该子集的边界,形成所谓的“可重用单元”.通过零件的标准化,使其在不同的设计之间通用,实现设计重用.为使重用更加灵活,可对零件进行参数化,参数化的零件记录了设计的模式和参数结构,通过调整参数便可获得新的零件实例.更灵活的方式是重用设计知识,它通过记录并再现工程师在以往设计时使用的知识、推理和思路,在新设计中重用以往的设计成果.②

二、建筑结构工程的特点与设计重用目标

建筑结构工程自身具有着十分复杂的系统性,其中某些具备相同特点的部分项工程可应用零件策略,但作为主要工程之一的结构工程却不具备这些条件.建筑工程领域开发研究人员在从看到零件出发的重用策略在机械工程和软件工程领域得到了很好的应用以后,倍受启发,从而使建筑工程领域的研究人员也想到了在自己领域中使用类似的方法.机械系统或软件系统由零件或模块构成,其产业便于实现标准化,这一特点是成就零件策略的重要原因.

本文的观点认为,在一个建筑结构工程中其内部存在着数量之多的重复内容.譬如,在一个建筑工程中,建筑物体的施工都必须是自下而上逐层建造的,然后再随着各个楼层的平面布局依次逐层发生变化,在相邻和相近的楼层中就存在着很多地方的重复内容.而设计重用的本质内容是在原有的设计基础上,设计师再进行二次设计时对新设计效率的提高.

三、基于重用范围的设计重用方案

设计重用方案包括可重用单元的提取、管理和使用,基于重用范围的思路是相对基于零件的思路提出的.在基于零件的方案中,可重用单元即零件的划分标准依据零件自身的特性,并且具有确定的边界,但零件的重用范围即哪些可用于新设计是不确定的.而在基于重用范围的方案中,是根据可重用单元的适用范围确定单元,因此单元的重用范围是确定的,而以此形成的单元的边界是灵活的,不一定具有明确的工程定义.相应的单元管理和使用方案也因此具有自身的特点.③

1.可重用单元的提取方法

基于重用范围的可重用单元提取方法按照可用于哪些标准层来确定可重用单元.结构工程中,每个标准层的设计信息是一系列图形元素的集合,因此可在某些标准层中重用的可重用单元,就是这些标准层设计信息集合的交集,如公式所示:

其中, 为可重用单元,下标为适用的标准层的编号；Uo,Up,…,Uq为所适应的各个标准层的设计信息集合,下标为标准层的编号。每种标准层组合都可形成一个可重用单元,每个建筑工程可能形成的可重用单元个数可表示为：

公式中，m为标准层的总数;i为某个重用范围适用的标准层的个数,其取值为[1,m]内的整数。C(i,m)为从m种标准层中选取任意i个可能性的个数。因此,对于具有有限标准层数的建筑工程,可重用单元的数量是有限的,而在实际工程中,数量远小于理论值,这使得这种类型的可重用单元库便于管理。

2.可重用单元的管理方法

建筑结构工程的最终设计信息(如施工图等)是多种设计内容叠加的结果。以混凝土结构为例,这些设计内容包括轴线、柱墙等竖向构件外形、梁板等横向构件外形、墙柱尺寸配筋标注、梁配筋标注和板面配筋标注等。④将其中的某些信息按照设计需要叠加,就可形成最终的设计信息产品,如将轴线、竖向构件外形、横向构件外形和梁配筋图叠加,就可形成梁配筋施工图。

总结

综上所述，建筑结构工程由于其自身的专业特殊性以及其通常的工作习惯特点，在重用策略的设计中需要借鉴如机械工程或其它工业种类的设计重用策略经验，与此同时，在结合建筑结构工程的自身特点进而设计出专门的设计重用策略。本文通过对设计重用的基本思路与方法以及建筑结构工程的特点构成了具有建筑结构特点的设计重用策略。由此可见，良好的建筑结构工程重用策略设计不但可以在一定程度上减少设计工作量,而且还可以提高设计效率的目的。

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