石鑫磊

摘要：由于工作習慣和專業(yè)等方面的特點，建筑結(jié)構(gòu)工程要結(jié)合自身的特點，借鑒其他領(lǐng)域的重用經(jīng)驗進行有針對性的改進。本文將建筑結(jié)構(gòu)工程的自身特點和設(shè)計流程相結(jié)合，構(gòu)建了具有一套簡單可行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計重用策略。

關(guān)鍵詞：工程設(shè)計;工作模式;設(shè)計重用;建筑結(jié)構(gòu)

前 ?言

為了實現(xiàn)設(shè)計效率的提高，讓已有的設(shè)計被新設(shè)計使用。在新設(shè)計中盡可能的采用已有設(shè)計，這就是我們所說的設(shè)計重用。傳統(tǒng)上，設(shè)計重用可以減少新設(shè)計的工作量，能夠有效提高現(xiàn)代工程的設(shè)計效率（如軟件工程、機械工程等）。為了減少結(jié)構(gòu)設(shè)計中重復設(shè)計的工作，設(shè)計重用思想也可以用于建筑結(jié)構(gòu)工程。但在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計重用時，由于服務目標、工作對象以及工作模式的不同，在實施方法和策略上與軟件工程等有著比較大的差異。本文借鑒其他較為成熟領(lǐng)域的重用策略，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計的特點及其常見思路，提出了一套建筑結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計重用方法。實踐證明，該方法簡單可行，能明顯提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作效率。

一、設(shè)計重用的方法與思路

將設(shè)計零件化，這是設(shè)計重用的基本思路。在設(shè)計過程中，通過零件的標準化，讓其在不同的設(shè)計中通用，以實現(xiàn)設(shè)計重用。零件是設(shè)計信息的子集，可以采用特定的功能、物理邊界或者設(shè)計特征等來劃分子集邊界，形成可重用單元。我們可以對零件進行參數(shù)化，零件被參數(shù)化后，參數(shù)結(jié)構(gòu)以及設(shè)計的模型進行記錄，可以使重用更為靈活，調(diào)整參數(shù)的時候可以獲得新的零件實例。除此之外，另外一個重點就是重用設(shè)計知識，對以往設(shè)計時所使用的推理、知識及思路等通過記錄和重現(xiàn)，即可重用以前的成果進行新設(shè)計。

相關(guān)的研究人員應用各種技術(shù)來實現(xiàn)上述的設(shè)計重用思想。如采用設(shè)計原理，依照設(shè)計實現(xiàn)方法和所滿足的功能劃分設(shè)計元素，形成可重用的單元;或根據(jù)設(shè)計的材料、幾何等相關(guān)特征，采用特征建模等方法定義可重用的單元;此外，確定可重用單元也可以將重用性作為標準。與當前設(shè)計的可重用單元相匹配的方法想死，還可以從重用單元庫中搜索。如可視化的可重用單元信息的描述，提供了比較和查找可重用單元的途徑;通過對單元的相似度進行評價以實現(xiàn)測量可重用度。

有效利用可重用單元也是當前的一個主要研究內(nèi)容，為了使設(shè)計重用思想得到全面應用，有研究者在分項技術(shù)的研究基礎(chǔ)上，提出了一些宏觀設(shè)計重用框架及體系等問題的解決方法。相關(guān)文獻在對重用在硬件設(shè)計領(lǐng)域的應用進行介紹時，也對不同的重用方式和重用程度做出了解釋。如為了讓其能夠符合當前的設(shè)計，可以采用參數(shù)化建模的方法對一些參數(shù)進行修改，也可以原封不動的代替，或者是通過替換部件重用其設(shè)計框架來實現(xiàn)設(shè)計的目標。

二、設(shè)計重用目標及建筑結(jié)構(gòu)工程特點

在軟件工程與機械工程領(lǐng)域，從零件出發(fā)的重用策略得到了廣泛應用。這給研究人員以啟發(fā)，嘗試在建筑工程領(lǐng)域應用類似的方法。模塊或者零件構(gòu)成了軟件系統(tǒng)以及機械系統(tǒng)，它們便于實現(xiàn)標準化的特點成就了零件策略。借用這一概念，在建筑工程中某些分項或分部如果具備相同特點也是可以應用零件策略的。但建筑工程是一個非常復雜的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計并不具備應用零件策略的條件。構(gòu)成建筑的基本力學體系和構(gòu)件的是板、墻、梁、基礎(chǔ)、柱等，這些都是結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計對象。每個建筑都是一個定制工程，都是一個獨立的作品，這就導致工程與工程之間缺少可通用的部分。不同建筑體系的尺寸、結(jié)構(gòu)構(gòu)建以及構(gòu)成都需要按照需求重新進行設(shè)計。此外，結(jié)構(gòu)沒有零件與機械不同，所有固定在一起的構(gòu)件形成了一個有機整體。雖然也可以人為進行劃分，但是人為劃分標準比較模糊，隨意性很大，難以實現(xiàn)零件化，部件的通用化和標準化也就更加無法實現(xiàn)。在這樣一個工程環(huán)境中，我們需要做的是尋找設(shè)計重用的新策略。

設(shè)計重用的本質(zhì)是為了提高設(shè)計新工程的效率，充分利用已有的設(shè)計成果。從不同的設(shè)計理論上來說，只要存在相似或相同的部分，那么就可以采用設(shè)計重用的方法來減少重復的工作量。在建筑工程內(nèi)，存在著很多重復的內(nèi)容。因為建筑物在建造的過程中必須逐層從下向上，各樓層之間的平面布局是逐層漸變的，相近和相鄰的樓層之間存在著一定數(shù)量的重復內(nèi)容。通常相同布局的樓層在設(shè)計的過程中，工程師會將其歸為標準層，并在進行設(shè)計將其作為相對獨立的設(shè)計單元。對每個標準層逐一進行設(shè)計，圖紙是單獨成套的。本文的主要研究目標有兩個，一個是提高維護設(shè)計的效率;另一個是為了減少設(shè)計新標準層時的工作量，從已完成的標準層設(shè)計中提取可重用的設(shè)計信息。

三、設(shè)計重用方案—— 以重用范圍為基礎(chǔ)

管理可重用單元、提取可重用單元以及使用可重用單元是設(shè)計重用方案的三個要素，與以零件為基礎(chǔ)的思路相對應，提出了以重用范圍為基礎(chǔ)的思路對可重用單元進行劃分。在以零件為基礎(chǔ)的方案當中，具有確定的邊界，它是依照零件的自身特性劃分的，但并不能確定有哪些可以應用到新設(shè)計中。在以重用范圍為基礎(chǔ)的方案中，單元的重用范圍是可以確定的?？梢愿鶕?jù)可重用單元的適應范圍來確定單元，以此形成的單元邊界是靈活的，但不一定具有明確的工程定義。

四、重用程序模塊的開發(fā)與實現(xiàn)

1.開發(fā)需求

在設(shè)計重用策略的實施過程中，工程師可以將可重用的標準層和單元作為單獨的文件進行儲存，可以用編碼對文件進行命名。工程師可利用 CAD 提供的引用其他文件信息的功能，在標準層文件中引用需要的可重用單元文件。在設(shè)計重用的整個過程中，由于建筑工程所具有的靈活性及復雜性特性，想要用程序自動實現(xiàn)可重用單元的編碼以及形成過程，在生產(chǎn)實踐中所要求的精確度是比較難達到的。這部分與傳統(tǒng)的工作模式相仿，是需要人工完成的。在引用標準層文件的過程中，如果有程序支持，那么只需要比較編碼就可以確定刻板;如果沒有程序支持，則需要將 CAD 的外部參照功能啟動，對編碼的關(guān)系進行比較。同時，插入可重用單元文件。

2.應用程序的實現(xiàn)

2.1 對于標準層文件名，組裝程序會自動進行解析，確定其對應的標準層編號與內(nèi)容的種類。

2.2 對可重用單元庫中的文件進行搜索，對文件名進行解析，獲取適用范圍，匹配包含可重用單元的文件。

2.3 將可重用單元文件借助外部參照控制函數(shù)插入到標準層文件當中。

五、結(jié)束語

為了將建筑中各標準層結(jié)構(gòu)設(shè)計的重用有效利用，由此提出了建筑結(jié)構(gòu)工程設(shè)計重用策略。實踐證明，該策略具有可行、增效、便于操作等特點，可以有效減少工程師在設(shè)計維護和創(chuàng)建環(huán)節(jié)的工作量。本策略能夠大幅度減少設(shè)計工作量，便于工程師組織可重用信息、提取可重用信息以及管理可重用信息。既可以提高設(shè)計效率，也能實現(xiàn)利用設(shè)計重用的目的。

參考文獻：

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