高层办公建筑结构体系AI生成式设计技术研究

建筑业

本研究针对高层办公建筑结构体系，在生成式AI驱动的结构智能设计的生成算法、设计评价方面开展了深入研究，提出了面向方案设计阶段的智能化结构设计方法，可以在深度学习的基础上，可生成结构布置和截面尺寸设计。针对结构智能设计应用推广，提出了基于CAD客户端的智能设计系统平台，并应用于示范工程，起到了很好的效果，为转化应用提供了技术支撑。

本项目拟结合工程智能化建设需求开展进一步研究及应用验证，拟需要合作资金500万，主要用于算法优化研究、工程验证、平台建设以及知识产权布局等。在算法研究方面，基于目前成果升级多目标优化能力，突破异形柱、结构墙细部、大跨度梁、转换梁、剪力墙区域梁布置等技术难点，拟购置4台配置高性能计算卡机器以及PKPM、YJK、ETABS等软件计算授权，同时预留部分资金开展对抗性样本训练，提升AI在超限高层（带加强层、有多个不规则项）设计中的适用性即鲁棒性。场地方面需要300㎡研发中心，其中核心机房区80㎡配置双回路供电，专属办公区约需150㎡，划分为结构优化组、BIM技术开发组、工程验证组；人员方面需要组建30人工程技术人员配合团队，其中10名注册结构工程师，具备5年以上高层建筑设计经验，对高规熟悉，负责AI设计方案的合规性审查与抗震性能优化；15名工程设计人员主要开展工程经验反哺AI训练；5名BIM技术开发工程师，精通Revit API、Dynamo编程，持有Autodesk专业认证，负责设计平台与YJK/ETABS的接口开发，另外致力于实现AI设计成果自动导入BIM模型。工程项目需求，合作方应为甲级建筑工程设计单位，具有丰富的高层建筑设计经验，近5年有200+高层建筑项目数据，后期有丰富的高层建筑设计项目储备。

仅限国内转让

本技术转化后预计产生显著经济社会效益：经济效益方面，通过AI生成设计可降低高层办公建筑建造成本约5%~15%，缩短设计周期60%，推动行业数字化转型，预计3年内在多家甲级设计院开展规模性应用，培育一定数量的智能设计工程师。在社会效益方面，通过首都北京引领以及标杆项目应用带动，将形成具有自主知识产权的智能设计标准体系，助力我国智能建造技术国际输出，努力实现海外项目突破应用，带动相关产业产值收益，为“双碳”目标与新城建战略提供关键技术支撑。

高层办公建筑结构体系AI生成式设计技术研究

北京市西城区人民政府

本技术源于国家《“十四五”建筑业发展规划》对智能建造与建筑工业化的战略需求，依托北京市建筑设计研究院股份有限公司与清华大学陆新征课题组的前沿探索，在北京市西城区科技专项的支持下，提出了一种“数据-规则”融合学习生成对抗网络模型，通过对结构设计的数据特征、工程师经验规则的学习，掌握从结构布置设计端到端生成结构构件截面尺寸设计的能力，形成结构方案对抗生成、结构优化算法的专利技术，搭建了对应的智能化设计系统，在高层建筑结构体系智能化生成方面形成突破性成果。研究过程中结合工程项目设计开展深度产学研合作，验证了50余个实际工程案例。结构体系生成时间小于30分钟，承载构件尺寸、抗震能力等结果符合规范要求，智能化生成式设计的结构性能与专家优化后结构性能关键指标差异20%以内。本课题通过研发智能化结构方案设计与优化设计方法，并提出全新设计范式，改善行业内卷现状，推动行业智能化、数字化设计技术的发展与落地，进而提升设计效率，为工程师提供更多有效的设计参考，具有广阔的应用前景。