在工业建筑结构设计中，化工车间因设备繁杂、工艺布置复杂，常面临梁系紊乱、荷载多样的难题。传统设计中，次梁截面需人工逐一核对调整，面对上百个楼面局部荷载数量时，反复试算不仅耗时费力，还难以兼顾经济性与安全性。2026版本PKPM-AID批量优化能力为这类复杂项目提供了高效解决方案。本文以某7度设防化工生产车间为案例，详细阐述PKPM-AID在截面优化+大参数调整中的应用流程与实践成效，希望为广大结构设计师在同类项目设计中提供参考。

抗震设防烈度为 7 度（0.10g），地震分组为第三组，场地类别为Ⅲ类，建筑层数为三层，高度分别为 7.9m、7.5m 和 7.9m，柱网典型尺寸为 9×9m，楼面荷载为 8kN/m²，设备重量单独考虑。针对该车间的结构布置而言，鉴于设备种类繁杂、工艺布置复杂，梁为满足支撑设备及工艺需求，梁系布置较为杂乱，且每根梁所承受的荷载各异，故而次梁截面需人工逐一核对并调整尺寸，计算过程需反复修正与试算，极为耗时且效率低下。 

首先采用PKPM内部的衬图功能，按建筑底图导入轴网和柱网参数生成基础模型，接着按设备需要拉设主次梁，主次梁截面此处为节省建模时间没有过多干预，所有的主次梁截面均相同，柱截面均相同。

下图1~3呈现了模型内工业荷载的复杂性，局部恒载与活载的总荷载数量达 144 个。部分设备不仅由本层提供支撑，还存在上层吊挂的情况，且包含与设备配套的钢平台、导轨、吊钩等荷载，故而使得荷载数量较多。

图1 二层设备荷载

图2 三层设备荷载 

图3 梁上荷载列表            图4 结构初始模型

对上述建立的模型进行第一次计算，计算结果如下图所示，可以看出因为截面没有细化，整体指标与构件均存在超限问题，尤其是对构件层面，超限数量非常巨大。

图5 初始模型指标汇总

接着进行PKPM-AID智能辅助设计的优化步骤，此步骤的目的：调整柱和主梁，一方面控制其承载力、同时梁控截面高度以满足净高要求。进入智能辅助界面，建立柱调整组，将一层、二层、三层及以上柱分属到三个不同设计组内，逐层定义备选截面库，此处备选截面库的原则是下层截面库最大截面比上层有适当放大。

图6 快速生成设计组及备选截面展示

关于柱调整策略，按默认参数勾选即可。其“上柱不大于下柱”等控制条件极大地方便了多层框架结构柱优化的落地性，一个按钮能替代大量的人工操作。同时可设置配筋率、轴压比等控制条件。

接着逐层定义主梁设计组，操作方式同柱设计组，同样采用批量增加功能增加备选截面库。考虑到工业建筑使用净空尽可能高的要求，此处主梁截面组的约束目标里选择“梁高最小”进行调试控制。

本轮调整主要是进行主梁和柱的截面优选，因此不定义次梁设计组，启动计算项仅勾选“启动承载力优化”。从下图的迭代曲线可以看出，在进行到第3轮迭代时就已经趋于收敛状态，主梁与柱里的超限构件全部调试通过，后面的4轮与5轮迭代并没有调整太多内容。

图7 程序超限构件迭代过程曲线

随后开展次梁截面的优化调整。鉴于次梁不存在抗震计算相关问题，各层次梁的截面尺寸仅由其所承受的竖向荷载决定，故而可将整栋楼的次梁划归至同一设计组内进行调整。 其预期目标：由 AID 依据人工设定调试准则，迅速将所有次梁截面调整至合适状态，并按照较为经济的截面形式进行布置，从而大幅度节约时间、提升效率。

图8 次梁快速生成设计组及备选截面设定

次梁的调整约束设置中，首先根据以往项目的配筋经验，设定最大配筋率要求来控制梁截面尺寸，同时勾选次梁高度不大于主梁高度减50方便施工，这里我们采用两阶段调整模式的优点就体现出来了，第一阶段完成主梁和柱截面优选后，主梁高度已经是固定值，不会在迭代中随意变化，因此有利于次梁优化迭代。同时还要勾选连续梁梁宽保持一致，对于不同受力处仅去变化梁高数值，做到配筋施工方便。

因为前述主梁已按梁高最小控制，同时次梁又设置了不高于主梁高度减50，所以次梁的高度不会再成为影响净空的因素，因此次梁的调试目标此处选择了综合考虑造价和梁高。

图9 次梁设计组约束条件

图10 次梁优化目标选择        图11 次梁优化迭代次数选择

还需要强调的是，因此本次针对次梁调整，所以主梁和柱的设计组在“参与”一项里要勾选否，表示后续优化中主梁和柱不参与调整维持原状。

接着进入到计算界面，仅勾选启动承载力优化，迭代次数前文已经分析3次后基本收敛，且对于此梁这种承载力调整基本上2轮就已经有大致结论，所以迭代次数此处填写3即可。

迭代结束后进入施工图界面生成施工图查看，不同位置不同受力的次梁都根据其特点进行了截面适配，因为优化后的配筋率都在“控制”之内，生成的施工图钢筋数目均匀施工便利且较为经济。

在以上主梁、柱、次梁截面优选调整完成后查看计算结果，位移角与周期比仍存在少量超限情况。鉴于指标超限量较少，故采用人工调整的方式。调整依据为 PKPM 内的指标灵敏度功能，通过灵敏度分析筛选出对某项指标影响较大的构件，并针对这些构件进行人工调整。针对灵敏度较高的构件实施截面调整，直至整体指标达标，完成指标的优化调整。

图12 第1次AID调整后位移角超限情况

图13 指标诊断灵敏度结果

本案例通过 2026 版本 PKPM-AID 对化工车间复杂结构的次梁截面进行批量优化，有效解决了传统设计中人工试算效率低、截面适配性差的难题。通过分阶段优化策略、结合灵敏度分析的人工干预，实现了三大核心成效：一是将144个楼面局部荷载种类下的指标调试和梁柱截面调整周期压缩至几小时，效率提升显著；二是优化后次梁截面既满足承载力要求，又通过造价与梁高的综合平衡实现经济性，构件配筋均匀且施工便利；三是验证了 PKPM-AID 在工业建筑复杂梁系中的适用性，其批量迭代与智能适配能力为同类项目提供了高效解决方案。

未来，随着 AI 设计技术的持续升级，建议进一步拓展备选截面库的智能化生成的功能，减少人工干预环节，同时加强复杂力学模型的算法适配，调试截面不单单只是满足计算要求，加入更多用户习惯（例如边部截面一致，同一道次梁内截面变化数不超过3种等等），以推动工业建筑结构设计向更高效、经济、精准的方向发展。

数据来源：文中图表及计算结果均基于实际工程验证