基于普適計算的建筑協(xié)同設(shè)計過程管理研究

柏紅要

【摘 要】隨著基于普適計算的建筑協(xié)同設(shè)計水平的不斷提高，研究其過程管理凸顯出重要意義。本文首先對普適計算做了概述，分析了協(xié)同設(shè)計方法的特點。在探討協(xié)同工作在建筑設(shè)計中應用的基礎(chǔ)上，研究了建筑設(shè)計中科學應用協(xié)同模式優(yōu)化實踐效果。

【關(guān)鍵詞】普適計算；建筑協(xié)同；設(shè)計過程；管理；研究

一、前言

作為一種實際應用效果良好的計算方法，普適計算在近期得到了廣泛的應用。研究基于普適計算的建筑協(xié)同設(shè)計過程管理，能夠更好地提升普適計算的應用水平，從而有效優(yōu)化該項工作的過程管理效果。

二、普適計算概述

普適計算的概念最早由施樂公司PALOATO研究中心的首席技術(shù)官MarkWeiser提出。他在1991年提出：21世紀的計算將是一種無所不在的計算模式。此后，MarkWeiser及其同行在施樂公司的實驗室搭建了普適計算系統(tǒng)的原型系統(tǒng)——Ubicomp系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以看作是普適計算環(huán)境的一個原型，在一定程度上支持了Weiser普適計算的設(shè)想，對普適計算的發(fā)展有著十分突出的促進作用。但由于當時軟、硬件技術(shù)的條件，這一系統(tǒng)并沒有產(chǎn)生所期待的影響。隨著定位傳感器、無線通信，尤其Internet的普及和分布式計算技術(shù)的進步，普適計算的實現(xiàn)條件越來越成熟，普適計算的概念得到了更多的認可，已有越來越多的普適計算應用系統(tǒng)問世。在普適計算時代，計算機系統(tǒng)中最寶貴的資源已不再是處理器、內(nèi)存、磁盤、或者網(wǎng)絡了，而是用戶的注意力。普適計算模式將對人們享用計算和信息的方式帶來另一場變革，它要顛覆“人是用計算機”的傳統(tǒng)方式，將人與計算機的關(guān)系改變?yōu)椤坝嬎銠C為人服務”，因此，從某種意義上說，普適計算是“以人為本”、人與計算環(huán)境更好地融合在一起的計算模式，它能夠幫助人們更加方便、有效地訪問所需的信息。

三、協(xié)同設(shè)計方法的特點

1.工作的網(wǎng)絡化

協(xié)同設(shè)計采取平臺式的方式進行管理，協(xié)同設(shè)計工作全部是在互聯(lián)網(wǎng)上進行的，顯示出了網(wǎng)絡的優(yōu)勢。將協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)安置在服務器上，設(shè)計團隊的每個人都可以通過網(wǎng)絡來訪問服務器。服務器上所有的工程項目目錄都存在于各個設(shè)計者的電腦中，設(shè)計者可以在自己的電腦上進行設(shè)計工作，再把設(shè)計結(jié)果上傳到服務器上，這時協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)就會將設(shè)計圖所發(fā)生的變更告知設(shè)計團隊中的其他人，使整個設(shè)計團隊通過互聯(lián)網(wǎng)來協(xié)同工作，實現(xiàn)了設(shè)計過程的自動化和專業(yè)化，緩解了網(wǎng)絡負擔。

2.設(shè)計團隊的人員組織

協(xié)同設(shè)計這種平臺管理模式十分重視團隊內(nèi)部的人員組織，這種組織就是通過協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)來實現(xiàn)的。該系統(tǒng)還可以隨時地更改設(shè)計團隊的人員組成，對于剛剛加入的人員來說，他們可以通過了解協(xié)同工作的要求認識自身責任，快速熟悉工作流程。

3.設(shè)計圖紙的組織

協(xié)同設(shè)計這種平臺式的管理模式十分重視設(shè)計的過程，協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)能夠及時地將所有的圖紙按照一定的規(guī)則組織起來，由設(shè)計團隊的負責人統(tǒng)一進行管理，借助協(xié)同設(shè)計系統(tǒng)，在設(shè)計工作開始時，可以設(shè)置部分的圖紙，且要設(shè)計好這部分圖紙之間的參照關(guān)系，這可以讓施工過程的負責人隨時參看圖紙進行施工。

四、協(xié)同工作在建筑設(shè)計中的應用

結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作表現(xiàn)在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系上，必須視基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)為一個有機的整體，而不能把兩者割裂開來處理。例如，對磚混結(jié)構(gòu)，必須依靠圈梁和構(gòu)造柱將上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接成一個整體，而不能單純依靠基礎(chǔ)自身的剛度來抵御不均勻沉降。所有圈梁和構(gòu)造柱的設(shè)置，都必須圍繞這個中心。

對協(xié)同工作的理解，還在于當結(jié)構(gòu)受力時，結(jié)構(gòu)中的各個構(gòu)件能同時達到較高的應力水平。在多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應盡可能避免短柱，其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時，能同時達到最大承載能力。但隨著建筑物的高度與層數(shù)的加大，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大，從而造成高層建筑的底部數(shù)層出現(xiàn)大量短柱。為了避免這種現(xiàn)象出現(xiàn)，對于大截面柱，可以通過對柱截面開豎槽，使矩形柱成為田形柱，從而增大長細比，避免短柱的出現(xiàn)。這樣就能使同層的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)在相近的水平位移下，達到最大的水平承載力；而對于梁的跨高比的限制，一般還沒有充分認識到。實際上與長短柱混雜的效果一樣，長、短梁在同一榀框架中并存，也是極為不利的。短跨梁在水平力的作用下，剪力很大，梁端正、負彎矩也很大，其配筋全部由水平力決定，豎向荷載基本不起作用，甚至于梁端正彎矩鋼筋也會出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。同時，由于梁的剪力增大，也會使支承柱的軸力大幅增大，這種設(shè)計是不符合協(xié)同工作原則的，并且結(jié)構(gòu)的造價必將會上升。

多高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要目的是為了抵抗水平力的作用，防止扭轉(zhuǎn)。為有效地抵抗水平力作用，平面上兩個正交方向的尺寸宜盡量接近，目的是保證這兩個方向上的“慣性矩”相等，以防止一個方向強度儲備太大，而另一個方向較弱。因此，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)宜設(shè)置在四周，以增大整體的抗側(cè)剛度及抗扭慣性矩。

同時，應加大梁或樓層的剛度，使柱或剪力墻能承擔較大的整體彎矩，這就是“轉(zhuǎn)換層”的概念。防止扭轉(zhuǎn)的目的，是因為在扭轉(zhuǎn)發(fā)生時，各柱節(jié)點水平位移不等，距扭轉(zhuǎn)中心較遠的角柱剪力很大，而中柱剪力較小，破壞由外向里，先外后里。為防止扭轉(zhuǎn)，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應對稱布置，宜設(shè)在結(jié)構(gòu)兩端，緊靠四周設(shè)置，以增大抗扭慣性矩。因此，高層或超高層建筑中，盡管角柱軸壓比較小，但其在抗扭過程中作用卻很大。

五、建筑設(shè)計中科學應用協(xié)同模式優(yōu)化實踐效果

1.引入計算機系統(tǒng)輔助協(xié)同設(shè)計，提升設(shè)計水平

信息時代，各類現(xiàn)代化信息技術(shù)實現(xiàn)了全面發(fā)展，并在建筑設(shè)計領(lǐng)域得到了廣泛應用，基于目前建筑工程規(guī)模的日益擴充、建設(shè)任務量的持續(xù)增多，令設(shè)計工作量大大增加。新時期的建筑設(shè)計工作涉及了較多的建筑結(jié)構(gòu)分析、核算、能耗水平探究，一些實踐計算以往基于單機計算機系統(tǒng)實現(xiàn)操作。然而，伴隨建筑設(shè)計計算工作量的不斷提升，單機工作模式顯然不適應當前協(xié)同化設(shè)計工作模式要求。因此，應引入綜合性能優(yōu)越的多臺計算機構(gòu)建良好的服務器體系承，擔設(shè)計分析工作，簡化計算任務量，進而全面提升建筑設(shè)計工作效率。引入計算機系統(tǒng)輔助協(xié)同設(shè)計可全面符合遠程計算需求，簡化難度較大的設(shè)計任務，并有效控制設(shè)計成本投入。促進協(xié)同設(shè)計模式與計算機系統(tǒng)的有機結(jié)合，還可令設(shè)計團隊人員交流更加頻繁、緊湊聯(lián)系，進而最終實現(xiàn)科學、專業(yè)、優(yōu)質(zhì)的建筑綜合設(shè)計。

2.促進建筑設(shè)計軟件與協(xié)同工作模式的良好結(jié)合

建筑設(shè)計協(xié)同工作模式注重有效控制管理實踐設(shè)計工作程序，因此其前端與建筑工程具體施工方案實現(xiàn)了有效直觀的對接。建筑工程形成一項完善的施工設(shè)計方案需要通過縝密的構(gòu)思、深入施工現(xiàn)場進行全面的環(huán)境、地形勘察，因此需要對設(shè)計方案圖形進行科學的處理，優(yōu)化設(shè)計水平。為達到良好的方案設(shè)計效果，我們可在設(shè)計建筑方案軟件之中良好融入?yún)f(xié)同設(shè)計理念，促進兩者的有機結(jié)合，進而真正優(yōu)化建筑設(shè)計效果，全面提升建筑工程水平與質(zhì)量。

3.引入豐富設(shè)計手段至協(xié)同平臺，優(yōu)化實踐效果

當前，建筑協(xié)同設(shè)計體系內(nèi)涵豐富的圖紙資料，以及系統(tǒng)化的設(shè)計工具與應用軟件，倘若將該類軟件與應用工具緊密對接協(xié)同體系，便會顯著提升建筑工程設(shè)計質(zhì)量與實踐效率，進而更加便于復雜設(shè)計任務的高效開展，令設(shè)計團隊實現(xiàn)更好的協(xié)同化設(shè)計實踐。今后的建筑設(shè)計行業(yè)穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展離不開協(xié)同平臺創(chuàng)設(shè)更多便利、現(xiàn)代化的應用工具，輔助建筑設(shè)計人員統(tǒng)籌應用。因此，建筑工程實踐設(shè)計中，設(shè)計人員應主動積極的開發(fā)更多價值化的設(shè)計軟件與實踐設(shè)計工具，令其良好的融入至協(xié)同工作系統(tǒng)平臺之中，形成兩者的有效互補、科學輔助，進而全面優(yōu)化設(shè)計水平，達到事半功倍的設(shè)計效果。

六、結(jié)束語

通過對基于普適計算的建筑協(xié)同設(shè)計過程管理的相關(guān)研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項工作的開展有賴于對普適計算多項優(yōu)勢的利用，有關(guān)人員應該從建筑協(xié)同設(shè)計過程管理的客觀需求出發(fā)，研究制定最為切合實際的相應對方案。

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