基于普适计算的建筑协同设计过程管理研究

柏红要

【摘 要】随着基于普适计算的建筑协同设计水平的不断提高，研究其过程管理凸显出重要意义。本文首先对普适计算做了概述，分析了协同设计方法的特点。在探讨协同工作在建筑设计中应用的基础上，研究了建筑设计中科学应用协同模式优化实践效果。

【关键词】普适计算；建筑协同；设计过程；管理；研究

一、前言

作为一种实际应用效果良好的计算方法，普适计算在近期得到了广泛的应用。研究基于普适计算的建筑协同设计过程管理，能够更好地提升普适计算的应用水平，从而有效优化该项工作的过程管理效果。

二、普适计算概述

普适计算的概念最早由施乐公司PALOATO研究中心的首席技术官MarkWeiser提出。他在1991年提出：21世纪的计算将是一种无所不在的计算模式。此后，MarkWeiser及其同行在施乐公司的实验室搭建了普适计算系统的原型系统——Ubicomp系统。该系统可以看作是普适计算环境的一个原型，在一定程度上支持了Weiser普适计算的设想，对普适计算的发展有着十分突出的促进作用。但由于当时软、硬件技术的条件，这一系统并没有产生所期待的影响。随着定位传感器、无线通信，尤其Internet的普及和分布式计算技术的进步，普适计算的实现条件越来越成熟，普适计算的概念得到了更多的认可，已有越来越多的普适计算应用系统问世。在普适计算时代，计算机系统中最宝贵的资源已不再是处理器、内存、磁盘、或者网络了，而是用户的注意力。普适计算模式将对人们享用计算和信息的方式带来另一场变革，它要颠覆“人是用计算机”的传统方式，将人与计算机的关系改变为“计算机为人服务”，因此，从某种意义上说，普适计算是“以人为本”、人与计算环境更好地融合在一起的计算模式，它能够帮助人们更加方便、有效地访问所需的信息。

三、协同设计方法的特点

1.工作的网络化

协同设计采取平台式的方式进行管理，协同设计工作全部是在互联网上进行的，显示出了网络的优势。将协同设计系统安置在服务器上，设计团队的每个人都可以通过网络来访问服务器。服务器上所有的工程项目目录都存在于各个设计者的电脑中，设计者可以在自己的电脑上进行设计工作，再把设计结果上传到服务器上，这时协同设计系统就会将设计图所发生的变更告知设计团队中的其他人，使整个设计团队通过互联网来协同工作，实现了设计过程的自动化和专业化，缓解了网络负担。

2.设计团队的人员组织

协同设计这种平台管理模式十分重视团队内部的人员组织，这种组织就是通过协同设计系统来实现的。该系统还可以随时地更改设计团队的人员组成，对于刚刚加入的人员来说，他们可以通过了解协同工作的要求认识自身责任，快速熟悉工作流程。

3.设计图纸的组织

协同设计这种平台式的管理模式十分重视设计的过程，协同设计系统能够及时地将所有的图纸按照一定的规则组织起来，由设计团队的负责人统一进行管理，借助协同设计系统，在设计工作开始时，可以设置部分的图纸，且要设计好这部分图纸之间的参照关系，这可以让施工过程的负责人随时参看图纸进行施工。

四、协同工作在建筑设计中的应用

结构的协同工作表现在基础与上部结构的关系上，必须视基础与上部结构为一个有机的整体，而不能把两者割裂开来处理。例如，对砖混结构，必须依靠圈梁和构造柱将上部结构与基础连接成一个整体，而不能单纯依靠基础自身的刚度来抵御不均匀沉降。所有圈梁和构造柱的设置，都必须围绕这个中心。

对协同工作的理解，还在于当结构受力时，结构中的各个构件能同时达到较高的应力水平。在多高层结构设计时，应尽可能避免短柱，其主要的目的是使同层各柱在相同的水平位移时，能同时达到最大承载能力。但随着建筑物的高度与层数的加大，巨大的竖向和水平荷载使底层柱截面越来越大，从而造成高层建筑的底部数层出现大量短柱。为了避免这种现象出现，对于大截面柱，可以通过对柱截面开竖槽，使矩形柱成为田形柱，从而增大长细比，避免短柱的出现。这样就能使同层的抗侧力结构在相近的水平位移下，达到最大的水平承载力；而对于梁的跨高比的限制，一般还没有充分认识到。实际上与长短柱混杂的效果一样，长、短梁在同一榀框架中并存，也是极为不利的。短跨梁在水平力的作用下，剪力很大，梁端正、负弯矩也很大，其配筋全部由水平力决定，竖向荷载基本不起作用，甚至于梁端正弯矩钢筋也会出现超筋现象。同时，由于梁的剪力增大，也会使支承柱的轴力大幅增大，这种设计是不符合协同工作原则的，并且结构的造价必将会上升。

多高层结构设计的主要目的是为了抵抗水平力的作用，防止扭转。为有效地抵抗水平力作用，平面上两个正交方向的尺寸宜尽量接近，目的是保证这两个方向上的“惯性矩”相等，以防止一个方向强度储备太大，而另一个方向较弱。因此，抗侧力结构宜设置在四周，以增大整体的抗侧刚度及抗扭惯性矩。

同时，应加大梁或楼层的刚度，使柱或剪力墙能承担较大的整体弯矩，这就是“转换层”的概念。防止扭转的目的，是因为在扭转发生时，各柱节点水平位移不等，距扭转中心较远的角柱剪力很大，而中柱剪力较小，破坏由外向里，先外后里。为防止扭转，抗侧力结构应对称布置，宜设在结构两端，紧靠四周设置，以增大抗扭惯性矩。因此，高层或超高层建筑中，尽管角柱轴压比较小，但其在抗扭过程中作用却很大。

五、建筑设计中科学应用协同模式优化实践效果

1.引入计算机系统辅助协同设计，提升设计水平

信息时代，各类现代化信息技术实现了全面发展，并在建筑设计领域得到了广泛应用，基于目前建筑工程规模的日益扩充、建设任务量的持续增多，令设计工作量大大增加。新时期的建筑设计工作涉及了较多的建筑结构分析、核算、能耗水平探究，一些实践计算以往基于单机计算机系统实現操作。然而，伴随建筑设计计算工作量的不断提升，单机工作模式显然不适应当前协同化设计工作模式要求。因此，应引入综合性能优越的多台计算机构建良好的服务器体系承，担设计分析工作，简化计算任务量，进而全面提升建筑设计工作效率。引入计算机系统辅助协同设计可全面符合远程计算需求，简化难度较大的设计任务，并有效控制设计成本投入。促进协同设计模式与计算机系统的有机结合，还可令设计团队人员交流更加频繁、紧凑联系，进而最终实现科学、专业、优质的建筑综合设计。

2.促进建筑设计软件与协同工作模式的良好结合

建筑设计协同工作模式注重有效控制管理实践设计工作程序，因此其前端与建筑工程具体施工方案实现了有效直观的对接。建筑工程形成一项完善的施工设计方案需要通过缜密的构思、深入施工现场进行全面的环境、地形勘察，因此需要对设计方案图形进行科学的处理，优化设计水平。为达到良好的方案设计效果，我们可在设计建筑方案软件之中良好融入协同设计理念，促进两者的有机结合，进而真正优化建筑设计效果，全面提升建筑工程水平与质量。

3.引入丰富设计手段至协同平台，优化实践效果

当前，建筑协同设计体系内涵丰富的图纸资料，以及系统化的设计工具与应用软件，倘若将该类软件与应用工具紧密对接协同体系，便会显著提升建筑工程设计质量与实践效率，进而更加便于复杂设计任务的高效开展，令设计团队实现更好的协同化设计实践。今后的建筑设计行业稳步持续发展离不开协同平台创设更多便利、现代化的应用工具，辅助建筑设计人员统筹应用。因此，建筑工程实践设计中，设计人员应主动积极的开发更多价值化的设计软件与实践设计工具，令其良好的融入至协同工作系统平台之中，形成两者的有效互补、科学辅助，进而全面优化设计水平，达到事半功倍的设计效果。

六、结束语

通过对基于普适计算的建筑协同设计过程管理的相关研究，我们可以发现，该项工作的开展有赖于对普适计算多项优势的利用，有关人员应该从建筑协同设计过程管理的客观需求出发，研究制定最为切合实际的相应对方案。

参考文献：

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