钢筋混凝土无梁楼盖自动化设计：基于 Oasys GSA 结果的迭代后处理
在伦敦多个住宅小区总体规划项目中，奥雅纳基于 Oasys GSA 分析结果，通过运用 GSA 应用程序编程接口（API）及 GSA-Grasshopper 插件，开发了一套用于钢筋混凝土无梁楼盖框架设计的数字化工作流程。该总体规划包含 5 至 32 层的钢筋混凝土框架楼栋，整体设有连通的地下室与裙楼楼层，所有结构均采用 GSA 分析结果完成设计。为提升标准化重复楼板的设计效率，团队针对不规则网格结构开发了专用自动化工具，可实现无梁楼盖抗弯配筋设计与冲切验算。该工作流程包含多个脚本，涵盖柱、桩承台及无梁楼盖设计，同时也包含通过 GSA-Grasshopper 插件，将 CAD/BIM 文件自动生成 GSA 模型的相关脚本。目前这些工具已在多个项目中成功应用，大幅提升了设计效率。而最能体现 GSA 诸多优异功能的脚本，便是无梁楼盖设计工具。
采用无梁楼盖设计工具完成的钢筋混凝土框架算例

无梁楼盖设计工具旨在利用 Grasshopper 与 Visual Studio 脚本，实现对 Oasys GSA 分析结果后处理流程的自动化。整个流程围绕从局部单块楼板 GSA 模型中提取的计算结果展开，该模型由全局 Revit 模型自动生成。


通过 GSA 应用程序接口（API）从 GSA 模型中提取楼板内力、洞口、楼板及穿管几何信息。在此过程中，还会从模型中提取二维混凝土楼板配筋包络结果，并借助 GSA‑Grasshopper 识别出超出用户设定基础配筋量的节点峰值。软件通过解析模型几何信息进行抗弯钢筋验算，定位需要增设配筋的节点，并按设定间距将其归并，形成附加配筋区域。随后对内力值取平均值，在基础配筋之上，为楼板上层与下层分别指定增设的附加钢筋。

楼板示例 —— 上层附加配筋区域设计


将依据BS EN 1992-1-1 第 9.4.2 (1) 条要求，自动对边柱与角柱开展附加抗弯配筋验算，该条款要求在有效宽度范围内配置满足柱弹性弯矩的配筋。计算以从 GSA 模型中提取的柱弹性弯矩和楼板几何信息为依据，识别边柱与角柱位置。


从 GSA 中提取的附加配筋验算结果，将作为 Visual Studio 冲切验算模块的输入，采用 Punchear 程序对柱周进行冲切验算，以考虑负弯矩区抗弯配筋提供的附加抗剪承载力。冲切验算基于柱内力、弯矩及几何信息（包括通过 API 从 GSA 模型提取的楼板洞口）。脚本自动筛选最不利荷载工况，并通过迭代增大附加配筋区域尺寸与钢筋直径，必要时增设抗剪箍筋。下一步则在指定布置形式下，迭代计算所需箍筋圈数与直径。脚本持续迭代配筋方案，直至达到目标利用率，或判定该验算区域无法通过配筋满足要求。


最终，在 Rhino 中自动生成配筋深化示意（RDI），内容包含上、下层附加配筋区域及抗剪箍筋布置。该 Rhino 配筋示意既可用于传统二维施工图深化，也可作为自动化三维配筋的基础。通过 GSA-Grasshopper 插件，将配筋示意与 GSA 二维混凝土楼板配筋云图进行叠加展示。
配筋深化示意（RDI）输出示例
基于 GSA 钢筋混凝土楼板设计器云图对脚本结果进行验证 —— 基础配筋之外的下层附加配筋区域

基于 GSA 钢筋混凝土楼板设计器云图对脚本结果进行验证 —— 基础配筋之外的上层附加配筋区域


除配筋深化示意（RDI）外，脚本还会生成 GSA 结果文件用于成果验证。最终利用率、柱类型划分（中柱、边柱、角柱及凹角柱）以及指定的箍筋布置方案均以用户模块形式输出，便于直观校核结果，简化对复杂受力区域的识别与处理。

以 GSA 用户模块形式输出的脚本结果


该无梁楼盖设计工具不仅已应用于规则标准楼板的无梁楼盖设计，还用于存在多级标高、几何形态更复杂的地下室楼板与转换楼板设计，大幅减少了人工验算工作量。该流程已在多个项目中成功应用，既可配合传统二维施工图深化使用，也可作为三维自动化深化流程的一部分。无梁楼盖设计流程还与钢筋混凝土柱设计工具协同工作，后者通过 GSA 应用程序接口，基于整体 GSA 模型计算结果对矩形钢筋混凝土柱进行迭代截面设计与优化。

示例 A—— 采用无梁楼盖设计工具完成的已施工楼板


示例 A——GSA 楼板模型
示例 A——GSA 钢筋混凝土楼板设计器上层钢筋计算结果
示例 A—— 脚本最终输出配筋深化示意（RDI）
示例 B——GSA 楼板模型
示例B——GSA 钢筋混凝土楼板设计器上层钢筋计算结果

示例 B—— 脚本最终输出配筋深化示意（RDI）


工程实例 —— 采用无梁楼盖设计工具设计的在建楼板（按上述配筋深化示意布置附加钢筋区域）
# 总结

本无梁楼盖设计工具依托GSA混凝土楼板配筋模块，通过Grasshopper与Visual Studio脚本实现GSA计算结果后处理自动化，主要针对不规则网格结构进行抗弯配筋设计与冲切验算。

工具通过迭代调整配筋及抗剪箍筋布置，在Rhino中自动生成配筋深化示意。同时生成附带用户模块的GSA模型文件，用于验证结果精度。

“实践表明，该无梁楼盖设计工具可显著加快设计流程，减少人工验算工作量。该工作流程已在多个项目中成功验证，未来还可拓展应用于更多领域，

例如利用工具解析GSA二维楼板配筋结果，实现混凝土剪力墙等抗侧力结构体系的设计。”

在此感谢奥雅纳结构工程师卡罗琳娜·马卡雷维奇为我们分享此项工作成果。 如需了解更多关于Oasys GSA的信息，可访问产品页面，或登记意向以与团队工作人员沟通。

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