淺議計算機在建筑和結構設計中的應用

缐紅霞 劉 陽

[摘 要]本文針對計算機在工程設計過程中的應用,結合自己對PKPM系列建筑結構CAD系統(tǒng)軟件的應用經(jīng)驗,提出在應用CAD、PKPM軟件進行建筑、結構設計的過程中應注意的問題。

[關鍵詞]計算機輔助設計(CAD);PKPM;抗震設計;概念設計

在建筑工程設計中,無論是建造巍峨壯麗的高樓大廈,或者簡單房屋,都要根據(jù)設計完善的圖紙進行施工。這是因為圖紙可以借助一系列的圖樣,將建筑物的藝術造型、外表形狀、內(nèi)部布置、結構構造、各種設備、地理環(huán)境以及其他施工要求,準確而詳盡地表達出來,作為施工的根據(jù)。隨著計算機技術的出現(xiàn)及不斷發(fā)展,使工程技術人員擺脫了傳統(tǒng)的應用尺規(guī)的手工繪圖方式。使用計算機技術來輔助繪圖,也使成圖方式發(fā)生了革命性的變化。

目前,CAD的應用包含以下幾個方面:建筑與規(guī)劃設計:用于繪制建筑、規(guī)劃類圖紙,如建筑施工圖、效果圖,規(guī)劃效果圖,橋梁的造型設計等,其軟件有天正建筑軟件、中國建筑研究院的APM(PKPM的建筑模塊)、QXCAD(一種橋型設計軟件)、3DMAXMAYA、計,構造設計指根據(jù)結構計算的結果,完成構件和截面的選配筋的構造設計,繪制施工圖是用CAD取代傳統(tǒng)的手繪來完成施工圖紙的繪制;以上所列只是CAD技術在土木工程上應用的主要方面,在實際工程中,還有很多新興的應用技術在開花結果,日新月異。

從我們畢業(yè)時接觸的先是AutoCAD,接下來結構軟件PKPM也應運而生。它的出現(xiàn),不僅減輕了結構設計人員煩瑣的計算過程,同時也加快了畫圖的速度,從而縮短設計周期。雖然如此,但它在實際操作過程中,由于我們對軟件編制原理理解不透,同時,軟件的配套技術條件及說明書在光盤中有許多具體內(nèi)容都沒有明確的說明,從而導致設計人員在應用時常會產(chǎn)生一些錯誤,而影響工程質量。因此我們有必要加強對正確應用PKPM軟件的重視,為此,作為一名結構設計者,本人結合實際操作和對PKPM軟件的應用在現(xiàn)實工程中所遇到的,提出以下幾點,共作探討。

一、人為原因

我們在設計中及與其他設計單位交往的過程中發(fā)現(xiàn),雖然采用了CAD ,但在結構施工圖中出現(xiàn)了許多概念性的錯誤和計算錯誤,有些錯誤可能會導致嚴重的后果。究其原因是由于許多結構設計人員并未接受過系統(tǒng)的專業(yè)知識學習,雖然初步掌握了一些建筑結構設計軟件的使用能力,但是缺乏對整體結構概念的認識,過分相信計算機分析結果而出現(xiàn)結構計算模型與實際建筑物的較大差別;或由于軟件技術條件認識不清而導致錯誤的計算結果。目前,設計單位使用的結構計算PKPM軟件大多具有數(shù)據(jù)自檢及圖形檢查功能,具有大量的專家經(jīng)驗、知識庫、具有判斷合理及符合設計規(guī)范的人工智能,但它只能檢測出一般性常見的錯誤,而對于常見的人為所造成的失誤卻無能為力,如在漏項、導荷不準、數(shù)據(jù)輸入錯誤、設計參數(shù)設置錯誤、人工干預錯誤、軟件使用不當?shù)取?/p>

二、過分依賴計算機分析結果,忽視抗震概念和構造設計

在實際工程中,不同程度地存在著忽視抗震概念設計和構造設計的問題。例如:某六層磚混結構商品樓,下部三層為商業(yè)網(wǎng)點,上部三層為住宅,初看起來好像并無不妥,但是下部一層均為貫通整個進深的單間門市部,開間為3米～3.9米 ,實際上就是一層只有橫墻而沒有縱墻,這樣的建筑其縱向的抗震能力很小,是不能夠按磚混結構來設計的。雖然其層數(shù)及高度均不超規(guī)范,但是它的抗震性能是極差的,是不能滿足抗震要求的。

三、增強計算功能,提高精確度

土木工程設計不同于其他領域的設計,它需要正確無誤地計算裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實際工程中,要先符合設計規(guī)范地對各個結構構件如梁、板所承受的各種外部荷載,再根據(jù)《混凝土結構設計規(guī)范》規(guī)定進行計算和調(diào)整,如果計算數(shù)值稍有偏差或參數(shù)取值不符合規(guī)范要求,便會造成設計出的產(chǎn)品不合設計規(guī)范、不經(jīng)濟,嚴重的還會造成人民生命、財產(chǎn)的巨大的損失。

當然,計算機技術本身并不壞。重點是結構工程計算中計算機的使用方法,以及濫用計算機不斷增加的趨勢。在結構工程實踐中,僅僅關心“怎樣”使用計算機是不夠的,了解“為什么”這樣設計才是關鍵。專業(yè)的結構工程師必須重視手工求解的原理,基本原則和提煉模型,識別計算結果中的錯誤,解決問題的其他方法,判斷計算結果的有效性。

綜上所述,CAD、PKPM的使用提高了建筑結構設計中的高效率、高質量和高水平,同時也顯示了不完善的方面。因此,設計師們在使用過程中總結經(jīng)驗,注意克服CAD、PKPM帶來的負面影響,努力提高自身的計算機知識和對土建規(guī)范的使用,促進CAD的健康發(fā)展。

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(編輯/永安)