探討CAD技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

劉 紅 徐志強

（遼寧 沈陽 110000）

1 鋼結(jié)構(gòu)中CAD技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 制造集成化以及計算機的輔助設(shè)計

一些較為發(fā)達的國家，研究鋼結(jié)構(gòu)中的CAD系統(tǒng)中，是制造集成化以及計算機輔助設(shè)計時期，對于三維模型技術(shù)的合理利用，可以將較為繁瑣的結(jié)構(gòu)實體生成，同時可以對標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計自動完成，然后會將工廠車間中所加工的圖紙產(chǎn)生，能夠和數(shù)控機床結(jié)合，將數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)，結(jié)果文件的加工能夠在加工方面使用，設(shè)計者還能夠按照自身的具體需求來把節(jié)點細致修改。就三維技術(shù)而言，實體結(jié)構(gòu)模型的形態(tài)，設(shè)計者能夠在屏幕上觀看，可以在第一時間對問題分析，同時對其修改。

1.2 計算機的輔助分析

應(yīng)用有限元技術(shù)可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，將計算機輔助技術(shù)有效推動。所謂有限元技術(shù)就是將求解區(qū)域的復(fù)雜性，分割成一些形狀較為簡單的小型單元，將這樣離散化的方式有效應(yīng)用，就能夠?qū)囟?、壓力、位移以及?yīng)力等問題，衍變成幾個單元節(jié)點的場變量值。這樣的方式可以將代數(shù)方程組獲得。在精度的求解方面所使用的是單元、單元類型以及數(shù)量的插值函數(shù)。并且，已經(jīng)普及到工程技術(shù)中，例如：MARC、ANSYS、ABAQUS等軟件，都能夠開展結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料力學(xué)分析、斷裂分析以及彈塑分析、動力分析以及靜力分析等。這些軟件的應(yīng)用，一方面能夠?qū)⒔Y(jié)構(gòu)分析設(shè)計完成，還能夠按照設(shè)計者的需求來將節(jié)點的大樣圖紙，和工程的設(shè)計圖紙完整繪制。

1.3 計算機的輔助設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件可以把不同性質(zhì)的材料特點以及設(shè)計規(guī)范完善考慮，按照工程設(shè)計的具體要求，CAD系統(tǒng)得以形成。國內(nèi)的一些鋼筋混凝土的CAD系統(tǒng)，在開發(fā)問題上較為靈活，一方面能夠開展基本構(gòu)件的設(shè)計，以及結(jié)構(gòu)的計算分析流程，另一方面還能夠按照不同的要求對施工的圖紙自動生成。一些鋼結(jié)構(gòu)的分析能夠應(yīng)用在CAD系統(tǒng)中，可是和鋼結(jié)構(gòu)的具體需求上，還是會存在著一定的差異性，不能夠細致的考慮到整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計。鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計方面，當(dāng)前所使用的方式要將專用軟件或者通用軟件所完成的構(gòu)件設(shè)計、結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計放在首位，此外，還要使用AutoCAD等繪圖系統(tǒng)對圖紙進行全面的繪制。例如：梁支撐節(jié)點、柱間支撐、吊車梁的牛腿節(jié)點、柱腳的節(jié)點、柱與梁的拼裝節(jié)點等都是手工對其完成的。

2 CAD技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 結(jié)構(gòu)CAD和結(jié)構(gòu)CAD的系列化

在設(shè)計行業(yè)中，應(yīng)用的十分普遍的則為結(jié)構(gòu)CAD，在理想化上結(jié)構(gòu)CAD也有著一定的效果。結(jié)構(gòu)CAD系列在開發(fā)的過程中，擁有著較大的工作量，一方面會存在著圖形的現(xiàn)實，另一方面還會包含不同的規(guī)范要求和計算理論，同時還會要求在繪制施工圖紙方面，要應(yīng)用較為高端的自動化程度來完成。在當(dāng)前，國內(nèi)的CAD系列軟件，在使用的過程中較為普遍的為TBSA、PKPM系列等，這些類似的軟件，在推廣應(yīng)用的階段，都將建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計水平有所提升，讓建筑業(yè)在發(fā)展的過程中，體現(xiàn)出了顯著的推動性作用。

2.2 結(jié)構(gòu)的分析計算

在早期，計算機的數(shù)據(jù)計算應(yīng)用在了建筑工程領(lǐng)域中，進行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析。在結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析中的軟件，可以在輸出和熟人中使用數(shù)據(jù)文件形式，在工程中的一次結(jié)構(gòu)分析中，有必要進行許多次的設(shè)計流程，在每一次都需要修改其數(shù)據(jù)文件，在應(yīng)用方面不是非常便利，誤差經(jīng)常會出現(xiàn)。

2.3 前后處理的結(jié)構(gòu)計算

數(shù)據(jù)的文件想要將修改的頻率有效降低，前后處理的結(jié)果分析軟件得到了全面的研究。此計算軟件使用了人和機交互的方法，把數(shù)據(jù)準(zhǔn)確熟人，可以變得準(zhǔn)確、直觀、簡便，同時還能夠?qū)⒐ぷ餍蚀蟠筇岣撸墒谴擞嬎丬浖诮Y(jié)構(gòu)的處理方面相對是較為規(guī)則性的，針對繁瑣的結(jié)構(gòu)形式在使用方面，存在著一定的制約性。

3 CAD系統(tǒng)的展望

我國的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷的發(fā)展，那么CAD系統(tǒng)在應(yīng)用方面會在最大程度上將新型的基于得到提供，會將工程項目作為主體，對其分散給不同的設(shè)計人員，成功的讓一個虛擬群體組成，不同的障礙會達到超越的功效。例如：不同形式的計算機應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用領(lǐng)域以及地理位置等，進行協(xié)同性的工程項目設(shè)計。同時，這樣的方面能夠讓不同領(lǐng)域中的專家把工作的結(jié)果清晰了解，還會擁有同一個目標(biāo)對其努力。在CAD技術(shù)和計算機技術(shù)的普遍應(yīng)用，一些有關(guān)的不同專業(yè)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計，一定會讓集成化系統(tǒng)有效形成，在系統(tǒng)的功能方面也會逐漸增強，能夠?qū)⒄w的效率在設(shè)計方面逐漸提升。

4 總結(jié)

根據(jù)以上的論述，鋼結(jié)構(gòu)是我國應(yīng)用較為廣泛的工程，那么在分析實用化、商品化的CAD系統(tǒng)是非常重要的。在研究CAD技術(shù)的過程中，一定要將計算機硬件透徹了解，才可以把鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計需求有效掌握。施工圖中的自動生成能力是CAD技術(shù)的基本性能，要把專業(yè)類庫有效建立，鋼結(jié)構(gòu)能夠組成的基本對象為型鋼、焊縫、螺栓以及鋼板，CAD能夠讓具有實際意義的結(jié)構(gòu)對象得出，讓手工的設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計保持統(tǒng)一。因此，要力求在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中普及CAD技術(shù)的應(yīng)用。

[1]武貴中，陳伯芳，章軍，劉正元.CAD技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].雞西大學(xué)學(xué)報，2004（06）.

[2]章軍，陳宏，徐霞，劉正元，陸祥生.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中CAD技術(shù)的發(fā)展[J].鋼結(jié)構(gòu)工程研究（四）——中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會2002年學(xué)術(shù)交流會論文集，2002（11）.