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

劉 紅 徐志強(qiáng)

（遼寧 沈陽(yáng) 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(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)

一些較為發(fā)達(dá)的國(guó)家，研究鋼結(jié)構(gòu)中的CAD系統(tǒng)中，是制造集成化以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)期，對(duì)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(shí)體生成，同時(shí)可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)自動(dòng)完成，然后會(huì)將工廠車間中所加工的圖紙產(chǎn)生，能夠和數(shù)控機(jī)床結(jié)合，將數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)，結(jié)果文件的加工能夠在加工方面使用，設(shè)計(jì)者還能夠按照自身的具體需求來(lái)把節(jié)點(diǎn)細(xì)致修改。就三維技術(shù)而言，實(shí)體結(jié)構(gòu)模型的形態(tài)，設(shè)計(jì)者能夠在屏幕上觀看，可以在第一時(shí)間對(duì)問(wèn)題分析，同時(shí)對(duì)其修改。

1.2 計(jì)算機(jī)的輔助分析

應(yīng)用有限元技術(shù)可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，將計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)有效推動(dòng)。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(jiǎn)單的小型單元，將這樣離散化的方式有效應(yīng)用，就能夠?qū)囟取毫Α⑽灰埔约皯?yīng)力等問(wèn)題，衍變成幾個(gè)單元節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)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(dòng)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(jì)完成，還能夠按照設(shè)計(jì)者的需求來(lái)將節(jié)點(diǎn)的大樣圖紙，和工程的設(shè)計(jì)圖紙完整繪制。

1.3 計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件可以把不同性質(zhì)的材料特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)規(guī)范完善考慮，按照工程設(shè)計(jì)的具體要求，CAD系統(tǒng)得以形成。國(guó)內(nèi)的一些鋼筋混凝土的CAD系統(tǒng)，在開發(fā)問(wèn)題上較為靈活，一方面能夠開展基本構(gòu)件的設(shè)計(jì)，以及結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析流程，另一方面還能夠按照不同的要求對(duì)施工的圖紙自動(dòng)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(huì)存在著一定的差異性，不能夠細(xì)致的考慮到整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)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(jì)、結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)放在首位，此外，還要使用AutoCAD等繪圖系統(tǒng)對(duì)圖紙進(jìn)行全面的繪制。例如：梁支撐節(jié)點(diǎn)、柱間支撐、吊車梁的牛腿節(jié)點(diǎn)、柱腳的節(jié)點(diǎn)、柱與梁的拼裝節(jié)點(diǎn)等都是手工對(duì)其完成的。

2 CAD技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(guò)程中，擁有著較大的工作量，一方面會(huì)存在著圖形的現(xiàn)實(shí)，另一方面還會(huì)包含不同的規(guī)范要求和計(jì)算理論，同時(shí)還會(huì)要求在繪制施工圖紙方面，要應(yīng)用較為高端的自動(dòng)化程度來(lái)完成。在當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的CAD系列軟件，在使用的過(guò)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(jì)水平有所提升，讓建筑業(yè)在發(fā)展的過(guò)程中，體現(xiàn)出了顯著的推動(dòng)性作用。

2.2 結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算

在早期，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)計(jì)算應(yīng)用在了建筑工程領(lǐng)域中，進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析。在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(jìn)行許多次的設(shè)計(jì)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(huì)出現(xiàn)。

2.3 前后處理的結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算軟件使用了人和機(jī)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(jiǎn)便，同時(shí)還能夠?qū)⒐ぷ餍蚀蟠筇岣撸墒谴擞?jì)算軟件在結(jié)構(gòu)的處理方面相對(duì)是較為規(guī)則性的，針對(duì)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(guó)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(huì)在最大程度上將新型的基于得到提供，會(huì)將工程項(xiàng)目作為主體，對(duì)其分散給不同的設(shè)計(jì)人員，成功的讓一個(gè)虛擬群體組成，不同的障礙會(huì)達(dá)到超越的功效。例如：不同形式的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、應(yīng)用領(lǐng)域以及地理位置等，進(jìn)行協(xié)同性的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)。同時(shí)，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(huì)擁有同一個(gè)目標(biāo)對(duì)其努力。在CAD技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(jì)，一定會(huì)讓集成化系統(tǒng)有效形成，在系統(tǒng)的功能方面也會(huì)逐漸增強(qiáng)，能夠?qū)⒄w的效率在設(shè)計(jì)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(guó)應(yīng)用較為廣泛的工程，那么在分析實(shí)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(guò)程中，一定要將計(jì)算機(jī)硬件透徹了解，才可以把鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求有效掌握。施工圖中的自動(dòng)生成能力是CAD技術(shù)的基本性能，要把專業(yè)類庫(kù)有效建立，鋼結(jié)構(gòu)能夠組成的基本對(duì)象為型鋼、焊縫、螺栓以及鋼板，CAD能夠讓具有實(shí)際意義的結(jié)構(gòu)對(duì)象得出，讓手工的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)保持統(tǒng)一。因此，要力求在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)中的應(yīng)用[J].雞西大學(xué)學(xué)報(bào)，2004（06）.

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