CAD技術在建筑結構設計中的應用

關偉龍

摘?要：CAD技術能夠為建筑結構設計環節的質量提供有力保障，在實際設計環節，應當根據CAD技術特性以及建筑設計實際需求去編制科學合理的CAD技術應用方案。本文首先介紹了我國所廣泛應用的兩種CAD結構設計系統，并說出了兩者的優勢與缺陷，然后對兩者使用現狀予以分析研究，找出了我國CAD結構設計系統具備的問題與漏洞，最后提出了相應的解決策略。

關鍵詞：CAD技術;建筑結構設計;應用

近些年，CAD技術也就是計算機輔助設計，已經在建筑結構設計中得到了廣泛應用與大力推廣，其促進了我國建筑工程設計行業的穩定可持續發展。當前所存在的結構設計軟件經過建設部認定和推廣應用的有很多，特點都大不相同，且每個軟件都存有一些問題與漏洞。所以，需要對其應用現狀進行全面分析總結，找出其存在問題，然后對其實施合理有效措施予以妥善解決。

1?國內應用較為廣泛的結構設計軟件介紹

1.1?PKPM系列

該系列結構設計繪圖軟件的語言編寫程序為FOR TRAN，繪圖支持軟件是AU TOCAD。PKPM系列結構設計繪圖軟件的優勢有：其不僅能夠接連運轉，而且也能夠單獨操作，應用十分方便簡捷，只要是具備最基礎的CAD知識或者是擁有些許結構知識、經驗的人都可以對其進行使用^[1]。PKPM系列所具備的人機交互性能以及繪圖性能，還有適應能力較強的前后處理功能，能夠完成由分析結構至繪制施工設計圖紙的整個過程。缺點就是，尺寸標注、梁柱斷面圖過多，而且無法用人工進行適當調節，計算結果與其他系統相比也更加精確。

1.2?TBACCA系列

該系列建筑工程輔助設計系統軟件，是由我國北京建筑工程設計軟件研究機構所開發的，其主要應用軟件有5種，分別是：①TBSACAD多層、高層建筑結構輔助設計程序;②TBTS多層、高層建筑結構空間分析程序;③TBFECAD輔助地基設計系統;④TBLBLTCAD梁板樓梯輔助設計系統;⑤TBSSCAD鋼桁架輔助系統。

除此之外，此系統還包含城市規劃、水、電、氣、暖、建筑等專業化軟件。此批軟件具備編制緊湊、操作方便、適用領域寬泛等特點，并且也能夠完成從分析結構至繪制施工設計圖紙的整個過程。然而其無法對多塔樓結構予以計算，并且在計算現澆結構時，由于沒有對樓板、梁抗扭剛度兩者之間的關聯與影響予以全面考慮，因此所得出計算結果與標準抗扭需求嚴重不符。

將上述兩種軟件進行對比之后，發現無法確切指出誰能夠更勝一籌，然而PKPM系列軟件應用相對來說更加廣泛。其中CAD工作流程如下圖1所示：

2?結構設計環節所出現的各種問題和解決方式

2.1?部分軟件操作復雜，需要進行多次修改

目前部分軟件在實際使用時比較繁雜困難，使用者要想熟練掌握具備較大難度，并且繪制出來的圖紙質量也較低，這就導致設計人員要對所繪制的圖紙予以整改，令其能夠充分滿足施工設計標準需求。由于目前大多數軟件系統都是將AUTOCAD軟件平臺作為基礎的，因此如果設計人員未曾充分掌握CAD技巧，那么在后期修改編輯圖形時會有很大阻礙。

2.2?國內設計軟件單機版過多，導致資源出現嚴重浪費

各大設計機構中不同工作人員在使用同一款設計軟件時需要重復對其進行購買，但是因為設計軟件成本造價普遍較高，這導致設計機構會為此而投入大量資金，同時也對計算機輔助設計的普及使用產生了很大的負面影響，因此建設網絡CAD系統刻不容緩。隨著計算機技術、互聯網技術的迅猛發展，計算機網絡逐漸應用到了各個領域，尤其是建筑設計行業，其具備資源共享性、信息傳輸快等諸多優勢。計算機網絡技術主要是對通訊設備以及各種線路予以充分利用，使其將處在不同地區、不同功能用途的計算機進行相互連接，使其構成一張龐大的計算機網，讓其對網絡中軟件資源、硬件資源予以共享并相互傳輸。設計機構只要建設網絡系統，此后全部設計工作人員只需要使用一套設計軟件就可以了，也不用再多次反復對設計軟件進行購買，節省了極大成本。

2.3?相應解決策略

第一，將概念設計作為主導，結合建筑物的用途、層數以及結構本身受力特性等去應用最為合理的結構體系，比如：剪力墻結構、框架結構、筒體結構以及框剪等。第二，對該程序的基本假定、適用區域等予以充分了解，并按照工程的不同屬性去選取與其相對應的模型予以準確分析核算^[2]。在社會的不斷發展與進步下，建筑結構系統逐漸趨于多元化，建筑平面部署和縱向體型也更加復雜，對此，設計人員的思維方式也應當不斷創新。多塔樓、錯層、樓板形狀特殊或者開大洞，會對樓板的剛度產生不利影響，從而使其抗側力結構沿縱向剛度得到改變，部分結構具備一定的特殊性質，且通常是沒有樓板或者局部沒有樓板的，此時各個節點之間也不再有線性相關的聯系，在對其結構予以分析的過程中也不應當再根據剛性樓板特性進行分析，而程序的選取與使用是最重要的。最后是要科學合理的選擇軟件。如果建筑物是高層結構，那么在對其結構進行分析時，可選用薄壁桿件模型、殼元模型等三維立體空間軟件。此外，設計師也需要結合工程受力特點和結構形式去選擇合適高效的力學模型分析軟件。

3?結語

隨著建筑CAD技術的廣泛應用與大力推廣，建筑工程設計人員已經徹底脫離使用手工去繪制圖紙的傳統方式，但是這只是建筑結構設計成長的第一步，為了與發達國家的設計水平持平，一定要充分使其向網絡化、系統化、規范化方向前進，從而加強建筑工程的綜合水平與效益。

參考文獻：

[1]陜晉軍.基于建筑設計中CAD技術應用現狀與發展[J].電子技術與軟件工程，2020（11）：52-53.

[2]李珂劼.CAD技術在建筑室內設計中的應用[J].信息記錄材料，2020，21（05）：97-98.