基于CAD技術(shù)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用分析
　　朱海濤
　�。�南京高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，南京，210019）
　　摘要：CAD技術(shù)在建筑設(shè)計領(lǐng)域得到越來越廣。對CAD技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用的優(yōu)缺點進行了闡述，對國內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的設(shè)計軟件進行了說明，并對應(yīng)用中存在的問題以及發(fā)展趨勢進行了分析和研究。
　　關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；PKPM；TBACCA
　　ApplicationofBuildingStructureDesignbasedonCADTechnology
　　ZHUHaitao
　　(NanjingTechnicalVocationalCollege,Nanjing,210019)
　　Abstract:CADtechnologyinarchitecturaldesignaremoreandmorewidely.ConstructionoftheCADtechnologyinthedesignofDeapplicationsofadvantagesanddisadvantagesaredescribed,pairsofwiderdomesticapplicationofdesignsoftware,wereexplained,andapplicationsinCunzaitheWentiyijitrendsoftheFenXiandresearch.
　　Keywords:CADtechnology;structuraldesign;PKPM;TBACCA
　　計算機輔助設(shè)計（CAD）系統(tǒng)在建筑設(shè)計領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。尤其是近年來高層建筑結(jié)構(gòu)分析理論的逐步成熟，極大地推動了我國高層建筑的發(fā)展。
　　1．CAD技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用特點
　　1．1CAD技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的優(yōu)點
　　CAD的智能化將部分取代設(shè)計師的一些設(shè)計工作，而CAD對設(shè)計的標準化、產(chǎn)業(yè)化起著巨大的推動作用。隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，跨地區(qū)合作設(shè)計，異地招投標、設(shè)計評審也將普及。
　　建筑設(shè)計的精度一般標注到毫米，結(jié)構(gòu)計算的精度也不是很高，施工時的精度更低，但對于一些特型或規(guī)模大、復(fù)雜的建筑離開了CAD困難將成倍增長。CAD在日影分析、室內(nèi)聲場分析、燈光照度分析等方面的計算精度、速度也是手工計算無法比擬的。
　　一些相近、相似的工程設(shè)計，圖紙只要簡單修改一下就行了，或者直接套用，CAD軟件可以將建筑施工圖直接轉(zhuǎn)成設(shè)備底圖，使水暖、電氣的設(shè)計師不會在描繪設(shè)備底圖上浪費時間。而且現(xiàn)在流行的CAD軟件大多提供豐富的分類圖庫、通用詳圖，設(shè)計師需要時可以直接調(diào)入。
　　CAD制作的建筑效果圖其透視關(guān)系、光影關(guān)系、建筑材料的質(zhì)感，都可真實再現(xiàn)，惟妙惟肖。CAD制作效果圖優(yōu)勢還在于，只要建筑的三維模型搭建完成，就可以任意指定透視角度，模型材質(zhì)，快速生成多張效果圖而無需從頭做起，這是傳統(tǒng)手繪效果圖無法比擬的。
　　1．2CAD技術(shù)在建筑工程設(shè)計中的缺點
　　CAD技術(shù)在給建筑設(shè)計業(yè)帶來巨大效益的同時其負面作用也日益顯現(xiàn)，值得深思。
　　由于電腦屏幕尺寸的限制，設(shè)計師關(guān)注的往往是設(shè)計的局部，對全局的把握有一定影響，使得整個建筑物的比例、體量失控。CAD的精確性要求其每一筆都要有準確的數(shù)據(jù)，使得方案設(shè)計中需要的模糊性、隨機性被扼殺，設(shè)計缺乏靈感。另一方面CAD軟件自身功能的局限性以及設(shè)計師對CAD軟件掌握的熟練程度，使得建筑師好的靈感、創(chuàng)意不能通過CAD表達出來，建筑師的思想、思路、靈感被束縛。
　　建筑是一門融科技、藝術(shù)、文化、哲學(xué)于一體的學(xué)科。建筑既是一件商品，也是一件藝術(shù)品。CAD的標準化、工業(yè)化使得建筑作品千篇一律，缺乏靈氣、缺乏個性和人情味，建筑已經(jīng)變?yōu)榧兇獾纳唐�。而最有藝術(shù)氣息的手繪建筑效果圖，也將要被電腦效果圖取代，電腦效果圖雖然正式可信，快捷方便，但它缺少手繪圖所體現(xiàn)的個性，以及設(shè)計師筆下流露的特有的感覺。
　　CAD技術(shù)使得設(shè)計師不得不面對計算機病毒，CAD軟件本身的更新升級，電腦資料的保存等一些不可靠因素。由于上述一個或幾個原因設(shè)計師就得停止工作，去解決與設(shè)計無關(guān)的問題，或者由于設(shè)計師的誤操作和對CAD知識掌握不夠，可能辛苦幾天甚至幾年的設(shè)計成果被誤刪、覆蓋付之東流。
　　2．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計主要分析軟件
　　2．1PKPM系列
　　PKPM系列結(jié)構(gòu)設(shè)計繪圖軟件,由中國建科院結(jié)構(gòu)所研制開發(fā),采用FORTRAN語言編寫,以AUTOCAD做繪圖支持軟件。主要軟件有:（1）鋼筋混凝土框、排架及連續(xù)梁結(jié)構(gòu)計算與繪圖軟件；（2）PMCAD結(jié)構(gòu)平面設(shè)計及軟件；（3）TATSATWE高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析計算程序；（4）EF彈性地基梁筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)CAD；（5）JLQ剪力墻結(jié)構(gòu)計算機輔助設(shè)計；（6）STS鋼結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計。
　　其優(yōu)點是:這批軟件既可接力運行,亦可獨立操作,使用相當(dāng)方便,稍具CAD基礎(chǔ)知識及有一定的結(jié)構(gòu)知識和經(jīng)驗的人員均可使用。由于其較強的人機交互功能和繪圖功能,以及適應(yīng)性很好的前后處理功能,可以實現(xiàn)從結(jié)構(gòu)分析到施工圖繪制的全過程。其不足之處是:尺寸標注及梁柱斷面圖太多,且難以人工調(diào)整,計算結(jié)果亦太保守。
　　2.2TBACCA系列
　　TBACCA系列建筑工程輔助設(shè)計系統(tǒng)軟件,由北京建筑工程設(shè)計軟件研究院開發(fā),其主要軟件有:（1）TBSACAD多層及高層建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計系統(tǒng)；（2）TBTS高層及多層建筑結(jié)構(gòu)空間分析系統(tǒng)；（3）TBFECAD輔助地基設(shè)計系統(tǒng)；（4）TBLBLTCAD梁板樓梯輔助設(shè)計軟件；（5）TBSSCAD鋼桁架輔助設(shè)計。
　　此外該系統(tǒng)尚含有建筑、城規(guī)、電氣、水、暖等專業(yè)軟件。這批軟件的特點是編制緊湊,操作簡單,適用范圍廣泛,同樣可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析到施工圖繪制的全過程。但它不能用于計算多塔樓結(jié)構(gòu),同時由于在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)計算中未考慮樓板對梁抗扭剛度的影響,因而計算結(jié)果一般難以滿足抗扭要求。
　　3．結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中存在的主要問題及解決方法
　　（1)一些軟件使用較為復(fù)雜,用戶不易掌握,而且出圖質(zhì)量不高,很多情況下設(shè)計人員必須對設(shè)計出的圖形進行一些修改,才能滿足設(shè)計要求。由于這些軟件大都基于AUTOCAD軟件平臺,所以如果設(shè)計者不熟練掌握CAD技巧,那么對設(shè)計圖形進行編輯修改是非常困難的。
　�。�2)國內(nèi)設(shè)計軟件大都是單機版,資源浪費嚴重。各設(shè)計院對同一套軟件需要重復(fù)購買,而軟件比較昂貴,使得設(shè)計部門投入較大,對普及計算機輔助設(shè)計帶來了一定的困難,所以建立網(wǎng)絡(luò)CAD系統(tǒng)勢在必行。計算機網(wǎng)絡(luò)是近年來飛速發(fā)展的一個領(lǐng)域,它的最大特點是資源共享、信息傳遞,在一些發(fā)達國家,計算機網(wǎng)絡(luò)遍布各個行業(yè),而在建筑設(shè)計方面更為普遍。
　�。�3)近年來,計算機輔助設(shè)計給結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了革命性的變化,隨著計算機硬件和軟件的進步,CAD自動化程度越來越高,工程師們可以很快的完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計。正因如此,使得一部分人忽略、淡化了重要的設(shè)計概念,過分依賴于計算機,以至于在計算中出現(xiàn)差錯。所以為了避免此類問題的發(fā)生要做到以下幾點:首先,必須以概念設(shè)計為主導(dǎo),根據(jù)建筑物的功能、高度和結(jié)構(gòu)自身受力特性等來選擇合適的結(jié)構(gòu)體系,如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪、筒體結(jié)構(gòu)等。其次,了解程序的基本假定、適用范圍,根據(jù)不同的工程選擇不同的模型進行分析計算。隨著社會的發(fā)展,設(shè)計思想不斷更新,結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化,建筑平面布置與豎向體型也越來越復(fù)雜。第三,正確選擇軟件。高層建筑結(jié)構(gòu)三維空間分析軟件常見的有薄壁桿件模型、殼元模型,如等平面框架、排架軟件的底層框架空間分析程序等。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)工程受力特點及結(jié)構(gòu)形式正確選用相應(yīng)力學(xué)模型的分析軟件。對于一些大中型重要工程應(yīng)采用兩種以上不同理論模型進行比較,選擇更合理的計算結(jié)果。
　　4．CAD在建筑工程應(yīng)用中的發(fā)展方向
　�。�1)科學(xué)計算可視化�？茖W(xué)計算可視化是發(fā)達國家于20世紀90年代后期提出并發(fā)展起來的新興技術(shù),是指將科學(xué)計算過程和產(chǎn)生數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形及圖像信息,在屏幕上顯示并進行交互處理。作為科學(xué)發(fā)現(xiàn)與理解的強有力工具,在土木工程領(lǐng)域中,可視化研究有廣闊的應(yīng)用前景。
　�。�2)向設(shè)計的全過程拓展,實現(xiàn)一體化和智能化。國外建筑工程領(lǐng)域在20世紀80年代已開始了設(shè)計全過程一體化的研究。美國和西歐一些國家曾聯(lián)合組成

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