计算机辅助结构设计和应用探讨

信 息 技 术
２ ０ １ ５ 年 第ｌ ｏ 期ｌ 科技创新与应用
计算机辅 助结构设 计 和应用探 讨
叶 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 杰
（ 信 息产业 电子第十一设计研 究院科技 工程股份有 限公 司重庆分公 司， 重庆 ４ ０ ０ ０ ３ ９ ）
摘 要： 随 着科 学技 术 的飞 速发 展 ， 我 国在 计 算 机 辅助 结 构设 计 及 其应 用方 面也 有 了一定 的发 展 。 计 算 机辅 助 结 构设 计人 员不 仅 能够计算比较复杂的结构体 系， 还能用最短的时间出成果， 进 而进行 多方案比较 ， 使结果更加可靠。笔者在本研究 中阐述 了计算 机 辅 助 结 构设 计 的含 义 、 计 算 机辅 助结 构 设 计 的应 用 以及 计 算机 辅 助 结 构设 计 及 其 应 用 的意 义 ， 并且 深入 探 讨 了计 算 机 辅 助 结 构设计及其应用 中的注意事项 ， 为相关行业提供参考依据 。 关键词 ： 计 算机 ； 计 算 机辅 助 结 构设 计 ； 应 用
前 言
在 这 个经 济 飞 速 发展 的年 代 里 ， 科 学技 术 快 速 进 步 和市 场 竞 争 越来 越 激 烈 的现 状 下 ， 我 国 计算 机 辅 助 结 构设 计 水 平 已经 提 高 到 了 定 的高 度 ， 但是 其 发 展 还 不是 很 平 衡 。 我们 应 该 投 入更 多 的精 力 来学 习和 进一 步 探 究计 算 机 辅 助结 构 设 计 的 理论 及 有 关 知识 ， 准 备 在 不 久 的将 来 ， 到 达 一 个 比较 优 良的应 用 局 面 ， 让 我 国 的 计 算 机 辅 助结 构 设 计 和应 用 走 上优 化 的必 由之路 。 １计算 机 辅 助结 构 设 计及 其 应 用 １ ． １计 算 机辅 助 结 构设 计 的 含义 计 算 机辅 助 结构 设 计 就是 结 构 Ｃ Ａ Ｄ， 它 是结 构设 计 工 作 人 员 的 种 得 力 工具 。 计 算 机辅 助 结 构设 计 的应 用 水 平是 衡 量一 个 结 构设 计 单 位技 术高 低 的重 要 内容 。 计 算 机 辅 助结 构设 计 包 括 利 用计 算 机 绘制 工 程 图纸 和 对 结构 进 行相 关 力 学分 析 计算 的两 个 内容 。 在 进 行 结构 设 计 过 程 中 ， 确 定 初 始结 构 设 计 内容 之 后 ， 最重 要 的 工作 就 是 通过 绘 制 工程 图纸来 表 达 自 己的结 构 设 计 理 念 ， 因 为工 人 是 通 过 工 程 图纸 来 制造 实 物 的 。 有时 候 为 了绘 制表 达 一 个 结构 设计 的思 想理 念， 结构 设 计人 员 需 要 画 出 几千 张 甚 至 上万 张 的工 程 图纸 。随 着计 算机 的应用越来越广泛 ， 各种各样的计算机绘图软件也如雨后春笋 样 飞 速 的发 展 起 来 ，出现 了计算 机 图形 结 构设 计 这 个 新 的 内容 ， 很 大 程度 上 解 放 了手 工 绘 图 的 体 力 劳 动 ， 同时 ， 也 提 高 了 绘 图 的 工 作效 率 。 以前 需 要几 个 月 甚 至 几年 来 完 成 的 结构 设 计 力 学 分 析 ， 现 在运 用 计算 机 绘 图 软件 只 要 几 十天 就 可 以做 完 ， 而且 绘 制 的图 纸 准 确度 比手 工绘 制 要 高很 多 。 １ ． ２ 计算 机 辅 助 结构 设 计 的应 用 计算 机 辅 助 结 构设 计 的应 用过 程 中 ， 程 序 设 计 和计 算 模 型 的假 定是 最 核 心 的 内容 ，因为 这 直 接影 响到 结 构设 计 分 析 的表 达效 果 。 比如 高 层 结构 设 计 分析 软 件 ， 现 在 我 国 的工 程 应 用 中 比较 常 见 的 主 要有 如下 几 类 ： 基 于 薄 壁理 论 的三 维 结 构 设 计 分 析 软 件 ， 薄壁 理 论 的优 势 在 于结 构 设计 的 自由度 小 ， 能 够 把复 杂 的 多层 结 构 设 计 分析 进 行 简单 化 。但 是 ， 薄 壁理 论 的 三 维结 构 设 计 分 析 软件 也 存 在 一定 的 缺 陷 ，在 实 际 的 工 程 操 作 过程 中剪 力 墙 很 难 满 足 薄 壁 理 论 的假 设， 计算 结 果 与实 际相 比差 异较 大 ， 计 算 结 果精 度 比较 低 ； 基 于 薄板 理论 的结 构 设 计 分 析 软 件 是 把 没 有洞 口或 者 洞 口比较 小 的剪 力 墙 模 型进 行 简 化 ， 看 做一 个 板 单 元 ， 把洞 口比较 大 的剪 力 墙 模 型也 进 行简 化 ， 看 做板 梁 连 接 体 系 。基 于 薄 板理 论 的结 构设 计 分 析 软 件对 剪 力 墙模 型 的简 化结 果 不 够具 体 ； 基 于壳 元 理 论 的二 维 结 构设 计 分 析软 件 ， 壳 元 不但 有 平 面 的里 刚 度 ， 还 有 平 面 的外 刚 度 ， 壳 元 理论 下 的二 维结 构 设 计 是 模 拟 剪 力 墙 和 楼板 能够 较 理 想 的反 映 真 实 的受 力情况 ， 从理论上来讲 比较科学 ， 分析结果的准确度也 比较高。 １ ＿ ３计 算机 辅 助 结构 设 计及 其 应 用 的意 义 随 着 经 济 的 高速 发 展 ， 人们 的 生 活水 平 也 在 不 断 提 高 ， 对 于居 住 环 境 的要 求 也 越来 越 高 ， 这 就 需 要结 构 设 计 人 员 和建 筑 人 员 深入 了解 复 杂 的建 筑 结构 体 系 。 结构 设 计 人员 应 用计 算 机 辅助 设 计 软件 不但 能够 简 便 快 捷 的计 算 各 种 比较 复杂 的空 间结 构 的静 力 和 动力 关系 ， 还 能 够 对 不 同 的 结构 设 计 方 案 进 行 相 互 比较 ， 进而选择最优 最佳 的方案 。以 前 因 为计 算 方 法相 对 落 后 ， 虽 然 结 构设 计 人 员 想在