软件系统设计文档报告

钢混框架结构设计软件系统（SDS-RCF）

设计说明

2013/6/24

学号：2010010131

班级：结02

姓名：陈伟

指导老师：马智亮

目录

一、设计概要 (2)

1.1软件开发目的 (2)

1.2开发背景 (3)

1.3参考资料 (3)

二、总体设计 (4)

2.1需求规定 (4)

2.1.1系统要求 (4)

2.1.2操作性要求 (4)

2. 1.3效率要求 (4)

2. 1.4容错性要求 (5)

2. 1.5安全性要求 (5)

2. 1.6灵活性要求 (5)

2. 1.7可查询性要求 (5)

2.2运行环境 (6)

2.2.1硬件设备 (6)

2.2.2计算机系统 (6)

2.2.3数据接口 (6)

2.2.4输入控制设备 (6)

2.3系统运行流程 (6)

2.4功能需求与系统模块的对应关系 (9)

2.5可能存在的问题分析 (10)

三、数据结构设计 (10)

3.1数据读入存储形式 (11)

3.2有限元计算数据结构 (12)

3.3内部特有数据储存结构 (13)

四、用户菜单设计 (14)

4.1菜单命令汇总 (14)

4.2用户主菜单介绍 (16)

4.3各分对话框 (16)

五、系统开发的难点 (24)

5.1数据库的设计 (24)

5.2利用CAD输出图形 (25)

5.3截面选择和配筋过程的循环迭代 (25)

一、设计概要

1.1软件开发目的

2010 年，中国建筑设计行业利润总额为254 亿元，比上年增长40.3%。如果按照2006～2010 年的利润总额增长预测，近五年来的平均增长率约为24.42%，那么2011年的利润总额预计为316 亿元。在结构设计方面，如何开发有效实用的设计软件至关重要，也能适应现阶段的社会需求，有很大的发展市场。

目前，城市建设目新月异，各种高层建筑如雨后春笋。钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成的。由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来形成空间结构体系。采用框架结构体系时，框架梁应纵横向布置，形成双向抗侧力构件，使之具有较强的空间整体性，以承受任意方向的侧向力。框架结构具有建筑平面布置灵活、造型活泼等优点，可以形成较大的使用空间，易于满足多功能的使用要求。在结构受力性能方面，框架结构属于柔性结构，自振周期较长，地震反应较小，经过合理的结构设计，可以具有较好的延性性能。但是，框架结构也不可避免的存在一些缺点：整体侧向刚度较小,在强烈地震作用下侧向变形较大,容易使填充墙产生裂缝，并引起建筑装修、玻璃幕墙等非结构构件的破坏，地震时容易危及人身安全，造成财产损失,而且震后的修复工作和的费用也很大。同时当层数较多或水平力较大时,水平位移较大,在强烈地震作用下往往由于变形过大而引起非结构构件的破坏,为了满足承载力和侧向刚度的要求,柱子的截面设计往往较大,既耗费了建筑材料,又会减少使用面积，给室内办公用品或家具的布置带来不便，这就使框架结构的建筑高度受到一定的限制，因此这种结构一般用于非地震区或层数较少的低烈度高层建筑。因此，在框架建筑结构设计中，如何做到结构设计优化，使设计的整体结果分布更均匀、设计更合理是十分重要的课题。

由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。

一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现。

在上述情况下，本系统软件的开发将综合各方面因素，设计开发一套具有设计结构功能的基于Autocad的钢筋混凝土框架结构设计软件，使其具有以下特点：

（1）提供便捷的结构建模命令；

（2）考虑与有限元分析软件集成，能自动生成结构分析所需要的数据文件。

1.2开发背景

本系统名称为SDS-RCF（Structure Design Software For Reinforced Concrete Frame），即钢筋混凝土框架结构设计软件。

本系统是清华大学土木工程专业课程《土木工程CAD技术基础》的课程大作业，由马智亮老师的指导下开发而成，是在课程中讲授的软件工程、AutoCAD二次开发环境ObjectARX、数据库管理系统等知识的基础上而设计的一个基于C++程序设计框架编写的辅助设计程序。

钢筋混凝土框架结构，顾名思义，即用钢筋混凝土作为材料的框架结构，在现阶段使用较为广泛。框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗适用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构；框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工期；采用现浇混凝土框架时，结构的整体性、刚度较好，设计处理好也能达到较好的抗震效果，而且可以把梁或柱浇注成各种需要的截面形状。)可以减轻建筑物的重量。(3)有较好的抗震能力。(4)有较好的延性。(5)有较好的整体性。在现阶段很多大型建筑和民用建筑都大量使用这种结构体系。

1.3参考资料

1）《土木工程CAD技术基础》第六章课件

2）GB50011-2001.建筑抗震设计规范

3）GB 50068-2001. 建筑结构可靠度设计统一标准

4）03G101.建筑结构可靠度设计统一标准

5）GB 50009-2001. 建筑结构荷载规范

6）GB 50010-2002. 混凝土结构设计规范

7）GB/T 50105-2001. 建筑制图标准