建筑结构设计中cad技术的有效应用

建筑结构设计中CAD技术的有效应用摘要本文通过归纳分析建筑结构设计中CAD技术的应用发展史,分析目前国内使用的CAD技术中存在的主要问题,最后提出了相关的解决措施,并指出了CAD进一步的发展方向。关键词建筑结构设计CAD技术应用一、建筑结构设计中CAD技术的发展史17世纪人们发明机械代替手工操作,从而引发了全世界前所未有的工业革命。20世纪的后50年,各种不同的电子计算机应用全面带动了产业自动化。当今建筑行业已普遍应用了计算机,在建筑结构工程技术领域,从地质勘察、结构设计计算、制图、施工测量等方面,人们也已普遍接受了计算机。计算机在工程设计中的应用也被称作CAD技术。经过最近10年的努力,在建筑结构设计,CAD技术主要被应用在制图和一部分辅助计算方面,尚有许多方面的应用有待开发。但无论过去或今后的应用领域如何变化,CAD技术应用的目的始终如一,即不断提高工程设计的速度和质量。为保证上述目的的实现,CAD技术在工程应用中共被分为计算机图形、工程数据库、标准件库和CAD数据交换4部分。这4部分内容表现为既相对独立又相辅相成,缺一不可。建筑结构工程设计中CAD技术的应用开发也应当参照这4部分进行。与这些内容对比,我们既可以把握软件开发的方向又能找到目前的欠缺和不足。二、建筑结构设计中CAD技术现状况及主要问题1、质量相对较低一些软件使用较为复杂,用户不易掌握,而且出图质量不为复杂,用户不易掌握,而且出图质量不高,很多情况下设计人员必须对设计出的图形进行一些修改,才能满足设计要求。由于这些软件大都基于AUTOCAD软件平台,所以如果设计者不熟练掌握CAD技巧,那么对设计图形进行编辑修改是非常困难的。2、软件资源浪费严重院对同一套软件需要重复购买,而软件比较昂贵,使得设计部门投入较大,对普及计算机辅助设计带来了一定的困难,所以建立网络CAD系统势在必行。计算机网络是近年来飞速发展的一个领域,它的最大特点是资源共享、信息传递,在一些发达国家,计算机网络遍布各个行业,而在建筑设计方面更为普遍。所谓计算机网络就是利用通讯设备和线路将地点不同、功能独立的多个计算机系列互连起来,功能完善的网络软件实现网络中软、硬件资源的共享和信息传递。所以对于建立了网络系统的设计部门,只需购买一套设计软件就可以为所有设计人员共用,完全避免了重复购买软件的费用。3、对计算机的过分依赖随着计算机硬件和软件的进步,CAD自动化程度越来越高,工程师们可以很快的完成复杂结构的分析与设计正因如此,使得一部分人忽略、淡化了重要的设计概念,过分依赖于计算机,以至于在计算中出现差错。所以为了避免此类问题的发生我们要做到以下几点首先,必须以概念设计为主导,根据建筑物的功能、高度和结构自身受力特性等来选择合适的结构体系,如框架结构、剪力墙结构、框剪、筒体结构等。其次,了解程序的基本假定、适用范围,根据不同的工程选择不同的模型进行分析计算。随着社会的发展,设计思想不断更新,结构体系日趋多样化,建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂。错层、多塔楼、楼板形状复杂或开大洞,使楼板的刚度受到削弱和不续性、抗侧力结构沿竖向刚度发生突变,一些特殊结构没有楼板或部分没有楼板,此时各节点的平动不再线性相关,结构分析时不宜再按刚性楼板考虑,这时选择适用的程序尤为关键。最后,正确选择软件。高层建筑结构三维空间分析软件常见的有薄壁杆件模型、壳元模型,如等平面框架、排架软件的底层框架空间分析程序等。设计人员应根据工程受力特点及结构形式正确选用相应力学模型的分析软件。对于一些大中型重要工程应采用两种以上不同理论模型进行比较,选择更合理的计算结果。三、建筑结构设计中CAD技术的完善措施1、对三环节的有效管理实施“事先指导、中间检查、成品校审”三环节工序管理,才能使CAD技术在具体的工程实践中应用时,避免了许多很难从结果文件中发现的差错,以免造成建筑结构安全度隐患,确保工程设计质量。2、严把审核关目前所有软件程序经正确计算后最终形成的施工图都必须进入AUTOCAD细化和手工修改,特别是PIEMCAD,以全新的“平表法”更新了结构设计施工图的概念,但人工干预、归并都应保证施工图配筋与计算结果一致。但在此过程中人为的差错是难以避免的。如22的钢筋误调为12受力构件按小配筋归并忽视节点构造因甲方为缩短设计周期催图或设计人员长时间工作以致倦怠而造成错、漏、碰、缺等。再者多数设计人员操作时往往只是简单的打印几何、荷载、配筋简图存档,而忽视重要的原始数据、关键数据及各种设计参数、或仅在屏幕上显示一些重要信息及数据、而忽略了对有关计算书的校审。所以,校审人员既要熟悉专业业务并具有工程实践经验,又必须掌握CAD技术去把握校审的关键点,才能避免工程设计错误。四、建筑结构设计中CAD技术的发展方向1、科学计算的可视化科学计算可视化是发达国家于20世纪90年代后期提出并发展起来的新兴技术,是指将科学计算过程和产生数据转换为图形及图像信息,在屏幕上显示并进行交互处理。作为科学发现与理解的强有力工具,在土木工程领域中,可视化研究有广阔的应用前景,如抗震抗爆研究中随时间变化的三维图形动态显示震源、爆源对工程结构影响及破坏规律的模拟可为科研人员提供前所未有的机会来理解和观察计算过程和模型设计中所发生的一切,计算可视化对工程结构的力学规律研究,对工程可靠性评估和优化设计是有力的工具,同时,又能为CAD系统提供快捷方便的前处理模块。这将使土木工程CAD系统的功能效率提高到新的水平。2、实现设计的一体化和智能化国外建筑工程领域在20世纪80年代已开始了设计全过程一体化的研究。从信息的集成和高水平的开发两方面着手,提出了诸多设计阶段的数据模型,分析设计全过程的自动化实施方法,还进行了建筑物产品模型标准的研究。美国和西欧一些国家曾联合组成专门委员会,致力于开发通用服务系统支持全球建筑设计信息交换,并研究了建筑工程模式与图形数据交换统一标准。国外多种CAD平台都可以支持从方案到逼真的效果显示,从建筑、结构、设备到概预算的全设计过程。人工智能辅助设计是CAD的另一个重要发展方向,带有内置专用知识的人工智能,能完成面向对象的参数设计,能方便地评价设计的完善性,提供易于使用的工具,在全过程设计中,引导设计人员在较高层次上自动完成分析及设计,同时保证在遵守现有标准允许的范围内优化设计方案,改善分析及设计的质量。结语随着国际CAD技术的发展,建筑CAD系统的使用将更加方便,同时随着AI人工智能技术的发展和侵入,智能型CAD设计系统将会出现。建筑CAD技术的普及和发展,使工程设计人员完全脱离手工绘图的日子已经来临。然而甩掉图板是CAD的第一代,要想赶上发达国家的水平,我们必须向网络化、一体化进行迈步,进而提高建筑工程的整体水平和效益。参考文献1王秀夫采用CAD技术进行建筑工程设计的优缺点J黑龙江科