东南大学成贤学院大学生实践创新训练计划项目季度检查表

东南大学成贤学院大学生实践创新训练计划项目季度检查表项目名称结构设计软件信息化新进展及用户项目编号 SCX22032项目负责人 李亦崎 指导老师 沙萱项目级别（）重点项目、（）重点自筹项目、（J）一般项目、（）指导项一、项目进展情况及取得成果（按照项目研究工作计划逐一对照填写，可增加行）项目进展情况（J）按计划进行、（）进度提前、（）进度滞后主要研究阶段（起止时间）研究内容完成情况研究常用结构分析软件的特点、区别、基本操作、和中国规范贴合度，学习掌握编程技术，为后续工作做铺垫。全部完成对本校及校外涉及相关软件使用的专业老师、学生和设计院结构设计师进行调研，并整理调研结果全部完成项目研究成果（已取得的成果，可增加行）序号项目成果名称成果形式1结构设计常用软件及相互接口、插件研究比较文档2PKPM二次开发和API学习及使用心得文档3Python学习及使用心得文档二、项目一季度报告（项目执行的进展情况，取得了哪些成绩，是否达到预期效果，以及在项目的开展过程中还存在哪些问题，3000字以内）项目进展得很顺利，取得了一定成绩，达到预期效果。在前期，我们计划在工程师中进行调研和访问，以了解现在市面上主流的软件使用情况。经过一段时间的调查和访问，我们发现国内工程师主要使用PKPM和YJK进行结构设计和计算。事实上，现在市面上普遍使用的结构设计软件繁复不一，数量不少。例如，国产结构设计软件有PKPM、YJK和3D3S；国外结构设计软件有来自韩国的MIDAS,它的不同模块在结构设计的整个流程中都能参与其中，而且汉化程度很高，容易被中国工程师接受，还有ETABS、SAP2000和Perform3D,这些事CSI的经典作品。但因为其上手难度较高，因此没能被中国市场大规模选择。其中，我们也调查了这些软件的主要使用场景，作为我们前期调研的一部分成果。对于国内软件来说，PKPM和YJK主要应用于钢筋混凝土结构设计，3D3s主要用于钢结构。这三款软件由国人开发，建模、计算思维和操作习惯更符合中国结构工程师的认知，而且内置了大量中国规范的参数，便于工程师使用。因此，这三款软件占据了中国结构设计的最多市场也就不足为奇。对于国外软件来说，从MIDAS开始说起。MIDAS分为四个领域，分别是建筑、桥梁、沿途和仿真。而每个领域都有各个不同的软件以适用于不同结构和不同主题的设计。举个例子,在建筑领域，MIDAS就有Building、Gen和GenDesigner三个软件可供使用，Building的使用场景与PKPM和YJK的类似，主要负责钢筋混凝土领域；Gen的优势在于复杂结构和空间特构方面。同样的，在其他三个领域MIDAS也有同系列的产品可供选择。这种系列产品在一定程度上增加了用户粘性和知名度，而且汉化程度较高，占据了中国结构设计的一定市场份额。更多的国际通用结构设计软件，例如ETABS、SAP2000和Perform3D都是CSI的结构设计产品。相比于上述了两类结构设计软件，CSI的软件内置了很多国家的结构设计规范参数，便于工程师在设计跨国工程时使用。其中ETABS一般用于超高层建筑设计；SAP2000用于空间钢结构；Perform3D用于弹塑性分析。但其因上手难度较大，而且汉化程度一般，国内结构设计工程师没有对CSI系列产品有更多的偏爱。在组内讨论和请教老师后，我们决定选择PKPM作为我们本次大创项目的主要软件。原因有二：其一是PKPM是优秀的主流国产设计软件，和中国规范贴合密切，我们已经有一定操作基础；其二是PKPM可以利用python语言进行调整和操作，相比其他的编程语言来说，python语言更易上手。而且，在对设计院和结构师的调研中我们发现未来的工作中，用到PKPM和Python的场景应该更多。2011年，BIM技术开始进入国内结构工程师的视野，国外软件是他们首先接触到的结构设计软件，而届时，国产BIM软件该怎么做还在酝酿阶段。最初的产品规划，是要开发从三维图形平台，到BIM平台，包含建筑、结构、水暖电全专业的BIM设计软件。三年研究下来的成果，已经能初步完成房建领域全专业的三维建模、基于模型的出图，以及算量清单等功能。也正是在那个时候，PKPM碰到了研发BIM建模软件最大的困难：三维图形引擎的性能和效率。最直接的体现就是模型体量一大，软件就承载不了了。于是中国工程师在自主研发的同时，也开始向国外优秀的BIM软件公司寻求合作，了解学习他们的先进技术，尤其是三维图形引擎，和正向设计理念。通过和大厂之间的合作，PKPM-BIM一定程度补上了短板。借助PKPM已有的影响力，积累了一些用户。但受制于当时研发资源还比较有限，在一些软件的细节上没有很好落地，一线设计师对软件的期待和他们实际开发的成果存在着差距。虽然提出了生态建设的理念，但是由于时间、技术、商业等各种原因，没有很好达到预期。但是到今天，PKPM已经是一个成熟的产品了。但是它仍距离国际一线结构设计软件仍有一定差距。例如，国内如今并没有三维图形引擎，这可以说是国内结构设计软件的通病，因为底层的三维图形引擎决定了一款软件的逻辑语言和设计思维。这是国内目前正在研究以期提升的关键点。在做出决定后，我们就开始着手进行软件的学习和使用，以及编程语言的学习。目前，我们在使用python语言进行PKPM编程上取得了一定进展。以使用函数命令创造模型为例，我们通过“球体=scale(200)*Sphere()"放大和缩小球体；“length=self['边长“cube=trans(-length/2,-length/2,-length/2)*scale(length)*Cube()来定义立方形的边长和放大缩小倍数等等。也就是说，我们现在已经能够建立一些很基础的规则模型。更多的操作还在探索和学习当中，我们下一阶段的目标是能够建立一个合理的基本模型，并且能够使用python进行参数和属性上的调整与设置。而且我们对学习进度和实验进展持乐观态度，目前看来我们能够根据之前的计划完成阶段性任务，也即利用python语言进行结构设计、结构计算和参数调整。在PKPM二次开发方面，我们仍处于起步阶段，我们在PKPM的使用和建模方面取得了一定进展，并进一步熟悉和了解了PKPM的建模逻辑和属性编辑，基本上能够达到项目所需的熟练程度。目前来说，我们也遇到了一些问题。第一，PKPM软件价格较为昂贵，我们没有渠道安装在个人电脑上根据自己的时间进行练习和使用。学校能为我们提供软件的使用和练习场所，但手续较为复杂，时间不容易凑，导致PKPM的练习进度停滞。第二，对于python语言的学习和掌握我们还处于基础阶段，体现在我们对于python的学习进度略慢，理解起来也很花费时间和精力。在课程繁多的大三，我们已经凑出一定时间留给python的学习，但要达到熟练的程度仍然需要更多的时间。三、经费使用明细情况项目获批总经费：2000元已使用项目研究经费： 0 元已报销金额： 0元未报销金额：0元项目经费开支情况名目用途金额备注论文版面费专利申请费调研、差旅费打印、复印费资料费试剂等耗材费元器件、软硬件测试、小型硬件购置费其它四、项目后期具体工作计划2022.12.2-2023.5.1根据调研结果，结合在上一