葉良杰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國在計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用方面也有了一定的發(fā)展。計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不僅能夠計(jì)算比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系，還能用最短的時(shí)間出成果，進(jìn)而進(jìn)行多方案比較，使結(jié)果更加可靠。筆者在本研究中闡述了計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的含義、計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用以及計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用的意義，并且深入探討了計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，為相關(guān)行業(yè)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

前言

在這個(gè)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的年代里，科學(xué)技術(shù)快速進(jìn)步和市場競爭越來越激烈的現(xiàn)狀下，我國計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平已經(jīng)提高到了一定的高度，但是其發(fā)展還不是很平衡。我們應(yīng)該投入更多的精力來學(xué)習(xí)和進(jìn)一步探究計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論及有關(guān)知識，準(zhǔn)備在不久的將來，到達(dá)一個(gè)比較優(yōu)良的應(yīng)用局面，讓我國的計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用走上優(yōu)化的必由之路。

1 計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用

1.1 計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的含義

計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是結(jié)構(gòu)CAD，它是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作人員的一種得力工具。計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用水平是衡量一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位技術(shù)高低的重要內(nèi)容。計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括利用計(jì)算機(jī)繪制工程圖紙和對結(jié)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)力學(xué)分析計(jì)算的兩個(gè)內(nèi)容。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，確定初始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容之后，最重要的工作就是通過繪制工程圖紙來表達(dá)自己的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，因?yàn)楣と耸峭ㄟ^工程圖紙來制造實(shí)物的。有時(shí)候?yàn)榱死L制表達(dá)一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思想理念，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要畫出幾千張甚至上萬張的工程圖紙。隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用越來越廣泛，各種各樣的計(jì)算機(jī)繪圖軟件也如雨后春筍一樣飛速的發(fā)展起來，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)圖形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這個(gè)新的內(nèi)容，很大程度上解放了手工繪圖的體力勞動(dòng)，同時(shí)，也提高了繪圖的工作效率。以前需要幾個(gè)月甚至幾年來完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)力學(xué)分析，現(xiàn)在運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪圖軟件只要幾十天就可以做完，而且繪制的圖紙準(zhǔn)確度比手工繪制要高很多。

1.2 計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用過程中，程序設(shè)計(jì)和計(jì)算模型的假定是最核心的內(nèi)容，因?yàn)檫@直接影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析的表達(dá)效果。比如高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件，現(xiàn)在我國的工程應(yīng)用中比較常見的主要有如下幾類：基于薄壁理論的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件，薄壁理論的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度小，能夠把復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析進(jìn)行簡單化。但是，薄壁理論的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件也存在一定的缺陷，在實(shí)際的工程操作過程中剪力墻很難滿足薄壁理論的假設(shè)，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際相比差異較大，計(jì)算結(jié)果精度比較低；基于薄板理論的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件是把沒有洞口或者洞口比較小的剪力墻模型進(jìn)行簡化，看做一個(gè)板單元，把洞口比較大的剪力墻模型也進(jìn)行簡化，看做板梁連接體系?；诒“謇碚摰慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件對剪力墻模型的簡化結(jié)果不夠具體；基于殼元理論的二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析軟件，殼元不但有平面的里剛度，還有平面的外剛度，殼元理論下的二維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是模擬剪力墻和樓板能夠較理想的反映真實(shí)的受力情況，從理論上來講比較科學(xué)，分析結(jié)果的準(zhǔn)確度也比較高。

1.3 計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用的意義

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們的生活水平也在不斷提高，對于居住環(huán)境的要求也越來越高，這就需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員和建筑人員深入了解復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件不但能夠簡便快捷的計(jì)算各種比較復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)的靜力和動(dòng)力關(guān)系，還能夠?qū)Σ煌慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行相互比較，進(jìn)而選擇最優(yōu)最佳的方案。以前因?yàn)橛?jì)算方法相對落后，雖然結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員想在出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)進(jìn)行多方案相互比較，但是人工計(jì)算的難度和工作量都很大，計(jì)算的工程圖也不是足夠的科學(xué)合理，很難做到對復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)精確的進(jìn)行分析，工作時(shí)間過長，多方案比較很難實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)的計(jì)算速度加快，內(nèi)存增加，這使得那些復(fù)雜的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析難度下降，計(jì)算時(shí)間大大減少，計(jì)算精度也大大提高，可以在很短的時(shí)間里進(jìn)行多方案比較，進(jìn)而找到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程試驗(yàn)中，隨著計(jì)算機(jī)輔助軟件的應(yīng)用，人們開始逐漸研究利用計(jì)算機(jī)模擬工程的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)輔助軟件模擬工程的優(yōu)勢是它可以完全不受空間尺寸的約束，提供完整清楚的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和圖形，節(jié)省人力、物力和財(cái)力，利用計(jì)算機(jī)輔助軟件，能夠快速檢驗(yàn)到出樁的承載力和結(jié)構(gòu)合理性。

2 計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于對計(jì)算模型的假定，當(dāng)應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該堅(jiān)持人機(jī)結(jié)合，但應(yīng)該發(fā)揮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的主觀性，保持清醒的頭腦，對計(jì)算機(jī)的輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能太依賴，所有的設(shè)計(jì)還應(yīng)該以實(shí)際的受力情況為根本。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，應(yīng)該進(jìn)行多方相互比較，進(jìn)而確定合理的受力結(jié)構(gòu)。計(jì)算完成后應(yīng)該對計(jì)算結(jié)果仔細(xì)檢查：保證工程項(xiàng)目的安全順利進(jìn)行。雖然計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，但其中還是存在很多不足，我們應(yīng)該充分認(rèn)識到目前計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件還不是很完善，應(yīng)用過程中具體需要注意以下幾個(gè)方面：在結(jié)構(gòu)計(jì)算前應(yīng)該選擇準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)受力方案，如果沒有準(zhǔn)確合理的結(jié)構(gòu)受力方案去運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行分析，就一定不會(huì)得到準(zhǔn)確的結(jié)果，比如現(xiàn)在的很多中小型建筑，連選擇什么樣的結(jié)構(gòu)都不確定，就開始應(yīng)用計(jì)算軟件，分析的結(jié)果數(shù)據(jù)也當(dāng)然就不會(huì)準(zhǔn)確合理了；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，必須對軟件進(jìn)行相關(guān)的檢查，而且檢測工作一般都應(yīng)該是具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師來做的，檢查的內(nèi)容有軟件的適宜運(yùn)行的內(nèi)部和外部環(huán)境、軟件的計(jì)算準(zhǔn)確度以及軟件運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的問題，比如某院所有的計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件，應(yīng)用之前都會(huì)由幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行檢查，確定該軟件能夠正常運(yùn)用于工程項(xiàng)目之后才將其投人使用；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該根據(jù)具體工程的相應(yīng)的特征運(yùn)用科學(xué)合理的方法來選擇計(jì)算的參數(shù)。計(jì)算參數(shù)是計(jì)算結(jié)構(gòu)受力體系的基礎(chǔ)，如果基礎(chǔ)不科學(xué)甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤，那計(jì)算的結(jié)果也不會(huì)合理甚至出現(xiàn)錯(cuò)誤，進(jìn)而加大工程事故發(fā)生的幾率，比如某框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于計(jì)算參數(shù)不科學(xué)，計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)了很大的錯(cuò)誤；當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算完成后，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必需對所得到的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真仔細(xì)的校核，確認(rèn)沒有錯(cuò)誤之后，才能夠開始施工，計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪圖軟件的開發(fā)商通常會(huì)在軟件的買賣合同中寫明：“本軟件應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)時(shí)請相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員核準(zhǔn)結(jié)果后使用”的字樣，這從側(cè)面反映出計(jì)算機(jī)輔助軟件還處在發(fā)展階段，有些功能有待完善，需要不斷的進(jìn)行升級改進(jìn)；此外，嚴(yán)格對計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理和維護(hù)，避免計(jì)算機(jī)被病毒入侵，如果選擇局域網(wǎng)絡(luò)版的軟件應(yīng)用，應(yīng)該要求所有的外來軟件必須進(jìn)行殺毒才可以復(fù)制到系統(tǒng)里，防止病毒破壞計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)據(jù)，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)病毒，及時(shí)進(jìn)行殺毒處理。

3 結(jié)束語

總而言之，計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用在很大程度上促進(jìn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展，也降低了相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度，解放了人工勞力，提高了工作效率，使得能夠盡可能多的設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的方案，然后進(jìn)行多方案相互比較，能夠節(jié)省工程費(fèi)用。但是，計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必需注意正確操作計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，充分發(fā)揮主觀性，保證工程項(xiàng)目的安全。

參考文獻(xiàn)

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