淺議計算機在建筑和結構設計中的應用

缐紅霞 劉 陽

[摘 要]本文針對計算機在工程設計過程中的應用,結合自己對PKPM系列建筑結構CAD系統軟件的應用經驗,提出在應用CAD、PKPM軟件進行建筑、結構設計的過程中應注意的問題。

[關鍵詞]計算機輔助設計(CAD);PKPM;抗震設計;概念設計

在建筑工程設計中,無論是建造巍峨壯麗的高樓大廈,或者簡單房屋,都要根據設計完善的圖紙進行施工。這是因為圖紙可以借助一系列的圖樣,將建筑物的藝術造型、外表形狀、內部布置、結構構造、各種設備、地理環境以及其他施工要求,準確而詳盡地表達出來,作為施工的根據。隨著計算機技術的出現及不斷發展,使工程技術人員擺脫了傳統的應用尺規的手工繪圖方式。使用計算機技術來輔助繪圖,也使成圖方式發生了革命性的變化。

目前,CAD的應用包含以下幾個方面:建筑與規劃設計:用于繪制建筑、規劃類圖紙,如建筑施工圖、效果圖,規劃效果圖,橋梁的造型設計等,其軟件有天正建筑軟件、中國建筑研究院的APM(PKPM的建筑模塊)、QXCAD(一種橋型設計軟件)、3DMAXMAYA、計,構造設計指根據結構計算的結果,完成構件和截面的選配筋的構造設計,繪制施工圖是用CAD取代傳統的手繪來完成施工圖紙的繪制;以上所列只是CAD技術在土木工程上應用的主要方面,在實際工程中,還有很多新興的應用技術在開花結果,日新月異。

從我們畢業時接觸的先是AutoCAD,接下來結構軟件PKPM也應運而生。它的出現,不僅減輕了結構設計人員煩瑣的計算過程,同時也加快了畫圖的速度,從而縮短設計周期。雖然如此,但它在實際操作過程中,由于我們對軟件編制原理理解不透,同時,軟件的配套技術條件及說明書在光盤中有許多具體內容都沒有明確的說明,從而導致設計人員在應用時常會產生一些錯誤,而影響工程質量。因此我們有必要加強對正確應用PKPM軟件的重視,為此,作為一名結構設計者,本人結合實際操作和對PKPM軟件的應用在現實工程中所遇到的,提出以下幾點,共作探討。

一、人為原因

我們在設計中及與其他設計單位交往的過程中發現,雖然采用了CAD ,但在結構施工圖中出現了許多概念性的錯誤和計算錯誤,有些錯誤可能會導致嚴重的后果。究其原因是由于許多結構設計人員并未接受過系統的專業知識學習,雖然初步掌握了一些建筑結構設計軟件的使用能力,但是缺乏對整體結構概念的認識,過分相信計算機分析結果而出現結構計算模型與實際建筑物的較大差別;或由于軟件技術條件認識不清而導致錯誤的計算結果。目前,設計單位使用的結構計算PKPM軟件大多具有數據自檢及圖形檢查功能,具有大量的專家經驗、知識庫、具有判斷合理及符合設計規范的人工智能,但它只能檢測出一般性常見的錯誤,而對于常見的人為所造成的失誤卻無能為力,如在漏項、導荷不準、數據輸入錯誤、設計參數設置錯誤、人工干預錯誤、軟件使用不當等。

二、過分依賴計算機分析結果,忽視抗震概念和構造設計

在實際工程中,不同程度地存在著忽視抗震概念設計和構造設計的問題。例如:某六層磚混結構商品樓,下部三層為商業網點,上部三層為住宅,初看起來好像并無不妥,但是下部一層均為貫通整個進深的單間門市部,開間為3米～3.9米 ,實際上就是一層只有橫墻而沒有縱墻,這樣的建筑其縱向的抗震能力很小,是不能夠按磚混結構來設計的。雖然其層數及高度均不超規范,但是它的抗震性能是極差的,是不能滿足抗震要求的。

三、增強計算功能,提高精確度

土木工程設計不同于其他領域的設計,它需要正確無誤地計算裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實際工程中,要先符合設計規范地對各個結構構件如梁、板所承受的各種外部荷載,再根據《混凝土結構設計規范》規定進行計算和調整,如果計算數值稍有偏差或參數取值不符合規范要求,便會造成設計出的產品不合設計規范、不經濟,嚴重的還會造成人民生命、財產的巨大的損失。

當然,計算機技術本身并不壞。重點是結構工程計算中計算機的使用方法,以及濫用計算機不斷增加的趨勢。在結構工程實踐中,僅僅關心“怎樣”使用計算機是不夠的,了解“為什么”這樣設計才是關鍵。專業的結構工程師必須重視手工求解的原理,基本原則和提煉模型,識別計算結果中的錯誤,解決問題的其他方法,判斷計算結果的有效性。

綜上所述,CAD、PKPM的使用提高了建筑結構設計中的高效率、高質量和高水平,同時也顯示了不完善的方面。因此,設計師們在使用過程中總結經驗,注意克服CAD、PKPM帶來的負面影響,努力提高自身的計算機知識和對土建規范的使用,促進CAD的健康發展。

參考文獻:

[1]何斌,陳錦昌,陳熾坤.建筑制圖[M].高等教育出版社,2001.

[2]GB50010-2002. 混凝土結構設計規范[S].中國建筑工業出版社,2002.

[3]PKPM2005 SATWE用戶手冊及技術條件[K].□

(編輯/永安)