探討CAD技術在鋼結構設計中的應用

劉 紅 徐志強

（遼寧 沈陽 110000）

1 鋼結構中CAD技術的應用現狀

1.1 制造集成化以及計算機的輔助設計

一些較為發達的國家，研究鋼結構中的CAD系統中，是制造集成化以及計算機輔助設計時期，對于三維模型技術的合理利用，可以將較為繁瑣的結構實體生成，同時可以對標準節點以及結構構件的設計自動完成，然后會將工廠車間中所加工的圖紙產生，能夠和數控機床結合，將數據交換實現，結果文件的加工能夠在加工方面使用，設計者還能夠按照自身的具體需求來把節點細致修改。就三維技術而言，實體結構模型的形態，設計者能夠在屏幕上觀看，可以在第一時間對問題分析，同時對其修改。

1.2 計算機的輔助分析

應用有限元技術可以在結構設計過程中，將計算機輔助技術有效推動。所謂有限元技術就是將求解區域的復雜性，分割成一些形狀較為簡單的小型單元，將這樣離散化的方式有效應用，就能夠將溫度、壓力、位移以及應力等問題，衍變成幾個單元節點的場變量值。這樣的方式可以將代數方程組獲得。在精度的求解方面所使用的是單元、單元類型以及數量的插值函數。并且，已經普及到工程技術中，例如：MARC、ANSYS、ABAQUS等軟件，都能夠開展結構的復合材料力學分析、斷裂分析以及彈塑分析、動力分析以及靜力分析等。這些軟件的應用，一方面能夠將結構分析設計完成，還能夠按照設計者的需求來將節點的大樣圖紙，和工程的設計圖紙完整繪制。

1.3 計算機的輔助設計

結構設計軟件可以把不同性質的材料特點以及設計規范完善考慮，按照工程設計的具體要求，CAD系統得以形成。國內的一些鋼筋混凝土的CAD系統，在開發問題上較為靈活，一方面能夠開展基本構件的設計，以及結構的計算分析流程，另一方面還能夠按照不同的要求對施工的圖紙自動生成。一些鋼結構的分析能夠應用在CAD系統中，可是和鋼結構的具體需求上，還是會存在著一定的差異性，不能夠細致的考慮到整體的結構設計。鋼結構在設計方面，當前所使用的方式要將專用軟件或者通用軟件所完成的構件設計、結構的分析設計放在首位，此外，還要使用AutoCAD等繪圖系統對圖紙進行全面的繪制。例如：梁支撐節點、柱間支撐、吊車梁的牛腿節點、柱腳的節點、柱與梁的拼裝節點等都是手工對其完成的。

2 CAD技術在鋼結構設計中的應用

2.1 結構CAD和結構CAD的系列化

在設計行業中，應用的十分普遍的則為結構CAD，在理想化上結構CAD也有著一定的效果。結構CAD系列在開發的過程中，擁有著較大的工作量，一方面會存在著圖形的現實，另一方面還會包含不同的規范要求和計算理論，同時還會要求在繪制施工圖紙方面，要應用較為高端的自動化程度來完成。在當前，國內的CAD系列軟件，在使用的過程中較為普遍的為TBSA、PKPM系列等，這些類似的軟件，在推廣應用的階段，都將建筑結構的設計水平有所提升，讓建筑業在發展的過程中，體現出了顯著的推動性作用。

2.2 結構的分析計算

在早期，計算機的數據計算應用在了建筑工程領域中，進行了結構的設計和分析。在結構的設計和分析中的軟件，可以在輸出和熟人中使用數據文件形式，在工程中的一次結構分析中，有必要進行許多次的設計流程，在每一次都需要修改其數據文件，在應用方面不是非常便利，誤差經常會出現。

2.3 前后處理的結構計算

數據的文件想要將修改的頻率有效降低，前后處理的結果分析軟件得到了全面的研究。此計算軟件使用了人和機交互的方法，把數據準確熟人，可以變得準確、直觀、簡便，同時還能夠將工作效率大大提高，可是此計算軟件在結構的處理方面相對是較為規則性的，針對繁瑣的結構形式在使用方面，存在著一定的制約性。

3 CAD系統的展望

我國的網絡技術在不斷的發展，那么CAD系統在應用方面會在最大程度上將新型的基于得到提供，會將工程項目作為主體，對其分散給不同的設計人員，成功的讓一個虛擬群體組成，不同的障礙會達到超越的功效。例如：不同形式的計算機應用系統、應用領域以及地理位置等，進行協同性的工程項目設計。同時，這樣的方面能夠讓不同領域中的專家把工作的結果清晰了解，還會擁有同一個目標對其努力。在CAD技術和計算機技術的普遍應用，一些有關的不同專業以及結構設計，一定會讓集成化系統有效形成，在系統的功能方面也會逐漸增強，能夠將整體的效率在設計方面逐漸提升。

4 總結

根據以上的論述，鋼結構是我國應用較為廣泛的工程，那么在分析實用化、商品化的CAD系統是非常重要的。在研究CAD技術的過程中，一定要將計算機硬件透徹了解，才可以把鋼結構的設計需求有效掌握。施工圖中的自動生成能力是CAD技術的基本性能，要把專業類庫有效建立，鋼結構能夠組成的基本對象為型鋼、焊縫、螺栓以及鋼板，CAD能夠讓具有實際意義的結構對象得出，讓手工的設計和系統設計保持統一。因此，要力求在鋼結構設計中普及CAD技術的應用。

[1]武貴中，陳伯芳，章軍，劉正元.CAD技術在鋼結構設計中的應用[J].雞西大學學報，2004（06）.

[2]章軍，陳宏，徐霞，劉正元，陸祥生.鋼結構設計中CAD技術的發展[J].鋼結構工程研究（四）——中國鋼結構協會結構穩定與疲勞分會2002年學術交流會論文集，2002（11）.