CAD技术在建筑结构设计中的应用

关伟龙

摘 要：CAD技术能够为建筑结构设计环节的质量提供有力保障，在实际设计环节，应当根据CAD技术特性以及建筑设计实际需求去编制科学合理的CAD技术应用方案。本文首先介绍了我国所广泛应用的两种CAD结构设计系统，并说出了两者的优势与缺陷，然后对两者使用现状予以分析研究，找出了我国CAD结构设计系统具备的问题与漏洞，最后提出了相应的解决策略。

关键词：CAD技术;建筑结构设计;应用

近些年，CAD技术也就是计算机辅助设计，已经在建筑结构设计中得到了广泛应用与大力推广，其促进了我国建筑工程设计行业的稳定可持续发展。当前所存在的結构设计软件经过建设部认定和推广应用的有很多，特点都大不相同，且每个软件都存有一些问题与漏洞。所以，需要对其应用现状进行全面分析总结，找出其存在问题，然后对其实施合理有效措施予以妥善解决。

1 国内应用较为广泛的结构设计软件介绍

1.1 PKPM系列

该系列结构设计绘图软件的语言编写程序为FOR TRAN，绘图支持软件是AU TOCAD。PKPM系列结构设计绘图软件的优势有：其不仅能够接连运转，而且也能够单独操作，应用十分方便简捷，只要是具备最基础的CAD知识或者是拥有些许结构知识、经验的人都可以对其进行使用^[1]。PKPM系列所具备的人机交互性能以及绘图性能，还有适应能力较强的前后处理功能，能够完成由分析结构至绘制施工设计图纸的整个过程。缺点就是，尺寸标注、梁柱断面图过多，而且无法用人工进行适当调节，计算结果与其他系统相比也更加精确。

1.2 TBACCA系列

该系列建筑工程辅助设计系统软件，是由我国北京建筑工程设计软件研究机构所开发的，其主要应用软件有5种，分别是：①TBSACAD多层、高层建筑结构辅助设计程序;②TBTS多层、高层建筑结构空间分析程序;③TBFECAD辅助地基设计系统;④TBLBLTCAD梁板楼梯辅助设计系统;⑤TBSSCAD钢桁架辅助系统。

除此之外，此系统还包含城市规划、水、电、气、暖、建筑等专业化软件。此批软件具备编制紧凑、操作方便、适用领域宽泛等特点，并且也能够完成从分析结构至绘制施工设计图纸的整个过程。然而其无法对多塔楼结构予以计算，并且在计算现浇结构时，由于没有对楼板、梁抗扭刚度两者之间的关联与影响予以全面考虑，因此所得出计算结果与标准抗扭需求严重不符。

将上述两种软件进行对比之后，发现无法确切指出谁能够更胜一筹，然而PKPM系列软件应用相对来说更加广泛。其中CAD工作流程如下图1所示：

2 结构设计环节所出现的各种问题和解决方式

2.1 部分软件操作复杂，需要进行多次修改

目前部分软件在实际使用时比较繁杂困难，使用者要想熟练掌握具备较大难度，并且绘制出来的图纸质量也较低，这就导致设计人员要对所绘制的图纸予以整改，令其能够充分满足施工设计标准需求。由于目前大多数软件系统都是将AUTOCAD软件平台作为基础的，因此如果设计人员未曾充分掌握CAD技巧，那么在后期修改编辑图形时会有很大阻碍。

2.2 国内设计软件单机版过多，导致资源出现严重浪费

各大设计机构中不同工作人员在使用同一款设计软件时需要重复对其进行购买，但是因为设计软件成本造价普遍较高，这导致设计机构会为此而投入大量资金，同时也对计算机辅助设计的普及使用产生了很大的负面影响，因此建设网络CAD系统刻不容缓。随着计算机技术、互联网技术的迅猛发展，计算机网络逐渐应用到了各个领域，尤其是建筑设计行业，其具备资源共享性、信息传输快等诸多优势。计算机网络技术主要是对通讯设备以及各种线路予以充分利用，使其将处在不同地区、不同功能用途的计算机进行相互连接，使其构成一张庞大的计算机网，让其对网络中软件资源、硬件资源予以共享并相互传输。设计机构只要建设网络系统，此后全部设计工作人员只需要使用一套设计软件就可以了，也不用再多次反复对设计软件进行购买，节省了极大成本。

2.3 相应解决策略

第一，将概念设计作为主导，结合建筑物的用途、层数以及结构本身受力特性等去应用最为合理的结构体系，比如：剪力墙结构、框架结构、筒体结构以及框剪等。第二，对该程序的基本假定、适用区域等予以充分了解，并按照工程的不同属性去选取与其相对应的模型予以准确分析核算^[2]。在社会的不断发展与进步下，建筑结构系统逐渐趋于多元化，建筑平面部署和纵向体型也更加复杂，对此，设计人员的思维方式也应当不断创新。多塔楼、错层、楼板形状特殊或者开大洞，会对楼板的刚度产生不利影响，从而使其抗侧力结构沿纵向刚度得到改变，部分结构具备一定的特殊性质，且通常是没有楼板或者局部没有楼板的，此时各个节点之间也不再有线性相关的联系，在对其结构予以分析的过程中也不应当再根据刚性楼板特性进行分析，而程序的选取与使用是最重要的。最后是要科学合理的选择软件。如果建筑物是高层结构，那么在对其结构进行分析时，可选用薄壁杆件模型、壳元模型等三维立体空间软件。此外，设计师也需要结合工程受力特点和结构形式去选择合适高效的力学模型分析软件。

3 结语

随着建筑CAD技术的广泛应用与大力推广，建筑工程设计人员已经彻底脱离使用手工去绘制图纸的传统方式，但是这只是建筑结构设计成长的第一步，为了与发达国家的设计水平持平，一定要充分使其向网络化、系统化、规范化方向前进，从而加强建筑工程的综合水平与效益。

参考文献：

[1]陕晋军.基于建筑设计中CAD技术应用现状与发展[J].电子技术与软件工程，2020（11）：52-53.

[2]李珂劼.CAD技术在建筑室内设计中的应用[J].信息记录材料，2020，21（05）：97-98.