计算机辅助结构设计和应用探讨

叶良杰

摘 要：随着科学技术的飞速发展，我国在计算机辅助结构设计及其应用方面也有了一定的发展。计算机辅助结构设计人员不仅能够计算比较复杂的结构体系，还能用最短的时间出成果，进而进行多方案比较，使结果更加可靠。笔者在本研究中阐述了计算机辅助结构设计的含义、计算机辅助结构设计的应用以及计算机辅助结构设计及其应用的意义，并且深入探讨了计算机辅助结构设计及其应用中的注意事项，为相关行业提供参考依据。

关键词：计算机；计算机辅助结构设计；应用

前言

在这个经济飞速发展的年代里，科学技术快速进步和市场竞争越来越激烈的现状下，我国计算机辅助结构设计水平已经提高到了一定的高度，但是其发展还不是很平衡。我们应该投入更多的精力来学习和进一步探究计算机辅助结构设计的理论及有关知识，准备在不久的将来，到达一个比较优良的应用局面，让我国的计算机辅助结构设计和应用走上优化的必由之路。

1 计算机辅助结构设计及其应用

1.1 计算机辅助结构设计的含义

计算机辅助结构设计就是结构CAD，它是结构设计工作人员的一种得力工具。计算机辅助结构设计的应用水平是衡量一个结构设计单位技术高低的重要内容。计算机辅助结构设计包括利用计算机绘制工程图纸和对结构进行相关力学分析计算的两个内容。在进行结构设计过程中，确定初始结构设计内容之后，最重要的工作就是通过绘制工程图纸来表达自己的结构设计理念，因为工人是通过工程图纸来制造实物的。有时候为了绘制表达一个结构设计的思想理念，结构设计人员需要画出几千张甚至上万张的工程图纸。随着计算机的应用越来越广泛，各种各样的计算机绘图软件也如雨后春笋一样飞速的发展起来，出现了计算机图形结构设计这个新的内容，很大程度上解放了手工绘图的体力劳动，同时，也提高了绘图的工作效率。以前需要几个月甚至几年来完成的结构设计力学分析，现在运用计算机绘图软件只要几十天就可以做完，而且绘制的图纸准确度比手工绘制要高很多。

1.2 计算机辅助结构设计的应用

计算机辅助结构设计的应用过程中，程序设计和计算模型的假定是最核心的内容，因为这直接影响到结构设计分析的表达效果。比如高层结构设计分析软件，现在我国的工程应用中比较常见的主要有如下几类：基于薄壁理论的三维结构设计分析软件，薄壁理论的优势在于结构设计的自由度小，能够把复杂的多层结构设计分析进行简单化。但是，薄壁理论的三维结构设计分析软件也存在一定的缺陷，在实际的工程操作过程中剪力墙很难满足薄壁理论的假设，计算结果与实际相比差异较大，计算结果精度比较低；基于薄板理论的结构设计分析软件是把没有洞口或者洞口比较小的剪力墙模型进行简化，看做一个板单元，把洞口比较大的剪力墙模型也进行简化，看做板梁连接体系。基于薄板理论的结构设计分析软件对剪力墙模型的简化结果不够具体；基于壳元理论的二维结构设计分析软件，壳元不但有平面的里刚度，还有平面的外刚度，壳元理论下的二维结构设计是模拟剪力墙和楼板能够较理想的反映真实的受力情况，从理论上来讲比较科学，分析结果的准确度也比较高。

1.3 计算机辅助结构设计及其应用的意义

随着经济的高速发展，人们的生活水平也在不断提高，对于居住环境的要求也越来越高，这就需要结构设计人员和建筑人员深入了解复杂的建筑结构体系。结构设计人员应用计算机辅助设计软件不但能够简便快捷的计算各种比较复杂的空间结构的静力和动力关系，还能够对不同的结构设计方案进行相互比较，进而选择最优最佳的方案。以前因为计算方法相对落后，虽然结构设计人员想在出结构设计方案时进行多方案相互比较，但是人工计算的难度和工作量都很大，计算的工程图也不是足够的科学合理，很难做到对复杂的三维结构精确的进行分析，工作时间过长，多方案比较很难实现。现在计算机的计算速度加快，内存增加，这使得那些复杂的空间结构设计分析难度下降，计算时间大大减少，计算精度也大大提高，可以在很短的时间里进行多方案比较，进而找到技术先进、经济合理的结构设计方案。在结构设计的工程试验中，随着计算机辅助软件的应用，人们开始逐渐研究利用计算机模拟工程的应用。计算机辅助软件模拟工程的优势是它可以完全不受空间尺寸的约束，提供完整清楚的结构数据和图形，节省人力、物力和财力，利用计算机辅助软件，能够快速检验到出桩的承载力和结构合理性。

2 计算机辅助结构设计及其应用中的注意事项

计算机辅助结构设计的重点在于对计算模型的假定，当应用计算机辅助结构进行结构设计时，应该坚持人机结合，但应该发挥结构设计人员的主观性，保持清醒的头脑，对计算机的辅助结构设计不能太依赖，所有的设计还应该以实际的受力情况为根本。在进行结构设计前，应该进行多方相互比较，进而确定合理的受力结构。计算完成后应该对计算结果仔细检查：保证工程项目的安全顺利进行。虽然计算机辅助结构设计的应用已经非常广泛，但其中还是存在很多不足，我们应该充分认识到目前计算机辅助结构设计软件还不是很完善，应用过程中具体需要注意以下几个方面：在结构计算前应该选择准确的结构受力方案，如果没有准确合理的结构受力方案去运用计算机辅助结构设计软件进行分析，就一定不会得到准确的结果，比如现在的很多中小型建筑，连选择什么样的结构都不确定，就开始应用计算软件，分析的结果数据也当然就不会准确合理了；结构设计人员在进行计算机辅助结构设计之前，必须对软件进行相关的检查，而且检测工作一般都应该是具有结构设计经验的工程师来做的，检查的内容有软件的适宜运行的内部和外部环境、软件的计算准确度以及软件运行过程中可能出现的问题，比如某院所有的计算机辅助结构设计应用软件，应用之前都会由几个经验丰富的结构工程师进行检查，确定该软件能够正常运用于工程项目之后才将其投人使用；结构设计人员在进行计算机辅助设计的过程中，应该根据具体工程的相应的特征运用科学合理的方法来选择计算的参数。计算参数是计算结构受力体系的基础，如果基础不科学甚至出现错误，那计算的结果也不会合理甚至出现错误，进而加大工程事故发生的几率，比如某框架的结构设计由于计算参数不科学，计算结果出现了很大的错误；当结构计算完成后，结构设计人员必需对所得到的计算结果进行认真仔细的校核，确认没有错误之后，才能够开始施工，计算机辅助结构设计绘图软件的开发商通常会在软件的买卖合同中写明：“本软件应用于工程设计时请相关结构设计人员核准结果后使用”的字样，这从侧面反映出计算机辅助软件还处在发展阶段，有些功能有待完善，需要不断的进行升级改进；此外，严格对计算机进行管理和维护，避免计算机被病毒入侵，如果选择局域网络版的软件应用，应该要求所有的外来软件必须进行杀毒才可以复制到系统里，防止病毒破坏计算机软件的数据，对计算机系统定期检查，及时发现病毒，及时进行杀毒处理。

3 结束语

总而言之，计算机辅助结构设计的应用在很大程度上促进了结构设计的发展，也降低了相关结构设计人员的工作强度，解放了人工劳力，提高了工作效率，使得能够尽可能多的设计出优秀的方案，然后进行多方案相互比较，能夠节省工程费用。但是，计算机辅助结构设计人员必需注意正确操作计算机辅助结构设计软件，充分发挥主观性，保证工程项目的安全。

参考文献

[1]吴晓义，孙菲.计算机辅助结构设计的应用探索[J].高教探索，2012（4）：175-179.

[2]陈小虎，张凌杰.关于计算机辅助结构设计及其应用的思考[J].中国大学教学，2013（2）：258-260.