三维钢结构CAD系统膜结构设计的研究与开发

1引言计算机辅助设计，41爪作为新代制造技术的核心，推动了几乎切领域的设计和制造不命，从根本上改变了过去的手工绘发交互设计用数据文件发送产品定义在统的数字化产品模型下进行设计打样分析计算工艺计划工艺装备设计数控加工质贵控制编印维护手册并组织构件定货等。

　　钢结构膜结构设计的典型特点是设讣仟务，艰巨计算烦琐需要管理的信息量庞大。这样的工作正是，技术的强项。同以产品制造为主的行业不同，钢结构膜结构设计项目中使用到的大多都是完全标准化的构件，构件的制造任务不象机械零件的生产加工任务那样繁杂，基本上都可以在外购标准原材料的基础上，进行简单的加工来完成。

　　随着世界各国钢铁工业的飞速发展，钢结构膜结构工程的应用如火如荼，为加速设计进程，对市场作出快速反应，钢结构膜结构，六，系统的扑发及，用就显得尤为重100080北京2704侪箱中关村科学院南路辅尼公公司网址1冲认柬，叫的阳。，1；产品网2048江办南京市人；区扬子石油化丁议汁院成1仙，1屯以0257783581要。钢结构膜结构的设计方案与风格因国家因领域因行业而有所不同。纵观国外钢结构膜结构六，软件，逐步暴露出国外软件的许多不足之处，主要集中在工业标准不同。国外软件均采用美国欧洲或日本等国的通用国际标准，而国内的工厂设计行业在进行具体的设计过程中，既可能采用国内标准，也可能采用国外标准，而大多数情况下是以国内标准为主。

　　型钢等材料类型规格不适应国内工程设计要余。国外软件所提供的形，有很多与国内的方法不致。

　　绘制的工程纸不符合国内行业习惯。

　　国外普遍采用两段式设计方法，即设计阶段和详阶段，因此软件没有节点设计或有种类有限的节点设计。

　　伴随着国外系统的引进和吸收，国内钢结构膜结构计算机辅助设计软件的研究与丌发也致在进行中，涌现出些比较好的系统，如中国建筑工程总公司研制结构系统等。就国内钢结构膜结构计算机辅助设计的研究与开发，可以发现以下几点考虑到我国的具体情况，国内的应用软件开发主要是微机版的，这为小设计院的推广打下了基础。

　　些大的设计单位和科研院所对结构计算力学分析有较多的研究，针对建筑行业的软件，从标准到设计习惯与工业行业有定的差距。

　　对于钢结构膜结构的详细节点设计方面，目前还未形成完整的解决方案。节点设计的属本策略是事先固定做好几种节点设计形，供设计者选用套用。

　　对节点施工的标注问需要做深入地研究。实际上，节点施工的尺寸和工艺参数的标注是项十分艰巨的任务。

　　2.钢结构膜结构计算机辅助设计中的关键技术在钢结构膜结构设计中，设计者所使用的构件往往都己经标准化系列化规格化，即使足非标准构件，其形状也比较规则，对应的加工方式种类也有限。因此，钢结构膜结构，系统研究的重点更多聚集在模型建立和适应工厂行业特征的设计方法探索方面。丁程上要求用最优的模型简化问的求解过程，以期避开具休的技术难，私能地将实现落到成熟稳定的方法之上。开发适合我国国情建模技术建模技术是，主要研究问之，模型建立的好坏直接关系到软件的性能和功能。对钢结构膜结构，软件来说，模型应能描述如下几个方面构件结构的所有元素，包括元素的工程属性几何属性内部数据关系等；元素之间的关系；设计规范和经验约束维建模是目前，建模的主流，钢结构膜结构0人0维模型主要包括个方面结构模型计算模型节点模型。

　　结构模型包括几何模型和拓扑建模，几何模型主要描述杆件板件支架栏杆楼梯等钢结构膜结构构件的几何和工程信息拓扑模型主要描述构件间的拓扑关系。

　　计算模型描述结构分析计算所需要的数据和生成的数据。这些数据主要有约束荷载信息和结构分析后的内力位移信息。

　　节点模型描述构件间的物理连接，主要有节点板加劲肋螺栓焊缝等。

　　分析计算分析计算主要包括将荷载导算有限元内力分析内力不利组合极限状态结构验算结构优化计算书生成等过程。如果能够实现如上所说的体化结构计灯，将火大减轻设计人员的工作量。

　　节点设计节点设计包括节点选型计算形设计组合碰撞处理归并等功能。

　　0动完成节点设计是自动完成上述琐碎而费，的节点设计过程。节点类型繁多，流程难于用计算机语言描述，没有统的设计标准，规则难于提炼是制约节点自动设计的关键问。

　　钢结构膜结构纸中存在许多编号的管理，而这些编号的管理是纸管理中最难解决的问。所有编号实际上分为两类类是模型中的编号，类是纸中件岑件纸剖而等在整套纸，也即组中的编号。纸管理与项目管理类似，通过0080中间件对各类格进行创建修改删除等操作，也可对因此，个方便适用的钢结构膜结构计算机辅助设计系统就是要在上述几点上有所芡破。这也是所有进行这方面研究的单位特别关注的问。

　　3.应用实例七05丁5166，3系统030丁3以，±5是中科辅龙计算机技术有限公司同扬子石化设计院联合开发的具有自主版权的软件。它在提供强大便捷的维建模能力的同时，强调系统对不同行业标准企业惯例以及设计人员习惯的适应能力；强调满足国内爪户对节点设汁和出等环节的特殊需求，实现了可定制的个性化节点设计以及全而的模型节点以及构件纸的自动生成功能。系统还广泛应用基于模板的设计技术，致力于为提供用户深入到系统的设计环节中的开放渠道，将设计人员的经验方便地添加到系统当中，使软件产品在实践的应用中不断增值。

　　3.1050丁5166，43系统开发环境在研究的莶础上，选择，59598环境的以，0014平台作为软件运行环境，实现了功能基本完整的钢结构膜结构，软件。软件研制过程中，充分利用了，和7；5的10++等工具提供的面向对象的功能。

　　3.2050丁5166叭，3的功能特点8.1说，5软件功能上的主要特点包括零程序开发量对于般用户来说，3，3166，1能满足其要求，不需要进行次编程，发即可使用。该系统中提供了国标和行标的标准库和国家规范中的计算节点模板库，使设计人员能集中静力进行设计，不丙进行其不熟悉的工作，从而提高设计和工作效率。

　　企维建模可在平面立面及任意维视上进行结构约束及荷载布博荷载约束布置和节点设计建模，可以设计构架管架塔架楼梯栏杆支架等结构。软件提供丰富的编辑功能，方便用户对模型的阳10旋框架3某立面的约屯囵，灵活的显方式由于钢结构膜结构的杆件多，如果在个维中将所有杆件都显出来势必使面混乱，本软件可以在另外的视区中仅仅显某标准层或楼层立面的布置情况，这样使面清晰，也便于平面和立面的布置。

　　全自动的节点设计软件采用模板方式进行节点连接的自动选型设计，软件预定义了丰富的节点模板库，可以涵盖杆件间接高强螺栓连接等数以力计的节点连接形式目前的节点的选型设计涵盖了各种现场焊接的节点形式，在下版中将包括高强螺栓连接和工厂制作节点同时允许利用模板定制自己的节点连接形式系统具有自动完成节点设计所需要的数据采集节点选型计算归并最终生成标注齐全系统提供节点形预览功能，用户可对节点形进行交互修改，也可通过修改杆端力来修改节点板尺寸，4是，050丁566也5设计囹4上盖板模板在柱中凹面杵中平面柱顶的不同现强关联性的纸管理具有从工程+项目今子项目今单体式的项目管理功能；系统自动完成整套纸的统排序编号和构件节点零件的详细编号，当某个编号改变时，系统将对其所有关联的纸编号等进行联动处现，使其保持编号的完整准确系统还提供块的智能编辑管理和块的子分管理等功能。6是，050丁5661认，土3生成的立面详。

　　3.2系统结构流程计算简软件加密校块迮模于系统描板库接口节点校板库数库接口节点设计框架讶，工程数据库，数库管理轴酬，围节点渲染阁像，目库接口I 1厂7理4.钢结构膜结构计算机辅助设计软件发展前景中科辅龙公司与扬子石化设汁院共同开发的钢结构膜结构计算机辅助设计软件03丁3161从，如己于2000年6月通过中科院与中石化的联合鉴定，评价该软件，达到了国际钢结构膜结构领域的同类产品的先进水平。

　　随着我国钢铁工业的飞速发展以及国家对基础设施改造工作的深入。钢结构膜结构设计的计算机化将是必然的趋势。钢结构膜结构计算机辅。助设计系统具有更广泛的应用前景。