浅议计算机在建筑和结构设计中的应用

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[摘 要]本文针对计算机在工程设计过程中的应用,结合自己对PKPM系列建筑结构CAD系统软件的应用经验,提出在应用CAD、PKPM软件进行建筑、结构设计的过程中应注意的问题。

[关键词]计算机辅助设计(CAD);PKPM;抗震设计;概念设计

在建筑工程设计中,无论是建造巍峨壮丽的高楼大厦,或者简单房屋,都要根据设计完善的图纸进行施工。这是因为图纸可以借助一系列的图样,将建筑物的艺术造型、外表形状、内部布置、结构构造、各种设备、地理环境以及其他施工要求,准确而详尽地表达出来,作为施工的根据。随着计算机技术的出现及不断发展,使工程技术人员摆脱了传统的应用尺规的手工绘图方式。使用计算机技术来辅助绘图,也使成图方式发生了革命性的变化。

目前,CAD的应用包含以下几个方面:建筑与规划设计:用于绘制建筑、规划类图纸,如建筑施工图、效果图,规划效果图,桥梁的造型设计等,其软件有天正建筑软件、中国建筑研究院的APM(PKPM的建筑模块)、QXCAD(一种桥型设计软件)、3DMAXMAYA、计,构造设计指根据结构计算的结果,完成构件和截面的选配筋的构造设计,绘制施工图是用CAD取代传统的手绘来完成施工图纸的绘制;以上所列只是CAD技术在土木工程上应用的主要方面,在实际工程中,还有很多新兴的应用技术在开花结果,日新月异。

从我们毕业时接触的先是AutoCAD,接下来结构软件PKPM也应运而生。它的出现,不仅减轻了结构设计人员烦琐的计算过程,同时也加快了画图的速度,从而缩短设计周期。虽然如此,但它在实际操作过程中,由于我们对软件编制原理理解不透,同时,软件的配套技术条件及说明书在光盘中有许多具体内容都没有明确的说明,从而导致设计人员在应用时常会产生一些错误,而影响工程质量。因此我们有必要加强对正确应用PKPM软件的重视,为此,作为一名结构设计者,本人结合实际操作和对PKPM软件的应用在现实工程中所遇到的,提出以下几点,共作探讨。

一、人为原因

我们在设计中及与其他设计单位交往的过程中发现,虽然采用了CAD ,但在结构施工图中出现了许多概念性的错误和计算错误,有些错误可能会导致严重的后果。究其原因是由于许多结构设计人员并未接受过系统的专业知识学习,虽然初步掌握了一些建筑结构设计软件的使用能力,但是缺乏对整体结构概念的认识,过分相信计算机分析结果而出现结构计算模型与实际建筑物的较大差别;或由于软件技术条件认识不清而导致错误的计算结果。目前,设计单位使用的结构计算PKPM软件大多具有数据自检及图形检查功能,具有大量的专家经验、知识库、具有判断合理及符合设计规范的人工智能,但它只能检测出一般性常见的错误,而对于常见的人为所造成的失误却无能为力,如在漏项、导荷不准、数据输入错误、设计参数设置错误、人工干预错误、软件使用不当等。

二、过分依赖计算机分析结果,忽视抗震概念和构造设计

在实际工程中,不同程度地存在着忽视抗震概念设计和构造设计的问题。例如:某六层砖混结构商品楼,下部三层为商业网点,上部三层为住宅,初看起来好像并无不妥,但是下部一层均为贯通整个进深的单间门市部,开间为3米～3.9米 ,实际上就是一层只有横墙而没有纵墙,这样的建筑其纵向的抗震能力很小,是不能够按砖混结构来设计的。虽然其层数及高度均不超规范,但是它的抗震性能是极差的,是不能满足抗震要求的。

三、增强计算功能,提高精确度

土木工程设计不同于其他领域的设计,它需要正确无误地计算裂缝宽度、挠度、承载力、配筋面积。而且在实际工程中,要先符合设计规范地对各个结构构件如梁、板所承受的各种外部荷载,再根据《混凝土结构设计规范》规定进行计算和调整,如果计算数值稍有偏差或参数取值不符合规范要求,便会造成设计出的产品不合设计规范、不经济,严重的还会造成人民生命、财产的巨大的损失。

当然,计算机技术本身并不坏。重点是结构工程计算中计算机的使用方法,以及滥用计算机不断增加的趋势。在结构工程实践中,仅仅关心“怎样”使用计算机是不够的,了解“为什么”这样设计才是关键。专业的结构工程师必须重视手工求解的原理,基本原则和提炼模型,识别计算结果中的错误,解决问题的其他方法,判断计算结果的有效性。

综上所述,CAD、PKPM的使用提高了建筑结构设计中的高效率、高质量和高水平,同时也显示了不完善的方面。因此,设计师们在使用过程中总结经验,注意克服CAD、PKPM带来的负面影响,努力提高自身的计算机知识和对土建规范的使用,促进CAD的健康发展。

参考文献:

[1]何斌,陈锦昌,陈炽坤.建筑制图[M].高等教育出版社,2001.

[2]GB50010-2002. 混凝土结构设计规范[S].中国建筑工业出版社,2002.

[3]PKPM2005 SATWE用户手册及技术条件[K].