水工混凝土结构CAD系统设计

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1、水工混凝土结构CAD系统设计摘要：基于新修订水工结构设计规范的水工混凝土结构CAD系统，以中文Windows为操作平台，采用先进高效的VB语言和面向对象的程序设计方法，具有良好的人机交互界面.本文详细介绍水工混凝土结构CAD系统的总体设计原则以及文件系统、结构分析、素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、规范查询等功能模块的设计思路.关键词：混凝土结构水工结构计算机辅助设计结构分析VBCAD　　计算机辅助设计技术以其设计工期短、设计质量高、设计成本低等优点在航空、汽车、电子、机械制造、土木建筑等行业中得到了广泛的应用.相

2、对而言，我国水工结构设计中CAD技术的应用较为落后.　　80年代中期，国内曾形成一股水工结构设计CAD研究热潮，其代表性成果有厂房CAD、重力坝CAD、拱坝CAD等，这些大型软件一般来说价格昂贵，而通常的设计院若干年才完成一个或几个水利工程的设计，不像建筑设计院每人每年要完成几个甚至几十个工程的设计，因此其真正的用户不多.另外，由于当时计算机硬件水平较低，再加上水工结构设计的复杂性，水工结构CAD技术未能得到应有的发展.许多设计单位自行编制了若干常用小程序，诸如框架结构内力计算程序，钢筋混凝土结构配筋设计程序等，这类

3、程序在实际工程结构计算方面确实起到了一定的作用.部分CAD技术应用较好的设计院也主要是利用通用软件，例如AutoCAD等，进行辅助绘图，其效率很低.近年来建筑CAD发展很快，已真正进入CAD的应用阶段.我国有关部门已正式将计算机辅助设计的出图率和优化设计所占的比重作为评定设计单位级别的一项重要指标.另一方面，计算机硬件水平又有了突飞猛进的发展.可以预言，21世纪将是计算机软件的时代.与此同时，随着科学技术的发展，水工结构设计理论有了长足的发展.基于GB50199—94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》的新一轮水工

4、结构设计规范几年前就已开始修订，目前已有多本规范正式颁布实施.例如，从1997年5月1日起实施的SL／T191—96《水工混凝土结构设计规范》采用近似概率极限状态设计法取代原来的半概率半经验设计法，理论上更趋完善，但设计也更复杂.因此，大力开展水工结构CAD软件的研究势在必行，研制开发一套基于上述新规范的水工混凝土结构CAD系统很有必要，而且也是可能的，具有较大的理论和实际应用价值.1　系统总体设计原则水工混凝土结构CAD系统总体设计时遵循了以下原则：　　a．集成化计算机辅助设计系统与可持续发展相结合的原则.目前，国

5、内外软件开发的一个显著特点就是集成化.集成化计算机辅助设计软件具有资料查询、科学计算、绘图与图形显示、仿真模拟、综合分析、优化以及咨询等功能，其范围涉及可行性研究、总体规划、初步设计、技术设计、施工图设计、设计文件及工程造价预测与分析的全过程.例如，最初的PKPM系列软件包括用来进行钢筋混凝土框、排架及连续梁结构计算与施工图绘制的PK软件和用来进行钢筋混凝土结构平面结构设计的PMCAD软件.以后又逐渐开发出框架、框架剪力墙、剪力墙结构空间协同分析计算软件XTJS，剪力墙结构计算机辅助设计软件JLQ等，还开发出三维建筑

6、设计软件APM，给排水设计软件WPM，建筑采暖设计软件HPM，建筑电气设计软件EPM，建筑通风设计软件CPM等，这些软件之间实现了一定程度的数据共享，形成了集建筑设计、结构设计、给排水设计、采暖设计、电气设计、通风设计为一体的集成化计算机辅助设计系统.水工混凝土结构CAD系统理应包括结构设计的全过程，首先在图形编辑状态下进行结构布置，然后自动形成计算简图并进行结构分析，再进行配筋设计，最后直接形成结构施工图.但鉴于水工混凝土结构设计的复杂性，要在短期内完成上述全部功能有很大的困难.所以，该系统的初级阶段主要包括结构分

7、析、结构设计及规范查询等内容，但考虑到其可持续发展的要求，预留了大量接口，为今后形成大规模集成化软件系统作了充分准备.　　b．具有良好的用户界面.目前开发的软件都是基于中文Windows操作系统的.Windows的最大特点就是用户界面的图形化和可视化.当今的计算机用户已经熟悉了具有下拉式菜单、变化多样的颜色和字体以及多窗口的软件，摒弃了从键盘上输入指令的陈旧方式，越来越多地使用鼠标器在图标或菜单选项上通过揿动按钮来启动一段程序或激活一条指令.传统的没有用户界面、直接用文件输入的软件已入黄昏，少有人问津，开发基于Win

8、dows的应用软件是当今的流行趋势.该系统采用能充分利用图形用户界面的最流行的VB语言开发，具有简洁美观、方便快捷的人机交互式界面以及Windows应用程序的标准外观和风格，用户只要稍具Windows操作知识，便可轻松正确地按人机交互方式输入计算参数，以而得到满意的结果.　　　　①图中括号中的字母“(F)”为快捷键；“…”表示将打开对话框.下同