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水工混凝土結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)設(shè)計
摘要：基于新修訂水工結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的水工混凝土結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)，以中文Windows為操作平臺，采用先進高效的VB語言和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法，具有良好的人機交互界面.本文詳細介紹水工混凝土結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)的總體設(shè)計原則以及文件系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)分析、素混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土、規(guī)范查詢等功能模塊的設(shè)計思路.
關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu) 水工結(jié)構(gòu) 計算機輔助設(shè)計 結(jié)構(gòu)分析 VB CAD
計算機輔助設(shè)計（CAD）技術(shù)以其設(shè)計工期短、設(shè)計質(zhì)量高、設(shè)計成本低等優(yōu)點在航空、汽車、電子、機械制造、土木建筑等行業(yè)中得到了廣泛的應用.相對而言，我國水工結(jié)構(gòu)設(shè)計中CAD技術(shù)的應用較為落后.
80年代中期，國內(nèi)曾形成一股水工結(jié)構(gòu)設(shè)計CAD研究熱潮，其代表性成果有廠房CAD、重力壩CAD、拱壩CAD等，這些大型一般來說價格昂貴，而通常的設(shè)計院若干年才完成一個或幾個水利工程的設(shè)計，不像建筑設(shè)計院每人每年要完成幾個甚至幾十個工程的設(shè)計，因此其真正的用戶不多.另外，由于當時計算機硬件水平較低，再加上水工結(jié)構(gòu)設(shè)計的復雜性，水工結(jié)構(gòu)CAD技術(shù)未能得到應有的發(fā)展.許多設(shè)計單位自行編制了若干常用小程序，諸如框架結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算程序，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計程序等，這類程序在實際工程結(jié)構(gòu)計算方面確實起到了一定的作用.部分CAD技術(shù)應用較好的設(shè)計院也主要是利用通用，例如AutoCAD等，進行輔助繪圖，其效率很低.近年來建筑CAD發(fā)展很快，已真正進入CAD的應用階段.我國有關(guān)部門已正式將計算機輔助設(shè)計的出圖率和優(yōu)化設(shè)計所占的比重作為評定設(shè)計單位級別的一項重要指標.另一方面，計算機硬件水平又有了突飛猛進的發(fā)展.可以預言，21世紀將是計算機的時代.與此同時，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，水工結(jié)構(gòu)設(shè)計理論有了長足的發(fā)展.基于GB50199—94《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準》的新一輪水工結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范幾年前就已開始修訂，目前已有多本規(guī)范正式頒布實施.例如，從1997年5月1日起實施的SL／T191—96《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》采用近似概率極限狀態(tài)設(shè)計法取代原來的半概率半經(jīng)驗設(shè)計法，理論上更趨完善，但設(shè)計也更復雜.因此，大力開展水工結(jié)構(gòu)CAD的研究勢在必行，研制開發(fā)一套基于上述新規(guī)范的水工混凝土結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)很有必要，而且也是可能的，具有較大的理論和實際應用價值.
1 系統(tǒng)總體設(shè)計原則
水工混凝土結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)總體設(shè)計時遵循了以下原則：
a． 集成化計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)與可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合的原則.目前，國內(nèi)外開發(fā)的一個顯著特點就是集成化.集成化計算機輔助設(shè)計具有資料查詢、科學計算、繪圖與圖形顯示、仿真模擬、綜合分析、優(yōu)化以及咨詢等功能，其范圍涉及可行性研究、總體規(guī)劃、初步設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、施工圖設(shè)計、設(shè)計文件及工程造價預測與分析的全過程.例如，最初的PKPM系列包括用來進行鋼筋混凝土框、排架及連續(xù)梁結(jié)構(gòu)計算與施工圖繪制的PK和用來進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)設(shè)計的PMCAD.以后又逐漸開發(fā)出框架、框架剪力墻、剪力墻結(jié)構(gòu)空間協(xié)同分析計算XTJS，剪力墻結(jié)構(gòu)計算機輔助設(shè)計JLQ等，還開發(fā)出三維建筑設(shè)計APM，給排水設(shè)計WPM，建筑采暖設(shè)計HPM，建筑電氣設(shè)計EPM，建筑通風設(shè)計CPM等，這些之間實現(xiàn)了一定程度的數(shù)據(jù)共享，形成了集建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、給排水設(shè)計、采暖設(shè)計、電氣設(shè)計、通風設(shè)計為一體的集成化計算機輔助設(shè)計系統(tǒng).水工混凝土結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)理應包括結(jié)構(gòu)設(shè)計的全過程，首先在圖形編輯狀態(tài)下進行結(jié)構(gòu)布置，然后自動形成計算簡圖并進行結(jié)構(gòu)分析，再進行配筋設(shè)計，最后直接形成結(jié)構(gòu)施工圖.但鑒于水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的復雜性，要在短期內(nèi)完成上述全部功能有很大的困難.所以，該系統(tǒng)的初級階段主要包括結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計及規(guī)范查詢等內(nèi)容，但考慮到其可持續(xù)發(fā)展的要求，預留了大量接口，為今后形成大規(guī)模集成化系統(tǒng)作了充分準備.
b． 具有良好的用戶界面.目前開發(fā)的都是基于中文Windows操作系統(tǒng)的.Windows的最大特點就是用戶界面的圖形化和可視化.當今的計算機用戶已經(jīng)熟悉了具有下拉式菜單、變化多樣的顏色和字體以及多窗口的，摒棄了從鍵盤上輸入指令的陳舊方式，越來越多地使用鼠標器在圖標或菜單選項上通過撳動按鈕來啟動一段程序或激活一條指令.傳統(tǒng)的沒有用戶界面、直接用文件輸入的已入黃昏，少有人問津，開發(fā)基于Windows的應用
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