建筑工程設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用范文

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1軟件基本功能介紹

1．1MIDAS/GEN軟件MIDAS是通用結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件，采用三維的建模方式，前后處理功能較好，單元庫(kù)包括梁?jiǎn)卧鍐卧瑝卧鲉卧旒軛U單元，只受拉單元，只受壓?jiǎn)卧瑥椥宰枘崞鲉卧龋煞治龅慕Y(jié)構(gòu)包括商場(chǎng)，體育場(chǎng)館，橋梁，水池，大壩，隧道，分析類型包括反應(yīng)譜分析，彈塑性靜力，動(dòng)力分析，屈曲分析，施工階段分析，鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力分析等。

1．2EPDA軟件EPDA軟件是PKPM系列軟件的一個(gè)新增模塊，可以通過(guò)SATWE或PMSAP直接生成三維彈塑性模型，主要用于高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的彈塑性靜力和動(dòng)力分析。

1．3ABAQUS軟件ABAQUS公司成立于1978年，是一款基于有限元方法且功能強(qiáng)大的工程分析軟件。ABAQUS可以利用圖形化模塊ABAQUS/CAE建模，也可以通過(guò)輸入文件實(shí)現(xiàn)建模，對(duì)于熟練用戶，文本式建模更加簡(jiǎn)單便捷。ABAQUS擁有非常豐富的單元庫(kù)，主要可以分為實(shí)體單元，殼單元，薄膜單元，梁?jiǎn)卧瑮U單元，剛體元，連接元，無(wú)限元等，用戶還可以自定義單元種類。ABAQUS解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問(wèn)題，并且在求解非線性問(wèn)題時(shí)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，ABAQUS主要的應(yīng)用范圍包括:非線性靜力分析，非線性動(dòng)力分析，海洋工程結(jié)構(gòu)分析，疲勞分析等。

2采用的計(jì)算模型對(duì)比

建筑結(jié)構(gòu)的基本受力構(gòu)件有梁、柱、剪力墻和樓板。針對(duì)同一構(gòu)件，不同的軟件所采用的計(jì)算模型存在較大差異，這也就直接導(dǎo)致了計(jì)算結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較大差異，只有了解構(gòu)件在不同軟件中所采用的力學(xué)模型，設(shè)計(jì)人員才會(huì)正確的選擇合適的軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。現(xiàn)將各軟件的計(jì)算模型總結(jié)對(duì)比于表1中通過(guò)表1可以看出:梁柱等一維構(gòu)件的模型主要有塑性鉸模型和纖維束模型;剪力墻和樓板等二維構(gòu)件的模型主要有分層殼模型，墻元模型和殼元損傷模型。焦柯等對(duì)這些模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，一般來(lái)說(shuō)塑性鉸模型中塑性鉸的布置比較繁瑣，但提高了計(jì)算效率，纖維束模型相對(duì)來(lái)說(shuō)更準(zhǔn)確，但是計(jì)算量較大;目前國(guó)內(nèi)外各種軟件中對(duì)剪力墻等二維構(gòu)件的模擬都存在一定的局限性，需要設(shè)計(jì)人員尋求更好的分析模型以提高計(jì)算精度。

3軟件功能的對(duì)比

對(duì)五種軟件的部分功能對(duì)比見(jiàn)表2。為了了解當(dāng)前結(jié)構(gòu)分析軟件的使用情況，對(duì)國(guó)內(nèi)的40個(gè)超限高層建筑的分析所使用的軟件進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，這些建筑的結(jié)構(gòu)形式主要有剪力墻結(jié)構(gòu)，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，框架核心筒結(jié)構(gòu)等，統(tǒng)計(jì)結(jié)果列表如表3所示。通過(guò)表2和表3的對(duì)比分析，現(xiàn)總結(jié)如下:1)ETABS和SAP2000同為美國(guó)CSI開(kāi)發(fā)的兩款結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析軟件，后處理功能不好，但計(jì)算結(jié)果可靠，在各大設(shè)計(jì)院中，ETABS廣泛應(yīng)用于多高層建筑的彈性反應(yīng)譜分析和彈性時(shí)程析，用來(lái)和SATWE的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，保證彈性分析結(jié)果的可靠性，但ETABS軟件中沒(méi)有針對(duì)殼面的彈塑性模型，對(duì)于含剪力墻結(jié)構(gòu)的Pushover分析需要用框架模型代替剪力墻，將墻體等效為框架。因此很少應(yīng)用于超高層建筑在罕遇地震下的彈塑性分析;SAP2000的分析范圍比較廣泛，從彈性分析到彈塑性分析，不僅可以用于高層建筑，在工業(yè)建筑，體育場(chǎng)館等大跨度結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也很廣泛;MIDAS/GEN作為結(jié)構(gòu)通用分析設(shè)計(jì)軟件，前后處理功能較好，應(yīng)用范圍廣泛，主要用于大跨度空間結(jié)構(gòu)。2)EPDA和ABAQUS主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)的彈塑性靜力，動(dòng)力分析，對(duì)結(jié)構(gòu)彈性分析的結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充，EPDA主要針對(duì)高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)，由于前后處理功能強(qiáng)，自動(dòng)讀取SATWE的設(shè)計(jì)分析結(jié)果，且操作相對(duì)簡(jiǎn)單，有一定的精度保證，因此，在各大設(shè)計(jì)院應(yīng)用廣泛;ABAQUS在求解非線性問(wèn)題上優(yōu)勢(shì)突出，分析問(wèn)題的范圍非常廣泛，可用于結(jié)構(gòu)的整體彈塑性分析，也可對(duì)結(jié)構(gòu)的特殊部位進(jìn)行微觀分析，而且計(jì)算的結(jié)果精度高，但該軟件操作復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求高，在大型設(shè)計(jì)院，科研院所中應(yīng)用較多。

4結(jié)論及建議

1)對(duì)于多高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)先選擇PKPM，ETABS;另外也可以選擇MIDAS，SAP2000;空間大跨結(jié)構(gòu)，橋梁結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)優(yōu)先選擇SAP2000，MIDAS。2)對(duì)于結(jié)構(gòu)的彈塑性分析建議采用ABAQUS，EPDA;另外也可以選用SAP2000，MIDAS;結(jié)構(gòu)的細(xì)部分析，優(yōu)先選用ABAQUS。3)設(shè)計(jì)工作者應(yīng)根據(jù)工程的結(jié)構(gòu)類型及計(jì)算要求選擇相應(yīng)的軟件，但不能盲目相信軟件，應(yīng)注重概念設(shè)計(jì)，培養(yǎng)對(duì)軟件計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確與否的判別能力，以確保結(jié)構(gòu)安全。

作者：于敬海陳儉連單位：天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院天津大學(xué)建筑工程學(xué)院