许经宇
黑龙江省七建建筑工程有限责任公司 黑龙江 哈尔滨150046
摘要：使用计算机辅助设计（CAD）绘制机械设备零部件图、设备整机图，相比传统的纸质的手工图形绘制，CAD软件更加便捷。CAD 技术作为建筑结构设计体系中的一项重要技术，可以辅助人工快速完成图纸绘制、图形编辑与数据加工工作，对建筑结构设计体系的变革有着重要意义。为充分发挥技术优势，提高技术应用推广力度，本文重点分析了CAD技术在建筑结构设计领域的应用，以供参考。
关键词：CAD技术；建筑结构；设计；应用
中图分类号： TU318 文献标识码：A
1CAD的概述
CAD是指利用计算机绘图软件辅助绘制机械图纸，帮助设计人员完成构图、修图等工作。在当前化工机械设备设计制造过程中，CAD的应用比较广泛，计算机可以帮助设计者绘制精益的零部件图，能够精确地计算图纸的尺寸，也可以针对设计人员的不同设计思想和方案进行数据存储，并绘制图形，同时还能够进行图纸的比较分析，设计出最佳的图纸。在计算机内部，存有各类图形数据信息，无论是数字信息、文字信息还是图形信息，都可以在计算机内部检索出来。设计师突破了传统的手工画图模式，在CAD软件上可以绘制草图，也可以绘制详细的工作图，CAD可以快速呈现图形，方便设计人员完成产品设计，并作出恰当的判断，及时修改图形。在CAD软件中，设计人员能够直接对图形实现放大、缩小、平移的操作，有效减轻了设计人员的工作量，同时缩短了绘制图形的时间，大幅度提高了图形绘制工作的质量。
2CAD技术在建筑结构设计中的应用
2.1加强设计全过程一体化建设
由于不同 CAD 软件相互间的兼容性较差，且单一软件的使用功能匮乏，存在应用局限性。因此，在使用 CAD 技术的前提下，会将建筑结构设计工作分割成若干环节，不同环节间的关联系数较低。这一问题的存在，限制了建筑结构设计水平及效率的进一步提升。针对此，应推动CAD技术体系的创新优化，提高各项CAD软件的兼容性，持续完善软件使用功能，以加强建筑结构设计的全过程一体化建设。例如，西方发达国家自20世纪末起开展相关研究，制定了建筑工程模式与图形数据交换统一标准，并致力于研发统一 CAD 平台，将 CAD 技术贯穿应用于建筑结构全设计过程。
2.2 掌握软件应用技巧
各类 CAD 软件的操作流程较为复杂，对设计人员对专业素养有着较高要求，如果没有熟练掌握软件操作技巧，容易出现绘图结果错误与参数计算错误等问题，进而影响到建筑结构设计质量与方案可行性。因此，设计人员必须熟练掌握各类常用CAD 软件的操作技巧。以PKPM 系列软件为例，在使用PMCAD软件构建交互式建筑结构模型时，需要将结构布置形式与构建荷载存在差异的结构层分别在多个结构标准层中进行描述，禁止使用图案编辑菜单对单独标准层或任意部分进行拖动平移处理，避免出现节点错位现象。同时，严格遵循从上到下顺序组装标准层，禁止篡改或调整标准层组装顺序，并将所输入荷载值视为荷载标准值，而非荷载设计值。
2.3CAD技术在动力时程分析中的应用
在建筑结构设计阶段，动力时程分析工作的意义是能够客观掌握建筑结构实际抗震性能，分析建筑结构动力特性与受地震影响时建筑物破损程度二者关系，为建筑结构抗震设计工作的开展提供信息支持。
而从技术应用层面来看，在建筑结构设计阶段，对CAD 技术的应用，凭借技术可视化等使用功能，帮助设计人员更为直观地理解试验计算结果，客观层面上提高了建筑结构选型与受力分析等环节的设计水平。以广厦项目为例，该项目 CAD 系统结构由多个模块组成。其中，图形录入模块负责定义各楼层设计信息与转换图形信息，可视化模块负责将信息图形进行可视化显示，平面应力模块负责对构件内力与变形开展有限元分析，施工图模块负责绘制及修改CAD 施工图，力学计算模块负责完成砖混与楼板计算等任务，动力时程模块负责分析建筑结构受到地震波作用时的响应情况并输出结果。以动力时程模块应用为例，首先，用户在软件中采取人机交互方式来确定建筑结构，持续将图形信息转换至可识别数据信息，并依次开展楼板次梁计算以及结构计算操作，完成力学分析处理任务，确保软件内建筑结构信息与实际力学性能高度相似。其次，结合项目所处区域地理条件与地震烈度，在软件中基于力学特性发出受迫震动，分析受地震波影响下的建筑结构位移受力情况，对位移量、反应力以弯矩等参数进行记录。最后，基于分析结果，判断建筑结构是否符合抗震规范，评估建筑结构抗震能力，选择性对抗震结构的薄弱环节进行深化设计。
2.4建筑节能优化设计
在建筑节能优化环节，CAD技术的应用步骤为：设计调研—建筑结构方案设计-暖通给排水设计—节能设计、深化设计—确定最终建筑结构方案。同时，建筑节能优化设计具有双向性特征，在设计期间出现各类问题，或是未达到预期设计目标时，都将回到方案设计阶段，重复开展节能优化设计工作。此外，根据实际应用情况来看，CAD技术暴露出多项问题，如各环节所使用CAD软件处于孤立状态，实际设计效率存在优化空间，缺乏开展协同设计工作的基础条件。例如，使用Auto CAD与3D max软件开展建筑前期平立剖与 3D 效果图绘制作业，使用 Designbuilder软件开展建筑结构能耗模拟计算作业。
2.5 CAD在技术交流中的应用
在当前市场激烈竞争的经济环境下，制造公司要大力宣传机械产品，若买方不太懂精密的机械仪器设备，而且二维机械图纸比较抽象，识别困难，会使产品宣传效果下降。使用CAD制作，能够形成三维一体化的机械设备模型，清晰、直接地向买方展现仿真机械设备的实际效果。在化工机械零部件的设计过程中，精密的仪器设备对零部件尺寸的要求比较严格，但是在设计时，难免会出现一些设计错误。如果在进行机械工艺分析和生产制造时没能发现错误，就会造成制造公司的生产材料浪费。使用二维设计方法绘制的平面图，在检查零部件时，很难精确地找到二维图纸中存在的错误、修改设计的不足之处。由于CAD制作出来的三维模型都是在分析的基础上改进设计，现有的设计师可以针对设计问题更充分地沟通交流。
2.6零件实体建模和装配图的应用
应用三维CAD技术进行零部件的图纸绘制，显著提高了零部件绘制的效率。在设计装配图、零部件、文字图时，使用CAD软件能够获得更好的设计效果。设计师在具体操作时，会绘制化工设备的线框、表面实体的模型构件。在设计过程中，要设计不同样式的零部件，使用CAD技术能够将零部件图加入整体的设计模型中。此外，设计师还可以加入交叉、合并等各类运算。在改造一些复杂的零部件时，由于该零件拆分过程比较困难，需要使用三维实体模型，而在新的零部件、基本器件装备图和零部件设计完成之后，机械设备整体的模型构件也就完成了。
结束语
综上所述，在现代建筑工程中，企业与设计人员需要正确认识到CAD技术的应用价值，将技术应用于建筑结构设计始终，确保技术优势得到充分发挥。同时，为满足全新的建筑结构设计需求，需要推动CAD 技术体系优化创新，持续完善技术功能，以促进我国建筑业的信息化、现代化发展。
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