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朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁[公司名稱]需求分析文檔基于AutoCAD的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件結(jié)43張劭琨2017-6-25

目錄第一章設(shè)計(jì)引言 21.1 項(xiàng)目背景 21.2 現(xiàn)有軟件 21.2.1 AutoCAD 21.2.2 PKPM 21.2.3 SAP2000 31.2.4 Midas 31.2.5 Revit 31.2.6 ABAQUS 41.2.7 ANSYS 4第二章軟件概述 52.1 開辟目標(biāo) 52.2 用戶群體 52.3 系統(tǒng)特點(diǎn) 5第三章系統(tǒng)分析 63.1 功能要求 63.1.1 建立模型模塊 63.1.2 參數(shù)設(shè)定模塊 73.1.3 分析處理模塊 73.1.4 文件生成模塊 83.1.5 團(tuán)隊(duì)配合模塊 83.1.6 協(xié)助關(guān)于模塊 83.2 性能要求 83.3 運(yùn)行要求 93.4 邏輯模型 103.5 開辟計(jì)劃 10

第一章設(shè)計(jì)引言項(xiàng)目背景土木工程學(xué)科是發(fā)明性與重復(fù)性綜合的學(xué)科，其中對(duì)于工程和設(shè)計(jì)主意的分析、研究等等都屬于發(fā)明性的工作，與人的發(fā)散性的發(fā)明性的思維是分不開的。近幾年來，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，土木工程中越來越多地應(yīng)用了結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)軟件。但是，即使是在計(jì)算機(jī)普及的情況下，行業(yè)中依然存在無數(shù)重復(fù)性的勞動(dòng)，大量精力都花費(fèi)在繪圖建模上，而且各個(gè)軟件之間沒有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分享，通用性低，形成了專業(yè)劃分的信息孤島。本設(shè)計(jì)軟件為基于AutoCAD的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，系本人在清華大學(xué)土木工程系就讀期間《土木工程CAD技術(shù)基礎(chǔ)》的大作業(yè)，在上課學(xué)過的軟件工程、AutoCAD二次開辟環(huán)境ObjectARX、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等知識(shí)的基礎(chǔ)上，集成已有軟件的有限元計(jì)算模塊，實(shí)現(xiàn)在AutoCAD中迅速建模并能通過結(jié)構(gòu)分析得出設(shè)計(jì)所需數(shù)據(jù)，以便之后的進(jìn)一步利用。該軟件操作容易，上手較快，同時(shí)搭建的平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)交流，從而大大提高設(shè)計(jì)效率，以便工程師們能把更多的精力放在發(fā)明性的工作上面，促進(jìn)我國(guó)土木工程行業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)有軟件經(jīng)調(diào)查研究，我國(guó)土木工程行業(yè)目前應(yīng)用較為廣泛的軟件主要有以下幾種，下面我將對(duì)其分離舉行分析。AutoCADAutoCAD軟件是由美國(guó)歐特克有限公司（Autodesk）出品的一款自動(dòng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，可以用于繪制二維制圖和基本三維設(shè)計(jì)，通過它無需懂得編程，即可自動(dòng)制圖，因此它在全球廣泛使用，可以用于土木建造，裝點(diǎn)裝潢，工業(yè)制圖，工程制圖，電子工業(yè)，服裝加工等多方面領(lǐng)域。AutoCAD具有完美的圖形繪制功能、強(qiáng)大的圖形編輯功能、可以采用多種方式舉行二次開辟或用戶定制、可以舉行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換、支持多種硬件設(shè)備、支持多種操作平臺(tái)，通用性較強(qiáng)，但其多用于圖形設(shè)計(jì)，專業(yè)性較差，無法完成結(jié)構(gòu)計(jì)算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等工作。PKPMPKPM是一個(gè)系列，除了建造、結(jié)構(gòu)、設(shè)備（給排水、采暖、通風(fēng)空調(diào)、電氣）設(shè)計(jì)于一體的集成化CAD系統(tǒng)以外，目前PKPM還有建造概預(yù)算系列（鋼筋計(jì)算、工程量計(jì)算、工程計(jì)價(jià)）、施工系列軟件（投標(biāo)系列、安全計(jì)算系列、施工技術(shù)系列）、施工企業(yè)信息化（目前全國(guó)無數(shù)特級(jí)資質(zhì)的企業(yè)都在用PKPM的信息化系統(tǒng)）。PKPM能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)計(jì)算、施工圖繪制、自動(dòng)生成計(jì)算書等多種功能，且上手較為容易，故在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)行業(yè)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)占有率達(dá)90%以上，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為普遍的CAD系統(tǒng)。但其穩(wěn)定性有待改善，且與其他軟件兼容性較差，無法做到信息的實(shí)時(shí)反饋，同時(shí)因?yàn)槠涓鱾€(gè)模塊互相分離，也無法滿意建造全生命周期的要求。SAP2000SAP2000程序于1996年問世，它是SAP產(chǎn)品系列中第一個(gè)以Windows視窗為操作平臺(tái)的程序，擁有強(qiáng)大的可視界面和方便的人機(jī)交互功能。在這個(gè)看似容易的界面中，可以完成模型的創(chuàng)建和修改、計(jì)算結(jié)果的分析和執(zhí)行、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的檢查和優(yōu)化以及計(jì)算結(jié)果的圖表顯示（包括時(shí)程反應(yīng)的位移曲線、反應(yīng)譜曲線、加速度曲線）和文本顯示等等，從最容易的問題到最復(fù)雜的工程項(xiàng)目，都異常方便快捷。SAP2000三維結(jié)構(gòu)整體性能分析、空間建模方便，荷載計(jì)算功能完美，可從CAD等軟件導(dǎo)入，文本輸入輸出功能完美。結(jié)構(gòu)彈性靜力及時(shí)程分析功能相當(dāng)不錯(cuò)，效果高，后處理方便。但其多用于結(jié)構(gòu)計(jì)算，功能較為單一，與其他軟件的直接交互較差，不利于設(shè)計(jì)過程中提高效率。MidasMidas中文名邁達(dá)斯，是一種有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有限元分析軟件，分為建造領(lǐng)域、橋梁領(lǐng)域、巖土領(lǐng)域、仿真領(lǐng)域四個(gè)大類。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)常用MidasGEN來舉行結(jié)構(gòu)計(jì)算。Midas三維建模方便，荷載定義等操作均較為直觀，可自動(dòng)對(duì)生成結(jié)構(gòu)舉行驗(yàn)算，生成相應(yīng)的數(shù)據(jù)。但其軟件穩(wěn)定性相較，同時(shí)與SAP2000一樣多用于結(jié)構(gòu)計(jì)算，無法實(shí)現(xiàn)后續(xù)工作。RevitRevit是Autodesk公司一套系列軟件的名稱。Revit系列軟件是專為建造信息模型(BIM)構(gòu)建的，可協(xié)助建造設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)、建造和維護(hù)質(zhì)量更好、能效更高的建造。Revit是我國(guó)建造業(yè)BIM體系中使用最廣泛的軟件之一。Revit較好的體現(xiàn)了建造全生命周期的概念，能做到設(shè)計(jì)過程中信息的實(shí)時(shí)反饋，便于建造師、結(jié)構(gòu)師等人的互相協(xié)調(diào)工作，但目前其軟件操作較為復(fù)雜，用于工程項(xiàng)目的實(shí)施需要相關(guān)熟練人士，較難普及，同時(shí)其對(duì)我國(guó)規(guī)范、設(shè)計(jì)參數(shù)等有一定缺失，使用過程中可能會(huì)浮上一些問題。ABAQUSABAQUS是一套功能強(qiáng)大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對(duì)容易的線性分析到許多復(fù)雜的非線性問題。ABAQUS包括一個(gè)豐盛的、可模擬隨意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復(fù)合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質(zhì)材料，作為通用的模擬工具，ABAQUS除了能解決大量結(jié)構(gòu)（應(yīng)力/位移）問題，還可以模擬其他工程領(lǐng)域的許多問題，例如熱傳導(dǎo)、質(zhì)量蔓延、熱電耦合分析、聲學(xué)分析、巖土力學(xué)分析（流體滲透/應(yīng)力耦合分析）及壓電介質(zhì)分析。ANSYSANSYS軟件是美國(guó)ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）軟件，能與多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD，computerAideddesign）軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分享和交換，如Creo，NASTRAN，Alogor，I－DEAS，AutoCAD等。是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械發(fā)明、能源、汽車交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ANSYS功能強(qiáng)大，操作容易方便，現(xiàn)在已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件，在歷年的FEA評(píng)選中都名列第一。目前，中國(guó)100多所理工院校采用ANSYS軟件舉行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件。

第二章軟件概述開辟目標(biāo)該軟件依托于AutoCAD系統(tǒng)的二次開辟，其目標(biāo)是協(xié)助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員通過交互式操作較為快捷的建立模型、設(shè)定參數(shù)，同時(shí)借助于外部的有限元分析部分得出數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果，自動(dòng)生成圖紙、計(jì)算書、報(bào)告等文件。此外，該軟件能通過云端平臺(tái)實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)配合、數(shù)據(jù)分享，交流方便、可靠性強(qiáng)，能將信息及時(shí)舉行反饋。系統(tǒng)還將實(shí)現(xiàn)功能完美的本地協(xié)助系統(tǒng)，將所有的操作命令的說明集成到AutoCAD的協(xié)助系統(tǒng)中，并提供相應(yīng)的示范。用戶群體本軟件的面向用戶群體主要為負(fù)責(zé)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的公司、企業(yè)、事務(wù)所、相關(guān)設(shè)計(jì)院以及相關(guān)大學(xué)和科研單位，使用者須具有一定土木工程行業(yè)的專業(yè)知識(shí)，并能熟練運(yùn)用AutoCAD。他們能夠異常清晰地了解混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程和特點(diǎn)，可以在任何階段使用AutoCAD集成系統(tǒng)自己建模完成工作，也可以從建造模型中導(dǎo)入模型，對(duì)導(dǎo)入模型舉行結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算等內(nèi)容，為后續(xù)的施工設(shè)計(jì)提供良好的保障。針對(duì)本軟件的詳細(xì)操作，用戶可藉由軟件提供的協(xié)助文件舉行了解。該軟件主要運(yùn)用于項(xiàng)目的開辟階段，各方人員可利用該軟件舉行設(shè)計(jì)并實(shí)時(shí)舉行交流，統(tǒng)一計(jì)劃后生成計(jì)算書及圖紙，為后續(xù)工作做決定。系統(tǒng)特點(diǎn)該軟件相較于目前市面上已有的各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、該軟件依托于AutoCAD，操作與其較為相似，專業(yè)人士上手較快；2、兼容較多軟件，可直接導(dǎo)入模型，免去重復(fù)建模的棘手；3、提供國(guó)內(nèi)所用規(guī)范及各類參數(shù)，方便設(shè)計(jì)人員使用及查詢，使其越發(fā)具有普適性；4、針對(duì)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者能夠迅速、確切的完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，使得設(shè)計(jì)及施工越發(fā)高效；5、可利用云端平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)分享；6、軟件的二次開辟較為方便，用戶可按照自身需求定制。第三章系統(tǒng)分析功能要求該系統(tǒng)包含6個(gè)模塊，分離為建立模型模塊、參數(shù)設(shè)定模塊、分析處理模塊、文件生成模塊、團(tuán)隊(duì)配合模塊以及協(xié)助關(guān)于模塊。建立模型模塊用于迅速搭建結(jié)構(gòu)模型，參數(shù)設(shè)定模塊用于使用者設(shè)定材料、荷載等參數(shù)，分析處理模塊用于按照已有信息舉行結(jié)構(gòu)分析得出計(jì)算結(jié)果，文件生成模塊用于生成圖紙、報(bào)告等文件，團(tuán)隊(duì)配合模塊用于輸出計(jì)算結(jié)果并將信息舉行實(shí)時(shí)交互，協(xié)助模塊用于提供軟件使用開辟信息。下面通過各模塊詳細(xì)命令下用戶及系統(tǒng)操作來展示各模塊作用。建立模型模塊命令操作從已有模型導(dǎo)入用戶挑選已有滿意格式要求的文件舉行導(dǎo)入系統(tǒng)讀取文件并將將文件舉行轉(zhuǎn)化成自己能夠處理的文件繪制軸網(wǎng)用戶設(shè)置插入點(diǎn)及軸線數(shù)量、距離等參數(shù)系統(tǒng)建立軸網(wǎng)并顯示，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫繪制梁用戶輸入尺寸等參數(shù)，通過拾取或輸入點(diǎn)的操作繪制梁系統(tǒng)繪制梁并顯示，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫繪制柱用戶輸入尺寸等參數(shù)，通過拾取或輸入點(diǎn)的操作繪制柱系統(tǒng)繪制柱并顯示，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫繪制板用戶輸入板厚等參數(shù)，通過拾取的方式繪制板系統(tǒng)繪制板并顯示，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫繪制墻用戶輸入墻高等參數(shù)，并挑選拾取或輸入點(diǎn)繪制墻系統(tǒng)繪制墻并顯示，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫繪制基礎(chǔ)用戶輸入基礎(chǔ)類型、尺寸等參數(shù)，通過拾取或輸入點(diǎn)的方式繪制基礎(chǔ)系統(tǒng)繪制基礎(chǔ)并顯示，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫參數(shù)設(shè)定模塊命令操作定義材料用戶挑選材料類型及有關(guān)規(guī)范、設(shè)定阻尼比系統(tǒng)將定義好的材料數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫恒活荷載用戶輸入所選荷載形式的荷載大小及方向系統(tǒng)顯示荷載，將其與構(gòu)件關(guān)聯(lián)，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫風(fēng)荷載用戶輸入風(fēng)荷載所需參數(shù)系統(tǒng)將荷載加到結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫雪荷載用戶輸入雪荷載所需參數(shù)系統(tǒng)將荷載加到結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫地震荷載用戶輸入地震荷載所需參數(shù)系統(tǒng)將荷載加到結(jié)構(gòu)上，數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫邊界支承用戶拾取邊界點(diǎn)，選定限制的位移系統(tǒng)將約束賦予結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫荷載組合用戶按照所選規(guī)范自動(dòng)生成荷載組合或手動(dòng)添加系統(tǒng)將定義好的荷載組合數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫分析處理模塊命令操作運(yùn)行分析用戶手動(dòng)控制分析的主意設(shè)置、開始與中止系統(tǒng)將數(shù)據(jù)導(dǎo)入有限元計(jì)算軟件舉行計(jì)算，在將計(jì)算后所得數(shù)據(jù)反饋到數(shù)據(jù)庫中顯示內(nèi)力圖用戶選定荷載組合及要顯示的內(nèi)力項(xiàng)系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)庫中內(nèi)力計(jì)算數(shù)據(jù)，舉行顯示顯示變形圖用戶選定荷載組合及要顯示的位移項(xiàng)系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)庫中位移計(jì)算數(shù)據(jù)，舉行顯示計(jì)算配筋用戶挑選所用鋼筋及相關(guān)規(guī)范，拾取構(gòu)件系統(tǒng)利用有限元軟件中已有的內(nèi)力數(shù)據(jù)分析得出配筋數(shù)據(jù)，反饋到數(shù)據(jù)庫中并舉行顯示內(nèi)力導(dǎo)出用戶選定荷載組合及要內(nèi)力項(xiàng)，挑選文件保存路徑系統(tǒng)將內(nèi)力數(shù)據(jù)保存成文件導(dǎo)出數(shù)據(jù)庫振型計(jì)算用戶選定要顯示的振型系統(tǒng)在有限元軟件中計(jì)算結(jié)構(gòu)振型，并按要求輸出顯示文件生成模塊命令操作生成施工圖用戶輸入圖紙參數(shù)，選定構(gòu)件系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，利用AutoCAD舉行圖紙繪制與顯示生成分析報(bào)告用戶挑選文件風(fēng)格及保存路徑系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成分析報(bào)告并儲(chǔ)存團(tuán)隊(duì)配合模塊命令操作文件導(dǎo)入用戶登陸賬號(hào)，選取所需文件，設(shè)置保存路徑系統(tǒng)銜接云端平臺(tái)，下載文件并保存文件發(fā)布用戶登陸賬號(hào)，選取文件上傳系統(tǒng)銜接云端平臺(tái)，上傳文件協(xié)助關(guān)于模塊命令操作協(xié)助用戶選取協(xié)助主題及演示范例系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，舉行顯示關(guān)于用戶選取所需信息系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，舉行顯示性能要求1、存儲(chǔ)容量：軟件依托于AutoCAD，且通過數(shù)據(jù)庫傳輸數(shù)據(jù)，所占空間較小，可不作要求；2、響應(yīng)時(shí)光：有限元分析部分利用外部軟件，故只能從模型建立部分優(yōu)化算法，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫的儲(chǔ)存方式可做適當(dāng)改進(jìn)，提高效率；3、安全性：本軟件閉源，未經(jīng)許可不得私自舉行更改，但可利用軟件已有命令舉行加工。運(yùn)行要求1、處理器：主頻2.0GHz及以上2、內(nèi)存：2G以上3、操作系統(tǒng)：Windows7，Windows8，Window10，Macintosh4、支撐軟件：AutoCAD2014，MicrosoftVisualStudio2010，ObjectARX2014,SAP2000，Midas，ABAQUS，ANSYS（后面四個(gè)按照用戶分析需要有挑選的安