關于鋼筋混凝土筒倉頂蓋CAD系統的研究

張 昊，王錄民，梁醒培，許啟鏗

(河南工業大學 土木建筑學院，河南 鄭州 450001)

關于鋼筋混凝土筒倉頂蓋CAD系統的研究

張 昊，王錄民，梁醒培，許啟鏗

(河南工業大學 土木建筑學院，河南 鄭州 450001)

基于面向對象技術，在Windows平臺上利用VC++6.0語言開發了與AutoCAD接口的鋼筋混凝土筒倉頂蓋CAD系統.該系統從內力計算到施工圖的繪制全部由計算機自動完成,實現了筒倉倉頂荷載向倉身的自動傳遞，具有良好的人機交互性能，能有效進行設計方案優化，提高設計質量和設計效率.

筒倉頂蓋;CAD;面向對象

0 前言

隨著計算機輔助設計技術的迅猛發展,大量的計算機工程設計軟件應運而生，比如，中國建筑科學研究院開發的PKPM系列，目前已發展成集建筑、結構、水、暖、電以及概預算等功能于一體的CAD系統.但對于特種結構,特別是糧食筒倉CAD系統的開發卻遠遠落后于一般的應用性軟件，文獻［1］和［2］已完成了鋼筋混凝土筒倉CAD系統的基礎和倉壁設計部分.市面上，雖然已經有少數能間接用于筒倉頂蓋設計的軟件，但其卻不能與倉身設計有機結合;如果用這些軟件來進行筒倉頂蓋設計，倉頂傳遞給倉身的荷載只能靠手工輸入，而且精度往往也得不到保證；另外，這些軟件不能自動生成結構計算書和結構施工圖，筒倉設計自動化程度也大大降低.而筒倉CAD應該是一個完整的、自動化程度和計算精度較高的系統，為完善此系統，本文對鋼筋混凝土筒倉頂蓋CAD系統進行了研究，它是基于面向對象技術，利用VisualC++開發的適用于鋼筋混凝土筒倉頂蓋結構的CAD集成軟件.此系統能自動完成筒倉頂蓋梁板結構的內力分析、配筋計算、施工圖繪制等，而且能提供與AUTOCAD軟件的接口；與其他類似軟件相比,筒倉頂蓋CAD系統具有很高的集成性、先進性和易用性,較好地滿足了筒倉頂蓋梁板結構設計的需要.

1 力學計算模型

一般情況下，鋼筋混凝土筒倉頂蓋板被倉頂布置的梁分成很多規則板和不規則板，對于規則板，可直接根據建筑結構靜力計算手冊進行設計；但是，對于不規則板，只能按建筑結構靜力計算手冊近似將其簡化為相應的三角形板或矩形板，這必然導致計算結果具有一定的近似性［3］.而有限單元法則可以通過細分單元等方法，使力學計算模型更接近實際工程，能進一步提高結構計算的精度，因此筒倉頂蓋CAD系統的結構計算模塊采用了板殼單元和空間梁單元相結合的有限元分析計算模塊，更好地考慮了構件的幾何性質、變形特征、受力方式以及相互作用關系等，正確地反映了筒倉頂蓋梁板結構的實際工作狀態［4］.

2 開發語言%%%

結合實際編制需要和VC++的特點，筒倉頂蓋CAD系統選用了VC++作為開發語言.VC++是由微軟公司開發的專門用于Windows應用程序的可視化編程工具，它主要由C/C++編譯器和連接器、可視化開發環境、微軟基礎類庫MFC(Microsoft Foundation Classes)3個部分組成，其中，MFC中大量正確的、優化的、功能強大的代碼可以在編程時直接應用［5-7］，這樣極大地加快了程序的開發速度.另外，只要有C++編程經驗的工程技術人員能很容易掌握VC++的使用.

3 CAD接口技術

筒倉頂蓋CAD系統在進行施工圖輸出后，設計人員往往還要根據工程實際情況對施工圖進行相應的修改，因此，該系統就需要一個功能強大的圖形編輯平臺.而一個簡單的CAD圖形編輯平臺只要具備完善的功能，最起碼也需要10萬行以上的代碼，因此該系統選用了外掛的AutoCAD系列軟件圖形編輯平臺.在進行結構設計時，筒倉頂蓋CAD系統不能運用VC++語言直接生成AutoCAD平臺所需的DWG文件，而是自動生成了一種DXF形式的文件格式，利用AutoCAD的DXF IN命令將圖形導入到AutoCAD后便可以進行相應的圖形修改、編輯［8］.

4 筒倉頂蓋CAD系統

在筒倉頂蓋CAD系統中，若要進行筒倉頂蓋梁板結構設計，首先要確定筒倉頂蓋設計參數，例如，筒倉的直徑大小，倉頂梁的截面尺寸，頂板的厚度；其次要確定倉上層傳來的荷載，倉頂的荷載等.很顯然，以上工作如果采用數據文件錄入的方式，用戶若想要得到一個比較合理的設計方案，必然需要對設計參數進行反復修改，而每一次參數的修改都勢必會造成從頭到尾的重新計算，這將大大降低用戶的設計效率.所以，采取數據文件或簡單交互數據輸入顯然已不能滿足用戶對系統的要求.

在筒倉頂蓋CAD系統中，基于面向對象的語言，采用了圖形界面友好的人機交互式數據錄入方式，為用戶提供了較為完善的數據輸入環境，設計人員可以根據設計需要隨時修改其中某一參數的數值而無需考慮別的因素.另外，本系統的錯誤捕捉機制，能準確地對不合理的數據進行智能化識別和提示.本系統的具體操作步驟如圖1所示.

5 實例計算%

某鋼筋混凝土糧食立筒倉，支承形式為筒壁支承，倉底漏斗為鋼筋混凝土漏斗，倉壁內徑10 m，倉壁高20 m，倉內儲料為小麥；倉頂為梁板結構，其中，梁寬b=250 mm，高h=600 mm,板厚為120 mm；混凝土等級為C25,鋼筋等級為I級和II級，鋼筋混凝土的彈性模量為E=3×1010N/m2,泊松比u＝0.167；倉頂恒載為5 kN/m2，活荷載為3 kN/m2，梁上線荷載為12 kN/m.

運行筒倉頂蓋CAD系統，輸入相應的參數可得到梁板的內力如圖2—圖3所示,倉頂蓋部分施工圖如圖4—圖6所示.

圖1 操作步驟

圖2 梁內力輸出結果

圖3 板內力輸出結果

圖4 結構平面圖

圖5 梁配筋圖

圖6 板配筋圖

6 結束語

筒倉頂蓋CAD系統是基于當今先進的開發平臺和編程技術而開發的一套筒倉頂蓋結構計算機輔助設計系統.該系統由前處理數據輸入模塊、結構分析模塊和后處理圖形輸出模塊3個模塊組成，能自動完成從內力計算到施工圖輸出,基本能滿足結構建模、設計和繪圖等要求；該系統實現了倉頂蓋和倉身系統的有機銜接，提高了整個筒倉CAD軟件的系統性、完整性、計算精度；該系統人機交互性能好、使用方便、運行速度快，大大提高了設計效率和設計質量.當然,由于該系統開發完成的時間較短，還需要經過更多的工程實踐和設計人員的檢驗，有些功能還有待進一步地完善.

［1］ 徐光興.混凝土圓形筒倉計算機輔助設計［D］.鄭州：鄭州工程學院，2002.

［2］ 黃玉林.鋼筋混凝土筒倉地基基礎計算機輔助設計［D］.鄭州：鄭州工程學院，2004.

［3］ 王振清.糧倉建筑與結構［M］.北京：中國商業出版社,1992.

［4］ 王元漢，李麗娟，李銀平.有限單元法基礎與程序設計［M］.廣州：華南理工大學出版，2001.

［5］ 潘愛民，王國印.Visual C++技術內幕［M］.北京：清華大學出版社,2004.

［6］ 侯俊杰.深入淺出MFC［M］.武漢：華中科技大學出版社,2004.

［7］ 吳曉涵.面向對象結構分析程序設計［M］.北京：科學出版社，2002.

［8］ 李殊驍，王曉玲，劉文彥，等.開發AutoCAD的幾種接口方式比較［J］.吉林化工學院學報，1998, 15(4)：59-62.

STUDY ON REINFORCED CONCRETE SILO COPING CAD SYSTEM

ZHANG Hao,WANG Lu-min,LIANG Xing-pei,XU Qi-keng
(School of Civil Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China)

Based on object-oriented technology,we utilized VC++6.0 to develop a reinforced concrete silo coping CAD system with an interface to AutoCAD on windows platform.The procedure from internal force calculation to construction drawing plotting in the system could be automatically accomplished by the computer achieving the automatic transmission of loads from the silo coping to the silo wall.Moreover,the CAD system had good man-machine interaction performance and was effective in optimizing the design scheme,thereby improving design quality and design efficiency.

silo coping;CAD;object-oriented

TP391.7

B

1673-2383(2012)04-0082-03

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20120829.1722.201204.82_019.html

網絡出版時間：2012-08-29 05:22:00 PM

2011-11-14

河南省科技攻關資助項目（0524220060）

張昊（1979—），男，河南周口人，講師，主要從事儲倉結構、散體物料壓力理論及結構工程CAD研究.