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水工混凝土結構CAD系統設計
摘要：基于新修訂水工結構設計規范的水工混凝土結構CAD系統，以中文Windows為操作平臺，采用先進高效的VB語言和面向對象的程序設計方法，具有良好的人機交互界面.本文詳細介紹水工混凝土結構CAD系統的總體設計原則以及文件系統、結構分析、素混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土、規范查詢等功能模塊的設計思路.
關鍵詞：混凝土結構 水工結構 計算機輔助設計 結構分析 VB CAD
計算機輔助設計（CAD）技術以其設計工期短、設計質量高、設計成本低等優點在航空、汽車、電子、機械制造、土木建筑等行業中得到了廣泛的應用.相對而言，我國水工結構設計中CAD技術的應用較為落后.
80年代中期，國內曾形成一股水工結構設計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，而通常的設計院若干年才完成一個或幾個水利工程的設計，不像建筑設計院每人每年要完成幾個甚至幾十個工程的設計，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，再加上水工結構設計的復雜性，水工結構CAD技術未能得到應有的發展.許多設計單位自行編制了若干常用小程序，諸如框架結構內力計算程序，鋼筋混凝土結構配筋設計程序等，這類程序在實際工程結構計算方面確實起到了一定的作用.部分CAD技術應用較好的設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發展很快，已真正進入CAD的應用階段.我國有關部門已正式將計算機輔助設計的出圖率和優化設計所占的比重作為評定設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，隨著科學技術的發展，水工結構設計理論有了長足的發展.基于GB50199—94《水利水電工程結構可靠度設計統一標準》的新一輪水工結構設計規范幾年前就已開始修訂，目前已有多本規范正式頒布實施.例如，從1997年5月1日起實施的SL／T191—96《水工混凝土結構設計規范》采用近似概率極限狀態設計法取代原來的半概率半經驗設計法，理論上更趨完善，但設計也更復雜.因此，大力開展水工結構CAD的研究勢在必行，研制開發一套基于上述新規范的水工混凝土結構CAD系統很有必要，而且也是可能的，具有較大的理論和實際應用價值.
1 系統總體設計原則
水工混凝土結構CAD系統總體設計時遵循了以下原則：
a． 集成化計算機輔助設計系統與可持續發展相結合的原則.目前，國內外開發的一個顯著特點就是集成化.集成化計算機輔助設計具有資料查詢、科學計算、繪圖與圖形顯示、仿真模擬、綜合分析、優化以及咨詢等功能，其范圍涉及可行性研究、總體規劃、初步設計、技術設計、施工圖設計、設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、排架及連續梁結構計算與施工圖繪制的PK和用來進行鋼筋混凝土結構平面結構設計的PMCAD.以后又逐漸開發出框架、框架剪力墻、剪力墻結構空間協同分析計算XTJS，剪力墻結構計算機輔助設計JLQ等，還開發出三維建筑設計APM，給排水設計WPM，建筑采暖設計HPM，建筑電氣設計EPM，建筑通風設計CPM等，這些之間實現了一定程度的數據共享，形成了集建筑設計、結構設計、給排水設計、采暖設計、電氣設計、通風設計為一體的集成化計算機輔助設計系統.水工混凝土結構CAD系統理應包括結構設計的全過程，首先在圖形編輯狀態下進行結構布置，然后自動形成計算簡圖并進行結構分析，再進行配筋設計，最后直接形成結構施工圖.但鑒于水工混凝土結構設計的復雜性，要在短期內完成上述全部功能有很大的困難.所以，該系統的初級階段主要包括結構分析、結構設計及規范查詢等內容，但考慮到其可持續發展的要求，預留了大量接口，為今后形成大規模集成化系統作了充分準備.
b． 具有良好的用戶界面.目前開發的都是基于中文Windows操作系統的.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，開發基于Windows的應用
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