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[摘 要]随着计算机软件开发技术的快速发展，CAD技术在工业设计中得到了广泛的推广，尤其是在重工业领域得到了普遍的应用。计算机工业设计包括图形设计、工艺参数和实体设计，以及三维模型的建立。CAD技术使工业设计更加的完美和精确，本文阐述了CAD技术在钢结构设计中的应用，使钢结构设计能够体现出现代审美的理念。
[关键词]CAD技术；钢结构设计；应用
中图分类号：S252 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）08-0114-01
CAD技术是一门结合计算机科学与工程学科的边缘性学科。计算机辅助设计为工业设计者提供了设计中所用的各种资源，包括模型设计、图像、动画、设计计算、功能建模以及设计的规范标识等，包括产品数据的表达（几何形状及尺寸、结构配置、功能描述、材料及性质、制造要求），也包括数据交换的方法、标准和工具，以及系统连接的用户接口。计算机辅助设计是工业产品设计者提供一个辅助性的设计系统，设计者利用设备对工业产品进行规划、分析、模拟、评价、修改并形成最终方案的文档性创造活動。在CAD技术的辅助下，设计者发挥自己的想象力、创造力，以及凭借着设计经验，对图像有机组合，综合运用多学科的知识完成产品设计和产品描述，从而提高了设计工作的效率。CAD技术的应用是工业现代化发展的趋势，将计算机技术和图像学技术结合起来，广泛用于土木工程、机械生产、航空航天、化工制造、电子生产等各个设计领域，CAD技术的应用对工业的发展做出了巨大的贡献。
一、钢结构中CAD技术的应用现状
1.制造集成化以及计算机的辅助设计
一些较为发达的国家，研究钢结构中的CAD系统中，是制造集成化以及计算机辅助设计时期，对于三维模型技术的合理利用，可以将较为繁琐的结构实体生成，同时可以对标准节点以及结构构件的设计自动完成，然后会将工厂车间中所加工的图纸产生，能够和数控机床结合，将数据交换实现，结果文件的加工能够在加工方面使用，设计者还能够按照自身的具体需求来把节点细致修改。就三维技术而言，实体结构模型的形态，设计者能够在屏幕上观看，可以在第一时间对问题分析，同时对其修改。
2.计算机的辅助分析
应用有限元技术可以在结构设计过程中，将计算机辅助技术有效推动。所谓有限元技术就是将求解区域的复杂性，分割成一些形状较为简单的小型单元，将这样离散化的方式有效应用，就能够将温度、压力、位移以及应力等问题，衍变成几个单元节点的场变量值。这样的方式可以将代数方程组获得。在精度的求解方面所使用的是单元、单元类型以及数量的插值函数。并且，已经普及到工程技术中，例如：MARC、ANSYS、ABAQUS等软件，都能够开展结构的复合材料力学分析、断裂分析以及弹塑分析、动力分析以及静力分析等。这些软件的应用，一方面能够将结构分析设计完成，还能够按照设计者的需求来将节点的大样图纸，和工程的设计图纸完整绘制。
3.计算机的辅助设计
结构设计软件可以把不同性质的材料特点以及设计规范完善考虑，按照工程设计的具体要求，CAD系统得以形成。国内的一些钢筋混凝土的CAD系统，在开发问题上较为灵活，一方面能够开展基本构件的设计，以及结构的计算分析流程，另一方面还能够按照不同的要求对施工的图纸自动生成。一些钢结构的分析能够应用在CAD系统中，可是和钢结构的具体需求上，还是会存在着一定的差异性，不能够细致的考虑到整体的结构设计。钢结构在设计方面，当前所使用的方式要将专用软件或者通用软件所完成的构件设计、结构的分析设计放在首位，此外，还要使用AutoCAD等绘图系统对图纸进行全面的绘制。例如：梁支撑节点、柱间支撑、吊车梁的牛腿节点、柱脚的节点、柱与梁的拼装节点等都是手工对其完成的。
二、CAD技术在钢结构设计中的应用
1.结构分析计算
在20世纪80年代前后，在建筑结构分析方面已经能够运用计算机进行数值分析、结构模型运算、结构设计等，但此时仍然采用数据文件格式进行结构分析和设计软件的输入输出。每一个项目的结构设计与分析需要进行反复调整，数据文件需要不断修改，在这种情况下，可能出现错误，继而影响结构的设计和分析的正确性。对钢结构进行适当的结构分析计算软件的开发和改进是十分必要的。
2.前后处理结构计算
由于数据文件会被经常进行修改，会导致数据出错，应用极为不方便，所以产生了具有前后处理的结构分析计算软件。这种人机交互的方式输入数据，具有直观、简单、准确的特点，能大大提高工作效率。虽然人机交互的方式有极大的好处，但是软件处理的结构具有严格的规则，一旦结构稍微复杂一点，便无法进行软件处理，具有一定的局限性。
3.结构CAD及其系列化
结构CAD在设计行业已经被广泛应用了，并且取得了很好的效果。开发结构CAD相关设计软件，需要为使用者提供交互性能好的显示界面，而且能够及时地将各种基础理论以及行业规范更新到计算机程序中。结构CAD的开发工作量比较大，能够自动生成施工图纸的绘制并产生图纸。在建筑结构领域大力推广这些设计软件，能大大提高建筑设计的精度、水平和效率，对行业的发展起到推动作用。结构CAD及其系列化的发展有利于推动工程设计的发展，尤其是在钢结构设计中，能够避免各种不必要的开支，节省人力、物力。
三、CAD系统的展望
我国的网络技术在不断的发展，那么CAD系统在应用方面会在最大程度上将新型的基于得到提供，会将工程项目作为主体，对其分散给不同的设计人员，成功的让一个虚拟群体组成，不同的障碍会达到超越的功效。例如：不同形式的计算机应用系统、应用领域以及地理位置等，进行协同性的工程项目设计。同时，这样的方面能够让不同领域中的专家把工作的结果清晰了解，还会拥有同一个目标对其努力。在CAD技术和计算机技术的普遍应用，一些有关的不同专业以及结构设计，一定会让集成化系统有效形成，在系统的功能方面也会逐渐增强，能够将整体的效率在设计方面逐渐提升。
钢结构是我国应用较为广泛的工程，那么在分析实用化、商品化的CAD系统是非常重要的。在研究CAD技术的过程中，一定要将计算机硬件透彻了解，才可以把钢结构的设计需求有效掌握。施工图中的自动生成能力是CAD技术的基本性能，要把专业类库有效建立，钢结构能够组成的基本对象为型钢、焊缝、螺栓以及钢板，CAD能够让具有实际意义的结构对象得出，让手工的设计和系统设计保持统一。因此，要力求在钢结构设计中普及CAD技术的应用。。
参考文献
[1] 余志祥，赵世春.三维CAD技术在复杂钢结构工程中的应用[J].钢结构，2008（7）.
[2] 刘红，徐志强.探讨CAD技术在钢结构设计中的应用[J].中国建筑金属结构，2013（12）.
[3] 赫恩.计算机图形学[M].蔡士杰译.北京：电子工业出版社，2005.
[关键词]CAD技术；钢结构设计；应用
中图分类号：S252 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）08-0114-01
CAD技术是一门结合计算机科学与工程学科的边缘性学科。计算机辅助设计为工业设计者提供了设计中所用的各种资源，包括模型设计、图像、动画、设计计算、功能建模以及设计的规范标识等，包括产品数据的表达（几何形状及尺寸、结构配置、功能描述、材料及性质、制造要求），也包括数据交换的方法、标准和工具，以及系统连接的用户接口。计算机辅助设计是工业产品设计者提供一个辅助性的设计系统，设计者利用设备对工业产品进行规划、分析、模拟、评价、修改并形成最终方案的文档性创造活動。在CAD技术的辅助下，设计者发挥自己的想象力、创造力，以及凭借着设计经验，对图像有机组合，综合运用多学科的知识完成产品设计和产品描述，从而提高了设计工作的效率。CAD技术的应用是工业现代化发展的趋势，将计算机技术和图像学技术结合起来，广泛用于土木工程、机械生产、航空航天、化工制造、电子生产等各个设计领域，CAD技术的应用对工业的发展做出了巨大的贡献。
一、钢结构中CAD技术的应用现状
1.制造集成化以及计算机的辅助设计
一些较为发达的国家，研究钢结构中的CAD系统中，是制造集成化以及计算机辅助设计时期，对于三维模型技术的合理利用，可以将较为繁琐的结构实体生成，同时可以对标准节点以及结构构件的设计自动完成，然后会将工厂车间中所加工的图纸产生，能够和数控机床结合，将数据交换实现，结果文件的加工能够在加工方面使用，设计者还能够按照自身的具体需求来把节点细致修改。就三维技术而言，实体结构模型的形态，设计者能够在屏幕上观看，可以在第一时间对问题分析，同时对其修改。
2.计算机的辅助分析
应用有限元技术可以在结构设计过程中，将计算机辅助技术有效推动。所谓有限元技术就是将求解区域的复杂性，分割成一些形状较为简单的小型单元，将这样离散化的方式有效应用，就能够将温度、压力、位移以及应力等问题，衍变成几个单元节点的场变量值。这样的方式可以将代数方程组获得。在精度的求解方面所使用的是单元、单元类型以及数量的插值函数。并且，已经普及到工程技术中，例如：MARC、ANSYS、ABAQUS等软件，都能够开展结构的复合材料力学分析、断裂分析以及弹塑分析、动力分析以及静力分析等。这些软件的应用，一方面能够将结构分析设计完成，还能够按照设计者的需求来将节点的大样图纸，和工程的设计图纸完整绘制。
3.计算机的辅助设计
结构设计软件可以把不同性质的材料特点以及设计规范完善考虑，按照工程设计的具体要求，CAD系统得以形成。国内的一些钢筋混凝土的CAD系统，在开发问题上较为灵活，一方面能够开展基本构件的设计，以及结构的计算分析流程，另一方面还能够按照不同的要求对施工的图纸自动生成。一些钢结构的分析能够应用在CAD系统中，可是和钢结构的具体需求上，还是会存在着一定的差异性，不能够细致的考虑到整体的结构设计。钢结构在设计方面，当前所使用的方式要将专用软件或者通用软件所完成的构件设计、结构的分析设计放在首位，此外，还要使用AutoCAD等绘图系统对图纸进行全面的绘制。例如：梁支撑节点、柱间支撑、吊车梁的牛腿节点、柱脚的节点、柱与梁的拼装节点等都是手工对其完成的。
二、CAD技术在钢结构设计中的应用
1.结构分析计算
在20世纪80年代前后，在建筑结构分析方面已经能够运用计算机进行数值分析、结构模型运算、结构设计等，但此时仍然采用数据文件格式进行结构分析和设计软件的输入输出。每一个项目的结构设计与分析需要进行反复调整，数据文件需要不断修改，在这种情况下，可能出现错误，继而影响结构的设计和分析的正确性。对钢结构进行适当的结构分析计算软件的开发和改进是十分必要的。
2.前后处理结构计算
由于数据文件会被经常进行修改，会导致数据出错，应用极为不方便，所以产生了具有前后处理的结构分析计算软件。这种人机交互的方式输入数据，具有直观、简单、准确的特点，能大大提高工作效率。虽然人机交互的方式有极大的好处，但是软件处理的结构具有严格的规则，一旦结构稍微复杂一点，便无法进行软件处理，具有一定的局限性。
3.结构CAD及其系列化
结构CAD在设计行业已经被广泛应用了，并且取得了很好的效果。开发结构CAD相关设计软件，需要为使用者提供交互性能好的显示界面，而且能够及时地将各种基础理论以及行业规范更新到计算机程序中。结构CAD的开发工作量比较大，能够自动生成施工图纸的绘制并产生图纸。在建筑结构领域大力推广这些设计软件，能大大提高建筑设计的精度、水平和效率，对行业的发展起到推动作用。结构CAD及其系列化的发展有利于推动工程设计的发展，尤其是在钢结构设计中，能够避免各种不必要的开支，节省人力、物力。
三、CAD系统的展望
我国的网络技术在不断的发展，那么CAD系统在应用方面会在最大程度上将新型的基于得到提供，会将工程项目作为主体，对其分散给不同的设计人员，成功的让一个虚拟群体组成，不同的障碍会达到超越的功效。例如：不同形式的计算机应用系统、应用领域以及地理位置等，进行协同性的工程项目设计。同时，这样的方面能够让不同领域中的专家把工作的结果清晰了解，还会拥有同一个目标对其努力。在CAD技术和计算机技术的普遍应用，一些有关的不同专业以及结构设计，一定会让集成化系统有效形成，在系统的功能方面也会逐渐增强，能够将整体的效率在设计方面逐渐提升。
钢结构是我国应用较为广泛的工程，那么在分析实用化、商品化的CAD系统是非常重要的。在研究CAD技术的过程中，一定要将计算机硬件透彻了解，才可以把钢结构的设计需求有效掌握。施工图中的自动生成能力是CAD技术的基本性能，要把专业类库有效建立，钢结构能够组成的基本对象为型钢、焊缝、螺栓以及钢板，CAD能够让具有实际意义的结构对象得出，让手工的设计和系统设计保持统一。因此，要力求在钢结构设计中普及CAD技术的应用。。
参考文献
[1] 余志祥，赵世春.三维CAD技术在复杂钢结构工程中的应用[J].钢结构，2008（7）.
[2] 刘红，徐志强.探讨CAD技术在钢结构设计中的应用[J].中国建筑金属结构，2013（12）.
[3] 赫恩.计算机图形学[M].蔡士杰译.北京：电子工业出版社，2005.