建筑金属桁架结构计算机辅助设计系统研究

摘要

桁架结构被广泛的应用于大跨度的公共建筑中，具有布置灵活、造型丰富、结构体系复杂以及形式多样等特点，传统的设计方法难以满足工程应用的需要，而现有结构辅助设计软件的行业针对性不强，对工程建模、荷载自动分摊、结构优化设计以及后处理等缺乏较好支持。本文从建筑金属桁架结构特点出发，围绕建筑金属桁架结构计算机辅助设计需求，对建筑金属桁架结构计算机辅助设计系统及其关键实现技术作了较为深入的研究，并开发了建筑金属桁架结构计算机辅助设计系统。
　　 首先在分析国内外同类软件发展现状及趋势的基础上，针对桁架结构特点及其计算机辅助设计需求，基于AutoCAD图形处理平台，提出了一种四层体系结构的建筑金属桁架结构计算机辅助设计系统总体方案。
　　 然后针对建筑金属桁架结构计算机辅助设计系统所涉及的图形轮廓自动识别、工程分析建模、桁架结构优化设计等关键技术进行了较为深入的研究。在分析了桁架工程模型的几何特征和拓扑特征的基础上，给出了一种基于图元优先级特征定义的二维图形轮廓提取方法，并利用拓扑投影不变原理将其成功运用于三维图形轮廓提取，解决了桁架工程分析中面积载荷的自动分摊，提高了工程分析的效率。基于建筑金属桁架结构工程模型特征分析的基础上，总结了工程建模的基本原理，提出了一种基于特征域的工程分析建模方法，与矢量图形识别建模相结合实现了建筑金属桁架结构的可视化工程建模，提高了工程应用分析的前置处理效率，扩充了系统的工程应用面。在研究工程结构满应力设计原理的基础上，构造桁架结构尺寸优化方法，满足了日益复杂的结构设计要求，提高了桁架的结构性能。
　　 最后，在以上关键技术的研究基础之上，以AutoCAD作为图形处理平台，开发了建筑金属桁架结构计算机辅助设计系统，该系统具有人机界面好、操作方便、后处理功能强大等特点，并在多家企业得到应用，取得了较好的应用效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文的选题背景和意义

1.1.1课题的研究背景

1.1.2课题的研究意义

1.2国内外相关研究现状

1.2.1建筑金属桁架结构CAD概述

1.2.2建筑金属桁架结构CAD软件的发展现状

1.2.3建筑金属桁架结构CAD软件不足之处及发展趋势

1.3论文研究的目的和内容

1.3.1论文研究的目的

1.3.2论文研究的内容

1.4本章小节

2建筑金属桁架结构CAD系统方案设计

2.1建筑金属桁架结构分析及其CAD需求

2.1.1建筑金属桁架结构特点分析

2.1.2建筑金属桁架结构CAD需求

2.2 CAD图形支持平台及其二次开发技术

2.2.1 CAD支撑软件的选择

2.2.2 AutoACD二次开发技术比较

2.2.3 AutoACD的ObjectARX开发环境

2.3建筑金属桁架结构CAD系统的总体方案设计

2.3.1系统设计目标

2.3.2建筑金属桁架结构CAD系统的总体方案

2.4建筑金属桁架结构CAD系统功能模块体系及详细设计

2.4.1系统功能体系设计

2.4.2功能模块详细设计

2.5本章小结

3建筑金属桁架结构CAD系统关键技术

3.1图形轮廓提取技术

3.1.1图形轮廓提取原理

3.1.2基于图元优先级特征定义的二维图形轮廓提取技术

3.1.3基于拓扑投影不变原理的三维图形轮廓提取技术

3.2工程分析建模技术

3.2.1工程建模的基本原理

3.2.2基于特征域的工程分析建模技术

3.2.3矢量图形识别建模技术

3.3桁架结构优化设计技术

3.3.1工程结构满应力设计原理

3.3.2桁架结构工程优化设计技术

3.4本章小结

4建筑金属桁架结构CAD系统的开发及工程应用实例

4.1建筑金属桁架结构CAD系统开发环境

4.1.1系统开发平台的选取

4.1.2系统开发技术路线

4.2建筑金属桁架结构CAD系统部分模块的开发

4.2.1系统图形数据库的设计与开发

4.2.2建筑金属桁架结构CAD系统前处理模块的开发

4.2.3建筑金属桁架结构CAD系统后处理模块的开发

4.2.4系统实现

4.3建筑金属桁架结构CAD系统工程应用实例

4.4本章小结

5结论

致谢

参考文献

附录