探讨

CAD 技术在钢结构设计中的应

用

   摘要：计算机辅助设计(CAD)技术是跨计算机科学与工程科学的边缘学科。现如今的 CAD
技术能够应用在工程科学以及计算机科学中，尤其在钢结构领域中普遍应用。

CAD 系统提

供了设计者设计工作所需的各种资源，包括建立设计对象的模型、实体设计与图形设计及图
形显示、工程计算及优化、功能建模及运动建模、产品设计所需的标准规范及材料的基本性能、
工艺参数等工程数据。本文即详细阐述了

CAD 技术在钢结构设计中的应用。 

　　关键词：

CAD 技术；钢结构；计算机辅助；结构分析；信息交换 

　　中图分类号：

TU2 文献标识码：A 

　　

 

　　

CAD 技术概述 

　　计算机辅助设计

(CAD)技术是跨计算机科学与工程科学的边缘学科。计算机辅助设计系

统提供了设计者设计工作所需的各种资源，包括建立设计对象的模型、实体设计与图形设计
及图形显示、工程计算及优化、功能建模及运动建模、产品设计所需的标准规范及材料的基本
性能、工艺参数等工程数据，包括产品数据的表达

(如几何形状及尺寸、几何与拓扑表达、结

构配置、材料及性质、功能描述、制造要求等

)，包括数据交换标准、方法及工具，与系统交互

作业的用户接口。

 

　　计算机辅助设计是为设计者提供，设计者利用计算机辅助设计系统的资源，对产品设
计进行规划、分析、综合、模拟、评价、修改、决策并形成工程文档的创造性活动。设计者的创新
能力、想象力、经验与直觉和计算机的高速运算能力，图形显示与处理能力有机结合，综合
运用多学科的相关技术完成问题求解，产品设计及产品描述，极大地提高设计工作效率，
为无图纸生产提供了前提和基础。

 

　　

CAD 技术于二十世纪五十年代后期起步，随着计算机技术和计算机图形学技术的应用，

计算机工程绘图成为可能。

CAD 技术广泛应用于建筑、机械、化工、航天、电子等工程设计和

产品设计领域，

CAD 技术的应用对现代科学技术的发展极具贡献。 

　　

CAD 技术应用在钢结构中的主要功能 

　　

 （一）计算机辅助分析 

　　有限元技术的应用推动了计算机辅助技术在结构设计中的应用。有限元分析方法是把复
杂的求解区域（连续体）分解为有限个形状简单的子区域（单元），通过这种把连续体离
散化的方法，把求解连续体的场变量（应力、位移、压力和温度等）问题简化为求解有限个
单元节点上的场变量值。从而把求解连续体问题的微分方程组化为代数方程组。求解的精度
取决于所采用的单元类型、数量以及单元的插值函数。

 

　　现在这种方法已 经广泛应用于工程技术领域。一 些大型结构分析通用软件，如
ADINA、ABAQUS、SAp、ANSYS、MARC 等，都可以进行结构的静力分析、动力分析、弹塑分
析以及断裂和复合材料力学分析；求解结构的应力、位移和温度分布以及频率特性。这些通
用软件经过多年的研究与改进，稳定性和结果的可靠性不断提高，成为结构分析研究的主
要工具。但是通用软件也有其局限性，由于通用软件不能够充分考虑结构设计的特殊问题，
结构分析的前处理建模和结果输出后处理非常繁琐。

 

　　随着结构有限元和计算机算法技术的应用，产生许多专用软件，利用这些软件可以实
现结构分析的计算机化，特别是功能强大的结构分析软件，不仅可以完成结构分析设计，
而且可以根据设计人员的要求绘制完整的工程设计图纸和节点大样图纸。

 

　　

 （二）计算机的辅助设计