[转贴]：常用结构软件比较之一

ZHOUYONG

常用结构软件比较之一
-----李曦新

　　本人在设计院工作，有机会接触多个结构计算软件，加上自己也喜欢研究软件，故对各种软件的优缺点有一定的了解。现在根据自己的使用体会，从设计人员的角度对各个软件作一个评价，请各位同行指正。本文仅限于混凝土结构计算程序。

目前的结构计算程序主要有：

PKPM系列（TAT、SATWE）
TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）
BSCW、 GSCAD、SAP系列。
其他一些结构计算程序如ETABS等，虽然功能强大，且在国外也相当流行，但国内实际 上使用的不多，故不做讨论。
　　1、结构主体计算程序的适用性

　　从主体计算程序所采用的模型单元来说，TAT和TBSA均采用空间杆系单元，属于结构空间分析的第一代程序； 而SATWE、TBWE和TBSAP在此基础上加入了墙元，SATWE和TBSAP还加入了楼板分块刚性假设与弹性楼板假设， 更能适应复杂的结构；SAP系列的功能想必大多数设计者都有耳闻，故不再多说；BSCW和GSCAD的情况比较特殊，严格说来这两个程序均是前后处理工具，并没有进行结构计算程序的开发，BSCW一直是使用广东省 建筑设计研究院的一个框剪结构计算软件，而BSCW则可以选择使用TBSA或是SS（也是广东省建筑设计研究 院开发的），抛开TBSA不谈，这两个程序应属于空间协同分析程序，即结构计算的第二代程序（第一代为 平面分析，第二代为空间协同，第三代为空间分析）。

　　由于广东省建筑设计研究院在异形柱的研究方面有比较成熟的理论，反映在这两个程序上就是对异形柱的计算与绘图极为方便可靠，目前广东省住宅建筑设计常采用短肢剪力墙结构，常导致大量的异形柱，因此这两个程序还比较流行。

　　在用PMCAD进行输入时，可以看到有不同类型的截面，不知道可不可以用来计算异形柱，请知道的网友告诉我。

　　对于有墙元模型的软件，要分清楚其单元类型。

墙元有两种：
一是由有限元中平板单元发展来的（以下称为板墙元）。
一是由有限元中壳元缩聚而来的（以下称为壳墙元）。
　　由于在有限元中，平板单元是没有出平面刚度的，因此板墙元无法精确地模拟剪力墙的出平面刚度，导致整体结构刚度变小。而壳元则有出平面刚度， 因此壳墙元更能精确地分析复杂剪力墙结构。

　　以上几种带有墙元的软件中，SAP84、SATWE和TBSAP均采用壳墙元，而TBWE则应是采用板墙元的（这点不肯定）。实际上从功能来看，SATWE和TBSAP应属于同一档次的软件， 而TBWE则差一些。

　　对于采用空间杆系模型的程序来说，由于此模型假定薄壁杆件的断面保持平截面，实际上忽略了各墙肢的次要变形，增大了结构刚度。同一薄壁杆墙肢数越多，刚度增加越大；薄壁杆越多，刚度增加越大。

　　但另一方面，对于剪力墙上的洞口，空间杆系程序只能作为梁进行分析，将实际结构中连梁对墙肢的一段连续约束简化为点约束，削弱了结构刚度。连梁越高，则削弱越大；连梁越多，则削弱越大。所以计算时对实际结构的刚度是增大还是削弱要看墙肢与连梁的比例。

　　杆单元点接触传力与变形的特点使TBSA、TAT等计算结构转换层时误差较大。因为从实际结构来看，剪力墙与转换结构的连接是线连接（不考虑墙厚的话），实际作用于转换结构的力是不均匀分布力，而杆系模型只能简化为一集中力与一弯矩。另一方面，由于一个薄壁柱只有通过剪心传递力与位移，所以在处理多墙肢薄壁柱转换时十分麻烦，如将剪心与下层柱相连，则令转换梁过于危险，如设置实际并不存在的计算洞令力传至转换梁又会改变上层墙体的变形协调条件（不要相信TBSA手册中所言设连梁高为层高可以解决问题，一段连续约束简化成一个点约束，误差决不会小）。

　　从综合性能来说，PKPM系列的SATWE是最好的，主要优点在于：能适应目前复杂的结构计算要求，数据准备工作量小。

　　2、结构前后处理的优越性

　　讲到这个问题，可以肯定的是SAP系列的输入是最麻烦的，不知其新的图形输入工具（GIS）有无改进。其余 软件按数据输入的麻烦程度从难到易排列：BSCW、GSCAD、PKPM、TBSA。当然这只是考虑一次性输入的情况， 如果结构平面经常修改的话TBSA应被列为较麻烦的一类，主要是结构平面一改就要重新输入该层的荷载。如果想避免这种麻烦的话可以用如SASCAD等软件，既进行前处理，也能进行TBSA后处理。PKPM本身的PMCAD已经考虑到了这个问题，而BSCW和GSCAD则不清楚是否解决了。

　　 以上列举的结构软件中只有PKPM、BSCW和GSCAD具有结构后处理功能。后处理的能力由大到小排列应为GSCAD> PKPM>BSCW，考虑到广东地区的特殊要求，BSCW比PKPM更符合广东人的习惯。GSCAD和PKPM在形成施工图的过程 中均可以进行大量的人工干预，相比较而言GSCAD对图纸的修改更为方便，而PKPM则比较直观，可以说各有优劣。

　　至于施工图的质量，则应是GSCAD最好，修改也容易。PKPM的施工图比较完备，但图面比较乱，修改起来也比较麻烦，1:1的比例绘图不是大多数设计人员容易接受的，最好能改为真实尺寸绘图。 TBSA自身虽然没有后处理能力，但由于其流行面广，各种后处理软件很多。

　　从综合功能来说，最好的应是SASCAD。 既可前处理，又可后处理，缺点是显示分辨率固定在640X480，且图面比较乱，出板配筋图时一定要人工归并板，否则板的类型太多。JYCAD（佳友）则是比较早就有了，由于建筑在AUTOCAD R12基础上，使用起来不大方便，功能也一般。

　　从发展来看，SASCAD要好过JYCAD，因为SASCAD已准备出WINDOWS版，显示分辨率当然不成问题，另外剪力墙施工图功能也准备加入。如果能开发出PKPM下的施工图后处理软件的话应该是比较有前途的，而且最好能开发出兼顾广东地区梁、柱、 墙表及平面表示法的软件。

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[B]常用结构软件比较之一
-----李曦新

　　本人在设计院工作，有机会接触多个结构计算软件，加上自己也喜欢研究软件，故对各种软件的优缺点有一定的了解。现在根据自己的使用体会，从设计人员的角度对各个软件作?.. [/B]

这篇文章发表较早，有些描述只适应当时的条件。