常用結(jié)構(gòu)軟件比較

常用結(jié)構(gòu)軟件比較摘要：在設(shè)計(jì)院工作，有機(jī)會接觸多個結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件，加上自己也喜歡研究軟件，故對各種軟件的優(yōu)缺點(diǎn)有一定的了解。現(xiàn)在根據(jù)自己的使用體會，從設(shè)計(jì)人員的角度對各個軟件作一個評價(jià)，請各位同行指正。本文僅限于混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算程序。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)--------------------------------------------------------------------------------目前的結(jié)構(gòu)計(jì)算程序主要有：PKPM系列（TAT、SATWE）、TBSA系列（TBSA、TBWE、TBSAP）、BSCW、GSCAD、SAP系列。其他一些結(jié)構(gòu)計(jì)算程序如ETABS等，雖然功能強(qiáng)大，且在國外也相當(dāng)流行，但國內(nèi)實(shí)際上使用的不多，故不做詳細(xì)討論。一、結(jié)構(gòu)計(jì)算程序的分析與比較1、結(jié)構(gòu)主體計(jì)算程序的模型與優(yōu)缺點(diǎn)從主體計(jì)算程序所采用的模型單元來說TAT和TBSA屬于結(jié)構(gòu)空間分析的第一代程序，其構(gòu)件均采用空間桿系單元，其中梁、柱均采用簡化的空間桿單元，剪力墻則采用空間薄壁桿單元。在形成單剛后再加入剛性樓板的位移協(xié)調(diào)矩陣，引入了樓板無限剛性假設(shè)，大大減少了結(jié)構(gòu)自由度。SATWE、TBWE和TBSAP在此基礎(chǔ)上加入了墻元，SATWE和TBSAP還加入了樓板分塊剛性假設(shè)與彈性樓板假設(shè)，更能適應(yīng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。SATWE提供了梁元、等截面圓弧形曲梁單元、柱元、桿元、墻元、彈性樓板單元（包括三角形和矩形薄殼單元、四節(jié)點(diǎn)等參薄殼單元）和厚板單元（包括三角形厚板單元和四節(jié)點(diǎn)等參厚板單元）。另外，通過與JCCAD的聯(lián)合，還能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)的整體協(xié)同計(jì)算。TBSAP提供的單元除了常用的桿單元、梁柱單元外，還提供了用以計(jì)算板的四邊形或三角形殼元、墻元、用以計(jì)算厚板轉(zhuǎn)換層的八節(jié)點(diǎn)四十八自由度三維元、廣義單元（包括罰單元與集中單元），以及進(jìn)行基礎(chǔ)計(jì)算用的彈性地基梁單元、彈性地基柱單元（樁元）、三角形或四邊形彈性地基板單元和地基土元。TBSAP可以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)-上部結(jié)構(gòu)-樓板的整體聯(lián)算。從計(jì)算準(zhǔn)確性的角度來說裳見婦SAP8被4益是最為精確的兄，其單元類型魔非常豐富，而激且能夠?qū)Y(jié)構(gòu)慶進(jìn)行靜力、動藏力等多種計(jì)算法。最為關(guān)鍵的削是，使胳用鳴SAP8衫4勢時能根據(jù)結(jié)構(gòu)漂的實(shí)際情況進(jìn)養(yǎng)行單元劃分，位其計(jì)算模型是絡(luò)最為接近實(shí)際擊結(jié)構(gòu)撐。棄BSC堡W姓和雜GSCA靈D棵的情況比較特康殊，嚴(yán)格說來咳這兩個程序均挪是前后處理工贈具，其開發(fā)者的并沒有進(jìn)行結(jié)賤構(gòu)計(jì)算程序的襪開發(fā)。幼但愛BSC宵W制與其計(jì)算程序賠一起出售，因怠此有必要提一跑下宜。率BSC唉W參一直是使用廣繳東省建筑設(shè)計(jì)伶研究院的一個氣框剪結(jié)構(gòu)計(jì)算疏軟件，這個程損序應(yīng)屬于空間仇協(xié)同分析程序嚇，即結(jié)構(gòu)計(jì)算索的第二代程序顧（第一代為平核面分析，第二舌代為空間協(xié)同就，第三代為空招間分析）廣。像GSCA架D落則可以選擇生顧成盤S川S溪、租TBS健A棟、企TA獨(dú)T蠶或泊是吃SS害W澆的計(jì)算數(shù)據(jù)珍。旅S禍S米和污SS述W饒均是廣東省建占筑設(shè)計(jì)研究院傘開發(fā)的，其戴中凍S匆S沙采用空間桿系逝模型，喇與傘TBS腐A壇、懸TA相T增屬于同一類軟各件；足而并SS全W挖根據(jù)其軟件說質(zhì)明來看也具有固墻元，但不清濤楚其墻元拒的類型，而且朽此程序目前尚樓未通過鑒定菌。睬較薄壁桿件模型創(chuàng)的缺點(diǎn)是扶：議省棟確干1稀、沒有考慮剪僵力墻的剪切變利形出。代雪陸斜謝2覺、變形不協(xié)調(diào)耀。癢汪當(dāng)結(jié)構(gòu)模惜型中出現(xiàn)拐角削剛域時固，棚協(xié)截面的翹曲自哨由度（對應(yīng)的阻桿端力為雙力崗矩）不連續(xù)，筍造成誤差。另松外由于此模型煌假定薄壁桿件騾的斷面保持平鑄截面，實(shí)際上扁忽略了各墻肢工的次要變形，串增大了結(jié)構(gòu)剛略度。同一薄壁總桿墻肢數(shù)越多傾，剛度增加越豎大；薄壁桿越奧多，剛度增加凈越大。但另一華方面，對于剪拒力墻上的洞口嫂，空間桿系程鮮序只能作為梁他進(jìn)行分析，將些實(shí)際結(jié)構(gòu)中連蝶梁對墻肢的一木段連續(xù)約束簡曠化為點(diǎn)約束，借削弱了結(jié)構(gòu)剛維度。連梁越高送，則削弱越大址；連梁越多，棕則削弱越大。窯所以計(jì)算時對妨實(shí)際結(jié)構(gòu)的剛砌度是增大還是載削弱要看墻肢障與連梁的比例攤。妙遺怎乏眼桿單元點(diǎn)接觸泥傳力與變形的靜特點(diǎn)偷使街TBS銜A剝、椒TA很T黨等計(jì)算結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)熄換層時誤差較醋大。因?yàn)閺膶?shí)珍際結(jié)構(gòu)來看，手剪力墻與轉(zhuǎn)換疊結(jié)構(gòu)的連接是恒線連接（不考們慮墻厚的話）路，實(shí)際作用于蔽轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的力挪是不均勻分布瓶力，而桿系模散型只能簡化為指一集中力與一壞彎矩朵。來中另一方面阿，由于一個薄茫壁柱只有通過建剪心傳遞力與耗位移，所以在歸處理多墻肢薄基壁柱轉(zhuǎn)換時十搬分麻煩，如將污剪心與下層柱導(dǎo)相連，則令轉(zhuǎn)濤換梁過于危險(xiǎn)零，如設(shè)置實(shí)際址并不存在的計(jì)累算洞令力傳至蛛轉(zhuǎn)換梁又會改銹變上層墻體的扒變形協(xié)調(diào)條件腹（不要相句信易TBS哄A伴手冊中所言設(shè)規(guī)連梁高為層高拼可以解決問題蘇，一段連續(xù)約洗束簡化成一個濤點(diǎn)約束，誤差菊決不會小）擺。玉剩為了解決劈薄壁柱單元造捏成剪力墻分析寸過于粗糙的問霸題遣，喚ETAB窗S交、矩SAP8雀4訊、摔SATW寇E港、損TBW孤E屯、杯TU候S劍、巡TBSA敘P每等軟件先后引隔入了墻單元。醫(yī)對于有墻元模策型的軟件，要孕分清楚其單元蝴類型緊。可罰墻元有兩肅種：一是濱板喝-由梁墻元（又氣稱收Wilso危n桑嵌板單元模型術(shù)），這種模型監(jiān)在國外應(yīng)用較諷多。其實(shí)質(zhì)是淘平面單元，把劈剪力墻簡化為戀一個膜單役元負(fù)+塔邊民梁直+擔(dān)邊柱，基本上伴是一個由平面夫單元經(jīng)改造成棗的空間單元。循剪力墻洞口間煎部分模型化為奧一個梁單元，胡削弱了剪力墻畢實(shí)際的變形協(xié)醫(yī)調(diào)關(guān)系，由前巧一段的討論可剪知這種單元導(dǎo)冰致整體計(jì)算結(jié)五果偏柔；一是不由有限元中的梯四節(jié)點(diǎn)空間殼度元縮聚而來的棋（以下稱為板吹殼墻元），板喬殼元既有平面礦內(nèi)剛度也有平修面外剛度，且戶剪力墻洞口間貫部分也作為墻袖元進(jìn)行整體分膠析，因此板殼寫墻元更能精確鉗地分析復(fù)雜剪狠力墻結(jié)構(gòu)。以底上幾種帶有墻洲元的軟件中控，裙ETAB辰S熔和貿(mào)TU矛S話采用惡板茄-迅梁墻元覺，誼SAP8麻4敘、位SATW脾E攝和熱TBSA吐P宰均采用殼墻元患。茶TBW瞞E起所采用的墻組告元實(shí)際上是一聯(lián)種改進(jìn)的薄壁邪桿件模型，它緒與普通的薄壁券桿件模型的不嚴(yán)同之處在于廣：攀程壇雁1尺、不強(qiáng)求剪力秀墻為開口截面即，可以分析閉俯口及半開半閉立截面以；摧城鄉(xiāng)策2辜、其桿件私未懂給知位移取為桿瓣端截面的橫向光位移和各節(jié)點(diǎn)藏的縱向位移，序數(shù)目隨墻肢節(jié)引點(diǎn)數(shù)增加而增幻加，不象普通吼薄壁桿件那樣鈴固定罰為介1勺4齊個，保證了桿掌件的位移協(xié)調(diào)治；抱姑典濤3諷、采用最小勢曬能原理，建立蹲考慮剪力墻剪湯切變形的總勢警能表達(dá)式，然稠后對其求導(dǎo)并害令條其值采為洽0充即建立考慮剪挽切變形的單元個剛度矩陣。墻照組元實(shí)際上是蟲一種介于薄壁個桿件單元和連猶續(xù)體有限元之泊間的分析單元蔥。蚊籌從結(jié)構(gòu)分雅析的準(zhǔn)確性來盲說，從好到差乞排列依次為：喘板殼墻元、墻沒組元、著板般-墨梁墻元卡。臟登另外一個周有爭議的問題逐是對異形柱的奪處理。異形柱旬在廣東又叫短欺肢剪力墻，雖得然名稱和剪力灰墻拉上了關(guān)系音，烏孫但其計(jì)算卻不敬能用剪力墻的些方法來算助。雅TBS闊A址用戶手冊建議逼將異形柱折算世成慣性矩相同鏡的矩形截面柱繡進(jìn)行整體分析板，取得內(nèi)力后鑒再進(jìn)行詳細(xì)的哨計(jì)算。這種方婆法用起來很不跟方便，另外這鐘種折算只能保時證兩個參數(shù)的痕正確，其他如喪截面面積、轉(zhuǎn)貝動慣量等參數(shù)望都很難與原構(gòu)煮件保持一致之。稅登目前能直釋接對異形柱進(jìn)終行計(jì)算與繪圖昌的軟件私有息BSC題W擾、便GSCA盆D餃和塌PKP圈M差。由于廣東省蚊建筑設(shè)計(jì)研究違院在異形柱的汗研究方面有比所較成熟的理論害，因謀此諒BSC加W閥和樣GSCA王D循對異形柱的計(jì)外算與繪圖極為槐方便可靠，目陣前廣東省住宅銅建筑設(shè)計(jì)常采轎用短肢剪力墻勞結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致大廟量的異形柱，奶因此這兩個程給序比較流行。針在蜓用鉆PMCA耍D猶進(jìn)行輸入時，嫂可以看到有不伐同類型的截面傻，采用這些截想面輸入的異形政柱可以傳遞贈到碧TA蘆T壽或應(yīng)SATW初E臟中進(jìn)行計(jì)算，醉并櫻在僅P沿K滅中進(jìn)行配筋（村僅適用德于銜9數(shù)9喂年供5采月以后乖的影Window童s候版程序），不窯過短PKP卸M嘩中對異形柱內(nèi)個力的求算并不乘是通過查表進(jìn)睜行（廣州城市鏟建設(shè)開發(fā)總公音司設(shè)計(jì)院編制監(jiān)的廣東省異形奧柱規(guī)程采用此藏方法，這些表憲格是根據(jù)有限鷹元分析的結(jié)果請編制的），而栽是參考了多肢叢剪力墻的配筋躺方法，在求出關(guān)作用于形心的殼彎矩、軸力、減剪力后按照材奉料力學(xué)公式分予解到異形截面沈每一關(guān)鍵點(diǎn)的失應(yīng)力，通過積映分得到每一段辭柱肢平面內(nèi)的陡彎矩、軸力和睬剪力，然后以泊每一直線段柱欄肢作為一個矩但形截面，按對鎮(zhèn)稱配筋計(jì)算出巷其鋼筋面積護(hù)。輸由二結(jié)構(gòu)主體橋計(jì)算程序的適貝用性與易用性船比嬌較豪或從適用性（功搖能）的角度，題按強(qiáng)到弱排列禾依次為西：奇蒙得銜ETABS>全SAP84>害SATW滔E息、備TBSAP>每TBW共E哭、奇GSCA漆D防、望TUS>TA役T輛、先TBSA>扇BSC耕W昨。碧ETAB霜S貢除一般高層計(jì)生算功能外，還笛可計(jì)算鉤、頂穿、彈簧、結(jié)構(gòu)券阻尼運(yùn)動、斜午板、變截面梁消或腋梁等特礎(chǔ)殊肅兄構(gòu)件和一定的稱結(jié)構(gòu)非線性變乎形怎；斯番犬楊SAP8底4疑原本是一個通江用有限元程序形，后來為結(jié)構(gòu)標(biāo)分析的需要加灑入了墻元等專紡用單元，其單貓?jiān)獛熳顬橥陚浜?，功能?qiáng)大殘；月SATW伴E重和裳TBSA認(rèn)P旅應(yīng)屬于同一檔蔥次的軟件，都拳能進(jìn)行樓板和店剪力墻的有限耐元分析，適應(yīng)懲工程的能力強(qiáng)斷，絹而數(shù)TBW密E胖、效GSCA雀D沉和送TU燙S幫則差一些，不處能進(jìn)行彈性樓物板計(jì)算聰；巾BSC么W潔只能進(jìn)行平面程為正交布置的爺結(jié)構(gòu)計(jì)算，是褲沒有前途的軟歉件雜。個蝴從易用性的角乘度來冊看章熟按好到差的順額序排列應(yīng)為批：煉唱神TUS>G方SCA必D魚、繞SATW頁E軍、股TAT>TB游S歇A太、櫻TBWE>B稈SCW>SA寇P8向4欺、質(zhì)ETAB對S駛。茄濁激偶TU販S劃的圖形界面里在把WINDOW鏡S超下開發(fā)，較之觸其它國內(nèi)開發(fā)代的高層計(jì)算程琴序的圖形界面虜更加良好標(biāo)；撐GSCA爭D丑和新版阿的宣PKPM烈席均肆為松WINDOW本S利界面軟件，但戲帶蜜有洪DO失S樣下的影子；禿SAP8屆4延和詳ETAB撈S烏則最為麻煩。僻這個排列不僅襖考慮了圖形界經(jīng)面的優(yōu)劣，還設(shè)盡量反映各種詠軟件前后處理刮過程中的方便糖程度。比焦如柄GSCA快D屠、旗SATW稱E稻、有TA只T評在進(jìn)行圖形輸辛入時均能做到飾修改結(jié)構(gòu)平面鳥后不影響原有互荷載，捷而撇TBS損A玻則沒有實(shí)現(xiàn)這校一點(diǎn)奔。梁鄙從綜合性能來扣說融書副妨PKP奴M奧系列販的茄SATW劑E扔是最好的，主奴要優(yōu)點(diǎn)在于：穴能適應(yīng)目前復(fù)確雜的結(jié)構(gòu)計(jì)算鐘要求，數(shù)據(jù)準(zhǔn)再備工作量小，浩計(jì)算中可考慮提多種因素，施廊工圖出圖方便樸。罵SATW肺E日經(jīng)過多年發(fā)展姻，已經(jīng)可以在攀計(jì)算中考慮多由種影響因素，睬如誘：闊諒是朗1押、恒、活載分昆算虎；腿豬跑歪2榆、梁活載不利陳布置計(jì)算獄；趴億原查3呈、柱、墻及基效礎(chǔ)活載折減波；眼欲福誕4跪、鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算豪；嗓止光適5診、上部結(jié)構(gòu)與董地下室聯(lián)合工嬸作分析及地下猜室設(shè)計(jì)砌；惱贊潤擦6訴、斜梁分析與節(jié)設(shè)計(jì)剩；揚(yáng)次暴胸7調(diào)、復(fù)雜砌塊結(jié)肝構(gòu)有限元分析酒與抗震驗(yàn)算助。哪績這些功能溪的加入，使結(jié)雖構(gòu)工程師無需建在整體計(jì)算后亡再手算進(jìn)行補(bǔ)方充計(jì)算，減輕它了工作量編。睡棵三、結(jié)構(gòu)前后么處理軟件的比臣較梁遍講到這個震問題，可以肯器定的展是冶SAP8趴4脈的輸入是最麻崖煩的，不知其鏟新的圖形輸入禍工具秤（楚GI裳S資）有無改進(jìn)。引其余軟件按數(shù)藥據(jù)輸入的麻煩零程度從難到易器排列乓：悔BSC求W待、投GSCA蘿D場、厭PKP絮M蹄、尼TBS襲A保。當(dāng)然這只是基考慮一次性輸雪入的情況，如叔果結(jié)構(gòu)平面經(jīng)冤常修改的墨話田TBS德A鈔應(yīng)被列為較麻乓煩的一類，主漏要是結(jié)構(gòu)平面諷一改就要重新部輸入該層的荷擺載。如果想避屋免這種麻煩的縱話可以用墻如粉SASCA秩D再等軟件，既進(jìn)持行前處理，也軍能進(jìn)膊行像TBS退A勉后處理嘉。認(rèn)PKP漿M堤本身餓的揮PMCA慎D具已經(jīng)考慮到了鈴這個問題傷，朵GSCA糞D汪、展SASCA核D忍也解決了這個血問題叫。祖依以上列舉苗的結(jié)構(gòu)軟件中密只考有妥PKP騙M貢、委BSC錯W申和數(shù)GSCA麗D煙具有結(jié)構(gòu)后處怪理功能。后處徐理的能力由大垃到小排列應(yīng)份為泛GSCAD>池PKPM>咱BSC設(shè)W遵，考慮到廣東材地區(qū)的特殊要史求，可以程說蠟BSC貴W制比尖PKP貓M魄更符合廣東人姓的習(xí)慣多。倡GSCA宿D(zhuǎn)橫和偽PKP軟M博在形成施工圖篩的過程中均可勾以進(jìn)行大量的壟人工干預(yù)，相換比較而喜言畏GSCA芳D寄對圖紙的修改捐更為方便扛。宿GSCA絹D劣既可以很直觀裕地在平面圖上話修改各種構(gòu)件奏的配筋，也可樸以直接修改表序格或平法中的歌數(shù)據(jù)，修改很削方便。而且這水些數(shù)據(jù)均是聯(lián)宰動的，改動在谷所有的文件中第都能實(shí)時反映標(biāo)出來，另外在瑞修改配筋時可佳以方便地查詢耐計(jì)算配筋量和鄭彎矩包絡(luò)圖，繁這說明編制者漸在利北用割Window線s區(qū)界面改善易用溪性方面下了一脆番功夫。印而急PKP三M序則只能先在平墨面簡圖上進(jìn)行邪修改，然后一漿次性形成表格蓬或平法圖，米但董PKP蛙M離中可以方便地馬對各種構(gòu)件進(jìn)粘行后期驗(yàn)算，營如：梁撓度、堅(jiān)裂縫等忙。陰剪至于施工羞圖的質(zhì)量鏡，納刊對于廣東人來冊說則棄是瘡GSCA正D攝最好，修改也米容易檢。飛PKP晝M裂的施工圖比較躺完備，但圖面迫比較亂，修改和起來也比較麻奉煩赴，針1:縫1趙的比例繪圖不付是大多數(shù)設(shè)計(jì)旅人員容易接受緣的，最好能改坐為真實(shí)尺寸繪嗓圖。這三種軟母件的配筋均比常較合理醬，辣澆尤其是板的配院筋，這對于結(jié)煎構(gòu)人員來說是誠很重要的禍。碌TBS淺A逃自身雖然沒有架后處理能力，恭但由于其流行陸面廣，各種后友處理軟件很多寺，如剛：鄉(xiāng)SASCA枯D掃、醒JYCA泳D鼓、范TAS散D女、座TSS勸D獵、壯TBCA點(diǎn)D喚、德賽惰的冊SD稈S錘和妙BCD隔S手等等。從功能萬來說，最好的蔽應(yīng)旗是廈SASCA殼D拳，既可前處理抓，又可后處理免，功能比較完冠備盾，奧懲也可以進(jìn)行各揀種后期驗(yàn)算，齡免除了手算?；\核的麻煩。缺抄點(diǎn)是作為一丙個握DO否S質(zhì)下的程序，使礎(chǔ)用不滾如茂WINDOW勒S浮下的程序方便翁，而且顯示分豈辨率固定摟在瑞640X48隙0測，且圖面比較漏亂，出板配筋薯圖時一定要人述工歸并板，否拌則板的類型太富多，且梁配筋池不是很合理嘩。爹JYCA鹽D年（佳友）則是缺比較早就有了津，由于建筑飾在視AUTOCA道DR1樂2謊基礎(chǔ)上，使用特起來不大方便撤，貢怕功能也一般里。牌貧從發(fā)展來習(xí)看濤，利SASCA可D弊要好浙過泊JYCA裹D廟，因已為闖SASCA街D區(qū)已準(zhǔn)備群出會WINDOW訪S展版，顯示分辨身率當(dāng)然不成問年題，另外剪力池墻施工圖功能嫂也準(zhǔn)備加入。呢另外還要提一穿點(diǎn)的訓(xùn)是誼SASCA注D慕是自主開發(fā)的陽平臺，不象其殖他軟件是建筑行在踐AUTOCA邊D茅的基礎(chǔ)上的。逼由于目爺前桌AUTODE曉S座K片公司已開始對悼國內(nèi)設(shè)計(jì)院慌的染D歐版脆AUTOCA敞D矩軟件進(jìn)行掃蕩貝，這個因素也設(shè)開始進(jìn)入考慮皮范圍了。這幾拉種軟件的共同廟缺點(diǎn)是配筋合逗理性不屯如胞PKP創(chuàng)M宇、足BSC搬W略和箱GSCA刻D呆。牽癥可以說目報(bào)前沒有一個前部后處理軟件是訪完全令人滿意渣的。如果重視殼軟件功能的話成，應(yīng)選弓擇亞SASCA理D柱，但每次出圖個都蹈害要仔細(xì)地審核爹每根梁的鋼筋密，后期調(diào)整工坑作量大，不過瑞其前處理最符討合尖CA為D隱習(xí)慣；如果重助視易用性的話波，目前應(yīng)選裹擇侮GSCA魔D卷，前處理途比嗚SASCA涌D赴麻煩，但后期顯調(diào)整很方便，豆在廣Window厘s賣下靈活的調(diào)整醬方法讓人不以搏為苦。然而從黨發(fā)展的眼光看缸，身SASCA暫D墓可能是較好的煮選擇，因?yàn)檫@棋個軟件將要出