摘要:CAD技术作为建筑结构设计体系中的一项重要技术，可以辅助人们快速完成绘图、图形编辑和数据处理，对建筑结构设计体系的改革具有重要意义。因此，为了充分发挥技术的优势，提高技术的应用和推广，本文主要分析CAD技术在建筑结构设计领域的应用，以供参考。
关键词:CAD技术；建筑工程；结构
1 CAD技术应用概述
1.1建筑CAD发展历史
CAD技术又称计算机辅助设计，是依靠计算机系统和相应的软件产品来辅助人们完成设计工作的技术手段。它起源于20世纪70年代，通过编写计算机程序快速获得计算结果，广泛应用于工程预算估算和管理领域。随着时间的推移，CAD技术体系越来越成熟，各个企业相继推出了各种CAD软件，如Etabs软件、PKPM系列软件、TBACCA系列软件等。在CAD技术的早期发展阶段，由于基础软硬件的限制，技术功能比较单一，不具备图形交互的功能。主要用于进行项目评估和施工图绘制，大部分设计工作仍由手工完成。近年来，随着第二代CAD系统的出现和普及，CAD技术的功能呈现出多元化的发展趋势，可以依靠计算机系统完成大部分的建筑结构设计工作。
1.2主要设计软件
1 . 2 . 1 kppm系列该系列CAD软件由中国建筑科学研究院开发，采用AUTOCAD绘图支持软件和FORTRAN编程语言，主要包括建筑结构平面设计软件、弹性地基梁筏基础结构设计软件、高层建筑结构三维计算软件、钢结构辅助软件等。从实际应用来看，该系列CAD软件具有独立的运行条件、优秀的人机交互性能和前后处理能力，适用于建筑结构设计的各个方面。但梁柱截面等图纸标注信息繁琐，手工调整困难，计算结果相对保守。
1.2.2TBACCA系列该系列CAD软件由中国建筑工程设计软件研究院开发。由钢桁架辅助设计软件、高层建筑辅助设计系统、辅助基础设计系统、结构空分析系统等组成。其实际应用范围涵盖建筑结构设计、电气、暖通等专业，具有操作简单、适用范围广的优点。但在实际应用过程中，TBACCA系列软件不具备多塔建筑结构的条件，无法客观分析楼板对梁抗扭刚度的影响，计算结果的准确性有待提高。
1.3 CAD技术的优势
在建筑结构设计领域，CAD技术的主要优势包括以下几点。
1.3.1工作量少在传统的设计模式中，需要手工完成绘图等工作，需要企业投入大量的劳动力，进行长时间的基础性、重复性工作。同时，由于人为因素的影响，偶尔会出现绘图错误等问题，实际工作量较大。CAD技术的应用可以依靠计算机系统和专业绘图软件在短时间内完成绘图等设计工作，有效减少实际工作量。
1.3.2设计成果的复用可以复用利用CAD软件完成的设计成果，如从绘图软件导出CAD图纸，直接将建筑施工图转换成设备底图等。，从而简化建筑结构设计的步骤。
1.3.3数据管理设计师可以选择将设计图纸等工程数据信息以虚拟数字形式存储在CAD软件中。该软件具有实时访问、远程控制、异地下载等功能。，能有效满足现代建筑工程的设计要求。
1.4CAD技术缺陷
CAD技术广泛应用于建筑结构设计领域，但在实际应用过程中，仍暴露出诸多技术缺陷，具体表现为:一是绑定了设计理念。与传统设计模式相比，在应用CAD技术时，必须明确标注建筑比例、构件尺寸等参数，设计时禁止模糊和随意的数据。这虽然有效地提高了设计精度，但在一定程度上限制了设计师的创作思维，不利于提高建筑外观和艺术欣赏价值。二是技术水平高。CAD技术体系复杂，由多种计算机辅助软件组成，技术体系发展迅速。新的软件产品和技术理念层出不穷，对设计人员的专业素质和学习能力提出了更高的要求。
2 CAD技术在建筑结构设计中的应用实例
2.1 CAD技术在木结构建筑结构设计中的应用
本工程为风障木结构建筑，分布在长春市吉林建筑大学内。CAD技术主要用于建筑能耗模拟计算、建筑CAD模型和建筑节能优化。具体应用如下。
2.1.1建筑能耗模拟计算设计师使用designbuilder能耗模拟软件，在软件中建立数字化的能耗模型，将室外设计参数和室内设计参数导入模型中，如年平均温度值、区域类型、围护结构传热系数等。此外，构建了一个简化的能耗模型，并在模型中引入了不可控变量和可控变量。同时，在软件中对建筑结构的属性和特征进行物理描述。通过操作CAD软件，用户可以在确定结构特征和输入变量后，确定高输出变量，得到建筑能耗的模拟计算结果。此外，考虑到该建筑为新建建筑，因此选择了正演模拟方法。
2.1.2CAD建模在这个项目中，结合实际情况，设计师最终选择使用Sketch⁃UP软件绘制建筑效果图，使用AutoCAD软件绘制建筑平面图。同时，考虑到已建建筑能耗模型中文件不兼容的问题，利用DesignBuilder软件重建建筑能耗模型，并在软件中独立设置能耗模拟参数。构建的CAD模型如图1所示。
2.1.3建筑节能优化设计在建筑节能优化中，CAD技术的应用步骤是:设计调查—建筑结构方案设计—暖通给排水设计—节能设计、深化设计—最终建筑结构方案的确定。同时，建筑节能优化设计具有双向特征。当设计阶段出现各种问题，或者没有达到预期的设计目标，就会回到方案设计阶段，重复节能优化设计工作。此外，从实际应用来看，CAD技术也暴露出了很多问题，比如各个环节使用的孤立的CAD软件，实际设计效率的优化空，协同设计的基础条件缺乏等。比如用AutoCAD和3Dmax软件绘制建筑前期的纵横断面和3D效果图，用Designbuilder软件模拟计算建筑结构的能耗。
2.2 CAD技术在动力时程分析中的应用
在建筑结构设计阶段，动力时程分析的意义在于客观把握建筑结构的实际抗震性能，分析建筑结构的动力特性与建筑物受地震影响的破坏程度之间的关系，为建筑结构抗震设计的发展提供信息支持。从技术应用的角度看，在建筑结构设计阶段，CAD技术的应用有助于设计人员更直观地了解实验计算结果，客观上提高了建筑结构选型和受力分析的设计水平。以广厦项目为例，该项目的CAD系统结构由若干模块组成。其中，图形输入模块负责定义各层的设计信息并转换图形信息，可视化模块负责可视化显示信息图形，平面应力模块负责构件内力和变形的有限元分析，施工图模块负责绘制和修改CAD施工图，力学计算模块负责完成砖混、楼板计算等任务，动力时程模块负责分析建筑结构在地震波作用下的响应并输出结果。以动态时程模块的应用为例，首先用户在软件中通过人机交互确定建筑结构，不断将图形信息转化为可识别的数据信息，然后依次进行楼板次梁的计算和结构计算操作，完成力学分析处理任务，保证软件中的建筑结构信息与实际力学性能高度相似。其次，结合工程所在地区的地理条件和地震烈度，在软件中基于力学特性发出强迫振动，分析建筑结构在地震波作用下的位移力，以弯矩形式记录位移、反力等参数。最后，根据分析结果，判断建筑结构是否满足抗震规范，评估建筑结构的抗震能力，有选择地深化抗震结构薄弱环节的设计。
3关于CAD技术在建筑结构设计中应用的建议
3.1促进技术可视化的发展
在CAD技术的早期发展阶段，由于软硬件的限制，CAD技术不具备可视化功能，具有应用局限性，导致设计人员难以深入理解建筑结构设计。因此，企业需要重点开发和完善CAD技术的可视化功能，依托计算机系统和软件工具，将计算结果和数据信息转化为可视化的图形信息，直接在屏幕上进行交互处理，在可视化状态下开展结构设计工作，如震源的三维动态显示、破坏规律的模拟等。
3.2加强整个设计过程的整合。
由于不同CAD软件之间兼容性差，单一软件功能不足，存在应用局限性。因此，在使用CAD技术的前提下，建筑结构的设计会分成几个环节，不同环节之间的相关系数较低。这个问题的存在限制了建筑结构设计水平和效率的进一步提高。鉴于此，应推进CAD技术体系的创新和优化，提高各种CAD软件的兼容性，不断完善软件的功能，加强建筑结构设计全过程的集成。例如，从20世纪末开始，西方发达国家开展了相关研究，制定了建筑工程图样和图形数据交换的统一标准，并致力于开发统一的CAD平台，将CAD技术应用于建筑结构的整个设计过程。
3.3掌握软件应用技能
各类CAD软件操作过程复杂，对设计人员的专业素质要求很高。如果没有很好地掌握软件操作技巧，很容易出现绘图结果错误、参数计算错误等问题，影响建筑结构的设计质量和方案的可行性。因此，设计师必须掌握各种常用CAD软件的操作技巧。以PKPM系列软件为例，使用PMCAD软件构建交互式建筑结构模型时，需要在多个结构标准层中分别描述不同结构布置形式和施工荷载的结构层。禁止使用图案编辑菜单拖动平移单个标准层或任何部分，以免节点错位。同时，标准层应严格按照自上而下的顺序进行组装。禁止篡改或调整标准层的装配顺序，输入的荷载值应视为荷载标准值，而非荷载设计值。
4结论
综上所述，在现代建筑工程中，企业和设计人员需要正确认识CAD技术的应用价值，并始终将其应用于建筑结构设计中，确保技术优势得到充分发挥。同时，为适应全新的建筑结构设计要求，需要推动CAD技术体系的优化和创新，不断完善其技术功能，以促进我国建筑业的信息化和现代化。
引用:
[1]任振宇。CAD技术在高层建筑结构设计中的应用[J].自动化与仪器仪表，2017(10)。
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[3]王秀夫，李延涛。建筑工程设计中运用CAD技术的利与弊[J].黑龙江科技信息，2009(29)。
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