桁架

桁架是STCAD系統(tǒng)中最基本的概念，STCAD系統(tǒng)中很多操作都是針對(duì)特定桁架的，桁架的概念并不新，它就是幾根弦桿和若干根腹桿的組合。STCAD1.0中設(shè)定桁架最多具有5條弦桿，腹桿不限。弦桿可以是直線、折線、圓弧、或由多條圓弧構(gòu)成，但不能由直線和圓弧混合構(gòu)成，如果實(shí)際工程中桁架弦桿即包含直線段也包含圓弧，可以將桁架分成兩個(gè)或多個(gè)桁架構(gòu)成。STCAD1.0分析弧桿還是采用分段直桿單元進(jìn)行分析。

對(duì)于圓弧形弦桿可以定義空間三點(diǎn)來(lái)描述弧的空間位置，這三點(diǎn)主要功能是用于STANA自動(dòng)計(jì)算節(jié)點(diǎn)的主管方向，沒(méi)有定義這三點(diǎn)空間位置的弧弦桿自動(dòng)計(jì)算出的主管方向存在誤差(不沿弧的切線方向)

，由于STANA提供了人工定義節(jié)點(diǎn)主管方向的命令，因此這三點(diǎn)的定義并非必需，STDRAW在生成相貫線時(shí)會(huì)自動(dòng)計(jì)算弦桿所在弧的空間位置。對(duì)于多段弧組成的弦桿不必定義每段弧的控制節(jié)點(diǎn)位置，但

STCAD假設(shè)每個(gè)弧段上的桿件數(shù)不少于2根。對(duì)于由STPREP生成的各種桁架，如果弦桿是圓弧桿，圓弧桿的空間定義已經(jīng)自動(dòng)完成。

桁架的弦桿如果采用直線段或折線段，則不需再進(jìn)行桁架弦桿定位。

桁架中的弦桿必須首尾相連，當(dāng)然不同弦桿之間可以不相連。

桁架中可以只有弦桿，也可以只有腹桿，對(duì)于只有腹桿的結(jié)構(gòu)并不要求腹桿連續(xù)。

STCAD主管

對(duì)于相貫節(jié)點(diǎn)，主管就是在節(jié)點(diǎn)處保持連續(xù)貫穿的桿件，一般情況下是相貫節(jié)點(diǎn)連接桿件中截面最大的桿件，每個(gè)相貫節(jié)點(diǎn)最多連接兩個(gè)主管。對(duì)于一般情況，STCAD假設(shè)主管都是桁架的弦桿，對(duì)于腹桿作為主管的節(jié)點(diǎn)，由于腹桿布置的任意性，以及STCAD1.0只對(duì)弦桿進(jìn)行變截面處自動(dòng)加錐頭、端頭處加封板、相同截面則拼接到一起等操作，用戶需要在三維實(shí)體放樣圖或自動(dòng)生成的施工圖中對(duì)這些地方進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，有時(shí)可能需要人為進(jìn)行上述處理。他也會(huì)讓他同意

STCAD確定桿件是主管還是支管的方法是，首先計(jì)算相貫節(jié)點(diǎn)連接的桿件與主管方向的夾角，夾角小于指定的“主管與支管的最小夾角”時(shí)，則認(rèn)為該桿件為主管，同一節(jié)點(diǎn)上連接的與主管方向夾角滿足上述條件的桿件數(shù)量多于2根時(shí)，STCAD取前兩個(gè)夾角最小的桿件作為主管。

對(duì)于焊接球節(jié)點(diǎn)沒(méi)有主管的概念，也就沒(méi)有主管方向的概念。所以說(shuō)明一下。

STCAD支管

對(duì)于相貫節(jié)點(diǎn)，支管就是在節(jié)點(diǎn)處與主管及其它較大截面支管相貫的桿件，由于現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范計(jì)算相貫節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度時(shí)是驗(yàn)算支管的軸力不大于某個(gè)值，沒(méi)有考慮到支管的彎矩，因此STCAD1.0驗(yàn)算節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度時(shí)只考慮支管的軸力。實(shí)際工程中很多情況下存在支管的長(zhǎng)細(xì)比、與主管的夾角等不滿足現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范進(jìn)行相貫節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算的要求，因此STCAD對(duì)支管進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)只對(duì)桿件的強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，忽略相貫節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度對(duì)支管的構(gòu)造要求。2100433B

管結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造系統(tǒng)STCAD是進(jìn)行鋼管桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、相貫節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算、施工圖繪制、加工圖繪制、加工數(shù)據(jù)自動(dòng)生成的系統(tǒng)軟件。可以實(shí)現(xiàn)從管結(jié)構(gòu)快速建模到桿件下料全過(guò)程一體化分析設(shè)計(jì)，生成的桿件加工圖及數(shù)據(jù)不僅可以進(jìn)行手工下料，還可以直接接到相貫線數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行桿件下料，避免了管結(jié)構(gòu)由施工圖轉(zhuǎn)化為加工圖的繁瑣過(guò)程。

管結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造系統(tǒng)STCAD是在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)TWCAD、空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)SSCAD、索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)SMCAD的基礎(chǔ)上研制開(kāi)發(fā)的，綜合了上述三個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的所有特點(diǎn)及基本功能，是為能夠適用于各類(lèi)空間結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)而創(chuàng)建的平臺(tái)。STCAD提供了四種單元類(lèi)型，即桿單元、梁?jiǎn)卧⑺鲉卧澳卧梢赃M(jìn)行由上述四種單元任意構(gòu)成的空間結(jié)構(gòu)(如網(wǎng)架、索結(jié)構(gòu)、膜結(jié)構(gòu)、張弦梁、弦支穹頂?shù)?的線性、非線性內(nèi)力分析、截面校核、圓鋼管截面自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。STCAD1.0版具有進(jìn)行膜結(jié)構(gòu)荷載分析及圓鋼管截面自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的功能，并且可繪制膜結(jié)構(gòu)支承鋼結(jié)構(gòu)的施工圖及加工圖。但膜結(jié)構(gòu)建模、找形分析及裁剪分析需借助SMCAD進(jìn)行。

目前STCAD1.0版主要功能集中于圓鋼管結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，為了功能擴(kuò)展的需要包含了很多其它空間結(jié)構(gòu)專(zhuān)用的術(shù)語(yǔ)，如螺栓球（為了進(jìn)行采用螺栓球、焊接球、相貫節(jié)點(diǎn)混合節(jié)點(diǎn)的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）、膜單元（為了分析膜結(jié)構(gòu)）、定力索和定長(zhǎng)索（為了進(jìn)行索膜結(jié)構(gòu)找形分析）等概念。

STCAD包括建模模塊（建立管結(jié)構(gòu)模型）、優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊（管結(jié)構(gòu)桿件截面優(yōu)化、相貫節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)算、焊接球等節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)）、施工圖設(shè)計(jì)模塊（管結(jié)構(gòu)施工圖、加工圖、桿件放樣圖、桿件加工數(shù)據(jù)）三大部分。

建模模塊（STPREP）的主要功能包括管結(jié)構(gòu)圖形的生成、荷載的施加、邊界條件的處理、分析數(shù)據(jù)的生成等。它是在索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)SMCAD的建模系統(tǒng)SMPREP的基礎(chǔ)上，增加了適用于建立管結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)模型的相關(guān)命令后擴(kuò)展而成（STCAD1.0隱閉了生成膜結(jié)構(gòu)的相關(guān)命令）。系統(tǒng)提供了各種常用形式桁架的快速生成方法，提供了非常實(shí)用的圖形構(gòu)造及編輯命令，如拷貝、陣列、鏡像、自動(dòng)生成網(wǎng)格、自動(dòng)生成角錐、刪除、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、比例縮放、拉伸、起坡、修剪、延伸、斷線等命令。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的圖形顯示功能，可以顯示桁架結(jié)構(gòu)的任意層、平面、立面、剖面及三維圖形，具有重畫(huà)、窗口放大圖形、平移視圖、恢復(fù)前一個(gè)視圖和滿窗口顯示等功能。同時(shí)還具有查詢點(diǎn)坐標(biāo)、桿件長(zhǎng)度等查詢功能。能夠處理的荷載有均布荷載、均布線荷載、局部面荷載、節(jié)點(diǎn)荷載等形式，可以處理彈性和給定位移等邊界條件，可以輸入下部支承結(jié)構(gòu)進(jìn)行協(xié)同計(jì)算。系統(tǒng)提供了與通用繪圖軟件AutoCAD的接口，能直接從AutoCAD中提取圖形信息，包括桿件信息、空間圓弧及三角形面單元信息。

優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊（STANA）的主要功能是進(jìn)行管結(jié)構(gòu)在各種荷載組合作用下的內(nèi)力分析(線性、非線性)、桿件截面的優(yōu)化設(shè)計(jì)、相貫節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度驗(yàn)算及其它球節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)。包含確定管結(jié)構(gòu)中桿、梁、索的材料特性及截面屬性的命令，可以進(jìn)行圓鋼管的截面自動(dòng)優(yōu)化；可以保證桁架弦桿、腹桿截面的統(tǒng)一性以及為了減輕結(jié)構(gòu)自重對(duì)弦桿和腹桿進(jìn)行變直徑、變壁厚等優(yōu)化以滿足不同工程設(shè)計(jì)需要；可以自動(dòng)區(qū)分相貫節(jié)點(diǎn)的形式，并且在規(guī)范規(guī)定的相貫節(jié)點(diǎn)類(lèi)型基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)充，可以近似驗(yàn)算所有類(lèi)型的相貫節(jié)點(diǎn)；可以自動(dòng)確定復(fù)雜管結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)主管方向；STCAD1.0版實(shí)現(xiàn)了相貫節(jié)點(diǎn)及焊接球節(jié)點(diǎn)任意混合的功能，并能進(jìn)行焊接球節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析及采用振型分解反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)分析的功能；以圖形方式顯示或保存所有計(jì)算結(jié)果；同樣提供了查詢命令和多種圖形顯示命令。

施工圖設(shè)計(jì)模塊（STDRAW）的主要功能是進(jìn)行管結(jié)構(gòu)施工圖繪制，包括結(jié)構(gòu)平立面圖、安裝圖、安裝簡(jiǎn)圖、結(jié)構(gòu)布置圖、材料表等功能；可以借助AutoCAD自動(dòng)生成管結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體圖（可以自動(dòng)生成直管、圓弧管以及節(jié)點(diǎn)球、管端封板、桿件變截面處的錐頭等實(shí)體圖）；可以以實(shí)體投影形式生成桁架結(jié)構(gòu)施工圖（包括相貫線的投影）、桁架弦桿、腹桿加工詳圖及加工數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可接口到數(shù)控相貫線切割機(jī)；可以自動(dòng)進(jìn)行相貫線切口的計(jì)算機(jī)放樣；可以自動(dòng)處理弦桿于節(jié)點(diǎn)處由于變截面、變壁厚、弦桿轉(zhuǎn)折以及不同桁架連接處弦桿偏移問(wèn)題。