各類軟件功能PK之網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)

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縱觀國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)軟件，能對網(wǎng)架、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行前后處理、節(jié)點設(shè)計以及施工圖、加工圖繪制的有3D3S、MST、SFCAD、TWCAD、MSGS，下面就個人的理解從建模以及模型編輯、荷載添加以及編輯、分析驗算、后處理節(jié)點設(shè)計、后處理出圖、附加功能等五部分進(jìn)行PK：
一，建模以及模型編輯
1，3D3S模型庫比較全面，可以參數(shù)化的建立各種網(wǎng)架、網(wǎng)殼模型，也可以通過CAD三維模型轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)模型，也可把結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)出為CAD三維模型；3D3S建立在CAD平臺上，所以它的操作一如CAD那樣方便，附加的編輯命令有起坡、垂直移動到直線（曲線）上，徑向移動到曲線上，3D3S的一個特點是由桿帶點，節(jié)點不能脫離桿件獨立存在，而且在模型中點、桿區(qū)分不明顯，這給模型編輯帶來不便；可分層、分部分顯示模型；可插入合并模型，可查詢桿件之間最小夾角；3D3S可以對上部網(wǎng)架下部其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，而且下部結(jié)構(gòu)的建模編輯以及后處理都比較方便。
屋主小評：3D3S的模型編輯功能比較弱， 復(fù)雜的模型不宜在程序里面編輯，由其他軟件編輯好后通過轉(zhuǎn)換導(dǎo)入。
2，MST是獨立開發(fā)的平臺，模型庫豐富，可以參數(shù)化的建立各種網(wǎng)架、網(wǎng)殼模型，可通過CAD三維模型DXF文件導(dǎo)入，可自動分層，也可將模型導(dǎo)出為CAD三維模型；MST特有扭曲面、橢圓面模型以及空間曲面參數(shù)方程建模，這是其他網(wǎng)架專業(yè)軟件沒有的；模型編輯上，MST是點、桿分離，節(jié)點可以脫離桿件獨立存在，有三維旋轉(zhuǎn)視圖功能，可分層、分部分顯示模型；MST的編輯功能非常全面強(qiáng)大，可以說是現(xiàn)有網(wǎng)架專業(yè)軟件中最全面的，特有通過上弦層自動增加腹桿以及下弦層的加角錐功能；可插入合并模型，可查詢桿件之間最小夾角；可以對上部網(wǎng)架下部其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，但是下部結(jié)構(gòu)分析功能較弱；
屋主小評：MST加角錐的功能有待完善，增加的腹桿以及下弦層經(jīng)常跑位，不能在同一個平面，需要人為調(diào)整。
3，SFCAD有獨立的開發(fā)平臺，模型庫豐富，可參數(shù)化建立多種網(wǎng)架模型，可通過CAD三維模型DWG、DXF文件導(dǎo)入模型，不能自動分層，個別版本能導(dǎo)出CAD三維模型；特有垂直封邊建模，特有柱面網(wǎng)殼可定義跨度為上弦之間距離或者下弦之間距離，不支持直接生成球型網(wǎng)殼；模型編輯手段豐富，典型的點、桿分離，在模型中點、桿區(qū)分很明顯，非常方便編輯，可分層、分部分顯示模型；特有對稱模型取對稱后對稱面約束自動施加功能；可插入合并模型，可查詢桿件之間最小夾角；不能與下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析；
屋主小評：不能直接生成球型網(wǎng)殼是一個缺憾，不能整體分析也是一個缺憾，沒有三維視圖觀察也是一個缺憾。
4，TWCAD有獨立的開發(fā)平臺，模型庫豐富，可參數(shù)化建立多種網(wǎng)架模型，可通過CAD三維模型DXF文件導(dǎo)入模型，能自動分層，能導(dǎo)出DXF三維模型文件；特有角錐球型網(wǎng)殼加密處桿件自動抽空功能，模型編輯功能很多，有三維旋轉(zhuǎn)視圖功能點、桿不分離，不能存在獨立節(jié)點；可插入合并模型，可查詢桿件之間最小夾角；可以對上部網(wǎng)架下部其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，但是下部結(jié)構(gòu)分析功能與3D3S相比有一定差距；
屋主小評：TWCAD的角錐球型網(wǎng)殼加密處桿件自動抽空功能是一個亮點。
5，MSGS有獨立的開發(fā)平臺，模型庫豐富，可參數(shù)化建立多種網(wǎng)架模型，可通過CAD三維模型DXF文件導(dǎo)入模型，能導(dǎo)出DXF三維模型文件；模型編輯功能豐富，有三維旋轉(zhuǎn)視圖功能；可插入合并模型，可查詢桿件之間最小夾角；可以對上部網(wǎng)架下部其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析，但是下部結(jié)構(gòu)分析功能不強(qiáng)。
屋主小評：MSGS的模型編輯沒有什么突出之處。
第一輪PK，MST勝出。
二，荷載添加以及編輯
1，3D3S的荷載添加以及編輯功能是相當(dāng)完善的，不限制工況數(shù)，可采用雙向?qū)У焦?jié)點的導(dǎo)荷載方式把面荷載轉(zhuǎn)化為網(wǎng)架節(jié)點荷載，不限制面圍區(qū)域的多邊形數(shù)；風(fēng)荷載能自動考慮風(fēng)壓高度變化系數(shù)，風(fēng)振系數(shù)（需要先計算自振周期），能考慮球面網(wǎng)殼的風(fēng)荷載體型系數(shù)，不限制球面風(fēng)荷載方向；可單獨施加節(jié)點荷載，可觀察并編輯導(dǎo)荷載的面；可進(jìn)行荷載拷貝、刪除；能考慮地震效應(yīng)，能考慮溫度應(yīng)力，不能考慮網(wǎng)架下懸掛吊車荷載；內(nèi)置一般荷載組合以及恒載控制的組合，方便靈活的荷載組合編輯功能。
屋主小評：3D3S荷載編輯中，荷載刪除的時候，不能指定只刪除其中的某些工況，而是全部刪除；懸掛吊車方面，可用附加活荷載模擬；在3D3S中建立模型的時候，注意柱腳標(biāo)高要定義在CAD空間里面的（0，0，0）平面上，不然風(fēng)荷載高度變化系數(shù)不對。
2，MST2006的荷載添加以及編輯功能比較豐富，可施加節(jié)點荷載，面荷載，面荷載可轉(zhuǎn)化為節(jié)點荷載，面荷載圍區(qū)多邊形數(shù)有限制，不能超過12；不能自動考慮風(fēng)壓高度變化系數(shù)，能考慮風(fēng)振系數(shù)，能考慮球面網(wǎng)殼的風(fēng)荷載體型系數(shù)，不限制球面風(fēng)荷載方向；特有柱面網(wǎng)殼風(fēng)荷載體型系數(shù)添加功能；能考慮地震效應(yīng)，能考慮溫度應(yīng)力，能考慮網(wǎng)架下懸掛吊車荷載，最多考慮20臺吊車，每臺吊車軌道數(shù)最多5個；內(nèi)置一般組合以及恒載控制組合，荷載組合編輯方便。
屋主小評：MST的荷載正方向為垂直向下，這個需要注意；另外四邊形中增加一個對角線，程序的面荷載轉(zhuǎn)節(jié)點荷載是錯誤的。
3，SFCAD只能由開始輸入的面荷載信息轉(zhuǎn)化為節(jié)點荷載，模型建立后的荷載編輯功能相對比較落后，模型編輯后的荷載變化不能考慮，需要人為處理，在已有模型中只能考慮節(jié)點荷載，不能考慮面荷載（2004版可以考慮面荷載）；不能考慮地震效應(yīng)，能考慮溫度應(yīng)力，不能網(wǎng)架考慮懸掛吊車荷載；荷載工況數(shù)有限制；部分版本有自定義荷載組合功能。
屋主小評：SFCAD的荷載編輯功能是最不方便的，如果沒有2004版，那么很多網(wǎng)架工程的荷載誤差是比較大的。
4，TWCAD能施加節(jié)點荷載，面荷載，面荷載可轉(zhuǎn)化為節(jié)點荷載，面荷載圍區(qū)多邊形數(shù)有限制，不能超過4；可施加局部面荷載，可自動考慮風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，能考慮球面網(wǎng)殼的風(fēng)荷載體型系數(shù)，但球面風(fēng)荷載方向最多為8個；能考慮地震效應(yīng)，能考慮溫度應(yīng)力，能考慮網(wǎng)架懸掛吊車荷載，最多考慮20臺吊車，每臺吊車最多能考慮2個軌道；內(nèi)置常用荷載組合，組合編輯方便。
屋主小評：TWCAD的一個問題是已經(jīng)轉(zhuǎn)化的節(jié)點荷載屬性是不跟隨節(jié)點屬性走的，當(dāng)節(jié)點移動后，節(jié)點荷載并不跟隨節(jié)點到新的位置。
5，MSGS能施加節(jié)點荷載，面荷載，面荷載可轉(zhuǎn)化為節(jié)點荷載，面荷載圍區(qū)多邊形數(shù)有限制，不能超過9；可施加局部面荷載，不能考慮風(fēng)荷載高度變化系數(shù)，不能考慮球面網(wǎng)殼風(fēng)荷載體型系數(shù)，不能考慮網(wǎng)架懸掛吊車荷載，能考慮地震效應(yīng)，能考慮溫度應(yīng)力；無內(nèi)置荷載組合，需要用戶自定義。
屋主小評：MSGS在這方面沒有什么亮點。
第二輪PK，3D3S勝出。
三，分析驗算
1，3D3S網(wǎng)架、網(wǎng)殼模塊的分析驗算可選擇《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》、《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》來驗算；桿件分析可采用滿應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計，單元驗算中有截面校核、截面放大、截面優(yōu)選、截面優(yōu)化四個選項，可設(shè)定應(yīng)力比范圍來對桿件進(jìn)行滿應(yīng)力設(shè)計；可分別對不同的桿件進(jìn)行不同的長細(xì)比參數(shù)控制；可對不用的材料定義不同的截面特性；分析結(jié)果輸出方便，可輸出任意工況、組合下的內(nèi)力、位移圖。
屋主小評：3D3S的分析驗算是比較靈活的，第一次進(jìn)行桿件分析，可選擇截面優(yōu)選，優(yōu)選完畢后，再次進(jìn)行內(nèi)力分析，內(nèi)力分析完成后，進(jìn)行截面校核，此時由于內(nèi)力的變化，可能導(dǎo)致部分優(yōu)選后的桿件不滿足，此時選擇截面放大，把不滿足的桿件截面進(jìn)行放大，而已經(jīng)滿足的桿件截面不變，截面放大之后，再次進(jìn)行內(nèi)力分析、截面校核，以此類推，直致最后一次截面校核，全部桿件都滿足要求。
2，MST2006的分析驗算可選擇《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》，桿件截面分析可采用滿應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計、驗算調(diào)整以及驗算不調(diào)整，可對不用的材料定義不同的截面特性；分析結(jié)果輸出詳盡完善，可輸出任意工況、組合下的內(nèi)力、位移圖。
屋主小評：MST2006的分析步驟是，設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，進(jìn)行滿應(yīng)力設(shè)計，得到第一次的桿件截面，后續(xù)進(jìn)行地震效應(yīng)分析、風(fēng)振系數(shù)分析后，結(jié)構(gòu)內(nèi)力會發(fā)生一定的變化，此時可先選擇驗算不調(diào)整，查看第一次得到的桿件截面在內(nèi)力改變后是否還能滿足要求，如不能滿足要求，則選擇驗算并調(diào)整，程序會把不滿足的桿件截面調(diào)整到滿足。
3，SFCAD的分析驗算可選擇《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》，桿件截面分析可選擇滿應(yīng)力設(shè)計、只加大超應(yīng)力桿件、固定截面分析三種；部分版本能輸出工況、組合下的內(nèi)力、位移圖。
屋主小評：SFCAD的分析步驟是，設(shè)定相關(guān)參數(shù)后，進(jìn)行滿應(yīng)力設(shè)計，得到第一次的桿件截面，如果后面模型以及荷載有所調(diào)整，可在原來滿應(yīng)力設(shè)計的結(jié)果上進(jìn)行固定截面分析，如果此時有超應(yīng)力桿件，再運行只加大超應(yīng)力桿件。
4，TWCAD的分析驗算可選擇中國大陸規(guī)范、歐洲規(guī)范、美國規(guī)范、英國規(guī)范、鋁合金規(guī)范，一般常用是中國大陸規(guī)范；桿件截面分析有滿應(yīng)力設(shè)計、只加大桿件截面設(shè)計、指定截面驗算、在以前設(shè)計基礎(chǔ)上設(shè)計、在原有模型上設(shè)計等；可輸出各種工況、組合下的內(nèi)力、位移圖。
屋主小評：TWCAD的分析驗算比較全面靈活，功能比較多，基本分析過程與上面三個軟件差不多。
5，MSGS的分析驗算可選擇《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》，桿件截面分析是分步進(jìn)行的，靜力優(yōu)化計算、輔助調(diào)整桿件節(jié)點、自振特性、地震效應(yīng)分析等；可輸出各種工況、組合下的內(nèi)力、位移圖。
屋主小評：MSGS的分析驗算是分步進(jìn)行的，在設(shè)定優(yōu)化次數(shù)后，進(jìn)行靜力優(yōu)化計算，如在設(shè)定的優(yōu)化次數(shù)內(nèi)，還有不滿足的桿件，則可選擇輔助調(diào)整桿件，可人工調(diào)整也可自動調(diào)整，調(diào)整完后，再進(jìn)行地震效應(yīng)分析，如此時還有不滿足桿件，則再進(jìn)行輔助調(diào)整桿件，以此類推。
第三輪PK，TWCAD勝出。
四，后處理節(jié)點設(shè)計
1，3D3S網(wǎng)架、網(wǎng)殼模塊的節(jié)點設(shè)計中，配件庫是開放式的，用戶可以根據(jù)需要增減配件，可選擇同一桿件截面只配一種直徑的螺栓的方法，可選擇按照桿件軸力設(shè)計配件的方法，可選擇同一螺栓球上的切削量相等；可自動擬合任意曲面基準(zhǔn)孔；可分別進(jìn)行螺栓球、焊接球以及螺栓球焊接球混合節(jié)點設(shè)計；高強(qiáng)螺栓只有一種強(qiáng)度規(guī)格，套筒只有一種強(qiáng)度規(guī)格。
屋主小評：3D3S節(jié)點設(shè)計中，高強(qiáng)螺栓只有一種強(qiáng)度規(guī)格，不適用網(wǎng)架、網(wǎng)殼多種高強(qiáng)螺栓等級如8.8、9.8、10.9級的應(yīng)用，這個問題可通過折減高強(qiáng)螺栓有效面積來換算得到；套筒只有一種強(qiáng)度規(guī)格目前還不好找到合適的方法解決。
2，MST節(jié)點設(shè)計中，配件庫是開放式的，用戶可以根據(jù)需要增減配件，配置自己的配件庫，節(jié)點設(shè)計方法有三種選擇，可選擇按照桿件等強(qiáng)設(shè)計的方法，可選擇按照桿件最大拉力設(shè)計的方法，可選擇按照桿件軸力設(shè)計的方法，程序默認(rèn)按照桿件最大拉力設(shè)計的方法；MST有多種基準(zhǔn)孔定義的方法，也有任意曲面自動擬合的方法；可分別進(jìn)行螺栓球、焊接球以及螺栓球焊接球混合節(jié)點設(shè)計；可在配件庫中修改套筒、高強(qiáng)螺栓的強(qiáng)度來適應(yīng)不同的高強(qiáng)螺栓等級以及套筒規(guī)格；2006版本增加了添加螺栓球側(cè)封螺栓孔的功能。
屋主小評：MST在后處理節(jié)點設(shè)計上一直為人詬病，實際上并不完全是程序本身的原因，程序自帶的配件庫是不足以滿足工程設(shè)計需要的，需要用戶添加相應(yīng)的配件，而且也要在桿件材料以及設(shè)計信息中選擇以及添加相應(yīng)的信息，桿件材料中的截面信息必須與所選用配件庫中的配件休息相對應(yīng)；最新版本的MST2006改進(jìn)了節(jié)點設(shè)計中配件不相配導(dǎo)致設(shè)計中斷的問題。
3，SFCAD的節(jié)點設(shè)計中，配件庫是不開放的，程序的配件庫有徐州標(biāo)準(zhǔn)、國標(biāo)兩種配件庫選擇，節(jié)點設(shè)計方法內(nèi)置是按照桿件軸力設(shè)計的方法； SFCAD標(biāo)準(zhǔn)版無任意曲面基準(zhǔn)孔自動擬合的功能； SFCAD能單獨進(jìn)行螺栓球、焊接球節(jié)點設(shè)計，不能進(jìn)行混合節(jié)點設(shè)計。
屋主小評：SFCAD無任意曲面基準(zhǔn)孔自動擬合的功能可以說是比較大的缺憾，另外，程序默認(rèn)M33以上套筒強(qiáng)度按照Q345，同行可以比較一下看看。
4，TWCAD的節(jié)點設(shè)計中，配件庫是開放式的，用戶可以根據(jù)需要增減配件，配置自己的配件庫，程序自帶徐州配件庫以及杭州大地配件庫；節(jié)點設(shè)計默認(rèn)按照桿件軸力設(shè)計的方法，程序有一個控制系數(shù)來控制按照配置螺栓對應(yīng)的套筒承壓不足的情況；可自動擬合任意曲面基準(zhǔn)孔，可對側(cè)封螺栓球增加側(cè)封孔；可分別進(jìn)行螺栓球、焊接球以及螺栓球焊接球混合節(jié)點設(shè)計；程序有兩種高強(qiáng)螺栓等級可供選擇，程序默認(rèn)同一螺栓球上切削量一致。
屋主小評：TWCAD的節(jié)點設(shè)計相對比較完善。
5，MSGS的節(jié)點設(shè)計中，配件庫默認(rèn)按照國標(biāo)配件庫，最新版本的配件庫是最全的配件庫，MSGS允許用戶自定義配件庫；程序節(jié)點設(shè)計默認(rèn)按照桿件軸力設(shè)計的方法，可自動擬合任意曲面基準(zhǔn)孔，可對側(cè)封螺栓球增加側(cè)封孔；
屋主小評：MSGS的節(jié)點設(shè)計緊扣國標(biāo)配件庫，靈活性不夠。
第四輪PK，MST2006勝出。
五，后處理出圖
1，3D3S網(wǎng)架、網(wǎng)殼模塊后處理出圖，可輸出整體模型的平面、立面，可分層輸出，可局部輸出，可輸出桿件內(nèi)力；附帶一般的平板壓力支座設(shè)計以及出圖；球節(jié)點編號按照球直徑大小從阿拉伯?dāng)?shù)字1開始輸出，桿件編號按照桿件直徑、長度用兩種符號輸出，不能區(qū)分桿件所在的層號；球加工圖輸出簡潔，無角度表。
2，MST后處理出圖，可輸出整體模型的平面、立面，可分層輸出，可局部輸出，可輸出桿件內(nèi)力；MST桿件編號有多種方式，可具體區(qū)分任意層的桿件，MST的球編號不是按照球直徑大小編號，比較雜亂；球加工圖可輸出角度表；出圖的線條以及字體要改進(jìn)。
3，SFCAD后處理出圖，可輸出整體模型的平面、立面，可分層輸出，可局部輸出，可輸出桿件內(nèi)力；SFCAD的球編號球編號按照球直徑大小、孔數(shù)不同用兩種符號輸出，桿件編號按照桿件截面大小、長度不同用兩種符號輸出，不能區(qū)分桿件所在層號；球加工圖輸出簡潔，無角度表（2004版可輸出角度表）；出圖的字體以及線條比較好。
4，TWCAD后處理出圖，可輸出整體模型的平面、立面，可分層輸出，可局部輸出，可輸出桿件內(nèi)力；球編號按照球直徑大小、孔數(shù)不同用兩種符號輸出，桿件編號按照桿件截面大小、長度不同用兩種符號輸出；球加工圖輸出簡潔，無角度表；出圖的線條以及字體要改進(jìn)。
5，MSGS的后處理出圖操作比較麻煩、呆板，需要先設(shè)定參數(shù)，分別輸出整體模型的平面、立面，可分層輸出，可輸出桿件內(nèi)力；球編號按照球直徑大小、孔數(shù)不同用兩種符號輸出，桿件編號按照桿件截面大小、長度不同用兩種符號輸出；球加工圖輸出簡潔，無角度表；出圖的線條以及字體要改進(jìn)。
第五輪PK，SFCAD勝出。
六，附加功能
1，3D3S網(wǎng)架、網(wǎng)殼的附加功能就是網(wǎng)殼的非線性穩(wěn)定分析，最新版本可對網(wǎng)殼進(jìn)行非線性穩(wěn)定分析，能按照《網(wǎng)殼技術(shù)規(guī)程》的要求考慮初始缺陷，是目前所有軟件中首次推出的。
2，MST2006的附加功能有模型的模態(tài)分析以及反應(yīng)譜分析，屋面支托布置以及材料統(tǒng)計，桿件的排料優(yōu)化計算。
3，SFCAD標(biāo)準(zhǔn)版基本上沒有甚么附加功能，個別版本有旋轉(zhuǎn)加風(fēng)荷載（球面網(wǎng)殼風(fēng)荷載）功能，內(nèi)力合并比較功能。
4,TWCAD附加功能很多，有穩(wěn)定分析，模態(tài)分析，動力分析（時程分析），屋面支托布置以及材料統(tǒng)計，桿件的排料優(yōu)化計算。
5，MSGS的附加功能就是網(wǎng)殼的非線性穩(wěn)定分析。
第六輪PK，TWCAD勝出。

屋主總結(jié)：從以上六個方面的PK得出，在網(wǎng)架、網(wǎng)殼設(shè)計方面，MST最好，3D3S、TWCAD、SFCAD各有優(yōu)勢次之，MSGS最后。