纵观国内钢结构软件,能对桁架结构进行前处理分析验算,后处理节点设计出图的有STS、3D3S、STCAD、MST2006,下面就我个人所用理解从建模以及模型编辑、荷载添加以及编辑、分析验算、后处理节点设计、后处理出图、附加功能等六部分分别进行PK:
一,建模以及模型编辑
1,STS桁架模块能方便建立各种平面三角形、梯形、矩形桁架,弧形桁架建模不方便,不能建立空间桁架模型,在PKPM的平台上,模型编辑不方便;可上部桁架与下部结构整体建模;
幸福小评:STS桁架模块不能建立空间桁架模型是一个缺憾,可以通过定义单元截面为空间组合截面来模拟,不过有一定的误差。
2,3D3S最新版本的桁架模块,可以方便参数化的建立任意形状的平面、空间桁架,程序内置丰富的模型库,多种腹杆形式,自动定义腹杆两端约束条件;由于建立在CAD平台上,3D3S的模型编辑功能非常方便,可用CAD命令对模型进行任意的编辑,可从CAD导入三维模型转化为结构模型;可上部桁架与下部结构整体建模;
幸福小评:3D3S9.0版本的桁架模块在建模以及编辑是比较完善的,截面定义、分组相当方便。
3,STCAD是上海交通大学结构工程研究所研发的一个多功能结构设计软件,建模上提供最丰富的模型参数,可参数化建立各种平面、空间桁架模型;模型编辑功能齐全;可从CAD三维模型DXF文件导入建立模型;可上部桁架与下部结构整体建模。
幸福小评:STCAD的建模以及模型编辑功能都比较强,但是操作上比较不便,截面定义、分组繁琐。
4,MST2006的桁架建模必须依托网架模型库,在网架模型上进行编辑得到相应的桁架模型。
幸福小评:MST2006并无专门的桁架模块,模型建立比较麻烦。
第一轮PK,3D3S胜出。
二,荷载添加以及编辑
1,STS桁架模块中,可输入单元、节点荷载,无面荷载转化为节点荷载功能,风荷载添加不方便;荷载编辑灵活,可任意编辑单元、节点荷载;内置常用荷载组合,但灵活性不够。
幸福小评:STS桁架模块,模型荷载需要用户手工计算后以单元、节点荷载的形式添加,风荷载添加误差大。
2,3D3S桁架模块中,可方便输入单元、节点、局部单元荷载,各种工况荷载都可以通过导荷载的方式由面荷载转化为节点荷载,风荷载可自动考虑风压高度变化系数、风振系数,可分区域导荷载;9.0版本增加了虚杆化分导荷范围的功能,增加了显示导荷载面荷载参数、体型系数参数功能,增加了编辑导荷载面的功能;内置一般组合以及恒载控制的组合,可灵活编辑荷载组合;特有空间桁架整体结构的整体导荷载功能。
幸福小评:9.0增加的荷载编辑功能进一步提升了3D3S在荷载添加以及编辑上的全面性。
3,STCAD中可方便输入单元、节点荷载,各种工况荷载都可以通过导荷载的方式由面荷载转化为节点荷载,风荷载可考虑风压高度变化系数,不能考虑风振系数,特有近似考虑风荷载体型系数功能,可分区域导荷载;荷载编辑不方便。内置常用荷载组合,荷载组合编辑方便。
幸福小评:荷载编辑上欠缺灵活性。
4,MST2006中,可方便施加单元、节点荷载,只能进行单榀空间桁架面荷载转化为节点荷载,不能自动考虑风压高度变化系数,能考虑风振系数;荷载编辑方便;内置一般组合以及恒载控制的组合,可灵活编辑荷载组合。
幸福小评:MST2006中桁架模型的荷载功能须套用网架模型的荷载功能,桁架模块尚在初步阶段。
第二轮PK,3D3S胜出。
三,分析验算
1,STS可套用多种规范进行结构验算,在同一模型中不能分别指定不同的控制参数;可分组进行截面优化、归并;可查看每个单元详细的的验算结果 ,可查看模型在各工况下的内力、位移图,可查看模型的应力图、不能查看模型在组合下的内力、位移图;可查看模型的内力、位移包络图。
幸福小评:没有组合下的内力、位移图是STS的一各缺憾,原因是STS内置的组合太多,无法以图形形式表达,只能用文本形式表达。
2,3D3S桁架模块中可套用多种规范进行验算,特有同一模型中对不同的单元采用不同的控制参数功能;可分组进行截面优化、归并;可方便输出模型以及每一单元在各工况、组合下的内力、位移、应力比图,可查看每个单元的验算结果;可查看模型的内力、位移包络图。
幸福小评:3D3S在这方面比较完善,可方便得到各种验算信息。
3,STCAD可套用多种规范进行结构验算,验算参数丰富;可分组进行截面优化、归并;可方便输出模型在各工况、组合下的内力、位移、应力比图,可查看模型的内力、位移包络图。
幸福小评:STCAD这方面也比较完善。
4,MST2006可采用现行钢结构设计规范进行结构验算,可分组进行截面优化、归并;可方便输出模型在各工况、组合下的内力、位移、应力比图,可查看模型的内力、位移包络图。
幸福小评:MST2006的桁架模型基本上套用网架模型的验算功能,在此基础上增加了优化的时候是否管径、壁厚一致。
第三轮PK,3D3S胜出。
四,节点设计
1,STS桁架模块后处理节点设计中,并无常用的相贯节点验算功能,对管截面来说采用的是插板连接节点;对角钢屋架节点采用连接板形式。
幸福小评:无管结构相贯节点验算以及展开是STS的一个缺憾,STS工具箱有相贯节点的验算,但是需要用户输入管截面以及相关内力。
2,3D3S桁架模块后处理节点设计中,可进行圆管相贯节点设计,矩型管节点设计,圆管与矩型管连接节点设计,等截面、变截面管拼接节点设计,焊接球拼接节点设计,多管相交相贯节点设计,管桁架板支座、焊接球支座设计;能输出腹杆相贯线数控切割数据;角钢屋架方面可进行板节点设计。
幸福小评:最新版本的3D3S桁架模块增加了不少功能,完善了桁架节点设计功能;同时9.0版本也加快了实体模型下节点消隐相贯的速度。
3,STCAD后处理节点设计中,可进行圆管相贯节点设计,等截面、变截面管拼接节点设计,变截面自动增加锥体连接,焊接球拼接节点设计,多管相交相贯节点设计;节点设计参数详尽;能输出腹杆相贯线数控切割数据;特有比钢结构规范多出几种相贯类型的验算。
幸福小评:STCAD后处理节点设计的特点在于参数比较丰富,比钢结构规范多出几种相贯类型的验算是一个亮点;可惜的是没有桁架支座节点设计。
4,MST2006桁架后处理节点设计中,可按照钢结构规范规定的相贯节点形式进行相贯节点设计;能输出腹杆相贯线数控切割数据。
幸福小评:MST2006在这点上乏善可陈,尚不足以满足工程需要,相贯线展开图还缺少信息。
第五轮PK,STCAD胜出。
六,附加功能
1,STS无附加功能。
2,3D3S配合非线性模块,可进行预应力张弦桁架的分析、稳定设计。
3,STCAD的附加功能有网架、网壳,索膜结构分析设计,结构稳定分析,结构模态分析,排料优化计算。
4,MST2006附加功能有排料优化计算。
第六轮PK,STCAD胜出。
幸福总结:在管桁架结构设计上,目前3D3S整体上占据了很大的优势,其次是STCAD,再次是MST2006,最后是STS。
幸福外话:目前国内的结构分析软件中,还有同济大学的STRAT、MTS能进行平面、空间桁架的分析验算,这两者目前均无后处理功能。