软基上平面杆系结构计算软件的研制

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平面计算辅助计算软件结构设计

平面计算辅助计算软件结构设计一、结构平面计算机辅助设计软件《PMCAD》PMCAD是整个结构CAD的核心，它建立的全楼结构模型是PKPM各二维、三维结构计算软件的前处理部分，也是梁、柱、剪力墙、楼板等施工图设计软件和基础CAD 的必备接口软件。

PMCAD也是建筑CAD与结构的必要接口。

1.用简便易学的人机交互方式输入各层平面布置及各层楼面的次梁、预制板、洞口、错层、挑檐等信息和外加荷载信息，建模中可方便地修改、拷贝复制、查询。

逐层输入模型后组装全楼形成全楼模型。

2.自动进行从楼板到次梁、次梁到承重梁的荷载传导并自动计算结构自重，自动计算人机交互方式输入的荷载，形成整栋建筑的荷载数据库。

由此数据可自动给PKPM 系列各结构计算软件提供接口。

3.绘制各种类型结构的结构平面图和楼板配筋图。

包括柱、梁、墙、洞口的平面布置、尺寸、偏轴、画出轴线及总尺寸线，画出预制板、次梁及楼板开洞布置，计算现浇楼板内力与配筋并画出板配筋图。

画砖混结构圈梁构造柱节点大样图。

4.提供复杂结构空间建模程序SpasCAD用于不能以PMCAD逐层建模方式输入的模型，从而可以适应复杂结构模型的设计计算。

二、钢筋砼框架、框排架、连续梁结构计算与施工图绘制软件《PK》PK模块具有二维结构计算和钢筋混凝土梁柱施工图绘制两大功能:1．模块本身提供一个平面杆系的结构计算软件，适用于工业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、框排架结构、排架结构，剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁，拱形结构，桁架等。

规模在30层，20跨以内。

2．PK软件可处理梁柱正交或斜交、梁错层，抽梁抽柱，底层柱不等高，铰接屋面梁等各种情况，可在任意位置设置挑梁、牛腿和次梁，可绘制十几种截面形式的梁，可绘制折梁、加腋梁、变截面梁，矩形、工字梁、圆形柱或排架柱，柱箍筋形式多样。

3．按新规范要求作强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心、柱轴压比，柱体积配箍率的计算与验算，还进行罕遇地震下薄弱层的弹塑性位移计算、竖向地震力计算、框架梁裂缝宽度计算、梁挠度计算。

PKPM V4软件说明书-平面框架设计软件 PK

第二节分析结果的文本输出 ......................................... 47 一、计算结果文件 PK11.out ...................................... 47 二、基础计算文件 JCdata.out .................................... 58 三、计算长度信息 MemberInfo.out ................................ 62 四、超限信息文件 Stscpj.out .................................柱施工图 ................................................. 95 第五节绘梁表、柱表施工图 ......................................... 96
一、梁表和柱表绘图软件功能及说明 ............................... 96 二、操作步骤 ................................................... 97 第六节用户使用中常见问题 ......................................... 99 第四章 PK 结构计算的数据文件 ......................................... 101 第一节框架数据文件.............................................. 101 第二节排架、框排架数据文件 ...................................... 123 一、总信息 .................................................... 123 二、吊车荷载的输入 ............................................ 123 三、两端铰接梁填表法 .......................................... 123 四、工型截面柱填法 ............................................ 123 五、排架、框排架结构计算填表注意事项 .......................... 124 第五章例题 ........................................................ 131 一、框架例题 .................................................. 131 二、排架例题 .................................................. 142 三、框排架例题 ................................................ 148 第二篇技术条件 ..................................................... 152 第一章平面杆系结构计算的主要功能与技术条件 .......................... 152 第一节软件应用范围.............................................. 152 第二节计算参数的确定 ............................................ 154 第三节荷载组合及内力计算原则 .................................... 156 一、活载的预组合和内力组合原则 ................................ 156 二、荷载效应组合 .............................................. 157 三、吊车荷载分析和排架柱计算 .................................. 171 四、地震作用计算与地震效应分析 ................................ 173 五、框架结构地震作用组合效应的调整 ............................ 175 六、单层厂房地震作用调整 ...................................... 176 七、裂缝宽度计算 .............................................. 176 八、钢筋混凝土梁的挠度计算 .................................... 176 第四节基础计算技术条件 .......................................... 178

平面杆系结构分析程序使用说明

pmgx平面杆系结构分析程序使用说明夏健明广东水利电力职业技术学院土木工程系2009.12目录1前言 (1)2基本概念 (1)2.1整体坐标系与局部坐标系 (1)2.2结点编号与单元编号 (1)2.3结点位移 (2)2.4结点的约束特征 (2)2.5荷载的类型 (2)2.6数据输出 (3)2.7是否考虑杆件的轴向变形 (3)3平面杆系结构分析程序的使用 (3)3.1数据输入 (3)3.2查看数据 (4)3.3结构计算 (4)3.4计算结果 (4)3.5帮助 (4)3.6退出 (5)4原始输入数据说明 (5)4.1基本信息（1行） (5)4.2结点约束信息（NJ行） (6)4.3单元信息（NE行） (6)4.4结点荷载信息（NP行，NP>0时输入） (6)4.5非结点荷载信息（NF行，NF>0时输入） (6)4.6结点坐标信息(NJ行) (7)5输出格式说明 (7)5.1结点位移 (7)5.2单元内力（NE行） (7)6显示结构的弯矩图和剪力图 (8)6.1操作 (8)6.2退出 (9)7程序的文件说明 (9)8算例 (9)9其他问题 (14)1前言平面杆系结构分析程序使用Visual Basic 6.0编写，运行于Windows 95,982000,XP 操作系统，可对平面杆系结构进行矩阵位移法计算，输出结构的结点位移和单元杆端内力，可在屏幕上显示结构的弯矩图和剪力图，并可对其进行放大、缩小、移动等操作。

程序界面友好，使用方便。

2基本概念2.1整体坐标系与局部坐标系整体坐标系是结构总的参考系，以水平轴为x 轴，指向右为正；垂直轴为y 轴，指向上为正；角位移以逆时针转为正。

如图1所示。

单元的局部坐标系以杆轴线为轴，x 始端结点（i ）指向终端结点（j ）为正方向；轴逆时针转90°得轴。

局部坐标系与x y 整体坐标系的夹角为轴与x 轴的夹角α，x 逆时针转为正。

2.2结点编号与单元编号用矩阵位移法进行结构分析时，需要对结构进行结点编号。

建筑力学的计算机软件简介

9.12
第9章
建筑力学的计算机软件简介
材料力学问题求解器简介
(5) 单击“载荷信息”，输入荷载，有多个荷载的可以分别“添加”上去，一定记得最后要单击“应用”按钮，这里设简支梁受满跨均布荷载作用，均布荷载的集度为20kN/m，如图9.8
所示。
图9.8 载荷信息
图9.8 载荷信息
(6) 全部输入完毕以后，单击“设计”按钮，得出结果，如图9.9所示。 (7) 最后还可以对该数据进行保存，单击“保存”按钮，指定相应的路径即可。
出了“编辑器”和“观览器”，“编辑器”用来进行基本操作，“观览器”主要用于显示操作
后的图形结果。 (2) 单击“编辑器”中的“命令”菜单，进行结点的定义，即输入各结点的坐标，单击“应用”以后在“观览器”中会有显示，输入完成以后单击“关闭”按钮，如图 9.15所示。
图9.15 结点定义
9.19
第9章
一、模块功能简介
1.截面几何性质
(1) 弯曲强度：本模块由3个子块组成——“强度校核”、“截面设计”、“许用载荷”。 (2) 弯曲切应力：本模块用于多种截面简支梁在各种载荷作用下的最大切应力强度校核，可同时绘制剪力图和横截面上的切应力分布图。 (3) 等强度简支梁：本模块用于等强度简支梁的设计。 (4) 梁的位移：“等截面梁”可计算各种支承静定梁在集中力、集中力偶和均布力作用下的挠度和转角，同时显示弯曲变形图。 9.9
9.6
第9章
4. 仿真计算
建筑力学的计算机软件简介
理论力学问题求解器简介
(1) 参数设定(静力学/运动学/动力学)。单击“仿真计算”菜单中的“参数设定”项，将弹出“计算参数”对话框。在“计算参数”对话框中需要输入计算精度，计算步长，计算起始时刻，计算终止时刻。 (2) 自由度分析(静力学/运动学/动力学)。单击“仿真计算”菜单中的“自由度分析”项，将弹出“消息”框告知系统自由度，单击“确认”按钮后将弹出“初始条件”对话框，在运动学分析程序中，这时需要输入的参数有驱动铰号或物体号，初始角速度，初始角加速度。在动

软基上基础梁计算程序说明(2007年10月)

软基上船闸底板（基础梁）计算程序简介基础梁计算程序是在已有成熟算法的基础上，充分利用了现代计算机技术资源设计的全新计算程序。

程序考虑的地基模型有文克尔地基、半无限大地基、中厚度地基。

基础梁可以是变截面梁，无限刚梁和不等长梁等等。

梁上荷载可以是任意集中力、均匀力、力偶。

边荷载有均布荷载和三角形分布荷载。

程序在设计上充分考虑到了工程技术人员的设计需要，通过文件控制可批量进行内力计算、内力包络值计算、闸首不同段间内力加权平均值计算等，并通过程序控制完成计算表格（Word 文件）输出。

1 相关计算公式和程序设计要点1.1 平面半无限大弹性地基沉降公式设有单位法向力均匀分布在平面半无限大地基边缘，分布长度c ，分布集度为1/c ，如图1－1所示，图中K 为任一沉降点，B 为参考点，I 点为荷载分布的中心点、B 点距I 点的距离分别为xk,xb ，令地基的弹模为E0；泊松比为μ0，则K 点相对于B 点的沉降公式为：()ki bi i kbF F E --=0201πμη 其中当12≠c x b 时1ln 22ln 222-+-+=cx c x c x c x F b b b b bi ，当12=cx b 时2ln 2=bi F ；当12≠c x k 时1ln 22ln 222-+-+=cx c x c x c x F k k k k ki ，当12=cx k 时2ln 2=ki F ；1．2平面中厚度地基沉降公式设有分布集度为q 的均匀力作用在地基边界c 上（如图2－2所示）。

假设有限压缩层与刚性下卧层完全粘合，则边界上任意一点k 的沉陷为：ωμηH q E ik21-= ()()()⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-+---+⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+-⋅=*⎰1122212115021112222115ln 15ln 1515sin 15sin cos cos sin sin 2k k k k C k k k k d k k k k k k k k I αααααααπω 其中()()()()()22020220421443443αμμαμαααα+-++----=--e e e e I95772156664.0=*C ()Hc x k 5.01+= ()H c x k 5.02-= x 为k 点相对于I 点距离，H 为有限压缩层厚度。

工程结构计算软件PKPM讲解

1.1-5）Sap2000
在SAP2000三维图形环境中提供了多种建模、分析和设计选项，且完全在一个集成的图形界面内实现。
先进的分析技术提供了：逐步大变形分析、多重P-Delta效应、特征向量和Ritz向量分析、索分析、单拉和单压分析、 Buckling屈曲分析、爆炸分析、针对阻尼器、基础隔震和支承塑性的快速非线性分析、用能量方法进行侧移控制和分段施工分析等。
极限状态设计
1. 内力分析 2. 荷载效应、组合 3. 安全系数 4. 地震作用分析 5. 截面配筋设计 6. 稳定计算
正常使用阶段
结构的变型、挠度计算钢筋混凝土裂缝计算适应设计规范不断修订的需要
设计规范不断地补充修订，大多数建筑要经过抗震设计，其计算内容比常规设计要增加数倍的内容。国内自主开发的软件才能及时跟上不断修订的规范。
1.1-6）建筑结构分析与设计CSI ETABS
国际领先的建筑结构分析与设计软件，ETABS除一般高层结构计算功能外，还可计算钢结构、钩、顶、弹簧、结构阻尼运动、斜板、变截面梁或腋梁等特殊构件和结构非线性计算（Pushover， Buckling，施工顺序加载等），甚至可以计算结构基础隔震问题，功能非常强大。
从房屋模型中提取一榀框架
生成结构计算数据文件
完成结构分析计算
画施工图前交互输入绘图控制参数
人工干预设计
布置图面
施工图生成
钢筋混凝土梁柱施工图
广东地区的梁柱表施工图
梁柱钢筋的平面表示法
钢筋混凝土异型截面柱施工图
结构平面、楼板配筋图
钢结构施工图门式刚架
钢桁架支架
框架柱框架梁节点大样
建筑电气施工图
二、进入PKPM软件系统开始学习

结构设计的计算机软件简介

第18章
结构设计的计算机软件简介
PMCAD简介
(7) 结构平面施工图辅助设计。 (8) 作砖混结构圈梁和构造柱布置，画砖混圈梁大样及构造柱大样图。 (9) 砌体结构和底层框架上砖混结构的抗震计算及受压、高厚比、局部承压计算。 (10) 统计结构工程量、以表格形式输出。
二、主要结构建模步骤
1. 人机交互建模人机交互建模内容包括： (1) 各层平面的轴线网格输入。 (2) 柱、梁、墙、洞口和斜柱支撑的截面数据输入。 (3) 柱、梁、墙、洞口和支撑在平面网格和节点上的布置。 (4) 各结构层主要设计参数输入，如楼板厚度、钢筋和混凝土强度等级等。 (5) 各层层高确定。
【例18.1】本例简单说明PM的操作过程。 1. 设置PMCAD工作目录双击PKPM快捷方式，进入PKPM主界面，选择“结构”选项卡，则显示如图18.1所示的结构模块主菜单。选中菜单左侧的PMCAD选项即进入PMCAD的操作界面。
18.12
第18章
结构设计的计算机软件简介
PMCAD简介
在PKPM使用过程中，每个工程文件应存放在独立的工作目录下。因此建模前，应指定工程的工作目录。可直接在“当前工作目录为”文本框中输入，也可通过单击“改变目录”按钮在“改变工作目录”对话框中进行选择，如图18.7所示。 2. PMCAD交互式数据输入 PMCAD交互式数据输入是PMCAD操作中最重要的一步。在此步中将完成各层的轴线输入，网格形成，构件、荷载和楼层的定义以及楼层组装、设计参数修改等工作。 (1) 创建或打开文件：设置好工作目录后，选择主菜单右侧的第一项“PMCAD交互式数据输入”，再单击“应用”按钮，如图18.8所示，即进入 “PMCAD交互式数据输入”的启动界面，如图18.9所示。

平面杆系结构有限元编制程序

平面杆系结构有限元编制程序——斜腿刚构计算一、程序编制说明本程序全部采用Visual Basic语言编写，可以进行简单杆系结构的受力分析，能够精确计算出结构体系的结点位移和内力，并采用文本方式输入和输出数据，方便实用。

例子是针对斜腿刚构的计算，全桥共划分为6个单元，计算简图如下。

二、子程序划分DATA：数据的准备与输入ZG：总体刚体矩阵DG：单元刚度矩阵TRANSLATE：坐标转换矩阵RESULT：杆端位移与杆端力计算MULT：矩阵相乘MULT1：矩阵与向量相乘GAS：高斯消元法BOUNDARY：边界条件LOAD：外荷载三、标识符说明：1、整数型变量NN：结点总个数ELE：单元总个数GD：固定支座个数JZ：铰支座个数ZC：支承个数MS:系统总自由度数目（总刚阶数）PN：荷载作用的结点数（结点荷载个数）2、一维数组变量EI：杆件抗弯刚度EA：杆件抗拉刚度Cn：cosα值Sn：sinα值LN：单元左端结点标号数组RN：单元右端结点标号数组FX：水平方向结点外力FY：垂直方向结点外力MOMENT：结点弯矩Z：总体坐标系下结点位移存储P：总体坐标系下结点力存储3、二维数组变量BKE：局部坐标单元刚度矩阵存储TKE：体系总体刚度矩阵存储T：坐标转换矩阵存储四、源程序代码Dim NN As Integer, ELE As Integer, MS As IntegerDim GD As Integer, JZ As Integer, ZC As Integer, PN As IntegerDim LRN(1 To 12, 1 To 12) As Double, L(1 To 7) As Double, G(1 To 21, 1 To 21) As DoubleDim EA(1 To 7) As Double, EI(1 To 7) As Double, Cn As Double, Sn As DoubleDim X(1 To 7) As Double, Y(1 To 7) As Double, P(1 To 21) As DoubleDim TKE(1 To 21, 1 To 21) As Double, TKE1(1 To 21, 1 To 21) As DoubleDim BKE(1 To 6, 1 To 6) As Double, T(1 To 6, 1 To 6) As DoubleDim TZ(1 To 6, 1 To 6) As Double, Z(1 To 21) As DoubleDim LN(1 To 6) As Integer, RN(1 To 6) As IntegerDim FX(1 To 7) As Double, FY(1 To 7) As Double, MOMENT(1 To 7) As DoublePrivate Sub Form_Click()Open "e:\homework\gginput.txt" For Input As #1Open "e:\homework\ggoutput.txt" For Output As #2Call Data '输入数据Call ZG '总刚度矩阵Call Boundary ' 输入边界条件Call load '输入荷载Call Result '计算结果（杆端力）Close #1Close #2End SubPublic Sub Data() '数据的准备与输入Print #2, "平面杆系有限元程序——斜腿刚构计算"Print #2, "========================================="Print #2, "原始数据的输入"Print #2,Print #2, "结点数"; Spc(3); "单元数"; Spc(3); "固定支座数"; Spc(3); "铰支座数"; Spc(3); "支承数"; Spc(3); "结点荷载数"; Spc(3); "系统总自由度数"Input #1, NN, GD, JZ, ZC, PNMS = 3 * NN: ELE = NN - 1Print #2, NN; Spc(6); ELE; Spc(6); GD; Spc(6); JZ; Spc(6); ZC; Spc(6); PN; Spc(6); MSPrint #2,Print #2, "========================================="Print #2, "结点坐标的输入"Print #2,Print #2, "结点"; Spc(3); "X"; Spc(6); "Y"; Spc(3); "单位：米"For I = 1 To NNInput #1, I, X(I), Y(I)Print #2, I; Spc(3); X(I); Spc(6); Y(I)Next IPrint #2,Print #2, "========================================="Print #2, "杆件相关信息的输入"Print #2,Print #2, "杆件号"; Spc(3); "左结点号"; Spc(3); "右结点号"; Spc(3); "抗弯刚度"; Spc(3); "抗拉刚度"; Spc(3); "杆件For I = 1 To ELEInput #1, I, LN(I), RN(I), EI(I), EA(I)Next IFor I = 1 To ELEL(I) = Sqr((Y(RN(I)) - Y(LN(I))) ^ 2 + (X(RN(I)) - X(LN(I))) ^ 2)Print #2, I; Spc(8); LN(I); Spc(8); RN(I); Spc(8); Format(EI(I), "0.000E+00"); Spc(8); Format(EA(I), "0.000E+00"); Spc(8); (Format(L(I), "0.000"))Next I'输入结点编号LRN(1, 1) = 3#: LRN(1, 2) = 3#: LRN(1, 3) = 4#LRN(2, 1) = 1#: LRN(2, 2) = 2#: LRN(2, 3) = 3#LRN(1, 4) = 5#: LRN(1, 5) = 7#: LRN(1, 6) = 6#LRN(2, 4) = 4#: LRN(2, 5) = 5#: LRN(2, 6) = 5#Print #2,Print #2, "========================================="Print #2, "输入结点荷载"Print #2,Print #2, "结点号"; Spc(3); "FX"; Spc(4); "FY"; Spc(4); "MOMENT"; Spc(4); "单位：N"For I = 1 To NNInput #1, I, FX(I), FY(I), MOMENT(I)Next IFor I = 1 To NNPrint #2, I; Spc(3); Format(FX(I), "0.0E+"); Spc(4); Format(FY(I), "0.0E+"); Spc(4); Format(MOMENT(I), "0.0E+") Next IPrint #2,Print #2, "========================================="Print #2, "输入约束条件"End SubPublic Sub DG(K) '形成单元刚度矩阵'For K = 1 To ELEFor I = 1 To 6For J = 1 To 6BKE(I, J) = 0#Next JNext IBKE(1, 1) = EA(K) / L(K)BKE(2, 1) = 0#BKE(2, 2) = 12 * EI(K) / L(K) * L(K) * L(K)BKE(3, 1) = 0#BKE(3, 2) = 6 * EI(K) / L(K) * L(K)BKE(3, 3) = 4 * EI(K) / L(K)BKE(4, 1) = -EA(K) / L(K)BKE(4, 2) = 0#BKE(4, 3) = 0#BKE(5, 1) = 0#BKE(5, 2) = -12 * EI(K) / L(K) * L(K) * L(K) BKE(5, 3) = -6 * EI(K) / L(K) * L(K)BKE(5, 4) = 0#BKE(5, 5) = 12 * EI(K) / L(K) * L(K) * L(K) BKE(6, 1) = 0#BKE(6, 2) = 6 * EI(K) / L(K) * L(K)BKE(6, 3) = 2 * EI(K) / L(K)BKE(6, 4) = 0#BKE(6, 5) = -6 * EI(K) / L(K) * L(K)BKE(6, 6) = 4 * EI(K) / L(K)For I = 1 To 6For J = 1 To 6BKE(I, J) = BKE(J, I)Next JNext I'Print #2, K, "单刚"' For I = 1 To ELE' For J = 1 To ELE' Print #2, (Format(BKE(I, J), "0.000")); Spc(2); ' Next J' Print #2,' Next I' Next KEnd SubPublic Sub Translate(K) '形成坐标变换矩阵' For K = 1 To ELECn = (X(RN(K)) - X(LN(K))) / L(K)Sn = (Y(RN(K)) - Y(LN(K))) / L(K)For I = 1 To 6For J = 1 To 6T(I, J) = 0#Next JNext IT(1, 1) = CnT(1, 2) = SnT(1, 3) = 0#T(2, 1) = -SnT(2, 2) = CnT(2, 3) = 0#T(3, 1) = 0#T(3, 2) = 0#T(3, 3) = 1#For I = 1 To 3For J = 1 To 3Next JNext I' Print #2, K; "单元", "坐标变换矩阵"' For I = 1 To ELE' For J = 1 To ELE' Print #2, (Format(T(I, J), "0.000")); Spc(2);' Next J' Print #2,' Next I' Next K'形成坐标变换矩阵的转置矩阵(逆矩阵）For I = 1 To 6For J = 1 To 6TZ(I, J) = T(J, I)Next JNext IEnd SubPublic Sub ZG() '形成总体刚度矩阵Dim M As Integer, M1 As Integer, H As Integer, H1 As IntegerDim I As Integer, J As Integer, W As Integer, II As Integer, JJ As Integer For I = 1 To MSFor J = 1 To MSTKE(I, J) = 0#Next JNext IFor W = 1 To ELE'形成总体坐标的单元刚度矩阵Call Translate(W)Call DG(W)Call MULT(BKE, T, G, 6, 6, 6)Call MULT(TZ, G, TKE1, 6, 6, 6)'形成总体刚度矩阵For I = 1 To 2For II = 1 To 3M = 3 * (I - 1) + IIM1 = 3 * (LRN(I, W) - 1) + IFor J = 1 To 2For JJ = 1 To 3H = 3 * (J - 1) + JJH1 = 3 * (LRN(J, W) - 1) + JJTKE(M1, H1) = TKE(M1, H1) + TKE1(M, H)Next JJNext JNext IINext IPrint #2, "总刚"For I = 1 To MSFor J = 1 To MSPrint #2, (Format(TKE(I, J), "0.0E+00")); Spc(2);Next JPrint #2,Next IEnd SubPublic Sub MULT(A, B, C, N1, N2, N3) '矩阵相乘运算Dim A(N1, N2) As Double, B(N2, N3) As Double, C(N1, N3) As Double For I = 1 To N1For J = 1 To N3C(I, J) = 0#Next JNext IFor I = 1 To N1For J = 1 To N3For K = 1 To N2C(I, J) = C(I, J) + A(I, K) * B(K, J)Next KNext JNext IEnd SubPublic Sub GAS(A, B, N, X) '高斯消元法Dim K As Double, H As DoubleFor K = 1 To N - 1For J = K + 1 To NA(K, J) = A(K, J) / A(K, K)Next JB(K) = B(K) / A(K, K)For I = K + 1 To NFor J = K + 1 To NA(I, J) = A(I, J) - A(I, K) * A(K, J)Next JB(I) = B(I) - A(I, K) * B(K)Next INext KX(N) = B(N) / A(N, N)For I = N - 1 To 1 Step -1H = 0For J = I + 1 To NH = H + A(I, J) * X(J)Next JX(I) = B(I) - HNext IPublic Sub load() '形成结点荷载向量For I = 1 To MSP(I) = 0#Next IP(1) = 0#P(2) = 0#P(3) = 0#P(4) = 0#P(5) = 0#P(6) = 0#P(7) = 0#P(8) = 0#P(9) = 0#P(10) = 0#P(11) = -100000P(12) = 0#P(13) = 35000P(14) = 0#P(15) = 0#P(16) = 0#P(17) = 0#P(18) = 0#P(19) = 0#P(20) = 0#P(21) = 0#'Print #2, "结点荷载列向量"'For I = 1 To MS' Print #2, (Format(P(I), "#.##E+")) 'Next IEnd SubPublic Sub Boundary() '边界条件处理For I = 4 To 5For J = 1 To MSTKE(I, J) = 0#Next JNext IFor J = 4 To 5For I = 1 To MSTKE(I, J) = 0#Next INext JFor I = 19 To 20For J = 1 To MSTKE(I, J) = 0#Next JFor J = 19 To 20For I = 1 To MSTKE(I, J) = 0#Next INext JFor J = 1 To MSTKE(2, J) = 0#Next JFor I = 1 To MSTKE(I, 2) = 0#Next IFor J = 1 To MSTKE(17, J) = 0#Next JFor I = 1 To MSTKE(I, 17) = 0#Next ITKE(2, 2) = 1#TKE(4, 4) = 1#TKE(5, 5) = 1#TKE(17, 17) = 1#TKE(19, 19) = 1#TKE(20, 20) = 1#End SubPublic Sub Result() '计算杆端位移和杆端力Dim Q(1 To 6) As Double, F(1 To 6) As DoubleCall GAS(TKE, P, MS, Z)Call MULT(TKE, Z, P, MS, MS)Print #2, "======================================"Print #2, "计算数据输出"Print #2, "======================================"Print #2, "杆端位移"Print #2, "结点号", "水平方向u", "垂直方向v", "转角fai"Print #2, "======================================"Print #2, "杆端力"Print #2, "杆件号", "U（左端)"; Spc(4); "V（左端)"; Spc(4); "M（左端)"; Spc(4); "U(右端)"; Spc(4); "V（右端）"; Spc(4); "M（右端）"For I = 1 To MSPrint #2, Format(Z(I), "0.00E-00")Next IPrint #2,Print #2,For I = 1 To MSPrint #2, Format(P(I), "0.00000E+00")Next IPublic Sub MULT1(A, B, C, N1, N2) '矩阵与向量相乘For I = 1 To N1C(I) = 0#Next IFor I = 1 To N1For J = 1 To N2C(I) = C(I) + A(I, J) * B(J)Next JNext IEnd Sub五、数据的输入与结果输出数据的输入7,0,4,6,21,-0.8,3.62,0,03,4.2,3.64,11.9,3.65,23.1,3.66,39.3,3.67,38.5,01,1,3,0.618E+11,2.06E+112,2,3,0.618E+09,0.309E+113,3,4,0.618E+11,2.06E+114,4,5,0.618E+11,2.06E+115,5,7,0.618E+09,0.309E+116,5,6,0.618E+11,2.06E+111,0,0,02,0,0,03,0,0,04,0,-100000,05,35000,0,06,0,0,07,0,0,0平面杆系有限元程序——斜腿刚构计算=========================================原始数据的输入结点数单元数固定支座数铰支座数支承数结点荷载数系统总自由度数7 6 0 4 6 2 21=========================================结点坐标的输入结点X Y1 -.8 3.62 0 03 4.2 3.64 11.9 3.66 39.3 3.67 38.5 0=========================================杆件相关信息的输入杆件号左结点号右结点号抗弯刚度抗拉刚度杆件长度E=2.06E+11N/m21 1 3 6.180E+10 2.060E+11 5.0002 23 6.180E+08 3.090E+10 5.5323 34 6.180E+10 2.060E+11 7.7004 45 6.180E+10 2.060E+11 11.2005 5 7 6.180E+08 3.090E+10 15.8156 5 6 6.180E+10 2.060E+11 16.200=========================================输入结点荷载结点号FX FY MOMENT 单位：N1 0.0E+0 0.0E+0 0.0E+02 0.0E+0 0.0E+0 0.0E+03 0.0E+0 0.0E+0 0.0E+04 0.0E+0 -1.0E+5 0.0E+05 3.5E+4 0.0E+0 0.0E+06 0.0E+0 0.0E+0 0.0E+07 0.0E+0 0.0E+0 0.0E+0=========================================1 单元坐标变换矩阵2 单元坐标变换矩阵1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.759 0.651 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.651 0.759 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.759 0.651 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 -0.651 0.759 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 3 单元坐标变换矩阵 4 单元坐标变换矩阵1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 5 单元坐标变换矩阵 6 单元坐标变换矩阵0.974 -0.228 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.228 0.974 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.974 -0.228 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.228 0.974 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 1.000 1单元单刚2单元单刚0.200 0.000 0.000 -0.200 0.000 0.000 0.027 0.000 0.000 -0.027 0.000 0.0000.000 1.800 0.240 0.000 -1.800 0.120 0.000 0.018 0.002 0.000 -0.018 0.001-0.200 0.000 0.000 0.200 0.000 0.000 -0.027 0.000 0.000 0.027 0.000 0.0000.000 -18.000 -1.800 0.000 18.000 -1.800 0.000 -0.199 -0.018 0.000 0.199 -0.0180.000 1.800 0.120 0.000 -1.800 0.240 0.000 0.018 0.001 0.000 -0.018 0.0023单元单刚4单元单刚0.130 0.000 0.000 -0.130 0.000 0.000 0.089 0.000 0.000 -0.089 0.000 0.0000.000 27.720 1.800 0.000 -27.720 1.800 0.000 40.320 1.800 0.000 -40.320 1.8000.000 1.800 0.156 0.000 -1.800 0.078 0.000 1.800 0.107 0.000 -1.800 0.054-0.130 0.000 0.000 0.130 0.000 0.000 -0.089 0.000 0.000 0.089 0.000 0.0000.000 -27.720 -1.800 0.000 27.720 -1.800 0.000 -40.320 -1.800 0.000 40.320 -1.8000.000 1.800 0.078 0.000 -1.800 0.156 0.000 1.800 0.054 0.000 -1.800 0.1075单元单刚6单元单刚0.009 0.000 0.000 -0.009 0.000 0.000 0.062 0.000 0.000 -0.062 0.000 0.0000.000 0.569 0.018 0.000 -0.569 0.018 0.000 58.320 1.800 0.000 -58.320 1.8000.000 0.018 0.001 0.000 -0.018 0.000 0.000 1.800 0.074 0.000 -1.800 0.037-0.009 0.000 0.000 0.009 0.000 0.000 -0.062 0.000 0.000 0.062 0.000 0.0000.000 -0.569 -0.018 0.000 0.569 -0.018 0.000 -58.320 -1.800 0.000 58.320 -1.8000.000 0.018 0.000 0.000 -0.018 0.001 0.000 1.800 0.037 0.000 -1.800 0.074计算数据输出======================================杆端位移（单位；米）结点号水平方向u 垂直方向v 转角fai1 2.70E-06 0.00E00 1.01E-062 0.00E00 0.00E00 1.54E-053 2.70E-06 -1.90E-07 8.42E-074 3.45E-06 -2.31E-07 -2.88E-075 4.53E-06 -1.35E-07 -1.66E-066 4.53E-06 0.00E00 -2.46E-067 0.00E00 0.00E00 2.21E-05======================================杆端力（单位：N）杆件号U（左端) V（左端) M（左端) U(右端) V（右端）M（右端）1 1.11344E+05 0.00000E+00 4.97608E+04 -5.56955E+04 -8.54568E+05 1.14291E+052 0.00000E+00 0.00000E+00 6.86927E+03 -5.56955E+04 -8.54568E+05 1.14291E+053 -5.56955E+04 -8.54568E+05 1.14291E+05 1.08313E+04 -6.70673E+05 1.47854E+054 1.08313E+04 -6.70673E+05 1.47854E+05 4.99074E+04 3.87023E+05 1.16445E+055 4.99074E+04 3.87023E+05 1.16445E+05 0.00000E+00 0.00000E+00 -3.02171E+036 4.99074E+04 3.87023E+05 1.16445E+05 -3.10727E+04 0.00000E+00 5.12607E+0411总体刚度矩阵4.1E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -4.1E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+000.0E+00 3.7E+12 -3.7E+11 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -3.7E+12 -3.7E+11 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -3.7E+11 4.9E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 3.7E+11 2.5E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+000.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 2.1E+10 -1.8E+10 2.4E+09 -2.1E+10 1.8E+10 2.4E+09 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -1.8E+10 2.6E+10 -2.8E+09 1.8E+10 -2.6E+10 -2.8E+09 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 2.4E+09 -2.8E+09 4.5E+08 -2.4E+09 2.8E+09 2.2E+08 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00-4.1E+10 0.0E+00 0.0E+00 -2.1E+10 1.8E+10 -2.4E+09 8.9E+10 -1.8E+10 -2.4E+09 -2.7E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -3.7E+12 3.7E+11 1.8E+10 -2.6E+10 2.8E+09 -1.8E+10 9.4E+12 2.8E+09 0.0E+00 -5.7E+12 -3.7E+11 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -3.7E+11 2.5E+10 2.4E+09 -2.8E+09 2.2E+08 -2.4E+09 2.8E+09 8.2E+10 0.0E+00 3.7E+11 1.6E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -2.7E+10 0.0E+00 0.0E+00 4.5E+10 0.0E+00 0.0E+00 -1.8E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -5.7E+12 3.7E+11 0.0E+00 1.4E+13 0.0E+00 0.0E+00 -8.3E+12 -3.7E+11 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -3.7E+11 1.6E+10 0.0E+00 0.0E+00 5.4E+10 0.0E+00 3.7E+11 1.1E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+000.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -1.8E+10 0.0E+00 0.0E+00 3.9E+10 2.6E+10 -8.4E+08 -1.3E+10 0.0E+00 0.0E+00 -7.9E+09 -2.6E+10 -8.4E+08 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -8.3E+12 3.7E+11 2.6E+10 2.0E+13 -3.6E+09 0.0E+00 -1.2E+13 -3.7E+11 -2.6E+10 -1.1E+11 -3.6E+09 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -3.7E+11 1.1E+10 -8.4E+08 -3.6E+09 3.7E+10 0.0E+00 3.7E+11 7.6E+09 8.4E+08 3.6E+09 7.8E+07 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -1.3E+10 0.0E+00 0.0E+00 1.3E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+000.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -1.2E+13 3.7E+11 0.0E+00 1.2E+13 3.7E+11 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+000.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -3.7E+11 7.6E+09 0.0E+00 3.7E+11 1.5E+10 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+000.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -7.9E+09 -2.6E+10 8.4E+08 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 7.9E+09 2.6E+10 8.4E+08 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -2.6E+10 -1.1E+11 3.6E+09 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 2.6E+10 1.1E+11 3.6E+09 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 -8.4E+08 -3.6E+09 7.8E+07 0.0E+00 0.0E+00 0.0E+00 8.4E+08 3.6E+09 1.6E+0812。

PKPM说明

第一章 PKPM系列软件简介PKPM系列CAD系统软件是目前国内建筑工程界应用最广、用户最多的一套计算机辅助设计系统。

它是一套集建筑设计、结构设计、设备设计、工程量统计、概预算及施工软件等于一体的大型建筑工程综合CAD系统。

针对2002年建筑结构各项新规范的诞生，PKPM系列软件也进行了较大的改版。

在操作菜单和界面上，尤其是在核心计算上，都结合新规范作了较大的改进。

本章对PKPM系列软件的特点、组成及基本工作方式等进行介绍，使读者对PKPM系列软件有一个整体认识。

第一节 PKPM系列软件的发展在PKPM系列CAD软件开发之初，我国的建筑工程设计领域计算机应用水平相对较落后，计算机仅用于结构分析，CAD技术应用还很少，其主要原因是缺乏适合我国国情的CAD软件。

国外的一些较好的软件，如阿波罗、Intergraph等都是在工作站上实现的，不仅引进成本高，且应用效果也很不理想，能在国内普及率较高的PC机上运行的软件几乎是空白。

因此，开发一套微机建筑工程CAD软件，对提高工程设计质量和效率，提高计算机应用水平是极为迫切的。

针对上述情况，中国建筑科学研究院经过几年的努力研制开发了PKPM系列CAD软件。

该软件自1987年推广以来，历经了多次更新改版，目前已经发展成为一个集建筑、结构、设备、管理为一体的集成系统。

迄今在全国用户已超过10000家，这些用户分布在各省市的大中小型各类设计院，在省部级以上设计院的普及率达到90％以上。

引入该软件的单位，应用软件的水平和范围也逐年提高，设计质量及效益明显提高。

PKPM 系列CAD软件是目前国内建筑结构设计中应用最广泛的一套CAD系统。

伴随着国内市场的成功，从1995年起，PKPMCAD工程部开始着手国际市场的开拓工作，并根据国际市场的需求，相应地开发了四种英文界面的海外版PKPM系列CAD软件，这些版本包括英国规范版、新加坡规范版、香港规范版以及中国规范的英文版本。

在国际CAD软件市场竞争激烈的情况下，拓展了在新加坡、马来西亚、越南、韩国、香港等东南亚国家和地区的市场。

PKPM软件在框架结构设计中的应用及施工图绘制

第九章PKPM软件在框架结构设计中的应用9.1 PKPM软件介绍毕业设计除了需要对一榀具有代表性的框架进行手算分析外，还要求应用结构设计软件对手算结果进行复核比较并完成整个工程的结构分析及施工图。

目前国勘察设计部门最常用的是PKPM系列软件，本章对应用该软件进行框架结构设计的过程做简单介绍，并对软件中的一些重要的参数设定加以说明。

PKPM是由中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部开发的一套集建筑设计、结构设计、设备设计及概预算、施工软件于一体的大型建筑工程综合CAD系统。

该系统在国率先实现建筑、结构、设备、概预算数据共享。

从建筑方案设计开始，建立建筑物整体的公用数据库，全部数据可用于后续的结构设计，各层平面布置及柱网轴线可完全公用，并自动生成建筑装修材料及围护填充墙等设计荷载，经过荷载统计分析及传递计算生成荷载数据库。

并可自动地为上部结构及各类基础的结构计算提供数据文件，如平面框架、连续梁、框剪空间协同计算、高层三维分析、砖混及底框砖房抗震验算等所需的数据文件。

由于可自动生成设备设计的条件图，大大提高了结构分析的正确性及使用效率。

PKPM系列结构类设计软件装有先进的结构分析软件包，容纳了国最流行的各种计算方法，如平面杆系、矩形及异形楼板、高层三维壳元及薄壁杆系、梁板楼梯及异形楼梯、各类基础、砖混及底框抗震、钢结构、预应力混凝土结构分析等等。

全面反映了规要求的荷载效应组合，设计表达式，抗震设计新概念要求的强柱弱梁、强剪弱弯、节点核心、罕遇地震以及考虑扭转效应的振动耦连计算方面的容。

该系统还具有丰富和成熟的结构施工图辅助设计功能，可完成框架、排架、连梁、结构平面、楼板配筋、节点大样、各类基础、楼梯、剪力墙等施工图绘制。

并在自动选配钢筋，按全楼或层、跨、剖面归并，布置图纸版面，人机交互干预等方面独具特色。

在砖混计算中可考虑构造柱共同工作，也可计算各种砌块材料，底框上砖房结构，CAD适用任意平面的一层或多层底框。

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V0 = 0.5Vi − 0.125ϕ i + 0.5V j + 0.125ϕ i
其中， Vi , V j , ϕ i , ϕ j 分别为局部坐标下单元杆的位移和转角。
（5）
3. 软件的特点和主要功能
3.1 软件运行的基本流程图
软件运行的基本流程图如图３所示。结约荷构束载计算地基反力位移图形成果输出图形编辑数值成果输出
3.3 软件的主要功能
根据上文介绍的计算理论及计算方法，按照 3.1 节的设计思路研制出软基上平面杆系结构计算软件（SGR3.0）。该软件具有以下基本功能： 3.3.1 上部结构 1．结构杆件的连接可以是刚结点或铰结点； 2．结构的杆件可以是等截面的或梯形变化的； 3．各杆件可以考虑剪切对变形的影响； 4．各杆件的轴线可以与坐标系相交成任意角度。 3.3.2 地基模型 1．文克勒地基； 2．半无限大平面弹性地基； 3．多层弹性地基。 3.3.3 荷载类型 1．结构的自重； 2．作用在结构上的结点集中荷载，包括沿坐标轴方向的作用力和力矩； 3．作用在结构杆件任意点上的集中荷载、分布荷载和边荷载（集中荷载或分布荷载）。以上各种荷载可以任意组合成各种工况。 3.3.4 成果输出 1．表格输出各种工况下的地基反力值，上部结构的轴力、剪力和弯矩，以及各结点的位移和杆件的弯矩包络图及对应工况下的轴力和剪力值。 2．屏幕或打印输出上部结构的结构单元图，地基反力分布图，上部结构的轴力、剪力、弯矩分布图、结构位移图，以及结构弯矩的包络图。
X i + y 0 − a k ϕ 0 + ∆ kp = 0 i =1 n Xi + ∑ P = 0 ∑ i =1 n ai X i + ∑ M = 0 ∑ i =1
∑δ
n
ki
（1）
-1-

y q q P M P Q y0 P
H （i = k） ξ ki = E 0 bi ci 0 （i ≠ k）
-2-
（2）
式中， H 为垫层的厚度；E0 为地基的弹性模量；Bi、Ci 分别为底梁基础单元的宽和长。

2.2.2 半无限大弹性地基半无限大弹性地基假设认为，地基是半无限大的弹性体，可以采用弹性力学的方法计算地基的沉陷，得到在半平面弹性体在均布单位力作用下的沉陷为：
3.2
开始
开发工具的选择
-3-
数据编辑
材料信息地基模型图形处理图3 软件运行基本流程图保存退出
轴力、 Байду номын сангаас 力、弯矩

结合所要开发软件的要求和各种编程工具的特点，选用 Visual Basic 6.0（以下简称 VB）和 Visual Fortran 6.5（以下简称 VF）作为开发工具。VB 一种可视化的、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，可用于开发 Windows 下的各类应用程序，VF 继承了传统 FORTRAN 程序的高效、专业的科学计算能力，支持最新的 FORTRAN 95 语言标准。利用 VB 进行可视化操作界面开发，VF 进行数值计算,这样可以充分利用这两种工具的各自优势，提高程序研制的效率。
ξ ki =
2 x+ c 2 s ln dr πE 0 c ∫x − c 2 r
（3）
其中，c 为半平面体边界的长度，积分时取常数；s 为 P 距参考点的距离。 2.2.3 多层弹性地基在实际工程中，地基并非均匀，其弹性模量和泊松比沿深度一般是变化的，通常具有水平分层的性质。对于这种地基，可先求均匀弹性层在荷载作用下的位移和应力一般解的初始函数表达式，然后再根据传递函数进行递推，可以得到多层地基的沉陷为：
4. 算例
某储水池为长方体，标准断面简化为平面问题，水池断面高 h=5m，长 l=12m，如图 4 所示。上部结构的弹模 E=1.7*104 MPa；泊松比μ=0.18；容重 γ =2.4*10 N/ｍ。地基采
4 3
用多层弹性地基模型，地基参数如表１所示[2]。限于篇幅仅给出计算后软件绘制的上部结构表１土层名称粉质粘土粉土粉砂细砂天然孔隙比 0.910 0.804 0.790 0.810 地基参数表压缩模量 6.40 12.25 15.30 14.64 泊松比 0.32 0.25 0.25 0.20 弹性模量(MPa) 10 15 20 31 土层厚度(m) 1.5 4.6 5.8 10.0
1．引言
在水闸、船闸、船坞等水工建筑物和工业与民用建筑物的设计中，考虑到结构、基础与地基的相互作用，一般都简化为弹性地基上结构物的计算。在计算方法的选择上，本文采用了一种既能反映上部结构、基础和地基的相互作用效应，又便于程序设计的计算方法，即有限元－链杆半解析法。该方法用有限元求解上部结构和基础的单位位移，用解析法求出上述各种地基的沉陷系数，通过两者之间的变形协调条件和结构的平衡条件求出地基反力，然后再用有限单元法求解上部的内力和位移。该方法能够充分利用有限单元法劲度矩阵带宽小和子结构法未知数少的优点，从而大大减少了一次求解的规模，使得各种复杂地基上平面杆系结构的分析都能在计算机上很好的进行。
2.2
地基的沉陷系数
在形成方程（1）时，需要求单位力作用下的地基沉陷系数和边荷载作用下引起的沉陷。
因为地基沉陷和地基模型有很大的关系，所以正确选择地基模型是分析结构、基础和地基相互作用问题的一个很重要的因素。目前用于实际工程计算的主要是文克勒地基、半无限大弹性地基和多层弹性地基模型。 2.2.1 文克勒地基文克勒地基假设认为，地基的沉陷只发生在地基受荷载作用的部分，即单位力 Xk＝1 的作用只引起力作用处地基的沉陷。
Liu Xiao-fei
Department of Engineering Mechanics, Hohai University, Nanjing, 210098 ABSTRACT The computation software of plane rod system structure on soft-soil foundation was developed based on finite element-semi-analytical solution. This software has better capability of pre and after data processing and imagines processing. The assistant work of users can be greatly lightened and the reliability of work efficiency and computation result can be improved. The results get from this software was reasonable by computation of instance, can be applied to design of project. Keywords: soft-soil foundation; finite element; semi-analytical solution; Software Development

软基上平面杆系结构计算软件的研制
刘晓飞
河海大学工程力学系(210098)
email:andy0310@
摘要: 采用有限元－链杆半解析法，研制开发了软基上平面杆系结构计算软件。该软件具有较强的前后数据和图形处理能力，大大减轻了用户的辅助劳动，提高了工作效率和计算结果的可靠性。该软件计算结果合理，所得成果可直接应用于工程设计。关键词：关键词：软土地基；有限元；链杆半解析法；软件研制
2. 计算理论与算理论与计算方法[1]
2.1 典型方程的建立
如图 1 所示，设有一地基上的水闸结构受任意直接荷载和边荷载作用，可简化为平面刚架或组合杆件系统。假定基础和地基接触面上的竖向变位是连续的，它们之间只能传递法向反力。现将上部结构和基础分成 n 个基础单元，每个基础单位的长度为 Ci。在每一段中心设置一根不可压缩的刚性链杆与地基联系起来；并且为了防止梁的水平移动，在底板的某一端点附加一个水平约束和一个竖向约束，在另一端点附加一个竖向约束。采用混合法求解，解除基础与地基接触面间的法向约束，以约束力 Xi 作为基本未知值，并假定各约束力是均匀分布在相应的单元长度内。因此得到每个接触单元的反力集度为 Xi /Ci（如图２所示）。被约束的竖向位移分别用 yo 和 y1 表示。根据结构和地基的变形协调条件以及结构的静力平衡条件，可得混合法典型方程：
-4-

位移变形图，如图 5 所示。
图4
计算简图
为了验证软件计算结果是否准确，使用 ANSYS 进行了验算，绘制出的位移变形图如图 6 所示，通过比较可以看出和 SGR 绘制的变形图基本一致。表 2 列出的数据也说明了 SGR 的计算结果是准确的。表 2 计算结果比较计算软件 SGR3.0 ANSYS8.0 底板中点相对沉降(cm) 3.05 2.41 水池顶点水平位移(cm) 5.59 5.43
图5
SGR3.0 绘制的上部结构变形图
-5-

图6
ANSYS 绘制的上部结构变形图
5. 结论
经工程应用以及与其他通用软件（ANSYS 等）计算结果的比较，该软件能较好的考虑到结构、基础、地基三者之间的相互作用，计算结果合理，操作简单，具有良好的通用性。因此具有一定的实用性和推广价值。参考文献
地基单元 i 长度上所引起的地基表面 k 单元中点的沉陷； ∆ kp 为结构上作用的荷载引起的基础单元 k 中点的挠度；
∆ kq 为边荷载引起的地基 k 单元中点的沉陷；
ak 为各基础单元中点的坐标值；