我们团队运用 ObjectARX 这种面向对象的开发工具，将面向对象的程序设计方法引入到结构 CAD 软件的二次开发中，设计出基于图形操作系统的数据处理和结构分析 CAD 软件——空间网架 CAD 。

　　本系统主要包括三大部分：前处理、有限元计算和后处理。其中除了计算程序在软件的运行过程中不可见以外，前后处理是影响软件发展的重要部分，因此，提供友善的环境，建立良好的人机交互界面是软件赢得用户青睐的关键。

　　空间网架 CAD 的界面如下图所示：

　　本系统用于网架结构的计算分析。作为一个建筑设计 CAD 软件，在功能上应具有如下的特点：

（ 1 ）符合建筑设计者的绘图习惯

一般来说，建筑师倾向于使用与自己习惯相符的软件，建筑 CAD 软件应尽量满足建筑师的要求，使建筑师用起来舒适。

（ 2 ）软件使用方便、快捷

建筑 CAD 软件在绘图过程中应尽量简单、快捷，不应有过于繁琐的命令，使用者可以轻易并且尽可能快的找到自己所需要的各种功能，能够提供各种常用的建筑构件图形库，使绘图人员拿来即用。

（ 3 ）软件学习周期要短

软件能够以尽可能少的命令，集成更多的编辑和修改功能，并且能最大限度地利用 AutoCAD 本身所提供的编辑修改功能，尽量缩短新软件学习的时间。

基于以上的分析，本系统的设计采用以下方案：

开发平台为 Windows 操作系统；

开发工具为 Visual C++6.0 ，绘图部分采用 AutoCAD 提供的 ObjectARX 工具包；

图形支撑软件为 AutoCAD 2000 。各模块的功能说明：

本系统主要包括三大部分：前处理、有限元计算和后处理。其中除了计算程序在软件的运行过程中不可见以外，前后处理是影响软件发展的重要部分，因此，提供友善的环境，建立良好的人机交互界面是软件赢得用户青睐的关键。

（ 1 ）前处理模块主要工作

① 网架结构快速建模，本系统目前能设计八种网架形式，即两向正交正放网架、两向正 / 斜交斜放网架、正放四角锥网架、斜放四角锥网架、星形四角锥网架、三角锥网架、平面桁架和尖顶半球四角锥；

② 网架起坡，包括整体起坡、上弦起坡和下弦起坡；

③ 定义杆件截面类型和节点球类型；

④ 定义约束条件；

⑤ 施加荷载及设定工况组合，荷载主要包括恒荷载、活荷载、风荷载、地震荷载、温度荷载。

前处理模块获得结构计算所需要的数据主要有：网架结构信息（节点、单元、节点球类型、边界条件等）；结构材料信息（杆件截面特性、材料特性）；荷载信息（恒载、活载、风荷载、温度荷载、地震荷载、节点自重以及工况组合）。

（ 2 ）计算模块主要工作

① 网架结构内力计算，此处采用空间桁架位移法进行计算；

② 截面校核调整，主要验算杆件刚度、强度和稳定性是否满足要求，并适当地调整杆件截面。

在开发空间钢网架 CAD 系统软件时，分别编制前、后处理程序及计算程序。由于 VC++ 能够很方便地用来开发图形用户界面（ GUI ），并且它还能对硬件及 Windows 底层进行操作，具有很强的灵活性。另外，用它所编写的程序的运行效率也是一流的。而 FORTRAN 语言是当今世界上广泛流行的、最适于数值计算的一种计算机语言，也是世界上最早出现的高级程序设计语言。所以本文利用 VC++ 和 Fortran 进行混合编程，即用 VC++ 开发用以与用户交互的前后处理程序，用 Fortran 完成软件核心部分的计算任务。采用混合编程的方法进行网架系统设计是一种既节省时间，又节省人力、物力、财力的有效途径。

（ 3 ）后处理模块主要工作

① 查询杆件内力和节点位移；

② 显示网架变形图；

③ 焊接球节点设计；

④ 生成材料表和施工图纸。

通过网架工程实例，将本系统计算结果分别同采用 ADINA 有限元计算软件、同济大学的 3D3S 钢结构设计软件的计算结果相比较，网架节点位移和单元内力与 ADINA 、 3D3S 计算结果吻合的很好，基本可以认为本系统可以有效的进行网架结构计算，并且比较贴近具体的工程设计。