如何对3D3S软件截面优选参数进行设置
对于杆件数较多的大型结构（如大型体育场的网架屋面），如果人工对各种杆件截面进行调整，将是一件非常费时费力的工作。因此3D3S软件提供了在现有截面库中进行截面优选的功能，即软件会根据所输入的参数在截面库中自动选择能够满足规要求的截面型号。
首先来看一下杆件截面优选的原理。在我们根据要求建立了一个结构模型之后，需要依次进行力分析和构件验算，力分析的目的是为了获得结构杆件的力分布，而构件验算则是基于力分析得到的结果调用规相关公式对杆件应力与材料的屈服强度比值进行计算——也就是软件中的强度验算和稳定验算。如果是人工对结构杆件截面进行处理，则需要进行这样一个循环操作，先进行力分析，之后进行构件验算并查看单根构件的验算结果，如果某根杆件验算不满足，则调整截面参数，之后重新进行力分析并进行构件验算，如此循环操作，直到杆件截面能够满足为止。
使用3D3S软件对结构杆件进行优选的过程与上述过程相似（见图1），只是软件并非对截面参数进行调整，而是从截面库中依次从上到下选择杆件截面，直到截面验算达到10次或截面验算通过，因此如果截面库中的截面排序不正确的话，可能也无法通过优选来得到合适的截面。截面库中默认的截面排列方式为按照截面积大小进行的排序（见图2），即截面从上到下截面积依次增大。如果在截面库中新添加一个截面，则默认情况下该截面位于截面库的最下部，因此需要点击截面库对话框中的“按面积排序”对整个截面库进行重新排序，之后软件才能正常的进行优选。按照截面积的大小进行优选杆件的方式对于一般
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的网架及桁架结构来说是可行的，因为一般情况下的网架及桁架结构的杆件都认为是二力杆，不考虑弯矩。
图1 优选流程
图2 截面库
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杆件截面进行优选时所参考的截面应力比为在构件验算对话框中所输入的应力比上下限，界面如图3所示。如果是要对模型杆件进行截面优选，则选择【截面优选】选项，并在【上限】及【下限】所对应的对话框中输入合适的上下限，这里的上限是杆件强度及稳定应力比所允许的最大值，而下限则是杆件强度及稳定应力比所允许的最小值，经过自动优选完成的杆件截面的应力比最终会处于上下限之间。
图3 验算类型对话框
3D3S10.1版软件中新增加了优选分组的功能，用以替换以前的杆件分组功能，该功能主要用于对截面优选过程进行控制，界面如图4所示。
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图4 验算组定义对话框
首先需要在对话框中添加验算组，可以选择分组或不分组，分组的作用与之前版本中的杆件分组功能相同，即构件优选后，同组单元的截面规格相同（见图5）；不分组表示对于一系列杆件截面类型相同，但截面规格可以不同（见图6）。
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图5 分组优选对话框
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图6 不分组优选对话框
对于验算类型分两种情况：
1)不指定验算类型表示在模型截面库围中进行优选。
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2)指定验算类型表示在列表框中选择的截面优选时所允许使用的截面规格，选定后，截面优选将仅在这些选定规格中进行。
如果将验算类型设置为固定（见图7），则表示在结构杆件进行截面优选的过程中，该截面规格不变。
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图7 验算组固定对话框
在一个模型中，用户可以分别定义不同的构件为以上的分组方式。软件根据用户定义的方式进行优选，正确定义分组可以提高模型计算速度。
优选分为两种情况：
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1)对于二力构件 选出所有组合中最大拉力设计值和最小压力设计值进行验算。
2)对于梁单元 选取所有组合进行设计验算，需要满足的条件为除挠度条件以外所有的规条文，包括：强度、稳定、长细比、腹板高厚比、翼缘宽厚比，若有一个条件不满足，则将构件截面变为优选截面库中的下一个截面。
注意上下限的设定要根据模型实际受力情况和截面库的截面分布情况确定，要留有一定的围。优选时避免出现某个截面的应力比小于下限，但选择大一号的截面计算后应力比又大于上限的情况，如果出现这种情况，就要调整上下限围，调小下限或调大上限。除此之外，应尽量减少截面规格种类，定义优选分组的时候除了按力大小分布，同时也要考虑结构类型，构件位置及杆件类型等因素，定义合理的分组，才能得到相对正确和合理的优选结果。
文/同磊土木工程技术
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