摘要：本文针对复杂超限项目需要大量对比计算结果数据、编制超限报告的情况，编写了适用于常用计算软件的后处理程序OUTReader。OUTReader可快速地将不同软件的计算结果读取整合，以直观的图表形式呈现，提高了工程师编写超限报告时效率，同时使工程师更专注于结构概念，更加高效合理地完成结构设计。
关键词：结构设计；超限分析；结构软件；数据处理
0概述
随着经济的不断发展，国内出现了越来越多复杂的超限项目。而计算机技术的迅猛发展，结构计算软件的计算能力也得到了极大的提高，为大量复杂超限项目提供了客观的技术条件。日趋完善的计算软件变得越来越普及，频繁出现的复杂超限项目对工程师提出了更高的要求，即如何管理计算软件产生的大量计算结果数据，并对其进行快速的整理、甄别以及针对性的利用。
《建筑抗震设计规范》[1]规定：“复杂结构在多遇地震作用下的内力和变形分析时，应采用不少于两个合适的力学模型，并对其计算结果进行分析比较”。条文说明解释：“复杂结构应是计算模型复杂的结构，不同的力学模型还应属于不同的计算机程序”。
因此，本文围绕“对多种计算软件的结果进行后处理，从而快速生成超限报告”进行研究，并编写了后处理程序OUTReader。
图 1OUTReader操作界面
1.程序的框架及思路
1.1程序的设计思路
在对不同的计算机程序分析结果进行分析比较时，一般着重关注一些重要指标，如结构模态、基底剪力、最大层间位移角、扭转位移比、楼层侧向刚度、楼层剪力、楼层倾覆弯矩、剪重比、框架柱地震剪力及其调整等。
计算机程序分析完成以后，计算结果一般均以文本形式输出。在编写超限报告时，通常的做法是将不同计算软件的结果，手动复制至汇总表格，再归类整理，绘制对比图表。不同计算软件的结果文本格式各不相同，如PKPM和YJK的主要结果文件有wmass.out等。而Midas Building的结果文件则包括结构总信息.txt等。
上文提及的结构重要指标分属于以上不同结果文件里的不同位置，从各个文本中摘取有效数据复制至表格的过程是一项机械的、费时的，而且容易出错的工作。事实上，在实际工程应用中，由于结构模型会因各种原因不断调整优化，提取不同计算软件的有效计算结果进行比较的过程也常常是重复的。据经验，这个数据提取和整理过程往往占据了工程师编写报告的一半以上的时间，严重制约了工程师的效率。简单、重复、费时的工作占据了工程师大量的时间，也将直接影响工程项目的进度和报告的质量。
本文程序OUTReader的设计思路，即让计算机代替工程师完成这一项简单、重复、费时的工作。不仅大大提高了工程师的工作效率，而且有效避免了工程师在简单重复工作时容易犯错的弊病。
1.2程序的主要功能
计算机程序的运行依托于逻辑语言，通过编写合理正确的逻辑语言，即可让计算机程序代替工程师，快速地完成复杂工作。OUTReader的主要功能即是通过编写一个合理的筛选机制，读取不同计算软件的所有计算结果文件，剔除无效的信息，提取有效的信息，并输出至一个汇总表格，最后将所有有效数据进行排版整理，绘制图表。在设计过程中可以帮助工程师快速有效地获得对结构的认知，也可为超限报告快速生成必需的数据和图表材料。
以PKPM结果格式为例，PKPM的结果文件主要包括wmass.out、wdisp.out、wzq.out、wv02q.out、wdyna.out、wpj.out等，每个结果文件里包含不同的结果信息，本程序通过合理的筛选机制，可快速提取有效的数据并将其归并整理。
1.3绘制图表
1.3.1数据总汇表
OUTReader将整体指标数据提取功能集结于查看模式页面内。在软件框内选择相应的软件类型，查看模式默认每次只能选择一种软件类型提取结果文件。
在结果文件路径、计算软件和读取内容选项选择完毕后，点击生成数据表格按钮，程序自动开始读入相应数据到g_P、d_P、CR_P、WR_P和e_P工作表内。
1.3.2反应谱绘图
在读取完数据结果后，点击反应谱数据画图按钮，可根据d_*工作表中读取的数据结果生成相应的数据图表，如需在层间位移角、位移比图表中加入层间位移角、位移比限值，在点击按钮之前应先在g_*表内相应位置手动输入限值。
1.3.3时程分析绘图
如读取数据内容中包含WDYNA即时程数据，则点击时程分析画图按钮，程序自动根据e_*工作表中读取的数据绘制图表，并保存在figure_dyna工作表中。
1.4模型对比
OUTReader支持同一结构多种软件计算结果的对比，包括PKPM、YJK、Midas Building及ETABS，适用于已基本调整完成的模型进行结果的对比（但要说明的是，数据对比只支持上述任意两个软件的对比，图表对比可以支持任意若干个软件）。
图 2模型对比模块
首先在“查看模式”下对要进行对比的模型数据进行生成，然后再在此选择进行对比的两个软件。在“模型对比”模块，自行填写建筑高度、设防烈度、周期等结构信息，目的是为后面生成位移角及剪重比限值，以绘图时使用。
然后，点击“生成限值”按钮，根据所填“结构信息”自动生成限值信息。点击对PKPM/YJK的刚度进行修正。
经过以上设置，点击“生成对比表格”后生成g_compare及d_compare工作表，将选择的两个软件对应的g及d工作表数据以“|”分隔进行对比显示。点击“生成对比图表”后生成figure_compare工作表，将选择的两个软件所对应的模型数据绘图进行对比。
2.工程应用
2.1工程概况
拟建场地位于深圳福田区，结构屋面高度为220.35米，下设5层地下室（深度约22.5m），无裙楼。总建筑面积105181.62平方米（地上面积约7.6万平方米），主要功能为办公，辅以客户服务、会议、员工食堂等配套以及设备用房、地下车库。结构形式：采用钢框架-钢筋混凝土剪力墙混合结构。
结构三维地震反应分析模型见图3。
YJK模型 MIDAS 模型
图 3三维地震反应分析模型
2.2数据结果
采用OUTReader对模型数据进行提取整理，各振型结果见下表。两种计算模型的前6阶周期值和振动方向接近，表明结果是准确可信的。
风荷载 地震作用
图 4荷载作用下层间位移角曲线
其他如楼层剪力及地震作用下剪重比、倾覆力矩及时程分析结果等，也可类似进行提取整理。
3.总结
本文为结构工程师常用的计算软件PKPM、YJK、Midas Building等提供了统一的后处理程序OUTReader，可快速地将不同软件的计算结果读取并整合在一起，以直观的图表呈现，并且提供不同模型之间的对比绘图，既大大地提高了工程师编写超限报告时效率，又可使工程师更专注于计算模型后的结构概念，从整体概念上把握设计，更加高效合理地完成结构设计。
参考文献：
[1]GB50011－2010建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2]JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
论文作者:韩艳波
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/14
标签：数据论文; 结构论文; 软件论文; 模型论文; 图表论文; 程序论文; 工程师论文; 《基层建设》2019年第9期论文;