近些年，隨著電腦的飛速發(fā)展，有限元軟件的開(kāi)發(fā)也是日新月異，特別是隨著人們對(duì)結(jié)構(gòu)分析的精確性和高端性的追求，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外有限元軟件被結(jié)構(gòu)工程師所采用。
大致整理了一下，目前國(guó)內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域使用的計(jì)算軟件有：pkpm、3d3s、mts、mst、同濟(jì)啟明星、etabs、sap2000、safe、perform-3d、midas、staad pro、robot、easy、forten、ansys、abaqus、nastran、marc、ls-dyna等。
其中pkpm、3d3s、mts、mst、同濟(jì)啟明星屬于國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的軟件，目前使用的也比較普遍，效果也不錯(cuò)；etabs、sap2000、safe、perform-3d、midas、staad pro、robot、ansys、abaqus、nastran、marc、ls-dyna是國(guó)外引進(jìn)的軟件，目前在國(guó)內(nèi)使用的也是十分普遍，而且因?yàn)橐恍﹪?guó)人有崇洋媚外的習(xí)慣，所以相對(duì)來(lái)講國(guó)外軟件使用的更多，認(rèn)可度也更高，當(dāng)然，老外軟件的質(zhì)量起到了關(guān)鍵的作用。
那么這么多軟件在實(shí)際使用中怎么選擇呢？其實(shí)每個(gè)軟件都有其獨(dú)到之處，針對(duì)計(jì)算工程的不同特點(diǎn)，可以選擇不同的分析軟件，有時(shí)候可以起到事半功倍的效果。
下面就談一下自己的一點(diǎn)拙見(jiàn)，首先是國(guó)內(nèi)軟件：
1、在國(guó)內(nèi)pkpm可以將是葵花寶典級(jí)別的。對(duì)于多高層結(jié)構(gòu)特別好用，其最大的優(yōu)點(diǎn)，也是大家所依賴(lài)的就是可以很快的配筋并出圖。現(xiàn)在也可以實(shí)現(xiàn)一些空間結(jié)構(gòu)的建模與分析，但是使用起來(lái)還是有些不方便。早期人們一直都是用pkpm行遍天下，只是后來(lái)隨著etabs等國(guó)外軟件進(jìn)來(lái)后才有人開(kāi)始對(duì)其有些微詞，因?yàn)楹芏嗳擞X(jué)得pkpm算起來(lái)有問(wèn)題，比如不同版本算的結(jié)果區(qū)別、不規(guī)則結(jié)構(gòu)建模不方便啦等，但是只要是做設(shè)計(jì)的，沒(méi)有人能離開(kāi)pkpm的。
2、3d3s不知道如何給它定位。這是同濟(jì)大學(xué)張其林老師開(kāi)發(fā)的，可以計(jì)算的結(jié)構(gòu)體系有：輕鋼、廠房、多高層結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)、索膜結(jié)構(gòu)等，可以進(jìn)行中國(guó)規(guī)范校核。真是神通廣大啊，不過(guò)，每個(gè)模塊都是單獨(dú)賣(mài)的。個(gè)人看來(lái)，在國(guó)內(nèi)軟件中3d3s算是比較成功的了，至少在商業(yè)化方面走到比較靠前。
3、mst是浙江大學(xué)羅堯治開(kāi)發(fā)的，專(zhuān)門(mén)用于網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的分析與計(jì)算，算是一個(gè)專(zhuān)業(yè)小軟件，不過(guò)在空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域可以使用一下，特別是可以用它來(lái)建模，比自己畫(huà)方便多了。
4、mts是同濟(jì)大學(xué)李國(guó)強(qiáng)老師開(kāi)發(fā)的，可以認(rèn)為是針對(duì)多高層建筑結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的。在國(guó)內(nèi)也有一定的用戶，不過(guò)早期聽(tīng)說(shuō)使用不是很方便，不知道現(xiàn)在改進(jìn)的如何了。據(jù)介紹，這個(gè)軟件可以很好的考慮阻尼器的計(jì)算，由于沒(méi)有使用過(guò)，所以不是很了解。
5、同濟(jì)啟明星是同濟(jì)大學(xué)編制的一個(gè)軟件，用于深基坑、樁基礎(chǔ)、邊坡穩(wěn)定、天然地基等，方向是向地下發(fā)展的。很不錯(cuò)，用起來(lái)挺方便的，而且目前類(lèi)似的軟件不多。
以上是國(guó)內(nèi)軟件的簡(jiǎn)單介紹，下面對(duì)國(guó)外的軟件進(jìn)行一下梳理：
6、etabs、sap2000、safe、perform-3d等csi系列是加州大學(xué)berkeley分校的wilson教授開(kāi)發(fā)的。
其中etabs是針對(duì)多高層建筑結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的。etabs對(duì)國(guó)內(nèi)的軟件行業(yè)起到了里程碑式的作用。etabs的出現(xiàn)讓人們看到在計(jì)算中我們?cè)瓉?lái)可以做到更多。也是etabs讓人們對(duì)結(jié)構(gòu)分析提出了更高的要求，比如彈塑性分析等。目前etabs可以做到多高層結(jié)構(gòu)的快速建模、靜動(dòng)力分析、靜力彈塑性分析、中國(guó)規(guī)范校核等，幾乎涵蓋了結(jié)構(gòu)工程師的所有要求。
sap2000則專(zhuān)注與空間結(jié)構(gòu)，比如網(wǎng)殼類(lèi)、桁架類(lèi)、不規(guī)則結(jié)構(gòu)等，一句話，開(kāi)發(fā)者希望不能用etabs實(shí)現(xiàn)的就可以sap2000來(lái)實(shí)現(xiàn)，和etabs一樣，sap2000對(duì)中國(guó)建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域軟件的沖擊也很大，因?yàn)樵趕ap2000進(jìn)入中國(guó)的時(shí)候業(yè)內(nèi)沒(méi)有類(lèi)似可以進(jìn)行空間結(jié)構(gòu)建模與分析的軟件，在當(dāng)時(shí)sap2000算是填補(bǔ)了一個(gè)空白，現(xiàn)在sap2000更新了很多版本（目前是12.0），增加了很多功能，比如中國(guó)規(guī)范校核等。
safe是專(zhuān)門(mén)進(jìn)行樓板計(jì)算的，沒(méi)用過(guò)，好像必要性不是很強(qiáng)。perform-3d是剛推出的一套軟件，專(zhuān)注于動(dòng)力彈塑性分析，采用了大家比較期待的纖維模型，不過(guò)聽(tīng)說(shuō)實(shí)際操作不是很方便，本人沒(méi)用過(guò)，不能下結(jié)論。
7、midas是韓國(guó)的一套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，是業(yè)內(nèi)的后起之秀。可以進(jìn)行多高層及空間結(jié)構(gòu)的建模與分析，也可以進(jìn)行中國(guó)規(guī)范校核。其實(shí)，midas進(jìn)來(lái)的很晚，記得05、06年midas用戶還不是很多，但是近幾年他們?cè)阡N(xiāo)售上花了很多心思，記得07年一套才賣(mài)3萬(wàn)多塊，可以講是中國(guó)的市場(chǎng)他們是勢(shì)在必得，現(xiàn)在midas的用戶已經(jīng)非常多了，而且軟件的更新也很快。是一套很不錯(cuò)的軟件。
8、staad pro和robot可能大家不是很熟悉，不過(guò)確實(shí)是國(guó)內(nèi)也在用的兩套設(shè)計(jì)軟件，比如上海的南站鐵路是使用robot計(jì)算的；staad的應(yīng)用可能更多一些，而且有中文版。這兩款軟件都是可以進(jìn)行任何結(jié)構(gòu)體系計(jì)算的，像sap2000和midas一樣，可以進(jìn)行多高層和空間結(jié)構(gòu)的計(jì)算與分析，staad帶有中國(guó)規(guī)范，聽(tīng)說(shuō)robot也在做，不知道現(xiàn)在有沒(méi)有做好。
9、easy、forten是兩款索膜結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件。其中easy采用的是力密度法， forten采用的是非線性有限元法。easy在中國(guó)用到比較多，比如上海世博軸索膜結(jié)構(gòu)是用這個(gè)軟件計(jì)算的，不錯(cuò)覺(jué)得界面開(kāi)發(fā)的確實(shí)不敢恭維；個(gè)人認(rèn)為forten的界面做得不錯(cuò)，近似通用有限元的界面模式，出圖很漂亮。不過(guò)這兩款軟件在國(guó)內(nèi)d版比較少，目前我還沒(méi)有找到過(guò)。
10、ansys、abaqus、nastran、marc、ls-dyna屬于通用有限元軟件，與設(shè)計(jì)軟件不同的是，通用軟件在結(jié)構(gòu)計(jì)算上功能更強(qiáng)大，而且往往提供二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)，對(duì)于高級(jí)用戶而言具有更大的發(fā)揮空間。
其中ansys應(yīng)該是在業(yè)內(nèi)擁有最多用戶的一款了，它不但擁有比較豐富的單元庫(kù)，而且提供了apdl編程平臺(tái)，使用戶可以很好的進(jìn)行復(fù)雜工程計(jì)算，這也是參數(shù)化建模與分析的平臺(tái)。目前業(yè)內(nèi)使用ansys計(jì)算的內(nèi)容包括：多高層結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、索膜結(jié)構(gòu)、玻璃結(jié)構(gòu)等；特殊問(wèn)題有節(jié)點(diǎn)分析、動(dòng)力彈塑性分析等。一個(gè)字，ansys太強(qiáng)大了，不過(guò)，ansys對(duì)于剪力墻的彈塑性分析方面還有一些不足。
nastran是航空上的一款軟件,需要借patran作為前處理，但是近幾年在業(yè)內(nèi)也有人使用，這款軟件厲害了，單元豐富、功能強(qiáng)大，想想看，美國(guó)飛機(jī)專(zhuān)用軟件，算我們建筑結(jié)構(gòu)還不是小菜一碟。
marc和nastran一樣，都屬于msc系列的，它是一款功能齊全的高級(jí)非線性有限元軟件，具有極強(qiáng)的結(jié)構(gòu)分析能力。在高?？蒲泄ぷ髦杏玫妮^多。近幾年隨著彈塑性分析的需求，很多工程是用這個(gè)軟件計(jì)算的。
abaqus和ls-dyna是兩款比較特殊的軟件，它們的計(jì)算方法為顯式計(jì)算。（編者注：此處不太準(zhǔn)確，abaqus有standard和explicit兩種求解器，前者為隱式，后者為顯示。）我們常用的有限元軟件一般都是隱式計(jì)算方法，就是解方程[k][u]=[p]，而顯式計(jì)算則是使用時(shí)間積分的方法，顯示積分在動(dòng)力計(jì)算中幾乎不存在不收斂的問(wèn)題，所以在動(dòng)力彈塑性分析中使用的較多，目前這是國(guó)內(nèi)進(jìn)行動(dòng)力彈塑性分析中使用最多的兩款軟件。不過(guò)，關(guān)于顯式計(jì)算在我們建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析中是否適用一直存在著爭(zhēng)議。
本人abaqus用得比較多，所以對(duì)其還算比較熟悉，像abaqus其最大的強(qiáng)項(xiàng)在于實(shí)體分析和殼單元分析，而桿單元的分析則不是其優(yōu)勢(shì)所在。所以，在我們建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算中需要用戶開(kāi)發(fā)一些簡(jiǎn)單的接口程序，把其他軟件建立的模型導(dǎo)入到abaqus中，否則在abaqus中建立建筑的三維模型會(huì)累死人的，不過(guò)它的后處理還比較方便。abaqus的非線性功能很強(qiáng)大，如此強(qiáng)大的非線性功能，用在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域簡(jiǎn)直太浪費(fèi)了！
ls-dyna是ansys系列的，據(jù)說(shuō)可以把計(jì)算模型直接從ansys中轉(zhuǎn)換過(guò)去，其動(dòng)力彈塑性功能和abaqus差不多，這些功能都可以輕松滿足我們建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的需求。
前面對(duì)一些常用軟件做了簡(jiǎn)單的介紹，了解其基本情況后作選擇就比較簡(jiǎn)單了：
對(duì)于多高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)先選擇pkpm、etabs和mts；另外也可以選擇sap2000、midas、staad pro和robot、3d3s；如果是計(jì)算分析，隨便選一個(gè)通用有限元軟件即可，強(qiáng)烈推薦ansys。
對(duì)于空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)優(yōu)先選擇sap2000、midas、staad pro和robot；純計(jì)算分析強(qiáng)烈推薦ansys、midas、sap2000和nastran；
對(duì)于索膜結(jié)構(gòu)可以選擇ansys、easy、forten、3d3s。鑒于easy、forten一定要用正版，所以還是用ansys和3d3s比較現(xiàn)實(shí)。
對(duì)于動(dòng)力彈塑性分析建議采用abaqus和ls-dyna；另外也可以選用etabs（多高層）、sap2000、midas（最近推出building專(zhuān)門(mén)做動(dòng)力彈塑性）。
節(jié)點(diǎn)細(xì)部分析，建議采用ansys、absqus；也可以選用nastran和marc。
另外對(duì)于一些特殊結(jié)構(gòu)，考慮到可能會(huì)使用到簡(jiǎn)單的二次開(kāi)發(fā)，所以還是建議大家選用ansys、abaqus等帶有編程語(yǔ)言的通用軟件。