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3D3S模型模型和Paco模型转换接口
介绍Paco软件中的3D3S模型转换接口
介绍Paco软件中的3D3S模型转换接口
3D3S模型模型和Paco模型转换接口
Paco结构模型转换——3D3S转换接口说明
3D3结构设计软件是同济大学开发的钢结构专业软件，是用于钢结构-空间结构设计的综合性软件，在民用建筑分析与设计中得到广泛的应用，软件的最新版本为3D3S V12.1。Paco是北京市建筑设计研究院有限公司（简称BIAD）复杂结构研究院自主研发的结构设计软件，采用先进的全三维图形处理平台和专业的有限元求解内核，内置大量中国规范处理，可直接给出各种设计结果。目前，产品主要分为四个模块：混凝土结构设计、钢结构设计、砌体结构加固设计、结构模型转换。
图1 结构模型转换接口
目前结构模型转换提供了如下模型转换功能：1) PKPM接口：JWS转Paco、SpasCAD转Paco、PMSAP转Paco
2) Revit接口：Revit转Paco
3) AutoCAD接口：DXF转Paco
4) Midas Gen接口：Midas Gen和Paco互转
5) Midas Building接口：Midas Building和Paco互转
6) SAP2000接口： SAP2000和Paco互转
7) ETABS接口：ETABS和Paco互转
8) 3D3S接口：3D3S和Paco互转
本文主要介绍3D3S与Paco模型转换的操作流程，以及在模型转换中模型的处理细节。
3D3S转Paco接口
软件可以直接打开.3D3S模型，通过读取3D3S导出的文本格式模型（.3D3S），生成Paco模型，并可以通过Paco软件生成Midas Gen、Midas Building、SAP2000、ETABS模型。3D3S转换为Paco模型，包含下列数据信息：结点表、结点质量表、结点弹簧表、结点约束表、网格线表、材料表、截面表、厚度表、杆件表、杆件偏心表、杆件释放表、杆件附加质量表、杆件弹簧表、墙板表、洞口对象数据表、洞口布置数据表、墙板偏心表、墙板附加质量表、墙板弹簧表、墙板约束表、弹性连接表、刚性连接表、工况数据表、结点荷载数据表、网格线荷载数据表、杆件荷载数据表、墙板荷载数据表、结点荷载布置表、网格线荷载布置表、杆件荷载布置表、墙板荷载布置表。与Paco模型数据对应的模型信息，保存完整的模型信息，进行转换。
1. 使用步骤
① 在3D3S的界面下，点击结构建模->导出->3D3S .3D3S文件，导出模型的文本格式。
图1.1 导出3D3S文件
② Paco程序中，点击文件->导入->导入3D3S模型。
图1.2 导入3D3S模型
2. 数据处理
2.1 单位3D3S可选的单位系统很多，转换程序均可处理，转为Paco约定的工程习惯单位。
2.2 节点坐标
三维坐标，直接转。
2.3 截面
图2.1 3D3S中的截面类型
图2.2 Paco中的截面类型
3D3S的截面类型对应的Paco截面类型如下：| 3D3S截面类型 | 热轧型钢 | 薄壁截面 | 基本截面 | 实腹组合 | 格构截面 | 材料组合 |
| Paco截面类型 | 型钢截面 | 型钢截面 | 用户截面 | 用户截面 | 用户截面 | 组合截面 |
3D3S基本截面中的“工字型楔形截面”转为Paco的变截面。
① 3D3S热轧型钢与薄壁截面转Paco型钢截面的对应关系如下表：
| 类型 | 3D3S截面类型名称 | 类型 | Paco截面类型名称 |
| 1 | 普通工字钢 | 1300 | 热轧普通工字钢(GB706-88) |
| 2 | 轻型工字钢 | 1301 | 热轧轻型工字钢(YB163-63) |
| 3 | 普通槽钢 | 1100 | 热轧普通槽钢(GB707-88) |
| 4 | 轻型槽钢 | 1101 | 热轧轻型槽钢(YB164-63) |
| 5 | 普通角钢(等肢) | 1000 | 热轧等边角钢(GB9787-88) |
| 6 | 普通角钢(不等肢) | 1001 | 热轧不等边角钢(GB9788-88) |
| 7 | 双拼普通槽钢 | 6000 | 热轧普通槽钢][组合(GB707-88) |
| 8 | 双拼轻型槽钢 | 6100 | 热轧轻型槽钢][组合(YB164-63) |
| 9 | 双拼普通角钢(等肢) | 5000 | 热轧等边角钢组合(GB9787-88) |
| 10 | 双拼普通角钢(长肢相连) | 5100 | 热轧不等边角钢长边组合(GB9788-88) |
| 11 | 双拼普通角钢(短肢相连) | 5101 | 热轧不等边角钢短边组合(GB9788-88) |
| 12 | Z型卷边型钢 | 1200 | 冷弯薄壁卷边 Z 型钢(GBJ18-87) |
| 13 | 冷弯卷边槽钢 | 1103 | 冷弯薄壁卷边槽钢(GBJ18-87) |
| 14 | 冷弯C型钢 | 1102 | 冷弯薄壁槽钢(GBJ18-87) |
| 15 | 方形空心型钢 | 1800 | 转用户 |
| 16 | 矩形空心型钢 | 1800 | 转用户 |
| 33 | 双拼普通槽钢(肢尖相连) | 6001 | 热轧普通槽钢[]组合(GB707-88) |
| 34 | 轧制H型钢 | 1400 | 热轧宽中窄翼缘 H 型钢(GB/T11263-1998) |
| 71 | 剖分T型钢 | 1500 | 剖分 T 型钢(GB/T11263-1998) |
| 72 | M型钢 | 1600 | 转用户 |
| 74 | 斜卷边Z形钢 | 1201 | 冷弯薄壁斜卷边 Z 型钢(GBJ18-87) |
② 3D3S材料基本截面转Paco用户截面的对应关系见下表
| 类型 | 3D3S截面类型名称 | 类型 | Paco截面类型名称 |
| 17 | 焊接H型钢 | 1200 | 工字形截面 |
| 18 | 工字形楔形截面 | 1200 | 工字形截面-变截面 |
| 19 | 焊接工字形截面 | 1200 | 工字形截面 |
| 20 | 焊接箱形截面 | 1800 | 箱形截面-近似 |
| 21 | 矩形管截面 | 1800 | 箱形截面 |
| 22 | 热轧无缝钢管与电焊钢管 | 1900 | 圆管 |
| 24 | 圆钢及索 | 1100 | 圆形截面 |
| 28 | T型截面 | 1300 | T 形截面 |
| 29 | 矩形截面 | 1000 | 矩形截面 |
| 69 | 焊接槽钢 | 1500 | 槽形截面 |
| 75 | 正多变形 | 1100 | 圆形截面-近似 |
| 76 | 十字型 | 1700 | 十字形截面 |
| 77 | 双工字型 | 1000 | 矩形截面-不能转 |
| 78 | 梯形 | 1000 | 矩形截面-不能转 |
③ 3D3S材料组合截面转Paco组合截面的对应关系见下表
| 类型 | 3D3S截面类型名称 | 类型 | Paco截面类型名称 |
| 23 | 钢管混凝土 | 1100 | 钢管砼 |
| 30 | 矩形混凝土包工字钢 | 1600 | 矩形砼-H |
| 31 | 矩形混凝土包十字钢 | 1800 | 矩形砼-交叉 |
| 32 | 方钢包混凝土 | 1000 | 钢箱砼 |
| 79 | 圆形混凝土包工字钢 | 1700 | 圆形砼-H |
| 80 | 圆形混凝土包十字钢 | 1900 | 圆形砼-交叉 |
| 81 | 矩形混凝土包矩形管 | 1201 | 矩形砼-钢箱-实心 |
| 82 | 矩形混凝土包圆管 | 1301 | 矩形砼-钢管-实心 |
| 83 | 圆形混凝土包圆管 | 1501 | 圆形砼-钢管-实心 |
3D3S的墙/板截面均可以转到Paco的厚度定义中。
图2.3 3D3S与Paco的厚度定义
2.5 材料3D3S有五种材料：钢、砼、钢砼组合、不锈钢、铝合金，混凝土材质包括混凝土结构设计规范（GB50010）中的各种标号混凝土（C15~C80）；钢材质包括钢结构设计规范（GB50017）中的Q235,Q345, Q390, Q420；分别转为Paco的钢材、混凝土和用户三种，如下表所示：
| 3D3S材料类型 | 钢 | 砼 | 钢砼组合 | 不锈钢 | 铝合金 |
| Paco材料类型 | 钢材 | 混凝土 | 按钢砼拆分 | 用户 | 用户 |
图2.4 3D3S的材料定义
图2.5 Paco的材料定义
2.6 杆件3D3S中有两种杆件转Paco杆件时，按起始节点自动生成Paco的网格线；
杆件的截面为钢砼组合材料时，因Paco中无组合材料，因此在Paco中对杆件引用的组合截面设置钢砼材料属性；
3D3S中的杆件类型有框架（对应Paco中的支撑、梁、柱），单拉或单压杆、桁架，转换为Paco杆件的原则：竖向杆件转为Paco的柱，水平杆件转为Paco的梁，斜杆件为支撑，桁架胡单拉单压杆生成单拉单压参数。
由于3D3S中的截面定义的局部坐标系与Paco不同，杆件的的局部坐标系定义也不同，为了保证模型的准确性，需要重新定义杆件的转角，转角根据3D3S杆件的定位方向、杆件转角和截面类型确定。
图2.6 3D3S的杆件定位方向
2.7 墙板3D3S的墙板分别转为Paco的剪力墙和弹性壳。
2.8 洞口和布置
3D3S的洞口有矩形和圆形两种，分辨转为Paco的矩形和圆形洞口。
图2.7 3D3S的洞口定义
2.9 边界条件节点弹簧、节点约束，弹性连接、杆件偏心、杆件释放、杆件拉压参数等边界条件均可以直接转为Paco模型，并自动考虑杆件局部坐标系的不同。
2.10 工况
3D3S荷载工况中的恒载、活载和风工况转为Paco中的恒、活、风工况。
2.11 节点荷载
直接转为Paco的节点荷载，考虑局部坐标系的不同。
2.12 杆件荷载
3D3S有7中杆件荷载，可转为Paco的均布荷载、左均布荷载、右均布荷载、集中荷载、梯形荷载、三角形荷载、线性荷载、温差荷载。
图2.8 3D3S的杆件荷载类型
2.13 板荷载直接转为Paco的墙板荷载。
3. 工程案例
图3.1 某体育馆
图3.2 多种类型建筑物的3D3S模型
Paco转3D3S接口
1. 使用步骤
通过Paco直接生成3D3S所与需要的.3D3S文件，用3D3S打开该模型文件。2. 数据处理
2.1 单位默认N, mm
2.2 材料
钢、混凝土、自定义材料直接转，对于组合截面杆件自动合成钢砼组合材料。
2.3 截面
Paco中的用户截面, 不能转的默认为圆钢，并在截面名称中标出。
| Paco截面类型 | 3D3S截面类型 |
| 1000 矩形截面 | 29 矩形截面 |
| 1100 圆形截面 | 24 圆钢及索 |
| 1200 工字形截面 | 19 焊接不对称工字型截面 |
| 1300 T形截面 | 28 T型截面 |
| 1400 L形截面 | 24 圆钢及索//--不能转--// |
| 1500 槽形截面 | 69 焊接槽钢 |
| 1600 Z形截面 | 24 圆钢及索//--不能转--// |
| 1700 十字形截面 | 76 十字形 |
| 1800 箱形截面 | 20 焊接箱型截面 |
| 1900 圆管 | 22 热轧无缝钢管和电焊钢管 |
| 5000 双L形截面 | 24 圆钢及索//--不能转--// |
| 5100 双槽形][ | 24 圆钢及索//--不能转--// |
| 5101 双槽形[] | 24 圆钢及索//--不能转--// |
Paco中的组合截面，空心转实心，圆形砼-钢箱转为圆形砼钢管。
| Paco截面类型 | 3D3S截面类型 |
| 1000 钢箱砼 | 32 方钢包混凝土 |
| 1100 钢管砼 | 23 钢管混凝土 |
| 1200 矩形砼-钢箱-空心 | 81 矩形混凝土包矩形管 |
| 1201 矩形砼-钢箱-实心 | 81 矩形混凝土包矩形管 |
| 1300 矩形砼-钢管-空心 | 82 矩形混凝土包圆管 |
| 1301 矩形砼-钢管-实心 | 82 矩形混凝土包圆管 |
| 1400 圆形砼-钢箱-空心 | 83 圆形混凝土包圆管//--不能转--// |
| 1401 圆形砼-钢箱-实心 | 83 圆形混凝土包圆管//--不能转--// |
| 1500 圆形砼-钢管-空心 | 83 圆形混凝土包圆管 |
| 1501 圆形砼-钢管-实心 | 83 圆形混凝土包圆管 |
| 1600 矩形砼-H 型钢 | 30 矩形混凝土包工字钢 |
| 1700 圆形砼-H 型钢 | 79 圆形混凝土包工字钢 |
| 1800 矩形砼-交叉 H 型钢 | 31 矩形混凝土包十字钢 |
| 1900 圆形砼-交叉 H 型钢 | 80 圆形混凝土包十字钢 |
| Paco截面类型 | 3D3S截面类型 |
| 1000 热轧等边角钢(GB9787-88) | 5 普通角钢(等肢) |
| 1001 热轧不等边角钢(GB9788-88) | 6 普通角钢(不等肢) |
| 1002 冷弯薄壁等边角钢(GBJ18-87) | 24 圆钢及索//--不能直接转--// |
| 1003 冷弯薄壁卷边等边角钢(GBJ18-87) | 24 圆钢及索//--不能直接转--// |
| 1100 热轧普通槽钢(GB707-88) | 3 普通槽钢 |
| 1101 热轧轻型槽钢(YB164-63) | 4 轻型槽钢 |
| 1102 冷弯薄壁槽钢(GBJ18-87) | 14 冷弯C型钢 |
| 1103 冷弯薄壁卷边槽钢(GBJ18-87) | 13 冷弯卷边槽钢 |
| 1200 冷弯薄壁卷边 Z 型钢(GBJ18-87) | 12 Z型卷边型钢 |
| 1201 冷弯薄壁斜卷边 Z 型钢(GBJ18-87) | 74 斜卷边Z形钢 |
| 1300 热轧普通工字钢(GB706-88) | 1 普通工字钢 |
| 1301 热轧轻型工字钢(YB163-63) | 2 轻型工字钢 |
| 1400 热轧宽中窄翼缘 H 型钢(GB/T11263-1998) | 34 轧制H型钢 |
| 1401 普通焊接 H 型钢(YB3301-92) | 17 焊接H型钢//--转基本截面--// |
| 1402 轻型焊接 H 型钢(YB3302-92) | 17 焊接H型钢//--转基本截面--// |
| 1403 高频焊接轻型 H 型钢(JG/T137-2001) | 17 焊接H型钢//--转基本截面--// |
| 1500 剖分 T 型钢(GB/T11263-1998) | 71 剖分T型钢 |
| 1600 热轧圆钢(GB702-86) | 24 圆钢及索//--转基本截面--// |
| 1601 热轧无缝钢管(YB231-70) | 22 热轧无缝钢管和电焊钢管 |
| 1602 焊接圆钢管(YB242-63) | 22 热轧无缝钢管和电焊钢管//--转基本截面--// |
| 1603 焊接薄壁圆钢管(GBJ18-87) | 22 热轧无缝钢管和电焊钢管//--转基本截面--// |
| 1700 热轧方钢(GB702-86) | 29 矩形截面//--转基本截面--// |
| 1701 薄壁方钢管(GBJ18-87) | 21 矩形管截面//--转基本截面--// |
| 1702 薄壁矩形钢管(计算手册) | 21 矩形管截面//--转基本截面--// |
| 5000 热轧等边角钢组合(GB9787-88) | 9 双拼普通角钢(等肢) |
| 5001 热轧等边角钢十字组合(GB9787-88) | 76 十字形//--转基本截面--// |
| 5100 热轧不等边角钢长边组合(GB9788-88) | 10 双拼普通角钢(长肢相连) |
| 5101 热轧不等边角钢短边组合(GB9788-88) | 11 双拼普通角钢(短肢相连) |
| 5200 冷弯薄壁等边角钢组合(GBJ18-87) | 28 T型截面//--转基本截面--// |
| 5300 冷弯薄壁卷边等边角钢组合(GBJ18-87) | 28 T型截面//--转基本截面--// |
| 6000 热轧普通槽钢][组合(GB707-88) | 7 双拼普通槽钢 |
| 6001 热轧普通槽钢[]组合(GB707-88) | 33 双拼普通槽钢(肢尖相连) |
| 6100 热轧轻型槽钢][组合(YB164-63) | 8 双拼轻型槽钢 |
| 6101 热轧轻型槽钢[]组合(YB164-63) | 20 焊接箱型截面//--转基本截面--// |
| 6200 冷弯薄壁槽钢][组合(GBJ18-87) | 19 焊接不对称工字型截面//--转基本截面--// |
| 6201 冷弯薄壁槽钢[]组合(GBJ18-87) | 20 焊接箱型截面//--转基本截面--// |
| 6300 冷弯薄壁卷边槽钢][组合(GBJ18-87) | 19 焊接不对称工字型截面//--转基本截面--// |
| 6301 冷弯薄壁卷边槽钢[]组合(GBJ18-87 | 20 焊接箱型截面//--转基本截面--// |
图2.1 Paco的型钢库截面
2.4 厚度转为3D3S的膜厚度。
2.5 偏心
3D3S只有E2，E3两个方向的偏心, 转为局部坐标方向。
2.6 节点坐标
三维坐标，直接转。
2.7 杆件
拉压杆件转为3D3S“拉压限定单元” ，其它杆件转为3D3S“线单元”。
图2.2 3D3S的拉压限定单元
定义方位和转角：① 3D3S中的截面定义上为2，右为3，1朝向屏幕内；而Paco 中的截面定义上为z，右为y，x朝向屏幕外。同时，Paco有截面方向参数。
② 3D3S杆件可以设置定位方向，即设置局部2轴方位。默认杆件局部坐标轴：一般，方位轴2 ->+Z， 1×Z=3，3×1=2 ;杆件为柱柱（Z//1时），方位轴2->+X，1×2=3；
由于上述两点不同，Paco的杆件转3D3S时，先要指定2轴方位，然后根据截面设置杆件转角和1轴方向。
| L形 | 槽形 | Z形 | T形 | 双L形 | 等边角钢 | 不等边角钢 | 槽钢 | Z形钢 | T形钢 | 双L形钢 |
| 转圆管 | 0：+90 1：-90 |
转圆管 | 1：+180 | 转圆管 | 0,-90,180,90 | 0,-90,180,90 [1/2/5/6]反转1轴 |
0：+90 1：-90 |
0：0 1：180 |
1：+180 | 1：+180 |
墙和楼板直接转。
2.9 洞口
仅转Paco中的矩形、圆形洞口
2.10 结构组
仅转Paco结构组，包括节点、杆件和面单元。
2.11 边界条件
刚性支座、弹性支座、刚接、铰接、弹性连接，连接考虑局部坐标系的变化。
2.12 工况
3D3S只有恒载、活载、风工况，只转Paco系统工况中的恒载、活载、 X向风、Y向风，其余工况不转。
2.12 节点荷载
节点力直接转为3D3S的节点荷载。
2.13 杆件荷载
7种单元荷载，考虑局部坐标系的变化。
2.14 面荷载
转为3D3S的面均布荷载。
3. 工程案例
图3.1 某图书馆