structdesign · 开源智能结构设计软件

面向工程的智能结构设计软件：导入图纸 / 自然语言建模 → 自动分析（杆系有限元 + 反应谱 + CQC + P‑Δ）→ 自动配筋与截面优化 → 出施工图与专业计算书。界面贴近 AutoCAD / YJK，结构工程师几乎零迁移成本；内置 AI 助手，一句中文即可改模型、改荷载、改设计规则。

算得准（解析解/守恒律验证）· 容易用（AI + 类 CAD/YJK 界面）· 便宜安全（开源免费、本地离线、数据不出门）

🧭 演进方向：「衡 / HENG」多国规范智能结构计算平台

本项目正按《衡·多国规范智能结构计算平台产品设计书》演进，把"规范从代码里剥离成数据"。已落地平台层 heng/：

• L3 规范引擎（Code-as-Data） heng/codes/：受限 DSL（非图灵完备、可静态审计）+ 规则记录（rule_id/scope/公式/条文溯源/版本谱系/自带算例）+ 辖区解析器（CN/EU/JP/US 生效规范集，确定性）+ 多国并行校核 + Eurocode NDP 参数覆盖层。
• L1 单一结构语义模型 SSM heng/ssm.py：语义模型 + Git 式版本化（commit/branch/tag/diff → 送审版本 diff 自动生成修改对照表）+ 审计日志。
• 审查包 + 强条自查表 heng/review.py：签名 SSM 快照 + 强制性条文自查（强条零容忍红线、签名门禁），直连"强条漏检=0"指标。

规范引擎判定与原硬编码校核等价（test_heng_bridge），并带来玻璃盒溯源。规范库 CI：每条规则跑自带算例（test_heng_rules）。详见 重构计划。

📖 文档

• ⭐ 完整演示视频 —— 约 5.5 分钟：营销框架（痛点→价值→开源）+ 桌面真实操作全过程（房建+水工）+ 三维扭转振型 + 网页真实录像 + 致甲方/开源共建。教学与实录有机合并的完整版
• 🖥️ 桌面真录屏 —— 软件真实窗口自动操作全过程（先房建：一键轴网→楼板→核心筒→板洞→楼梯→CAD→计算→优化→审查→比选→出图→3D→计算书→AI→钢结构；再水工：鱼道设计→施工图→水闸），带语音解说；一键复现见 录制说明 / 分镜
• 🎬 营销演示视频 —— 约 3 分钟带中文语音解说：界面/建模/CAD/计算/三维扭转/优化/审查/比选/出图/3D/AI/钢结构/网页真实录像/水工鱼道，配图动画版
• ★ 完整操作手册 —— 覆盖全软件（建模/编辑/计算/优化/规范审查/出图/计算书/AI/钢结构/Web）的图文总纲，20+ 张真实配图。拆两册便于阅读：
  • 新手篇（10 分钟上手）（Word） · 进阶篇（全功能参考）（Word） · 单页完整版（Word）
• 图文使用说明书 —— 以一栋 6 层框架为例，从建模到出图全流程实操（Word 版）
• 软件介绍 —— 算得准 / 容易用 / 便宜安全（Word 版）
• 「衡」规范引擎图文使用说明 —— 规范审查/方案比选/玻璃盒/双规范对照/编程接口/扩展规范库（Word 版）
• 「衡」应用案例集 —— 工民建（图形界面全流程）/ 鱼道（SL609）/ 水闸（SL265）三个真实案例 + 走查缺口清单（Word 版）
• 「衡」平台自检总表 · 内核基准报告 —— 对标设计书逐项自证 / V&V 闭合解基准
• 「衡」重构计划 —— 五层架构映射与实施进度

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✨ 主要功能

• 建模：导入 DWG/DXF 底图并按图层自动识别柱/墙/梁/轴网；一键轴网 + 一键楼板；多标准层 / 大底盘多塔 / 拼接检验 / 自动转换梁；板洞、墙洞（开窗）、楼梯、结构缝；CAD 编辑（选择/框选/撤销/复制/镜像/阵列）。
• 荷载与分析：风荷载（GB 50009）、活荷折减、温度作用、竖向地震；三维模态（周期比）、双向反应谱 CQC、P‑Δ、位移比、层间位移角；弹性/半刚性楼盖周期对比。
• 配筋与优化：梁/柱双偏压/墙肢配筋；选试算风格 → 自动迭代加大/减小截面至满足规范并省料。
• 出图：配筋平面图（柱表/墙表/梁表 + 逐跨原位标注 + 跨构件钢筋归并）、板施工图、基础图（独基/条基/筏板/桩基 + 选型建议）、楼梯图（DXF + PDF + PNG）；3D 实体 / 荷载分布 / 利用率云图 / 变形 / 振型动画（含扭转）。
• 计算书：专业结构计算书（Markdown + Word），含各专项与诚实边界说明。
• AI 助手：中文自然语言直接驱动，例如「标准层所有板 恒载5 活载2」「所有窗户从中心扩大200」「梁纵筋取大包罗」「改用北京地标」——当场改模型、计算与图纸同步生效。离线内置中文意图解析；配置 API Key 即升级为大模型对话。
• 钢结构工具箱：型钢梁/柱按 GB 50017 验算（强度/稳定/长细比/挠度）。
• 地区标准：国标基线 + 地方标准（已内置北京，可逐步扩展）。

🖼 截图

三维实体（板洞/楼梯/地下室）	配筋平面图

板施工图	基础图（独基+条基+选型）

🚀 快速开始

pip install -r requirements.txt          # Python 3.9 建议
python launch_modeler.py                 # 桌面建模器（PyQt5）
python run_app.py                        # 参数式 Web 计算界面（Flask）→ http://127.0.0.1:5000
python demo_project_3d.py                # 三维一键总流程示例 → 计算书(docx)

运行测试（每个测试文件可独立运行，内含解析解/守恒律手算）：

# PowerShell
Get-ChildItem tests\test_*.py | % { python $_.FullName }
# bash
for t in tests/test_*.py; do python "$t"; done

🧱 架构（数据自下而上）

L7 交付  计算书(md+Word) · 施工图(平法 SVG/DXF · 大样 · 轴测 · 曲线)
L6 调度  截面自动生长闭环（分析→校核→生长→重分析→收敛）
L5 内核  GB 50010 梁/柱/墙/裂缝挠度/地下室 · 抗震能力设计/扭转
L4 分派  规范公式→无依据处有限元→有依据工程方法；凡决策必留痕
L3 内力  荷载组合/包络 · 模态/反应谱/CQC/P-Δ/位移比
L2 模型  统一结构模型 USM · 建筑可行域
L1 引擎  自研杆系有限元（frame2d/frame3d） ‖ 可插拔分析引擎骨架

✅ 算得准（验证驱动）

每个功能上线前先用解析解或守恒律验证：悬臂挠度 PH³/3EI、简支跨中 wL²/8、欧拉临界力、模态对称楼 X/Y 解耦、CQC、风压高度系数与 GB 50009 表逐点吻合、钢结构稳定系数（附录 D）、荷载守恒、平行轴定理…… 全套 219 个验证测试通过。

⚖️ 诚实边界

本软件为方案/初步设计深度的开源原型。刚性楼盖、等效宽柱、CQC/楼层剖面部分近似等简化均在计算书中如实标注；弹性楼板的面内内力重分配、基础沉降等需更深内核或地勘数据，尚未实现并已注明。施工图最终须商业三维软件复核 + 注册结构工程师签字。

🤝 共建

欢迎提交 Issue / PR。开发约定见 CONTRIBUTING.md：规范公式优先、凡决策留痕、新功能须配解析解/守恒律测试。

📄 许可

Apache License 2.0 —— 可免费用于商业与非商业（含设计院内部使用），保留版权与 NOTICE 即可。