随着计算机运算速度、图形处理能力及图形学理论的发展，CAD软件已经有了质的飞跃，CAD技术正在从原来简单的辅助绘图(Drafting)向成为真正能够辅助设计(Design)的工具发展，网络化、集成化、智能化和标准化已成为新一代CAD软件的重要特征，而三维建筑信息模型(BIM)正是实现以上目标的基础。PKPM通过核心三维数据模型，将建筑项目的各个环节连接起来，率先实现了信息数据化、数据模型化、模型通用化的BIM理念，进而实现了建筑模型数据在全寿命周期的充分利用。PKPM系统涵盖了规划、建筑、结构、设备以及算量造价、施工管理、乃至企业管理各个方面。在建筑全生命周期内，实现了建筑各个专业之间的信息充分互用，提高建筑信息的复用率，从而达到降低建筑成本，提高生产效率的目的。

如何建立具有合理受力性能的自由曲面空间结构是设计过程中需要重点考虑的关键问题。以结构形态学观点为指导，将曲面几何形状的建立与寻找曲面合理受力性能的方法相结合，这一过程称为曲面的形态创建。本文对结构形态学所涉及的若干概念进行了阐述，并对自由曲面空间结构形态创建过程中所存在的关键技术问题进行了探讨。这些关键问题包括：(1)自由曲面结构的生成方法; (2)结构合理受力性能的评价指标及指标之间的相互关系; (3)合理曲面的创建方法等。通过对这些问题的探讨试图为自由曲面的研究与应用提供若干建议。

通过对目前比较常用的GDI绘图和OpenGL绘图进行比较分析，显示了用OpenGL开发的三维有限元图形系统具有的速度快、绘图功能强、捕捉方便、视觉效果好等优越性。介绍了PKPM-SAUSAGE软件三维模型绘图流程，凹多边形网格化显示技术，背面剔除及alpha混合，实时旋转、平移、缩放算法和高效的捕捉算法，以及后处理结果平滑显示技术和着色器编程颜色修正技术。最后通过工程实例验证了PKPM-SAUSAGE软件OpenGL图形显示、旋转、平移、缩放及捕捉的高效性。

为了弥补Rayleigh阻尼和“简化”振型阻尼在显式动力分析的不足，本文在精细化有限元模型的基础上提出了振型阻尼结合质量阻尼的“修正”振型阻尼(即: “M-M D”)，并从显式求解精度、稳定性以及对高阶振型放大响应的抑制作用的角度对Rayleigh阻尼和“M-M D”进行了分析。利用PKPM-SAUSAGE软件，对采用了这两种阻尼的显式动力时程计算结果进行了对比，分析了高阶振型放大响应对结构动力分析的影响以及两种阻尼模型对高阶振型放大响应的抑制作用，结果表明“M-M D”的效果更好。

本文首先介绍了动力分析的求解方法，显式方法和隐式方法各自的优缺点。随后介绍了PKPM-SAUSAGE软件中对于梁、柱、剪力墙和楼板的模拟方法。由于时间步长和模型精细化处理后导致计算规模的增加，PKPM-SAUSAGE软件采用CPU+GPU并行计算技术，同时优化模型网格质量，实现了动力弹塑性分析效率的提升。