книги / Основы автоматизации проектирования в строительстве
..pdfНа рис. 9.7-9.9 показаны |
|
||
эпюры |
моментов |
в элементах |
|
рамы при различных расчетных |
|
||
предпосылках. |
|
|
|
На рис. 9.7 эпюра момен |
|
||
тов соответствует |
раздельному |
|
|
расчету рамы и фундаментной |
|
||
балки, т.е. сначала была рассчи |
|
||
тана рама с жестким защемлени |
|
||
ем низа стоек, а затем фунда |
|
||
ментная |
балка на |
собственную |
|
нагрузку и силы, соответствую |
Рис. 9.7. Эпюра моментов |
||
щие реакциям в защемлении низа |
при раздельном расчете рамы |
||
стоек рамы. Такой |
подход был |
и фундаментной балки |
широко распространен при ручном счете, и специалисты при этом обоснованно утверждали, что они
произвели точный (!?) расчет, т.к. полученные усилия точно соот ветствовали принятым расчетным схемам.
На рис. 9.8 приведена эпюра моментов, соответствующая рас четной схеме, учитывающей совместную работу рамы и фунда ментной балки. Здесь уже можно наблюдать некоторые изменения.
Наиболее значительное - это изме |
|
нение величины и знака в нижнем |
|
сечении стойки, а также уменьше |
|
ние величины моментов в фунда |
|
ментной балке. Это известный эф |
|
фект, обусловленный совместной |
|
работой фундаментных и надзем |
|
ных конструкций. Расчет по такой |
|
схеме характерен для настоящего |
|
времени, когда современные про |
|
граммные комплексы позволяют |
|
исследовать расчетные схемы |
|
с большим количеством неизвест |
Рис. 9.8. Эпюра моментов |
ных и, следовательно, учитывать |
при совместном расчете рамы |
эффекты совместной работы всех |
и фундаментной балки |
элементов конструкций. |
|
На рис. 9.9 показана эпюра моментов, отражающая после довательность возведения кон струкции: сначала рассматри вается фундаментная балка с постоянной нагрузкой Рп и q2n (см. рис. 9.6, а), затем рассмат ривается фундаментная балка совместно с рамой и приклады вается нагрузка qb (см. рис. 9.6, б), а затем уже на всю конструк цию прикладывается временная нагрузка (см. рис. 9.6, в). На каж дом этапе полученные усилия
замораживаются и суммируются с усилиями, полученными для следующей схемы.
Здесь изменения более чем значительны. Так, например, мо мент в середине фундаментной балки изменил величину и знак, и, вообще, схема работы фундаментной балки полностью изме нилась, по сравнению с первыми двумя. Изменилась и схема ра боты стоек.
Рассматривая приведенные подходы в исследовании этой простейшей конструктивной схемы, можно говорить о том, что все расчетные схемы и полученные результаты правильные (!?) с точки зрения правильного отображения заложенных в них предпосылок.
С точки зрения правильного отображения действительной работы конструкции эти «правильные» схемы имеют далеко не одинаковую степень приближения.
Даже для приведенного простейшего примера далеко не ис черпаны факторы, которые могли бы приблизить результаты рас чета к адекватному отображению действительной работы конст рукции. Вместо винклеровской модели можно принять модель упругого полупространства (в данном случае полуплоскости); учесть нелинейную работу грунтового основания (например по
схеме Кулона) и материала конструкции; учесть, что временные нагрузки могут действовать не одновременно и многое другое.
Еще целый пласт возможных расчетных моделей образуется на основе стохастического (вероятностного) подхода, в котором параметры, описывающие геометрию конструкции и характери стики материала, являются случайными величинами, а описания нагрузок, особенно таких как ветровые или сейсмические, выпол няется на основе случайных (в общем случае нестационарных) процессов.
Методы компьютерного моделирования во многом решают проблему численной реализации вероятностного подхода. Но ин женерная практика расчета и проектирования конструкций пока остается на прежних позициях детерминированного подхода. Это объясняется, с одной стороны, устоявшимся, хорошо разработан ным аппаратом расчета детерминированных моделей, с другой стороны, сложностью изучения вероятностных свойств нагрузок
иматериала с выработкой практических рекомендаций, а также удобного инженерного аппарата учета этих свойств в практиче ских расчетах.
Ряд возможных расчетных моделей может быть продолжен. И специалисту при выполнении конкретного расчета необходимо разобраться в этом огромном количестве расчетных схем и моде лей. Одним из наиболее эффективных способов установить дейст вительный характер работы конструкций, зданий и сооружений,
иво многих ситуациях единственным, является численное моде лирование их работы на ЭВМ. Современные средства компьютер ного моделирования позволяют путем относительно невысоких затрат детально исследовать работу самых сложных сооружений, находящихся в разнообразных условиях эксплуатации и внешних воздействий.
Контрольные вопросы
1.Что входит в состав математического обеспечения САПР?
2.Раскройте понятия «математическая модель объекта», «принцип селективности», «принцип причинности».
3.Приведите классификацию ММ, имеющих место в САПР объектов строительства.
4.Назовите методы реализации математических моделей в
САПР.
5.Назовите составные части технического расчета любого зда ния, сооружения или отдельной конструкции.
6.В чем заключается формирование расчетной схемы соору
жения?
7.Что включает в себя математическая обработка и анализ
расчетной схемы?
8.В чем заключается анализ результатов расчетов строитель ных конструкций?
9.Дайте понятие предельного состояния конструкции.
10.Что включает в себя схематизация геометрической формы проектируемого объекта, назначение граничных условий?
11.Расскажите о схематизации (моделировании) свойств строи тельных материалов.
ЛЕКЦИЯ 10
ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.
ПРОГРАММЫ МАШИННОЙ ГРАФИКИ
Прикладное программное обеспечение (ППО), описывающее предметную область деятельности, представляет собой набор про грамм и программных комплексов, при помощи которых можно моделировать конкретные процессы проектной деятельности, тех нологии и производства.
ППО должно обладать следующими свойствами:
♦содержать набор модулей для ведения основных видов про ектных работ;
♦иметь возможность включения вновь разрабатываемых при кладных модулей в действующую систему и оперативной реконфи гурации системы;
♦иметь гибкий аппарат параметризации;
♦предоставлять возможность получения оперативной инфор
мации;
♦содержать открытый набор средств для подготовки отчетно сти и выходных документов и другие.
§1. К л а с с и ф и к а ц и я п р о г р а м м д л я с т р о и т е л ь н о г о
П Р О Е К Т И Р О В А Н И Я
Специалисты строительной отрасли не могут пожаловаться на отсутствие специализированного программного обеспечения для автоматизации архитектурно-строительного проектирования (АЕС) 12. Каталоги компаний, занимающихся распространением программ для строительного проектирования, насчитывают сотни программ21
12 А Е С - аббревиатура программ архитектурно-строительного проек
тирования.
отечественных и зарубежных производителей по всем разделам проекта. В силу значительного числа предложений по таким про граммам целесообразно ввести (хотя бы достаточно условную) их классификацию.
Так, в современном программном обеспечении САПР в зави симости от вида выполняемы работ можно выделить программ ные средства:
♦автоматизации проектно-графических работ или программы машинной графики;
♦автоматизации расчетов.
По возможности обмена информацией программные средст ва можно подразделить на:
-отдельные программы, с помощью которых процесс автома тизации сводится к решению конкретных задач приемлемой слож ности без обмена данными с другими программами;
-пакеты прикладных программ (ППГ1), представляющие собой совокупность программ, объединенных общностью области прило жений. Например, некоторые пакеты машинной графики или про граммы автоматизированного проектирования конкретных конст рукций;
-технологические линии проектирования со сквозной автома тизацией, ориентированные на проектирование объекта на одной или нескольких стадиях проектирования на единой информацион ной платформе и обеспечивающие выпуск проектной документации для соответствующих стадий.
Взависимости от специализации в промышленном и граж данском строительстве можно выделить программные комплексы (ПК):
♦архитектурного проектирования;
♦конструкторского проектирования;
♦проектирования инженерного оборудования;
♦организационно-технологического проектирования.
♦для решения задач изысканий, генплана, транспорта;
♦управления проектами и документооборота.
Теория автоматизации проектирования непрерывно развивает ся, поэтому существующие схемы классификаций САПР будут также непрерывно видоизменяться и совершенствоваться.
Далее мы рассмотрим некоторые программные системы, полу чившие в настоящее время наибольшее применение в практике про ектирования конструкций зданий и сооружений для расчета, проек тирования и выпуска рабочих чертежей. В первую очередь речь пойдет о так называемых базовых программах, на основе которых строятся различные специализированные приложения. Такие про граммы еще называют промышленными программными продукта ми. Они относятся к программам массового применения, которые эксплуатируются без участия их разработчиков и снабжены деталь ными руководствами по установке и применению.
§1. С и с т е м а м а ш и н н о й г р а ф и к и A U T O C A D
По оценкам зарубежных КБ в процессе традиционного проек тирования на разработку и оформление чертежей приходится около 70 % общих трудозатрат конструкторских работ, и естественно стремление автоматизировать самую трудоемкую часть работы
спомощью ЭВМ.
Вданном разделе рассматриваются системы автоматизации проектно-графических работ на примерах наиболее популярной на сегодняшний день системы AutoCAD фирмы Autodesk (г. Сан-Рафаэль,
игг. Калифорния, США), некоторые ее отраслевые приложения и другие базовые программы.
Система AutoCAD была разработана в начале 80-х годов аме риканской фирмой Autodesk. Первоначально она была ориентирова на на существовавшие в то время достаточно слабые персональные компьютеры (PC XT, PC АТ без сопроцессора и т.п.). Тем не менее эта система вызвала интерес у конструкторов и чертежников, же лавших автоматизировать свой труд хотя бы в части рисования на листе бумаги. Первые варианты системы содержали в основном ин струменты для простого двумерного рисования, которые постепен но, от версии к версии, дополнялись и развивались. В результате AutoCAD стал очень удобным «электронным кульманом».
В настоящее время AutoCAD является практически мировым стандартом в области САПР, реализованных на персональных компьютерах. Форматы файлов DWG и DXF системы AutoCAD стали стандартом обмена данных для большинства программ.
1.К раткая история развития AutoCAD
Внепрерывном развитии продукт прошел уже более 20 версий.
Широкое распространение системы AutoCAD в России началось с 10-й версии, которая работала в операционной среде MS DOS как в английском, так и русском вариантах. Ввод команд осуществлялся из командной строки или экранных и падающих меню. Система по зволяла выполнить достаточно сложные трехмерные построения в любой плоскости пространства и отображать их на разных видо вых экранах с различных точек зрения, т.е она уже являлась инст рументом трехмерного (и тем более двумерного) моделирования. Формат файла чертежа - DWG.
11- я версия прошла сравнительно незаметно. В ней появил механизм пространства листа и видовых экранов.
12- я версия стала переломной. Она обладала диалоговы окнами даже в варианте для MS DOS (вариант для Windows 3.1
и Windows 95 тоже существовал, но не переводился на русский язык), позволила работать с расширенной памятью. (486DX 66 с ОП 8 Мбайт и свободными 100 Мбайт на HDD).
13- я версия существовала сразу в двух вариантах (для MS D и Windows 95), причем на стадии инсталляции (установки на ком пьютер) можно было выбрать один вариант системы или установить сразу оба. Но для этой версии уже требовалось не менее 24 Мб ОП.
14- я версия, более компактная и быстрая, чем предыдущ ОС Windows (Windows 95 или Windows NT). (ОП - 32 Мб).
В 1999 году началось внедрение 15-й версии, которой, отдавая дань моде, присвоили номер 2000. Эта версия стала очередным ша гом вперед как в простом двумерном рисовании, так и в трехмерном моделировании. Произошли заметные изменения в средствах управления выводом на плоттер и принтер, переход от командно ориентированного интерфейса к проектно-ориентированному; поя
вились: возможность удаленного доступа к чертежам в сети, много задачная среда проектирования, Visual LISP для многозадачной среды проектирования, толщина линий и непрямоугольные видовые экраны.
AutoCAD 2002. Это программный продукт с новыми инстру ментами и с новым мощным графическим ядром, опирающимся на современные аппаратные графические ускорители и двухпроцес сорные системы (повышение производительности на 30 %). Это ба зовая система проектирования, на основе которой построено новое семейство программных комплексов для решения предметных задач в области архитектуры и строительства, инженерного анализа, землеустройства и землепользования (Autodesk Architectural Desktop, Autodesk Land Development Desktop, Autodesk Map). Формат файла DWG не изменился, и файлы, созданные в AutoCAD 2000, 2000i и 2002, совместимы без каких-либо ограничений. Интеллектуаль ные (ассоциативные) размеры; улучшенная работа с атрибутами и со слоями между чертежами одного проекта. Совместная работа над проектом в рамках локальной сети или с использованием Internet; автоматически формируется полный html-кол страниц с изображениями чертежей; технология i-drop обеспечивает прямой перенос проектных данных с сайта в файл чертежа. Технология eTransmit позволяет автоматически архивировать выбранные файлы вместе со всеми их внешними ссылками и связанными файлами для отправки проекта заказчикам или партнерам.
AutoCAD 2004. Переработан формат DWG, благодаря чему резко повышается скорость работы. В сравнении с AutoCAD 2002 размер файла уменьшен на 52 %, скорость открытия документа - на 33 %, а сохранения - на 66 %. Новый пользовательский интер фейс упрощает работу непосредственно с чертежом. Переработан Центр управления (DesignCenter) для работы с пользовательскими
и/nteraer-библиотеками. Переработаны команды редактирования полилиний, копирования свойств, быстрого образмеривания, по строения сопряжения и работы с OLE-объектами. Включены воз можности градиентных заливок, подготовки презентационных чер тежей и печать видов с раскраской. Усилена безопасность доступа к чертежу: введена возможность использования цифровых подписей
изащита данных паролем.
C AutoCAD 2004 поставляется бесплатный просмотрщик фор мата DWF, который обеспечивает возможность передачи проектной документации или ее публикации в Internet в компактном виде с возможностями внесения замечаний и печати. Многостраничные DWF-файлы.
AutoCAD 2006. вобрал в себя всю мощь и производительность предыдущих версий. Он охватывает весь спектр инженерных задач: создание трехмерных моделей, разработку и оформление чертежей, выполнение различного рода расчетов, инженерный анализ, форми рование фотореалистичных изображений готовых объектов. По срав нению с предыдущей версией здесь добавлен «Диспетчер подши вок» - новый инструмент для организации коллективной работы над проектом. Появилась возможность создания динамических бло ков, что позволяет существенно снизить размеры библиотек. Таб лицы, созданные средствами MS Excel, теперь можно разместить на чертеже AutoCAD и связывать данные в этих таблицах. Размеры объектов и опции команд здесь доступны в области курсора. Команда Штриховка позволяет штриховать нескольких областей одной ко мандой и выполнять быстрое добавление и удаление границ, а также автоматическое вычислять площади заштрихованных областей. Реа лизован новый интерфейс доступа к функциям калькулятора.
AutoCAD является постоянно развивающейся средой проекти рования. Это базовый продукт, который не предназначен для спе циалистов какой-то определенной отрасли, но, являясь открытой системой, позволяет создавать на его основе различные отрасле вые приложения, включающие инструменты и библиотеки для оп ределенных областей применения: архитектуры и строительства, изысканий, генплана и транспорта, геоинформационных систем, машиностроения и других.
2.Общие принципы работы и подходы
кконструированию в системе AutoCAD
Графический редактор AutoCAD основан на векторной гра фике и позволяет создавать графические модели строительных (и машиностроительных) объектов любых размеров в заданных масштабах. Чаще всего все элементы чертежа в AutoCAD строятся