книги / Основы автоматизации проектирования в строительстве

внатуральную величину. Чертежи в AutoCAD выполняются с вы­ сокой степенью точности до 16-го знака после десятичной точки.

AutoCAD - диалоговая система. Общение пользователя с AutoCAD происходит с помощью команд, которые могут вводиться различны­ ми способами: набором с клавиатуры, выбором из текстового, пикто­ графического или контекстного (вызываемого правой клавишей мыши) меню. В ответ на команду программа выводит на экран подсказки относительно возможностей данной команды и запросы относительно информации, которую необходимо предоставить для дальнейшей работы. Результатом работы являются построенные

впроцессе диалога графические объекты. Однотипные команды (рисования, редактирования, настроек и т.п.) обычно сосредоточены

водном подменю.

Чертеж в AutoCAD - это файл с информацией, описывающей графический объект в векторном формате, имеющий расширеHne.DWG. Для экспорта файлов в другие программные комплексы чаще всего используется формат DXF. Шаблоны графических объек­ тов, которыми можно многократно пользоваться, обычно хранятся в формате DWT.

Чертеж создается с помощью базового набора примитивов, для изображения каждого из которых имеется своя команда. Команды предоставляют пользователю несколько способов (опций) построе­ ния одного и того же объекта по заданным геометрическим пара­ метрам. Примитивы могут быть простыми (точка, линия, круг, дуга и т.п.) и сложными, состоящими из нескольких простых элементов (штриховка, размер). Кроме того, пользователь может примитивом объявить какой-то фрагмент чертежа или целый чертеж, используя команду БЛОК и ее аналоги.

В AutoCAD используется понятие слоя. Весь чертеж может представлять собой набор слоев типа прозрачных калек. В каждом слое могут быть изображены те или иные объекты или группы объ­ ектов. С отдельными слоями можно делать разнообразные опера­ ции: создавать и уничтожать слои, изменять цвета и типы линий объектов, расположенных на слое, включать или выключать ото­ бражение определенных слоев.

Элементы чертежа могут выполняться различными типами линий, а также разными цветами. Графический редактор предлага­ ет пользователю ряд стандартных типов линий, использующихся в техническом черчении. Кроме того, пользователь может созда­ вать свои типы линий.

Базовый набор команд редактирования чертежа позволяет любую часть изображения стирать, перемещать, размножать, растя­ гивать, уменьшать, зеркально отображать и т.д. AutoCAD дает воз­ можность осуществлять над чертежом такие операции, которые не­ возможно выполнять обычными средствами. Это работа с целыми фрагментами чертежа, увеличение, уменьшение, панорамирование изображения и т.п., построение как плоскостного изображения, так и трехмерных объектов.

Описание техники работы с системой автоматизированного проектирования AutoCAD приведено во многих учебных и справоч­ ных руководствах [9, 20, 74] и здесь не рассматривается.

В настоящее время можно выделить 2 подхода к конструиро­ ванию объектов на основе AutoCAD и его отраслевых приложений.

1- й подход базируется на двумерной геометрической мод ли, как в традиционной технологии конструирования с помощью карандаша и кульмана. Компьютер здесь используется, как инст­ рум ент- «электронный кульман», ускоряющий процесс создания чертежа. Чертеж в этом подходе занимает центральное место. Этот поход рационален, если созданное графическое изображение используется многократно. Трехмерное изображение объекта соз­ дается на основе чертежа.

2- й подход базируется на создании пространственной ге метрической модели проектируемого объекта - более наглядно­ го способа представления оригинала. Чертеж здесь играет вспо­ могательную роль, а способы его создания основаны на методах компьютерной графики и отображения пространственной моде­ ли. Это современная и более совершенная технология, в которой наиболее эффективно функционирует программное обеспечение САПР.

§2. П р о г р а м м н ы е п р о д у к т ы д л я п р о м ы ш л е н н о г о

И ГР А Ж Д А Н С КО ГО СТРО ИТЕЛЬС ТВ А

Универсальность системы AutoCAD обеспечивается большим количеством специализированных программных приложений, соз­ даваемых многими независимыми разработчиками. Например, система архитектурно-строительного проектирования Project Studio (Consistent Software (CS), Москва), архитектурно-строительная линия МАЭСТРО (Группа Маэстро, Киев), приложения для оформления архитектурно-строительных чертежей СПДС Graphics (CS) и другие.

Кроме того, самой фирмой Autodesk созданы системы, бази­ рующиеся на платформе AutoCAD, такие как Autodesk Architectural Desktop (ADT), Autodesk Revit Series Building [52]- для архитек­ турно-строительного проектирования, Autodesk Building Systemсистема для проектирования инженерных коммуникаций, Autodesk Civil 3D - для обработки инженерно-геодезических изысканий, про­ ектирования генплана и автомобильных дорог, а также для проекти­ рования инженерных коммуникаций, Autodesk Мар 3D - геоинформационная система. Все эти программные продукты являются систе­ мами трехмерного (3D) моделирования.

Широкое применение в практике проектирования конструкций зданий и сооружений нашли также программные комплексы, не свя­ занные с AutoCAD, такие как ArchiCAD (Graphisoft, Венгрия) [72], Allplan (Nemetschek, Германия) [43], КОМПАС (АСКОН, Россия),

которые используют собственную графическую среду.

Для создания новых приложений указанные системы в своем составе имеют специальные программные средства, называемые

интерфейсом прикладных программ - Application Program Interface

(API). Эти средства используются разработчиками программного обеспечения, и с их помощью создаются программы для передачи геометрии здания в системы расчета и проектирования конструк­ ций, инженерных коммуникаций (пространственной трассировки систем воздуховодов и кондиционирования, разводки по зданию сетей электроснабжения) и многие другие.

Далее мы рассмотрим несколько типичных графических сис­ тем, используемых в практике проектирования конструкций зданий и сооружений, их ключевые возможности и особенности.

1. Системы архитектурного проектирования

Системы архитектурного проектирования относятся, как пра­ вило, к базовым, т.к. разработка большинства разделов проекта вы­ полняется на основе архитектурной модели (объемно-планировоч­ ного решения, являющегося его основой), и наличие этой модели является, если не обязательным, то желательным условием для ав­ томатизации выпуска проектной документации.

В настоящее время в программном обеспечении для архитек­ турного проектирования и дизайна гражданских и общественных зданий и сооружений можно выделить, по крайней мере, три про­ граммных комплекса трехмерного моделирования, обладающих практически одинаковыми возможностями:

♦ArchiCAD;

♦Autodesk Architectural Desktop (ADT);

♦Autodesk Revit Building.

Все эти пакеты обеспечивают полный цикл проектирования: от концептуальной модели (виртуальной модели проектируемого здания) до рабочей документации. Ключевые особенности этих про­ граммных продуктов:

♦на любом этапе работы можно увидеть проектируемое зда­ ние в трехмерном виде, в разрезе, в перспективе, автоматически сгенерировать двумерные планы, разрезы и фасады с объемной мо­ дели; подготовить спецификации и сметы;

♦благодаря объектно-ориентированному подходу и параметри­ зации, отдельные строительные объекты (стены, колонны, окна, две­ ри и т.д.) связываются между собой «интеллектуальными» связями

исохраняют заложенную в них информацию на протяжении всего цикла проектирования, в результате все изменения, вносимые в про­ ект, автоматически отражаются в конструкторской документации;

♦наличие инструментов для работы с произвольными форма­ ми объектов;

♦коллективная работа архитекторов над проектом;

♦подготовка презентационных материалов: фотоизображений, видеоматериалов, сцен виртуальной реальности и т.д.

концептуального проектирования: от эскизного наброска трехмер­ ной формы будущего здания, созданной с помощью инструментов объемного моделирования, до информационно-строительной моде­ ли, содержащей максимальную проработку здания.

Работа в ADT производится в едином менеджере проектов

винтеграции со смежными специальностями (ГО, КЖ, КМ, ТХ, ОВ

идр.). Каталог металлопроката и железобетонных изделий позволя­ ет использовать в чертеже номенклатуру металлических и железо­ бетонных конструкций (профили, колонны, балки).

Для всех объектов введено понятие стилей (обобщение при­ знаков и свойств). На основе стилей формируются пользователь­ ские библиотеки стен, перекрытий, окон, дверей, лестниц и других элементов. Понятие стиля позволяет дать имя некой совокупности свойств и, однажды описав ее, экономить и свои усилия, и машин­ ные ресурсы. В ArchiCAD, в отличие от ADT, отсутствует стилевая организация системы архитектурного моделирования, а объекты можно выделять по признакам, которые легко можно изменять.

ADT имеет встроенный фотореалистичный визуализатор про­ ектов (VIZ Render).

Имеется возможность использовать дополнительные прило­ жения для AutoCAD (например СПДС GraphiCS) и импортиро­ вать данные формата LandXML для создания высокоточных мо­ делей ландшафта непосредственно в текущем проекте Autodesk Architectural Desktop.

Autodesk Revit Building [52] - современный пакет для архи­ тектурного проектирования и дизайна гражданских и общественных зданий и сооружений. Обеспечивает высокий уровень параметриза­ ции объектов.

Базовой идеей Revit-модели является единая информационная модель здания, которая представляет собой проект - цельный архи­

тектурно-композиционный образ будущего сооружения.

От решений, которые используются в других подобных техно­ логиях, Revit-модель отличается, прежде всего, технологией пара­ метризацииобъекты модели связаны друг с другом и постоянно отслеживают состояние связанных с ними объектов. Основопола­ гающей характеристикой информационного моделирования является

возм ож ность постоянной координации изм енений и поддерж ания целостности проекта здания или сооруж ен и я в любой среде - на

видах м одели, листах чертежа, спецификациях, разрезах и планах. Например, при перем ещ ении оси проекта перем ещ аю тся и все объ ­ екты, связанны е с этой осью (н есущ ие стены , перегородки и т.д.).

Создание проекта заключается в добавлении к модели пара­ метрических элементов, которые объединены в семейства (стены, окна, двери, крыши и т.п .)- классы элементов с общим набором параметров (свойств), одинаковые по их роли в модели и схожие по графическому представлению. Большинство семейств представляют собой внешние файлы. Но есть и системные семейства, не сущест­ вующие в виде отдельных файлов и содержащие стандартные эле­ менты, которые можно использовать для создания новых элемен­ тов, принадлежащих тому же самому семейству.

Revit обладает уникальными инструментами для создания сво­ бодных форм, имеет собственный модуль визуализации.

Объектный подход позволяет организовать совместную рабо­ ту группы архитекторов над одним проектом. Для реализации этой технологии используется принцип получения рабочих заданий (Worksets), который позволяет разделить проект на логические час­ ти и определить, кто из участников проектного коллектива с каким участком работает. Выполненное рабочее задание автоматически вливается в файл главного проекта.

Работа над большими проектами (например проектом застройки микрорайона) подразумевает огромное число согласований, перего­ воров и обсуждений - при этом каждый специалист работает в своем специфическом программном обеспечении. В таких проектах тре­ буется обеспечить быструю и точную передачу данных из одной программы в другую. В Autodesk Revit Building для этих целей реали­ зована технология Model Linking, позволяющая объединить несколь­ ко Revit моделей в одну или подгрузить на макетные листы уже раз­ работанные участки из библиотеки АЩоСАБчертежей. При этом минимизируются рутинные операции по обновлению и согласова­ нию проекта, снижается риск ошибки при проектировании.

Кроме представленных выше в архитектурном проектировании строительных объектов в настоящее время имеется и традиционно

используется большое количество других программ, далеко не пол­ ный перечень которых приведен в табл. 10.1. Здесь же указаны не­ которые web-сайты, на которых можно найти необходимую инфор­ мацию по данным программам.

2. Системы конструкторского проектирования

Для автоматизации проектирования металлических, железобе­ тонных, деревянных конструкций используются специальные про­ граммы, которые учитывают специфику конструкций каждого вида. Отличительной чертой этого вида программного обеспечения явля­ ется автоматическое формирование комплектов чертежей соответ­ ствующих марок.

Металлические конструкции. Для проектирования металли­ ческих конструкций предназначены программные комплексы: StruCad (AceCad Software), REAL Steel (InRey Литва), HyperSteel

(DSC,CAD/CAM-Technologien GmbH, Германия), Advance Steel (Graitec, Франция) и другие, которые имеют развитые средства трехмерного графического моделирования и автоматическое фор­ мирование на основе этой модели чертежей марок КМ и КМД.

StruCad - самодостаточная (не использующая AutoCAD) про­ грамма, позволяющая создавать сложные конструкции любой раз­ мерности. Выходная документация автоматически генерируется как в формате StruCad, так и в формате AutoCAD - DWG. Трехмерные модели металлоконструкций, выполненные в StruCad, интегриру­ ются со смежными программами на платформе AutoCAD - напри­ мер, с Autodesk Architectural Desktop.

StruCad выполняет конструирование каркасов и основных эле­ ментов зданий и сооружений, конструирование и расстановку узлов; поддерживает работу со всеми видами металлических конструкций различной формы, выполненными из разных материалов (сталь, титан, алюминий и др.).

Для проектирования в StruCad предусмотрена возможность использования библиотек, выполненных по материалам СНиПов, ГОСТов, СТО, Центрального научно-исследовательского и проект­ ного института строительных металлоконструкций им. Мельникова (ЦНИИпроектстальконструкция) и других.

StruCad обеспечивает возможность двустороннего обмена дан­ ными с внешними расчетными программами (SCAD, STAAD и дру­ гие), использующими принятые у нас методики и нормы расчета. В ней имеется ряд модулей, дополняющих функции проектирова­ ния и документирования, которые обеспечивают сквозной цикл автоматизированной конструкторско-технологической подготовки производства с автоматическим формированием информации для планирования, диспетчеризации и управления производством.

Программы REAL Steel, HyperSteel и Advance Steel работают на платформе AutoCAD, осуществляя проектирование металличе­ ских конструкций. Средствами всех этих программ обеспечивается полный цикл проектирования: создание трехмерной модели, подго­

товка расчетных моделей, деталировка узлов, выпуск конструктор­ ской документации; автоматизированная генерация чертежей из стандартных изображений трехмерной модели: виды (в том числе изометрические), планы, разрезы, узлы.

Имеется прямая интеграция между графической средой AutoCAD и программами расчета и анализа (экспорт/импорт расчетной модели в/из SCAD, ЛИРА или STAAD.Pro).

Железобетонные конструкции. При проектировании железо­ бетонных конструкций можно использовать специализированные мо­ дули комплексной системы Project Studiocs, функционирующей на базе AutoCAD и являющейся логическим продолжением популярной архитектурно-строительной системы проектирования АРКО: Project Studio08 Конструкции и Project Studiocs Фундаменты (Consistent Software, Москва)-, модуль интегрированной системы ALLPLAN конструкции а также модуль МАЭСТРО-К (конструкции) техно­ логической линии проектирования МАЭСТРО (Маэстро, Киев). Программы имеют развитые возможности проектирования, расчета и вычерчивания сборных и монолитных железобетонных конструк­ ций: перемычек, плит перекрытий, фундаментных плит, фундамен­ тов на свайном и естественном основаниях и разработки рабочих чертежей марок КЖ и КЖИ. Более полная информация о данных программных комплексах будет представлена далее при рассмотре­ нии комплексной автоматизации процесса проектирования.

Деревянные конструкции. Система проектирования дере­ вянных домов из бруса и оцилиндрованного бревна АТ Венцы (Архи-Техно, Россия) является приложением к программе архи­ тектурно-строительного проектирования ArchiCAD и позволяет получать трехмерную модель дома с автоматическим размещение бревен в стенах с учетом венцов, оформлением чертежей поэтаж­ ных планов и порядовок по российским стандартам, автоматиче­ ски выпускать спецификации с проверкой длины бревен, деления бревен и многое другое.

В табл. 10.2. приведен краткий перечень некоторых программ, традиционно используемых при проектировании строительных кон­ струкций, указаны некоторые web-сайты, на которых можно найти необходимую информацию.