土木工程CADchp2.ppt

1、1,第2章CAD系统概论,2.1 CAD系统组成 2.2 CAD系统分类 2.3 通用CAD系统 2.4 土木工程设计阶段CAD系统 2.5 土木工程施工阶段CAD系统 2.6 CAD系统选型,2,2.1 CAD系统组成,2.1.1 CAD系统的组成 1. 硬件（Hardware） 2. 软件（Software） 3. 网络（Network）,3,2.1.2 CAD系统的硬件,3. 图形输入设备 数字化仪 扫描仪 操作杆 触摸屏 跟踪球 4. 图形输出设备 绘图仪,1. 主机 大型机/小型机 工作站 微机 2. 外围设备 键盘、鼠标 打印机 图形显示器 硬盘机,4,微机的关键指标 1. CPU

2、种类 2. CPU主频 3. 内存大小 4. 硬盘大小 存储容量的表示 以字节（Byte，B）为单位：1Byte=8Bit 1KB1024B 1MB1024KB 1GB1024MB 1TB1024GB,5,图形显示器的类型 1. 光栅扫描式图形显示器 2. 液晶显示器 请参考教材,6,绘图仪的类型 1. 激光绘图仪 2. 彩色喷墨绘图仪 请参考教材,7,典型CAD系统硬件配置,8,2.1.3 CAD系统的软件 CAD系统的软件层次结构,系统软件,CAD支撑软件,CAD应用软件,基础层,支撑层,应用层,9,1. 系统软件（System Software） 使计算机系统的各个部件、相关的软件和数据

3、 协调、高效地工作的软件 2. CAD支撑软件（CAD Support Software） 为应用软件提供服务和开发工具的软件 3. CAD应用软件（CAD Application Software） 为完成一定专业的设计任务而编写的专用程序,10,系统软件的类型 1. 操作系统：对计算机的硬件资源和软件资源进行统一管理，对整个计算机系统起监控、管理、调度和指挥作用的程序 2. 语言处理程序：计算机语言的编译程序、调试程序以及子程序库等 3. 服务性程序：为用户对计算机进行操作和维护提供方便的程序,11,CAD支撑软件的类型 1. 用户界面与人机交互工具 设备驱动软件、窗口管理系统、汉字系统等

4、 2. 面向应用的二次开发环境 3. 图形支撑系统 二维图形、三维几何造型和图形开发工具 4. 工程数据管理系统 数据库管理系统（DBMS） 5. 网络通讯应用支撑系统,12,2.1.4 CAD系统的网络 网络的分类 1. 局域网 2. 因特网 网络的作用 1. 通讯 2. 共享资源 绘图仪、打印机、硬盘机 ,13,2.2 CAD系统分类,按主机类型分 1. 微机CAD系统 2. 工作站CAD系统 按系统配置分 1. 单机CAD系统 2. 分布式CAD系统 通过网络形成的,按领域分 1. 通用CAD系统 2. 土木工程CAD系统 3. 机械工程CAD系统 ,2.2.1 CAD系统的分类,14,

5、工作站CAD系统的特点 1. 高速、大容量的处理器 2. 大幅面、高分辨率（40964096）、24位面全彩色显示器 3. 配有UNIX操作系统和标准化窗口管理系统 4. 分布网络功能 5. 强大的三维图形处理能力 6. 多媒体软、硬件的配置,15,2.2.2 土木工程CAD系统分类 按阶段和专业分 设计阶段 建筑CAD系统 结构CAD系统 给排水CAD系统 设备CAD系统 施工阶段 施工管理CAD系统,16,2.3 通用CAD系统,2.3.1 AutoCAD 美国 Autodesk公司开发 交互式绘图软件 用于二维及三维设计、绘图 用户可以使用它来创建、浏览、管理、打印、输出、共享及准确复用

6、富含信息的设计图形,17,2.3.2 MicroStation 美国Bentley Systems公司开发 具有与AutoCAD类似的功能,18,2.4 土木工程设计阶段CAD系统,2.4.1 土木工程设计阶段的划分 1. 方案设计 确定工程设计的重大原则 拟定主要技术设计方案 2. 初步设计 提出不同初步设计方案，选择最佳方案 3. 技术设计 进行结构整体分析和技术决策 4. 详细设计 细部设计和施工图绘制,19,2.4.2 设计阶段各专业的配合 以建筑工程为例 多个专业互相配合： 建筑、结构、电气、给排水、采暖空调 在每个设计阶段都进行一定的配合 执行一定的工作流程 建筑师牵头 一个迭代的

7、过程,20,21,2.4.3 土木工程设计阶段对CAD系统的需求 对建筑结构CAD系统需求 1. 结构分析和设计 选定结构模型、进行结构分析、构件设计。 2. 施工图设计 进行详细设计，绘制施工图。 3. 数据管理 存储设计数据、材料规格、标准构件数据等。,22,4. 资料管理 存储设计规范、参考资料、专家经验等。 5. 方案评估 根据安全、耐久、经济的原则，对初步设计方 案进行评估。,23,2.4.4 土木工程设计阶段典型CAD系统举例 例子分两部分： 1. 国内常用的建筑结构CAD软件 建研院PKPM系列软件 2. 体现先进设计理念的国外CAD软件 美国Autodesk公司BLM系列软件

8、Revit：建筑设计软件系统 Buzzsaw：多参与方协同工作平台,24,2.4.4.1 建研院PKPM系列软件 PK软件 1. 适用于工业与民用建筑中框架结构、框排架结构、排架结构、剪力墙简化成的壁式框架结构以及连续梁的设计。 2. 与“PMCAD”软件联接，自动导荷并生成结构计算所需的数据文件。 3. 可按照梁柱整体画、梁柱分开画、梁柱钢筋平面图表示法和广东地区梁表柱表4种方式绘制施工图。,25,PMCAD软件 1. 用于以人机交互方式输入各楼层平面布置及各层楼面的次梁、预制板、洞口、错层、挑檐等信息和外加荷载信息。 2. 自动进行从楼板到次梁、次梁到承重梁的荷载传导并自动计算结构自重，自

9、动计算人机交互方式输入的荷载，形成整栋建筑的荷载数据库。 3. 绘制正交及斜交网格平面的框架、框一剪、剪力墙及砖混结构的结构平面图。,26,举例：如何用PKPM系列软件进行三层钢筋混凝土 框架结构设计？ 1. 利用PMCAD输入结构及荷载信息 生成结构分析所需的数据文件 2. 利用PK进行结构分析和设计 如果结构方案不合适，回到PMCAD进行修改 3. 在PMCAD中绘出结构平面图、现浇楼板配筋图 4. 在PK中绘出梁柱图,27,28,2.4.4.2 Autodesk BLM系列软件 先进的理念 BLM: Building Lifecycle Management 建筑全生命期管理 是关于建筑

10、全生命期数字化信息创建、管理和共享的方法论，其目的是极大地改进工作效率、加强工作协调性，提高生产率。 BLM的核心是建筑信息模型（ BIM: Building Information Modeling ）,29,Bidding and Negotiation,Construction,Close Out,Facilities Management,Planning,Preliminary Design,Design Development,Construction Documentation,AutoCAD,AutoCADRevit Series,Buzzsaw,DWF Composer,Ci

11、vil 3D,MapGuide,Autodesk公司的BLM解决方案,招投标,建 造,完 工,物业管理,规 划,方案设计,初步设计,施工图设计,30,建筑信息模型（BIM）的概念 传统的建筑设计 建筑师：做模型+绘图 可在计算机中完成，只反映形状 BIM概念的提出 Autodesk公司2002年提出 用数字技术将模型和图纸联系起来 让图纸成为模型的图形报告（本质上如此） - 以面向对象、3D的方式表示建筑信息，支持模型与视图等关联，支持多阶段、多专业信息共享,31,Revit模型,模型图元,视图图元,注释图元,主体图元,构件图元,基准图元,标记图元,楼板 墙 屋顶 天花板 楼梯 坡道,门 窗

12、家具 特殊构件,楼层平面 天花板平面 三维视图 立面图 剖面图 明细表,标高 柱轴网 参照平面,尺寸标注 文字注释 标记 符号,相互关联,1. Autodesk Revit Architecture,建筑设计软件系统,32,基于BIM的面向对象参数化设计,By Autodesk,33,参数化对设计的影响,你修改屋顶,Revit 自动修改墙,还有这个,和这个,和这个,By Autodesk,和这个,34,自定义的参数化部件,By Autodesk,35,复杂几何,By Autodesk,36,概念渲染图,By Autodesk,37,高质量渲染,By Autodesk,38,细部设计,By Au

13、todesk,39,施工图 - 墙剖面,By Autodesk,40,施工图 - 大样图,By Autodesk,41,工程应用 建筑信息模型数据输出,Excel Spreadsheet,Access Database,By Autodesk,42,Autodesk Revit PlatformPurpose-built for BIM,Autodesk Revit Purpose-built for building information modeling Based on state-of-the-art parametric building modeling technology P

14、rovides fully coordinated building design information Autodesk Revit Architecture for architects, interior designers, and other design professionals Autodesk Revit Structure for integrated structural engineering, design, analysis, and documentation Autodesk Revit MEP,多专业,43,我国某设计院基于BIM的集成化应用平台开发和研究,

15、ADT2004建筑三维模型,ADT自动创建二维剖面,44,基于AutoCAD平台上的ABS2006 电气照明三维模型,基于AutoCAD平台上的ABS2006 给排水三维及平面图,基于ADT的英国Bslink 设备三维模型,45,IFC结构模型服务器输入IFC文件,IFC结构模型服务器自动生成结构模型,46,IFC结构模型服务器输出ETABS文件,ETABS输入结构模型（H型钢梁柱）,47,Autodesk Buzzsaw,DWG/RVT,DWG,DWF,VIZ/AVI,Excel,VIZ/JPG,水,暖,电,结构,其它专业,建设工地,顾客,甲方,概预算,建筑师,2. Autodesk Buz

16、zsaw,多参与方协同工作网络平台（多阶段多专业）,48,系统管理,49,项目管理,50,文件上载,51,文件选取,52,文件浏览及标记,53,查看信息日志,54,2.5 土木工程施工阶段CAD系统,2.5.1 土木工程施工的阶段划分 1. 施工准备 2. 施工过程 3. 竣工验收,55,2.5.2 土木工程施工对CAD系统的需求 1. 施工准备阶段 施工计划的制定 施工过程模拟 2. 施工过程阶段 施工详图设计 施工过程管理 3. 竣工验收阶段 竣工图绘制,56,2.5.3 土木工程施工阶段典型CAD系统举例 例子分两部分： 1. 4D-CAD软件系统 用于施工计划的制定及施工过程模拟和管理

17、 美国斯坦福大学：Project 4D 清华大学：建筑施工4D管理系统 2. 多参与方协同工作网络平台 用于施工阶段，支持多参与方协同工作 清华大学：ePIMS+,57,4D-CAD的概念 在3D模型的基础上，附加时间因素，将模型的形成过程以动态的3D方式表现出来,3D 模型,进度计划,58,2.5.3.1 斯坦福大学的Project 4D系统 90年代中期，美国斯坦福大学 CIFE（Center for Integrated Facility Engineering） 研究如何为施工管理提供先进手段 提出4D-CAD的概念 研制了原型系统，后来发展为商业系统 Project 4D系统 建立了

18、i-Room（interactive Room）,59,Project 4D主界面,60,施工过程模拟,61,i-Room,为项目管理人员提供良好的信息交流手段,62,2.5.3.2 清华大学的建筑施工4D管理系统 清华大学土木工程系 最早1995年研制出原型系统 实现整个施工过程的可视化模拟 实现施工进度、人力、材料、成本和场地布置的动态管理和优化控制 为施工项目提供集成化的管理环境和信息平台 应用在国家体育场（鸟巢）工程中,63,建筑施工4D管理系统的主要功能 1. 3D模型创建 2. WBS管理与进度计划创建 3. 工程构件管理 4. 4D模型创建 5. 4D进度管理 6. 4D资源管理

19、 7. 4D场地管理,64,建筑施工4D管理系统主界面,65,3D模型的创建,66,工程构件的管理,根据WBS，对3D模型按施工层、段或单元划分进行组合，创建3D构件组,67,4D模型的创建,对命名规则的构件组和WBS节点，可以进行自动关联。,68,4D进度多方案对比,允许用户输入多套进度方案，提供不同方案之间快速切换和方案的对比,69,4D资源管理,可自动计算任意WBS节点或构件组在不同施工时间段内的人、材、机的消耗量和预算成本,统计分析工程的总体进展,工程量统计分析,统计分析指定WBS节点的工程进展,70,2.5.3.3 清华大学的ePIMS+系统 清华大学土木工程系 2000年研制出原型

20、系统 适合我国实际情况 为施工阶段的多参与方（包括业主、监理、总 包、分包、设计等）提供协同工作网络平台 实现对文档、图档和视档的集成化管理 应用在国家体育场（鸟巢）工程中,71,ePIMS+的系统配置,72,ePIMS+的主要功能,73,文档的提交,74,文档的浏览及审核、审批,75,文档的综合查询,文档信息 深度分析,自动生成 台账,76,图档的管理,77,图档的浏览及处理,78,图档处理记录浏览,图纸会审,工程洽商,设计变更,79,2.6.1 CAD系统的选型方法 工作步骤 1. 落实组织 管理人员和技术人员组成选型小组 任务：需求分析、性能评估和编写需求建议书 2. 进行需求分析 3.

21、 进行系统性能评估 4. 编写需求建议书 5. 批准需求建议书,2.6 CAD系统选型,80,需求分析的内容 1. 适用性分析 专业技术分工、工作任务及其频率和优先级、详细的设计要求、后备任务. 2. 效率分析 重复性工作；标准化工作 ；分析性工作 ；综合 3. 收益分析 4. 风险分析,81,系统性能评估的内容 1. 性能价格比 涉及到硬件和软件组合问题 否则，可分别考虑硬件和软件的性能价格比 2. 实用性 3. 可靠性 4. 环境适应能力 5. 分别对硬件和软件进行选型,82,2.6.2 CAD系统硬件的选型 需考虑的主要因素 1. 应用需求 2. 硬件性能价格比 3. 硬件的开放性 4. 硬件的升级扩展能力 5. 硬件的可靠性和可维护性,83