土木工程CADchp2.ppt

1、1,第2章CAD系統(tǒng)概論,2.1 CAD系統(tǒng)組成 2.2 CAD系統(tǒng)分類(lèi) 2.3 通用CAD系統(tǒng) 2.4 土木工程設(shè)計(jì)階段CAD系統(tǒng) 2.5 土木工程施工階段CAD系統(tǒng) 2.6 CAD系統(tǒng)選型,2,2.1 CAD系統(tǒng)組成,2.1.1 CAD系統(tǒng)的組成 1. 硬件（Hardware） 2. 軟件（Software） 3. 網(wǎng)絡(luò)（Network）,3,2.1.2 CAD系統(tǒng)的硬件,3. 圖形輸入設(shè)備 數(shù)字化儀 掃描儀 操作桿 觸摸屏 跟蹤球 4. 圖形輸出設(shè)備 繪圖儀,1. 主機(jī) 大型機(jī)/小型機(jī) 工作站 微機(jī) 2. 外圍設(shè)備 鍵盤(pán)、鼠標(biāo) 打印機(jī) 圖形顯示器 硬盤(pán)機(jī),4,微機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo) 1. CPU

2、種類(lèi) 2. CPU主頻 3. 內(nèi)存大小 4. 硬盤(pán)大小 存儲(chǔ)容量的表示 以字節(jié)（Byte，B）為單位：1Byte=8Bit 1KB1024B 1MB1024KB 1GB1024MB 1TB1024GB,5,圖形顯示器的類(lèi)型 1. 光柵掃描式圖形顯示器 2. 液晶顯示器 請(qǐng)參考教材,6,繪圖儀的類(lèi)型 1. 激光繪圖儀 2. 彩色噴墨繪圖儀 請(qǐng)參考教材,7,典型CAD系統(tǒng)硬件配置,8,2.1.3 CAD系統(tǒng)的軟件 CAD系統(tǒng)的軟件層次結(jié)構(gòu),系統(tǒng)軟件,CAD支撐軟件,CAD應(yīng)用軟件,基礎(chǔ)層,支撐層,應(yīng)用層,9,1. 系統(tǒng)軟件（System Software） 使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)部件、相關(guān)的軟件和數(shù)據(jù)

3、 協(xié)調(diào)、高效地工作的軟件 2. CAD支撐軟件（CAD Support Software） 為應(yīng)用軟件提供服務(wù)和開(kāi)發(fā)工具的軟件 3. CAD應(yīng)用軟件（CAD Application Software） 為完成一定專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)任務(wù)而編寫(xiě)的專(zhuān)用程序,10,系統(tǒng)軟件的類(lèi)型 1. 操作系統(tǒng)：對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件資源和軟件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)起監(jiān)控、管理、調(diào)度和指揮作用的程序 2. 語(yǔ)言處理程序：計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的編譯程序、調(diào)試程序以及子程序庫(kù)等 3. 服務(wù)性程序：為用戶對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作和維護(hù)提供方便的程序,11,CAD支撐軟件的類(lèi)型 1. 用戶界面與人機(jī)交互工具 設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件、窗口管理系統(tǒng)、漢字系統(tǒng)等

4、 2. 面向應(yīng)用的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境 3. 圖形支撐系統(tǒng) 二維圖形、三維幾何造型和圖形開(kāi)發(fā)工具 4. 工程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS） 5. 網(wǎng)絡(luò)通訊應(yīng)用支撐系統(tǒng),12,2.1.4 CAD系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi) 1. 局域網(wǎng) 2. 因特網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)的作用 1. 通訊 2. 共享資源 繪圖儀、打印機(jī)、硬盤(pán)機(jī) ,13,2.2 CAD系統(tǒng)分類(lèi),按主機(jī)類(lèi)型分 1. 微機(jī)CAD系統(tǒng) 2. 工作站CAD系統(tǒng) 按系統(tǒng)配置分 1. 單機(jī)CAD系統(tǒng) 2. 分布式CAD系統(tǒng) 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形成的,按領(lǐng)域分 1. 通用CAD系統(tǒng) 2. 土木工程CAD系統(tǒng) 3. 機(jī)械工程CAD系統(tǒng) ,2.2.1 CAD系統(tǒng)的分類(lèi),14,

5、工作站CAD系統(tǒng)的特點(diǎn) 1. 高速、大容量的處理器 2. 大幅面、高分辨率（40964096）、24位面全彩色顯示器 3. 配有UNIX操作系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)化窗口管理系統(tǒng) 4. 分布網(wǎng)絡(luò)功能 5. 強(qiáng)大的三維圖形處理能力 6. 多媒體軟、硬件的配置,15,2.2.2 土木工程CAD系統(tǒng)分類(lèi) 按階段和專(zhuān)業(yè)分 設(shè)計(jì)階段 建筑CAD系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng) 給排水CAD系統(tǒng) 設(shè)備CAD系統(tǒng) 施工階段 施工管理CAD系統(tǒng),16,2.3 通用CAD系統(tǒng),2.3.1 AutoCAD 美國(guó) Autodesk公司開(kāi)發(fā) 交互式繪圖軟件 用于二維及三維設(shè)計(jì)、繪圖 用戶可以使用它來(lái)創(chuàng)建、瀏覽、管理、打印、輸出、共享及準(zhǔn)確復(fù)用

6、富含信息的設(shè)計(jì)圖形,17,2.3.2 MicroStation 美國(guó)Bentley Systems公司開(kāi)發(fā) 具有與AutoCAD類(lèi)似的功能,18,2.4 土木工程設(shè)計(jì)階段CAD系統(tǒng),2.4.1 土木工程設(shè)計(jì)階段的劃分 1. 方案設(shè)計(jì) 確定工程設(shè)計(jì)的重大原則 擬定主要技術(shù)設(shè)計(jì)方案 2. 初步設(shè)計(jì) 提出不同初步設(shè)計(jì)方案，選擇最佳方案 3. 技術(shù)設(shè)計(jì) 進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析和技術(shù)決策 4. 詳細(xì)設(shè)計(jì) 細(xì)部設(shè)計(jì)和施工圖繪制,19,2.4.2 設(shè)計(jì)階段各專(zhuān)業(yè)的配合 以建筑工程為例 多個(gè)專(zhuān)業(yè)互相配合： 建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、給排水、采暖空調(diào) 在每個(gè)設(shè)計(jì)階段都進(jìn)行一定的配合 執(zhí)行一定的工作流程 建筑師牽頭 一個(gè)迭代的

7、過(guò)程,20,21,2.4.3 土木工程設(shè)計(jì)階段對(duì)CAD系統(tǒng)的需求 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)CAD系統(tǒng)需求 1. 結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì) 選定結(jié)構(gòu)模型、進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)件設(shè)計(jì)。 2. 施工圖設(shè)計(jì) 進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制施工圖。 3. 數(shù)據(jù)管理 存儲(chǔ)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、材料規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件數(shù)據(jù)等。,22,4. 資料管理 存儲(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、參考資料、專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)等。 5. 方案評(píng)估 根據(jù)安全、耐久、經(jīng)濟(jì)的原則，對(duì)初步設(shè)計(jì)方 案進(jìn)行評(píng)估。,23,2.4.4 土木工程設(shè)計(jì)階段典型CAD系統(tǒng)舉例 例子分兩部分： 1. 國(guó)內(nèi)常用的建筑結(jié)構(gòu)CAD軟件 建研院PKPM系列軟件 2. 體現(xiàn)先進(jìn)設(shè)計(jì)理念的國(guó)外CAD軟件 美國(guó)Autodesk公司BLM系列軟件

8、Revit：建筑設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng) Buzzsaw：多參與方協(xié)同工作平臺(tái),24,2.4.4.1 建研院PKPM系列軟件 PK軟件 1. 適用于工業(yè)與民用建筑中框架結(jié)構(gòu)、框排架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、剪力墻簡(jiǎn)化成的壁式框架結(jié)構(gòu)以及連續(xù)梁的設(shè)計(jì)。 2. 與“PMCAD”軟件聯(lián)接，自動(dòng)導(dǎo)荷并生成結(jié)構(gòu)計(jì)算所需的數(shù)據(jù)文件。 3. 可按照梁柱整體畫(huà)、梁柱分開(kāi)畫(huà)、梁柱鋼筋平面圖表示法和廣東地區(qū)梁表柱表4種方式繪制施工圖。,25,PMCAD軟件 1. 用于以人機(jī)交互方式輸入各樓層平面布置及各層樓面的次梁、預(yù)制板、洞口、錯(cuò)層、挑檐等信息和外加荷載信息。 2. 自動(dòng)進(jìn)行從樓板到次梁、次梁到承重梁的荷載傳導(dǎo)并自動(dòng)計(jì)算結(jié)構(gòu)自重，自

9、動(dòng)計(jì)算人機(jī)交互方式輸入的荷載，形成整棟建筑的荷載數(shù)據(jù)庫(kù)。 3. 繪制正交及斜交網(wǎng)格平面的框架、框一剪、剪力墻及磚混結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)平面圖。,26,舉例：如何用PKPM系列軟件進(jìn)行三層鋼筋混凝土 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？ 1. 利用PMCAD輸入結(jié)構(gòu)及荷載信息 生成結(jié)構(gòu)分析所需的數(shù)據(jù)文件 2. 利用PK進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì) 如果結(jié)構(gòu)方案不合適，回到PMCAD進(jìn)行修改 3. 在PMCAD中繪出結(jié)構(gòu)平面圖、現(xiàn)澆樓板配筋圖 4. 在PK中繪出梁柱圖,27,28,2.4.4.2 Autodesk BLM系列軟件 先進(jìn)的理念 BLM: Building Lifecycle Management 建筑全生命期管理 是關(guān)于建筑

10、全生命期數(shù)字化信息創(chuàng)建、管理和共享的方法論，其目的是極大地改進(jìn)工作效率、加強(qiáng)工作協(xié)調(diào)性，提高生產(chǎn)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解決方案,招投標(biāo),建 造,完 工,物業(yè)管理,規(guī) 劃,方案設(shè)計(jì),初步設(shè)計(jì),施工圖設(shè)計(jì),30,建筑信息模型（BIM）的概念 傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì) 建筑師：做模型+繪圖 可在計(jì)算機(jī)中完成，只反映形狀 BIM概念的提出 Autodesk公司2002年提出 用數(shù)字技術(shù)將模型和圖紙聯(lián)系起來(lái) 讓圖紙成為模型的圖形報(bào)告（本質(zhì)上如此） - 以面向?qū)ο蟆?D的方式表示建筑信息，支持模型與視圖等關(guān)聯(lián)，支持多階段、多專(zhuān)業(yè)信息共享,31,Revit模型,模型圖元,視圖圖元,注釋圖元,主體圖元,構(gòu)件圖元,基準(zhǔn)圖元,標(biāo)記圖元,樓板 墻 屋頂 天花板 樓梯 坡道,門(mén) 窗

12、家具 特殊構(gòu)件,樓層平面 天花板平面 三維視圖 立面圖 剖面圖 明細(xì)表,標(biāo)高 柱軸網(wǎng) 參照平面,尺寸標(biāo)注 文字注釋 標(biāo)記 符號(hào),相互關(guān)聯(lián),1. Autodesk Revit Architecture,建筑設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng),32,基于BIM的面向?qū)ο髤?shù)化設(shè)計(jì),By Autodesk,33,參數(shù)化對(duì)設(shè)計(jì)的影響,你修改屋頂,Revit 自動(dòng)修改墻,還有這個(gè),和這個(gè),和這個(gè),By Autodesk,和這個(gè),34,自定義的參數(shù)化部件,By Autodesk,35,復(fù)雜幾何,By Autodesk,36,概念渲染圖,By Autodesk,37,高質(zhì)量渲染,By Autodesk,38,細(xì)部設(shè)計(jì),By Au

13、todesk,39,施工圖 - 墻剖面,By Autodesk,40,施工圖 - 大樣圖,By Autodesk,41,工程應(yīng)用 建筑信息模型數(shù)據(jù)輸出,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,多專(zhuān)業(yè),43,我國(guó)某設(shè)計(jì)院基于BIM的集成化應(yīng)用平臺(tái)開(kāi)發(fā)和研究,

15、ADT2004建筑三維模型,ADT自動(dòng)創(chuàng)建二維剖面,44,基于AutoCAD平臺(tái)上的ABS2006 電氣照明三維模型,基于AutoCAD平臺(tái)上的ABS2006 給排水三維及平面圖,基于ADT的英國(guó)Bslink 設(shè)備三維模型,45,IFC結(jié)構(gòu)模型服務(wù)器輸入IFC文件,IFC結(jié)構(gòu)模型服務(wù)器自動(dòng)生成結(jié)構(gòu)模型,46,IFC結(jié)構(gòu)模型服務(wù)器輸出ETABS文件,ETABS輸入結(jié)構(gòu)模型（H型鋼梁柱）,47,Autodesk Buzzsaw,DWG/RVT,DWG,DWF,VIZ/AVI,Excel,VIZ/JPG,水,暖,電,結(jié)構(gòu),其它專(zhuān)業(yè),建設(shè)工地,顧客,甲方,概預(yù)算,建筑師,2. Autodesk Buz

16、zsaw,多參與方協(xié)同工作網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)（多階段多專(zhuān)業(yè)）,48,系統(tǒng)管理,49,項(xiàng)目管理,50,文件上載,51,文件選取,52,文件瀏覽及標(biāo)記,53,查看信息日志,54,2.5 土木工程施工階段CAD系統(tǒng),2.5.1 土木工程施工的階段劃分 1. 施工準(zhǔn)備 2. 施工過(guò)程 3. 竣工驗(yàn)收,55,2.5.2 土木工程施工對(duì)CAD系統(tǒng)的需求 1. 施工準(zhǔn)備階段 施工計(jì)劃的制定 施工過(guò)程模擬 2. 施工過(guò)程階段 施工詳圖設(shè)計(jì) 施工過(guò)程管理 3. 竣工驗(yàn)收階段 竣工圖繪制,56,2.5.3 土木工程施工階段典型CAD系統(tǒng)舉例 例子分兩部分： 1. 4D-CAD軟件系統(tǒng) 用于施工計(jì)劃的制定及施工過(guò)程模擬和管理

17、 美國(guó)斯坦福大學(xué)：Project 4D 清華大學(xué)：建筑施工4D管理系統(tǒng) 2. 多參與方協(xié)同工作網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 用于施工階段，支持多參與方協(xié)同工作 清華大學(xué)：ePIMS+,57,4D-CAD的概念 在3D模型的基礎(chǔ)上，附加時(shí)間因素，將模型的形成過(guò)程以動(dòng)態(tài)的3D方式表現(xiàn)出來(lái),3D 模型,進(jìn)度計(jì)劃,58,2.5.3.1 斯坦福大學(xué)的Project 4D系統(tǒng) 90年代中期，美國(guó)斯坦福大學(xué) CIFE（Center for Integrated Facility Engineering） 研究如何為施工管理提供先進(jìn)手段 提出4D-CAD的概念 研制了原型系統(tǒng)，后來(lái)發(fā)展為商業(yè)系統(tǒng) Project 4D系統(tǒng) 建立了

18、i-Room（interactive Room）,59,Project 4D主界面,60,施工過(guò)程模擬,61,i-Room,為項(xiàng)目管理人員提供良好的信息交流手段,62,2.5.3.2 清華大學(xué)的建筑施工4D管理系統(tǒng) 清華大學(xué)土木工程系 最早1995年研制出原型系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)整個(gè)施工過(guò)程的可視化模擬 實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度、人力、材料、成本和場(chǎng)地布置的動(dòng)態(tài)管理和優(yōu)化控制 為施工項(xiàng)目提供集成化的管理環(huán)境和信息平臺(tái) 應(yīng)用在國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）工程中,63,建筑施工4D管理系統(tǒng)的主要功能 1. 3D模型創(chuàng)建 2. WBS管理與進(jìn)度計(jì)劃創(chuàng)建 3. 工程構(gòu)件管理 4. 4D模型創(chuàng)建 5. 4D進(jìn)度管理 6. 4D資源管理

19、 7. 4D場(chǎng)地管理,64,建筑施工4D管理系統(tǒng)主界面,65,3D模型的創(chuàng)建,66,工程構(gòu)件的管理,根據(jù)WBS，對(duì)3D模型按施工層、段或單元?jiǎng)澐诌M(jìn)行組合，創(chuàng)建3D構(gòu)件組,67,4D模型的創(chuàng)建,對(duì)命名規(guī)則的構(gòu)件組和WBS節(jié)點(diǎn)，可以進(jìn)行自動(dòng)關(guān)聯(lián)。,68,4D進(jìn)度多方案對(duì)比,允許用戶輸入多套進(jìn)度方案，提供不同方案之間快速切換和方案的對(duì)比,69,4D資源管理,可自動(dòng)計(jì)算任意WBS節(jié)點(diǎn)或構(gòu)件組在不同施工時(shí)間段內(nèi)的人、材、機(jī)的消耗量和預(yù)算成本,統(tǒng)計(jì)分析工程的總體進(jìn)展,工程量統(tǒng)計(jì)分析,統(tǒng)計(jì)分析指定WBS節(jié)點(diǎn)的工程進(jìn)展,70,2.5.3.3 清華大學(xué)的ePIMS+系統(tǒng) 清華大學(xué)土木工程系 2000年研制出原型

20、系統(tǒng) 適合我國(guó)實(shí)際情況 為施工階段的多參與方（包括業(yè)主、監(jiān)理、總 包、分包、設(shè)計(jì)等）提供協(xié)同工作網(wǎng)絡(luò)平臺(tái) 實(shí)現(xiàn)對(duì)文檔、圖檔和視檔的集成化管理 應(yīng)用在國(guó)家體育場(chǎng)（鳥(niǎo)巢）工程中,71,ePIMS+的系統(tǒng)配置,72,ePIMS+的主要功能,73,文檔的提交,74,文檔的瀏覽及審核、審批,75,文檔的綜合查詢,文檔信息 深度分析,自動(dòng)生成 臺(tái)賬,76,圖檔的管理,77,圖檔的瀏覽及處理,78,圖檔處理記錄瀏覽,圖紙會(huì)審,工程洽商,設(shè)計(jì)變更,79,2.6.1 CAD系統(tǒng)的選型方法 工作步驟 1. 落實(shí)組織 管理人員和技術(shù)人員組成選型小組 任務(wù)：需求分析、性能評(píng)估和編寫(xiě)需求建議書(shū) 2. 進(jìn)行需求分析 3.

21、 進(jìn)行系統(tǒng)性能評(píng)估 4. 編寫(xiě)需求建議書(shū) 5. 批準(zhǔn)需求建議書(shū),2.6 CAD系統(tǒng)選型,80,需求分析的內(nèi)容 1. 適用性分析 專(zhuān)業(yè)技術(shù)分工、工作任務(wù)及其頻率和優(yōu)先級(jí)、詳細(xì)的設(shè)計(jì)要求、后備任務(wù). 2. 效率分析 重復(fù)性工作；標(biāo)準(zhǔn)化工作 ；分析性工作 ；綜合 3. 收益分析 4. 風(fēng)險(xiǎn)分析,81,系統(tǒng)性能評(píng)估的內(nèi)容 1. 性能價(jià)格比 涉及到硬件和軟件組合問(wèn)題 否則，可分別考慮硬件和軟件的性能價(jià)格比 2. 實(shí)用性 3. 可靠性 4. 環(huán)境適應(yīng)能力 5. 分別對(duì)硬件和軟件進(jìn)行選型,82,2.6.2 CAD系統(tǒng)硬件的選型 需考慮的主要因素 1. 應(yīng)用需求 2. 硬件性能價(jià)格比 3. 硬件的開(kāi)放性 4. 硬件的升級(jí)擴(kuò)展能力 5. 硬件的可靠性和可維護(hù)性,83