前言:想要寫出一篇引人入勝的文章?我們特意為您整理了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中CAD技術(shù)的應(yīng)用范文,希望能給你帶來靈感和參考,敬請(qǐng)閱讀。
摘要:CAD技術(shù)作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系中的一項(xiàng)重要技術(shù),可以輔助人工快速完成圖紙繪制、圖形編輯與數(shù)據(jù)加工工作,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系的變革有著重要意義。因此,為充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì),提高技術(shù)應(yīng)用推廣力度,本文重點(diǎn)分析了cad技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用,以供參考。
關(guān)鍵詞:CAD技術(shù);建筑工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1CAD技術(shù)應(yīng)用概述
1.1建筑CAD發(fā)展歷程
CAD技術(shù)也被稱作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),是依托計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與相應(yīng)軟件產(chǎn)品輔助人工完成設(shè)計(jì)工作的一項(xiàng)技術(shù)手段,最早起源于20世紀(jì)70年代,通過編寫計(jì)算機(jī)程序快速獲得計(jì)算結(jié)果,在工程概預(yù)算與管理領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。隨著時(shí)間推移,CAD技術(shù)體系日益成熟,各企業(yè)陸續(xù)推出多種CAD軟件,如Etabs軟件、PKPM系列軟件、TBACCA系列軟件等。在CAD技術(shù)早期發(fā)展階段,受到基礎(chǔ)軟件與硬件限制,技術(shù)使用功能較為單一,并不具備圖形交互等功能,主要被用于開展方案評(píng)估、施工圖繪制等工作,多數(shù)設(shè)計(jì)工作仍采取手工方式完成。在近年來,隨著第二代CAD系統(tǒng)的問世推廣,CAD技術(shù)使用功能呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢(shì),可以依托計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成絕大多數(shù)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。
1.2主要設(shè)計(jì)軟件
1.2.1PKPM系列該系列CAD軟件為我國(guó)建科院研制,采取AUTOCAD繪圖支持軟件與FORTRAN編程語言,主要包括建筑結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)軟件、彈性地基梁筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件、高層建筑結(jié)構(gòu)三維計(jì)算軟件、鋼結(jié)構(gòu)輔助軟件等。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看,該系列CAD軟件具備獨(dú)立操作條件,以及優(yōu)異的人機(jī)交互性能與前后處理能力,適用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。但是,所繪制梁柱斷面等圖紙標(biāo)注信息較為煩瑣,人工調(diào)整難度高,且計(jì)算結(jié)果相對(duì)較為保守。
1.2.2TBACCA系列該系列CAD軟件由我國(guó)背景建筑工程設(shè)計(jì)軟件研究院研制,由鋼桁架輔助設(shè)計(jì)軟件、高層建筑輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、輔助地基設(shè)計(jì)系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)空間分析系統(tǒng)等成,實(shí)際應(yīng)用范圍涵蓋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣、暖通等專業(yè),具有操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì),適用范圍較廣。但是,在實(shí)際應(yīng)用期間,TBACCA系列軟件不具備多塔建筑結(jié)構(gòu)的條件,且無法客觀分析樓板對(duì)梁抗扭剛度所造成影響,計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性有待提升。
1.3CAD技術(shù)優(yōu)勢(shì)
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中,CAD技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)包括以下幾點(diǎn)。
1.3.1工作量少在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式中,需要以手工方式完成圖紙繪制等工作,需要企業(yè)投入大量勞動(dòng)力,長(zhǎng)期開展基礎(chǔ)性與重復(fù)性工作。同時(shí),受到人為因素影響,偶爾出現(xiàn)圖紙畫錯(cuò)等問題,實(shí)際工作量較大。而對(duì)CAD技術(shù)的應(yīng)用,可以依托計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與專業(yè)繪圖軟件,在短時(shí)間內(nèi)完成圖紙繪制等設(shè)計(jì)工作,有效縮減了實(shí)際工作量。
1.3.2設(shè)計(jì)成果重復(fù)利用可以對(duì)使用CAD軟件所完成設(shè)計(jì)成果進(jìn)行重復(fù)利用,如從繪圖軟件中導(dǎo)出CAD圖紙,直接將建筑施工圖轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備底圖等,以此簡(jiǎn)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟。
1.3.3資料管理設(shè)計(jì)人員可選擇將設(shè)計(jì)圖紙等工程資料信息以虛擬數(shù)字形式存儲(chǔ)在CAD軟件中,軟件具有實(shí)時(shí)查閱、遠(yuǎn)程控制、異地下載等功能,切實(shí)滿足現(xiàn)代建筑工程的設(shè)計(jì)需求。
1.4CAD技術(shù)缺點(diǎn)
CAD技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,但在實(shí)際應(yīng)用期間,仍舊暴露出諸多技術(shù)缺陷,具體如下:第一,束縛設(shè)計(jì)思想。與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式相比,在應(yīng)用CAD技術(shù)時(shí),必須明確標(biāo)注建筑物比例與構(gòu)件尺寸等參數(shù),禁止在設(shè)計(jì)期間存在模糊性與隨機(jī)性數(shù)據(jù)。這雖然有效提高了設(shè)計(jì)精度,但在一定層面上,限制了設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作思路,不利于提高建筑外觀美觀度與藝術(shù)鑒賞價(jià)值。第二,技術(shù)水平要求高。CAD技術(shù)體系較為復(fù)雜,由多種計(jì)算機(jī)輔助軟件加以組成,且技術(shù)體系發(fā)展速度較快,陸續(xù)推出新型軟件產(chǎn)品與技術(shù)理念,對(duì)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素養(yǎng)及學(xué)習(xí)能力提出較高要求。
2CAD技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)例
2.1CAD技術(shù)在寒地木建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
該項(xiàng)目為風(fēng)屏障木結(jié)構(gòu)建筑,分布于長(zhǎng)春市吉林建筑大學(xué),CAD技術(shù)主要被用于建筑能耗模擬計(jì)算、構(gòu)建CAD模型、建筑節(jié)能優(yōu)化方面中,具體應(yīng)用情況如下。
2.1.1建筑能耗模擬計(jì)算設(shè)計(jì)人員使用designbuilder能耗模擬軟件,在軟件中構(gòu)建數(shù)字能耗模型,向模型中導(dǎo)入室外設(shè)計(jì)參數(shù)與室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù),如年平均氣溫值、地區(qū)類型、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)等。另外,構(gòu)建簡(jiǎn)化能耗模型,在模型中導(dǎo)入不可控變量以及可控變量。同時(shí),在軟件中對(duì)該建筑結(jié)構(gòu)屬性與特性進(jìn)行物理描述。用戶通過操作CAD軟件,在確定結(jié)構(gòu)特性與輸入變量后,即可確定高輸出變量與獲取建筑能耗模擬計(jì)算結(jié)果。此外,考慮到該建筑為新建建筑,選擇采取正向模擬法。
2.1.2CAD建模在該項(xiàng)目中,結(jié)合實(shí)際情況,設(shè)計(jì)人員最終選擇使用Sketch⁃UP軟件繪制建筑效果圖,使用AutoCAD軟件繪制建筑平面圖。同時(shí),考慮到所構(gòu)建建筑能耗模型存在文件無法兼容問題,選擇使用DesignBuilder軟件重新構(gòu)建建筑能耗模型,并在軟件中獨(dú)立設(shè)置能耗模擬參數(shù),所構(gòu)建CAD模型如圖1所示。
2.1.3建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)在建筑節(jié)能優(yōu)化環(huán)節(jié),CAD技術(shù)的應(yīng)用步驟為:設(shè)計(jì)調(diào)研—建筑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)-暖通給排水設(shè)計(jì)—節(jié)能設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)—確定最終建筑結(jié)構(gòu)方案。同時(shí),建筑節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)具有雙向性特征,在設(shè)計(jì)期間出現(xiàn)各類問題,或是未達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)時(shí),都將回到方案設(shè)計(jì)階段,重復(fù)開展節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。此外,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來看,CAD技術(shù)暴露出多項(xiàng)問題,如各環(huán)節(jié)所使用CAD軟件處于孤立狀態(tài),實(shí)際設(shè)計(jì)效率存在優(yōu)化空間,缺乏開展協(xié)同設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)條件。例如,使用AutoCAD與3Dmax軟件開展建筑前期平立剖與3D效果圖繪制作業(yè),使用Designbuilder軟件開展建筑結(jié)構(gòu)能耗模擬計(jì)算作業(yè)。
2.2CAD技術(shù)在動(dòng)力時(shí)程分析中的應(yīng)用
在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,動(dòng)力時(shí)程分析工作的意義是能夠客觀掌握建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際抗震性能,分析建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與受地震影響時(shí)建筑物破損程度二者關(guān)系,為建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)工作的開展提供信息支持。而從技術(shù)應(yīng)用層面來看,在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,對(duì)CAD技術(shù)的應(yīng)用,憑借技術(shù)可視化等使用功能,幫助設(shè)計(jì)人員更為直觀地理解試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果,客觀層面上提高了建筑結(jié)構(gòu)選型與受力分析等環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)水平。以廣廈項(xiàng)目為例,該項(xiàng)目CAD系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由多個(gè)模塊組成。其中,圖形錄入模塊負(fù)責(zé)定義各樓層設(shè)計(jì)信息與轉(zhuǎn)換圖形信息,可視化模塊負(fù)責(zé)將信息圖形進(jìn)行可視化顯示,平面應(yīng)力模塊負(fù)責(zé)對(duì)構(gòu)件內(nèi)力與變形開展有限元分析,施工圖模塊負(fù)責(zé)繪制及修改CAD施工圖,力學(xué)計(jì)算模塊負(fù)責(zé)完成磚混與樓板計(jì)算等任務(wù),動(dòng)力時(shí)程模塊負(fù)責(zé)分析建筑結(jié)構(gòu)受到地震波作用時(shí)的響應(yīng)情況并輸出結(jié)果。以動(dòng)力時(shí)程模塊應(yīng)用為例,首先,用戶在軟件中采取人機(jī)交互方式來確定建筑結(jié)構(gòu),持續(xù)將圖形信息轉(zhuǎn)換至可識(shí)別數(shù)據(jù)信息,并依次開展樓板次梁計(jì)算以及結(jié)構(gòu)計(jì)算操作,完成力學(xué)分析處理任務(wù),確保軟件內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)信息與實(shí)際力學(xué)性能高度相似。其次,結(jié)合項(xiàng)目所處區(qū)域地理?xiàng)l件與地震烈度,在軟件中基于力學(xué)特性發(fā)出受迫震動(dòng),分析受地震波影響下的建筑結(jié)構(gòu)位移受力情況,對(duì)位移量、反應(yīng)力以彎矩等參數(shù)進(jìn)行記錄。最后,基于分析結(jié)果,判斷建筑結(jié)構(gòu)是否符合抗震規(guī)范,評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)抗震能力,選擇性對(duì)抗震結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。
3CAD技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用建議
3.1推動(dòng)技術(shù)可視化發(fā)展
在CAD技術(shù)早期發(fā)展階段,受到軟件與硬件限制,CAD技術(shù)不具備可視化使用功能,存在應(yīng)用局限性,設(shè)計(jì)人員難以深入了解建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況。因此,企業(yè)需要重點(diǎn)研發(fā)與完善CAD技術(shù)的可視化功能,依托計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與軟件工具,將計(jì)算結(jié)果與數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為可視化圖形圖像信息,直接在屏幕上進(jìn)行交互處理,在可視化狀態(tài)下開展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作,如三維動(dòng)態(tài)顯示震源與模擬破壞規(guī)律。
3.2加強(qiáng)設(shè)計(jì)全過程一體化建設(shè)
由于不同CAD軟件相互間的兼容性較差,且單一軟件的使用功能匱乏,存在應(yīng)用局限性。因此,在使用CAD技術(shù)的前提下,會(huì)將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作分割成若干環(huán)節(jié),不同環(huán)節(jié)間的關(guān)聯(lián)系數(shù)較低。這一問題的存在,限制了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平及效率的進(jìn)一步提升。針對(duì)此,應(yīng)推動(dòng)CAD技術(shù)體系的創(chuàng)新優(yōu)化,提高各項(xiàng)CAD軟件的兼容性,持續(xù)完善軟件使用功能,以加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全過程一體化建設(shè)。例如,西方發(fā)達(dá)國(guó)家自20世紀(jì)末起開展相關(guān)研究,制定了建筑工程模式與圖形數(shù)據(jù)交換統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),并致力于研發(fā)統(tǒng)一CAD平臺(tái),將CAD技術(shù)貫穿應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)全設(shè)計(jì)過程。
3.3掌握軟件應(yīng)用技巧
各類CAD軟件的操作流程較為復(fù)雜,對(duì)設(shè)計(jì)人員對(duì)專業(yè)素養(yǎng)有著較高要求,如果沒有熟練掌握軟件操作技巧,容易出現(xiàn)繪圖結(jié)果錯(cuò)誤與參數(shù)計(jì)算錯(cuò)誤等問題,進(jìn)而影響到建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量與方案可行性。因此,設(shè)計(jì)人員必須熟練掌握各類常用CAD軟件的操作技巧。以PKPM系列軟件為例,在使用PMCAD軟件構(gòu)建交互式建筑結(jié)構(gòu)模型時(shí),需要將結(jié)構(gòu)布置形式與構(gòu)建荷載存在差異的結(jié)構(gòu)層分別在多個(gè)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層中進(jìn)行描述,禁止使用圖案編輯菜單對(duì)單獨(dú)標(biāo)準(zhǔn)層或任意部分進(jìn)行拖動(dòng)平移處理,避免出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)位現(xiàn)象。同時(shí),嚴(yán)格遵循從上到下順序組裝標(biāo)準(zhǔn)層,禁止篡改或調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)層組裝順序,并將所輸入荷載值視為荷載標(biāo)準(zhǔn)值,而非荷載設(shè)計(jì)值。
4結(jié)語
綜上所述,在現(xiàn)代建筑工程中,企業(yè)與設(shè)計(jì)人員需要正確認(rèn)識(shí)到CAD技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值,將技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)始終,確保技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮。同時(shí),為滿足全新的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求,需要推動(dòng)CAD技術(shù)體系優(yōu)化創(chuàng)新,持續(xù)完善技術(shù)功能,以促進(jìn)我國(guó)建筑業(yè)的信息化、現(xiàn)代化發(fā)展。
參考文獻(xiàn):
[1]任震宇.CAD技術(shù)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2017(10).
[2]沈捷攀,林晨.CAD技術(shù)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].山西建筑,2010(7).
[3]王秀夫,李彥濤.采用CAD技術(shù)進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)[J].黑龍江科技信息,2009(29).
[4]邢海霞.淺談CAD軟件應(yīng)用與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2008(7).
作者:劉立勛 單位:河北拓樸建筑設(shè)計(jì)有限公司