8 - 2007

Система автоматизированного проектирования сборно-монолитного каркаса зданий и сооружений

В.Ю. Лобанов, Р.А. Лисков, А.В. Фонарев

Формирование каркаса здания

Формирование задания на КЖИ

Формирование конечно-элементной сетки каркаса здания

Составление комплектов чертежей

В настоящее время в проектно-строительных фирмах, занимающихся проектированием монолитных и сборно-монолитных каркасных зданий, в процессе проектирования используются отдельные, не связанные между собой программные пакеты, не позволяющие решать задачу целиком в пределах одного интерфейса. Весь цикл проектирования здания разбит на этапы, которые выполняются на отдельных рабочих местах своими средствами. Практически весь процесс проектирования осуществляется вручную, хотя и компьютеризован. Обмен информацией ведется на уровне чертежей и графических представлений, преимущественно в виде файлов AutoCAD. Это приводит к ряду проблем: информацию о проектах приходится постоянно согласовывать, некоторые изменения могут быть не учтены и не внесены в окончательный комплект документов. Может сложиться ситуация, когда появляются копии документов с незаметными на первый взгляд отличиями и приходится долго разбираться, какая копия действительна.

Основным принципом, которым руководствовались разработчики при создании рассматриваемой в данной статье САПР, являлось объединение нескольких этапов процесса проектирования, обобщенных одной задачей — проектирование сборно-монолитного и монолитного каркаса здания. Для решения этой задачи компания «Оргтехстрой» предоставляет специализированный инструментарий — «Систему автоматизированного проектирования сборно-монолитного каркаса зданий и сооружений».

До настоящего времени не существовало средств автоматизированного проектирования сборно-монолитных безригельных каркасных зданий. Рассматриваемая САПР специально разработана для этой технологии строительства и обладает рядом следующих основных преимуществ:

  • весь процесс проектирования каркаса здания — от обработки архитектурного решения до выдачи рабочих чертежей — автоматизирован;
  • автоматизировано построение конечно-элементной сетки каркаса для расчета здания на прочность и устойчивость, обеспечивающей достоверность результатов расчета;
  • весь процесс автоматического проектирования выполняется в единой графической среде;
  • обмен информацией о проекте осуществляется через интерфейс к базе данных, и все документы, касающиеся текущего проекта, хранятся в этой базе данных.

Данная САПР представляет собой программный комплекс, состоящий из трех блоков:

1. Единая централизованная база данных (БД) , содержащая полную информацию о конкретных изделиях (их геометрические и физико-механические параметры, ведомости расхода материалов, конструктивные особенности изделий, рабочие чертежи и т.п.) и строительных проектах в целом (архитектурно-планировочные решения, конструкторские решения, расчеты фундаментов и оснований и т.п.).

2. Подсистема конструктора-проектировщика (StroyCAD) , предназначенная для построения модели каркаса здания, состоящей из взаимосвязанных элементов. Основными элементами модели являются плиты и колонны, которые образуют еще один элемент модели — этаж. В результате работы с программой StroyCAD пользователь выполняет раскладку изделий — создает логические связи между изделиями, хранящимися в базе данных, и геометрической моделью каркаса здания согласно определенным правилам и алгоритмам.

Схема программного комплекса

Схема программного комплекса

 

Архитектурное решение, загруженное в программу StroyCAD

Архитектурное решение, загруженное в программу StroyCAD

Процесс работы с подсистемой предполагает выполнение нескольких шагов:

1) пользователь вводит реквизиты проекта;

2) для текущего проекта открывается подготовленный файл с архитектурным решением (планы этажей здания с нанесенными на них осями колонн и выделенным контуром здания);

3) пользователь выделяет элемент чертежа конструкции — этаж, и программа автоматически выбирает оси колонн, контур этажа и строит геометрическую модель этажа, в которой формируются ячейки для размещения в них плит перекрытия;

4) ячейки автоматически классифицируются по типам и маркируются;

5) программа перебирает все промаркированные на этаже ячейки и выполняет в БД поиск изделий, геометрия и тип которых совпадают; между рассматриваемым этажом и изделиями устанавливаются логические связи;

6) в случае необходимости пользователь может осуществить ручную раскладку изделий из базы или поменять маркировку ячеек — размещение колонн в модели каркаса осуществляется аналогичным образом.

Так в автоматическом или полуавтоматическом режиме пользователь выполняет раскладку изделий и последовательно, этаж за этажом формирует модель каркаса здания. После выполнения раскладки пользователь может сформировать предварительный комплект рабочих чертежей железобетонных конструкций каркаса (КЖ), выполнить экспорт модели каркаса в файл специального формата для загрузки в конечно-элементную расчетную программу, в которой выполняется расчет здания на прочность и устойчивость.

Геометрическая модель этажа здания с размещенными на ней плитами перекрытия

Геометрическая модель этажа здания с размещенными на ней плитами перекрытия

 

Чертеж плиты перекрытия в программе StroyBase

Чертеж плиты перекрытия в программе StroyBase

3. Подсистема сопровождения базы данных (StroyBase) , предназначенная для работы с информацией о строительных изделиях, хранимых в БД (добавление, удаление, редактирование информации об изделиях и чертежей армирования). Для внесения информации об изделиях в БД пользователю предоставляется мастер добавления изделий. В процессе работы с ним пользователь загружает:

  • опалубочный чертеж изделия;
  • чертежи армирования и закладных изделий или же выполняется связка текущего изделия с уже имеющимися в базе чертежами армирования;
  • эскиз изделия, для плит — контур изделия;
  • ведомость расхода стали.

Предпоследний пункт требуется выполнять вручную только при добавлении изделия «с нуля», если в базе нет проекта, связанного с этим изделием. Если сначала построить геометрическую модель каркаса здания, то эскизы изделий строятся автоматически.

Данный модуль также предназначен для автоматического формирования комплекта рабочих чертежей.

Эскизы плит перекрытия в программе StroyCAD

Эскизы плит перекрытия в программе StroyCAD

Формирование каркаса здания

При выполнении раскладки плит и колонн программа руководствуется списком стандартных плит — основных для выбранной серии. Эти плиты имеют стандартные размеры и геометрию, и им отдается предпочтение при поиске в базе данных. Далее ведется поиск остальных плит данной серии, и, если таковые будут найдены, они размещаются на плане этажа. При этом учитываются типы узлов, которые плита может образовывать с соседней плитой. Нежелательные узлы, создающие слабые места в конструкции, отмечаются красным цветом. В дальнейшем проектировщик может вручную изменить положение плиты или заменить ее, если будет разработана новая, более подходящая. По всем узлам автоматически формируется ведомость узлов стыковки, и чертежи узлов включаются в комплект рабочих чертежей.

Ведомость чертежей

Ведомость чертежей

В начало В начало

Формирование задания на КЖИ

После выполнения предварительного КЖ конструктор-проектировщик может автоматически сформировать эскизы для новых плит с основными размерами. Для этого необходимо всего лишь нажать на кнопку «Сформировать задание на КЖИ». После этого программа автоматически проверит всю раскладку, найдет места на этаже, не покрытые плитами, извлечет геометрию и типы необходимых плит и выведет в отдельную закладку чертеж с эскизами плит. Далее по этим эскизам можно будет проектировать новые плиты и быть уверенным, что они точно соответствуют размерам и идеально лягут на план этажа. По желанию проектировщика новые плиты автоматически добавятся в базу (фактически под новое изделие резервируется место и проставляются основные параметры). В дальнейшем проектировщику нужно будет лишь добавить чертеж.

В начало В начало

Формирование конечно-элементной сетки каркаса здания

При нажатии на кнопку «Экспорт» подсистема StroyCAD выполняет экспорт всего проекта в текстовый файл для программы построения сетки. В качестве расчетного процессора была выбрана сертифицированная программа SCAD. Построение сетки можно производить до выполнения раскладки изделий, поскольку для этого нужны только геометрия этажей и точки расстановки колонн. На основе произведенных расчетов в дальнейшем выполняется ручная корректировка автоматической раскладки.

В начало В начало

Составление комплектов чертежей

Формирование комплектов чертежей может осуществляться двумя способами: в программе StroyBase (только КЖИ) и в программе StroyCAD (КЖ и КЖИ). Если пользователь формирует комплект КЖИ в программе StroyBase, то за основу берется модель каркаса здания, сформированная в программе Stroy Cad. В этом случае нужно отметить данный проект, и все изделия будут автоматически внесены в новый комплект чертежей. Все шифры и маркировки в чертежах автоматически заполняются в соответствии с реквизитами проекта. Для комплекта чертежей автоматически формируется ведомость чертежей изделий. Чтобы просмотреть чертеж изделия, входящего в комплект, достаточно выбрать в ведомости наименование изделия, и программа перейдет на нужную запись в базе.

Внедрение САПР в технологию проектирования дает возможность создавать несколько вариантов проектного решения при меньших затратах времени по сравнению с существующими технологиями проектирования, что позволяет выбрать наиболее оптимальное и экономичное проектное решение. Применение САПР исключает характерные ошибки, возникающие при проектировании и обусловленные человеческим фактором, а их может быть немало ввиду того, что при проектировании многоэтажных зданий проектировщикам приходится иметь дело с большим объемом графической информации в едином комплексе с прочностными расчетами.

Разработанный пакет программ автоматизированного проектирования безригельных каркасных зданий позволяет сократить временные затраты на стадии проектирования, повысить надежность получаемых результатов, найти оптимальное соотношение армирования железобетонных элементов, составляющих каркас здания, и в конечном счете значительно повысить экономическую эффективность процесса сооружения многоэтажных зданий.

 

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ р-офи № 07-08-97626, № 07-01-97621.

В начало В начало

САПР и графика 8`2007