Программные комплексы для автоматизации архитектурной и конструктивной частей проекта

Архитектор и конструктор — это основные действующие лица в проектировании строительного объекта. Архитектор обеспечивает функциональность проектируемого объекта, конструктор отвечает за ее безопасность. Нередко требования архитектора и конструктора вступают в противоречия. Так, архитектор стремится к свободной планировке, конструктор же обеспечивает прочность и устойчивость конструкции, требует необходимого количества рационально расположенных колонн, пилонов и диафрагм.

Существующие программные комплексы для архитектора — ArehiCAD, Allplan, REVIT, САПФИР идр. Все эти программные комплексы предоставляют архитектору необходимый инструментарий для автоматизированного проектирования архитектурной части проекта.

Например, программный комплекс САПФИР, построенный на базе мощного трехмерного параметрического ядра, включает следующие основные функции.

• • Реализована информационная подсистема, позволяющая оперативно получать подсказки из базы нормативных и справочных документов в контексте текущей проектной ситуации.
• • Поддерживается поэтажная организация модели. Это позволяет выделить для работы один или несколько этажей из нескольких десятков и благодаря этому увеличить скорость работы.
• • Предусмотрены функции копирования отдельных элементов и групп элементов с одного этажа на другой, копирование этажей с тиражированием принадлежащих им элементов. При этом работают удобные фильтры, позволяющие выбирать или отсеивать определенные группы элементов.
• • Предусмотрен механизм слоев моделирования, объединяемых в характерные наборы для различных видов, в том числе для видов документирования. Это позволяет на каждом виде показывать строго определенные наборы конструктивных элементов.
• • Построение планов, фасадов и разрезов происходит на основе единой параметрической трехмерной модели здания. Благодаря этому обеспечивается автоматическое согласование видов, что исключает механические ошибки. Достаточно отредактировать объект на одном из видов — и его изображения на других видах автоматически корректируются.
• • В распоряжении проектировщика есть множество способов пространственной привязки для прецизионных построений, удобно управляемых при помощи инструментальных панелей, горячих клавиш и команд контекстного меню. Элементы могут точно позиционироваться на характерные точки модели, привязываться к сетке координационных осей; возможно отслеживать касательные, перпендикуляры, параллели и вспомогательные линии с заданными углами, учитывать разбиение отрезка на равные части и в заданном отношении.
• • Многообразие проектируемых форм обеспечивается построениями на базе дуг окружностей, эллипсов, кубических сплайнов, кривых Безье. В арсенале проектировщика также гиперболические параболоиды, поверхности вращения и их фрагменты, конусы, сферы и призмы.
• • При построениях стен они автоматически дотягиваются и подрезаются для достижения точной стыковки. Это способствует получению корректной аналитической модели для прочностного расчета.
• • В качестве ограждающих конструкций могут использоваться многослойные материалы. На планах слои автоматически обозначаются соответствующими штриховками с учетом приоритетов материалов. Автоматически определяется несущий слой, ось которого используется для формирования аналитического представления модели.
• • Развитые средства экспорта/импорта моделей позволяют использовать форматы IFC, DWG, DXF и некоторые другие, благодаря чему с помощью ПК САПФИР можно эффективно и качественно идеализировать модели, выполненные в других программах, и подготовить аналитическое представление для прочностного расчета.

Программный комплекс САПФИР построен по принципам открытой архитектуры. Это означает, что опытные пользователи могут самостоятельно дописывать модули, расширяющие функциональность программы, и адаптировать ее к определенным условиям проектирования, продиктованным корпоративными стандартами организации или спецификой проектируемого объекта. Для этого в программе предусмотрены OLE-интерфейсы, обеспечивающие доступ к параметрическому ядру, и динамически присоединяемая библиотека САПФИР API.

Современные программные комплексы для конструктора — это ЛИРА-САПР, STARK, Ing+, SCAD и др. Все они предоставляют конструктору инструментарий для удобного синтеза и анализа расчетных схем:

• • возможность расчета произвольных конструкций — стержневых систем (рамы, каркасы, фермы, структуры), пластинчатых систем (плиты перекрытий, фундаментные плиты, диафрагмы, оболочки), массивных конструкций (грунтовое основание, массивные фундаменты);
• • возможность расчета на различные виды нагрузок — силовые (сосредоточенные силы, распределенные моменты), деформационные (неравномерные осадки, температурные воздействия), динамические воздействия (сейсмика, ветер с учетом пульсации);
• • удобство анализа полученных результатов — наличие различных таблиц, эпюры усилий, изополей напряжений, перемещений, анимация собственных колебаний, информация о конструировании железобетонных и стальных элементов, эскизы чертежей.

Архитектурные программы создавались для архитектора, а конструкторские создавались для конструктора. Вместе с тем архитектору часто требуется быстро оценить жизнеспособность созданного им объекта, не прибегая к помощи конструктора. В определенной мере таким целям служит программный комплекс МОНОМАХ-САПР, который создан для конструктора, но во многом реализует приемы, свойственные архитектору.

Модель здания формируется на произвольной сети плана из колонн, балок, стен, перегородок, плит перекрытия, фундаментных плит и свай.

Перемещение и поворот системы координат, копирование, перенос, удаление одного или группы элементов, модификация числовых значений, копирование этажей — эти и другие сервисные возможности сокращают время создания модели и позволяют даже архитектору за короткое время разработать несколько вариантов конструктивных схем и проверить их.

Вертикальные и горизонтальные нагрузки на плиты перекрытия задаются в виде распределенных по всей плоскости или по участку, а также в виде сосредоточенных сил.

Для учета ветровых и сейсмических нагрузок задаются направление воздействия и информация о районе строительства.

Автоматически формируется расчетная схема здания. Реализованы удобные режимы задания различных конструктивных особенностей: различные схемы опирания балок и плит на колонны и стены (шарнирный или жесткий, с эксцентриситетом или без него); оиирание плит и стен на плиты перекрытий; различные сечения колонн и балок; различные конфигурации отверстий и др. Нагрузки задаются в естественном виде па все перекрытия или на часть их. Для ветровых и сейсмических нагрузок задается только направление воздействия. Реализована возможность увеличения жесткости грунтового и свайного оснований при сейсмических и ветровых воздействиях. Реализована возможность использования различных схем конечно-элементной сетки: сгущение для отдельных плит диафрагм и др. Выполняются статический и динамический расчеты. Реализована возможность компьютерного моделирования процесса возведения. Для организации этого режима пользователю достаточно указать номера этажей, входящих в тот или иной этап монтажа каркаса. Реализован режим унификации колон: пользователь имеет возможность организовать унификацию по различным критериям (по этажам, для отдельных плетей, по проценту армирования). Организуется экспорт в программу КОЛОННА для унифицированных типов. Встроенная экспертная система выдает информацию о правомерности принятых решений. Формируется ведомость расхода материалов. Формируется таблица частот и периодов колебаний. Анимация собственных колебаний позволяет оценить корректность созданной модели.

Выполняется экспорт данных в программы конструирования Балка, Колонна, Фундамент, Плита, Разрез (Стена). Возможен импорт конструктивной схемы из ПК САПФИР, AutoCAD, ArchiCAD, REVIT, Allplan.

На рис. 17.29 показан фрагмент конструктивной схемы, созданной в ПК МОНОМАХ-САПР.

Однако ПК МОНОМАХ-САПР не реализует оперативной связи между архитектурной моделью и расчетной схемой. В этом смысле наиболее перспективными являются программные комплексы САПФИР-Конструкции и REVIT-Structure. Помимо того что созданная на их основе цифровая модель объекта (виртуальный объект) будет способствовать развитию и внедрению BIM-технологий, эти программные комплексы будут способствовать тесному взаимодействию архитектора и конструктора:

• • во-первых, расчетная схема, автоматически построенная на основе архитектурной модели, будет точно ее отображать;
• • во-вторых, необходимые изменения, вносимые конструктором в расчетную схему, будут адекватно отображаться

Рис. 17.29

в архитектурной модели, и архитектору будет легко проверить, не нарушают ли внесенные изменения его замысел.

Возможно, такие программные комплексы, как САПФИРКонструкции и REVIT-Structure, будут способствовать появлению новой, весьма востребованной профессии архитектор-конструктор, представитель которой, создавая проект сложного строительного объекта, всегда сможет достаточно профессионально проверить, отвечает ли его замысел требованиям прочности и устойчивости.