Файл: Конспект лекций. Саморядов С. В. Маси. М. 2017. с. 138, ил таб.pdf

Конспект лекций
МАСИ Москва 2017 22

1
УДК 624.01:004.925.8
ББК Н112.017я73
Автоматизация расчетов конструкций зданий и сооружений. Конспект лекций. Саморядов С.В. МАСИ. –М. 2017. –с. 138, ил. таб.

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ......................................................................................................... 4 1. Основные положения автоматизации расчетов строительных конструкций. ............................................................................................................ 7 1.1 Структура комплекса проектирования зданий .................................... 7 1.2 Анализ системы проектирования ........................................................ 10 1.2.1 Организация и технология проектного процесса ........................... 10 1.2.2 Использование средств автоматизации ........................................... 12 2. Автоматизация в строительстве ............................................................ 15 2.1 Объекты автоматизации ....................................................................... 15 2.2 Системы архитектурно-строительного проектирования .................. 17 3. Автоматизация проектирования строительных конструкций. Обзор основных программных продуктов для проектирования строительных конструкций ........................................................................................................... 25 3.1 Общие сведения о строительных конструкциях зданий и сооружений ............................................................................................................ 25 3.2 Требования к строительным конструкциям ....................................... 26 3.3 Основы расчета строительных конструкций Общие понятия ......... 29 3.4 Расчет строительных конструкций по предельным состояниям ..... 30 3.5 Нагрузки и воздействия ........................................................................ 34 4. Расчетные схемы конструктивных элементов ..................................... 36 5. Системы автоматизированного проектирования ................................. 46 5.1. современные системы САПР .............................................................. 46 5.2 Системы сквозного проектирования ................................................... 47 5.3 Программный комплекс ЛИРА (ПК ЛИРА) ...................................... 47 5.4 Общие положения метода конечных элементов................................ 52 5.4.1 Общая последовательность решения задач с использованием ПК.
................................................................................................................................. 52 6. Моделирование строительных конструкций. Общие положения и

3 классификация методов. ....................................................................................... 57 7. Программы для расчета деревянных конструкций ............................. 62 8. Расчет монолитных железобетонных конструкций в APM Structure3D
9. Расчет фундаментов ....................................................................................
9.1 APM Sturcture3D .......................................................................................
9.2 Программный комплекс ANSYS ......................................................... 84 10. Расчеты металлоконструкций ..................................................................
11. Автоматизация проектирования каменных, железобетонных конструкций ...............................................................................................................
12. Обзор программных комплексов проектирования и расчета строительных конструкций ......................................................................................
12.1 Обзор программного обеспечения для проектирования строительных конструкций ......................................................................................
12.2 Обзор многофункциональных программных комплексов............ 145
Список источников .........................................................................................

4
ВВЕДЕНИЕ
Современный мир диктует свои правила. И одно из них – применение компьютеров, без которых уже не могут продуктивно существовать не одни предприятия.
И строительство не стало исключением.
Компьютерная техника уже давно прочно закрепилась во всех сферах жизнедеятельности человека. Нельзя найти такую отрасль производства, которая бы могла в настоящее время существовать без компьютеров. Однако следует понимать, что такая техника временами может выходить из строя, что, в первую очередь, негативно сказывается на продуктивности работы.
Вот почему абонентское обслуживание компьютеров в Москве (читать) является очень важным моментом в ходе его эксплуатации.
Компьютеризация в строительстве
Архитектура и строительство также активно внедряет компьютерные технологии в свою работу. Процесс урбанизации городов привел к тому, что количество новых строительных объектов с каждым днем становится все больше. Более того, современные здания продолжают свой рост не только ввысь, но и начинают уходить все глубже под землю. Вследствие этого, конструкции строительных сооружений начинают усложняться, что приводит и к осложнению расчетов несущих конструкций. Решить такую сложную задачу могут только компьютеры и специалисты, которые используют их для работы.
На сегодняшний день, разработаны специальные программы, которые помогают проектировщикам создавать проекты конструкций каркасных сооружений, и даже могут выдавать готовые рабочие чертежи и схемы. Такие возможности компьютерной техники позволяют значительно ускорить и упростить все работы по проектированию. Для установки такой программы, лучше обратиться за помощью специалистов, которые смогут сделать все

5 быстро, а главное – качественно.
Компьютерные комплексы для проектирования
В архитектурных и строительных отраслях применяются целые компьютерные комплексы, способные выполнять все необходимые этапы проектирования: от разработки концепции здания или сооружения, до оформления и печати всей строительной документации и чертежей.
Следует отметить тот факт, что разработка проекта выполняется в соответствии со стандартами, нормами и требованиями, которые действуют в строительной области. При введении в такую программу основных данных архитектурных компонентов, можно произвести расчет не только стоимости целостного проекта, но и узнать цену узлов здания в отдельности.
Компьютерная техника является очень сложным устройством и, при не правильном обращении она может давать сбои. Вот почему очень важно при первых же неполадках обращаться в абонентское обслуживание компьютеров в Москве, где высококвалифицированные специалисты помогут справиться с любой проблемой.
Специализированное программное обеспечение
С каждым днем, количество программ для строительных и архитектурных нужд неуклонно растет. Одни могут максимально точно выполнять технические расчеты относительно прочности и колебаний конструкций, которые застраиваются. Другие способны производить расчеты возможных вариаций инженерных коммуникаций и предлагать самый оптимальный и экономичный вариант.
Благодаря компьютерному моделированию значительно сокращаются сроки по конструированию систем, какими бы сложными они не являлись. А еще существуют специальные программы, которые помогают составить строительные сметы, а также могут осуществлять не только проверку и

6 сравнительный анализ сметной документации, но и сделать объективную оценку имеющихся тендерных предложений. И это еще далеко не все, так как существует большое множество дизайнерских программ, которые направлены на создание внутренних метаморфоз строений.
Можно длительное время перечислять все функции и преимущества компьютеров, применяемых в строительной отрасли и архитектуре. Но суть заключается в том, что без такого современного агрегата в наши дни неудержимого прогресса практически уже невозможно обойтись.

7
ТЕМА 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ
РАСЧЕТОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
1.1 Структура комплекса проектирования зданий
Автоматизированное проектирование строительных конструкций основывается на методах и теории строительной механики с учетом положений сопротивления материалов, теории стрежневых систем, теории упругости и пластичности. Но расчет конструкций возможно производить только на основе архитектурных решений. Поэтому рассмотрим структуру процесса проектирования в целом, что бы выявит взаимосвязь между этапами и последовательность прохождения (рис. 1.1).
Рисунок 1.1 - Технологическая цепочка стадий проектирования
конструктивных частей и элементов
архитектурно- художественное проектирование архитектурно- строительное проектирование конструктив ное (силовое) проектирова ние деталировочное проектирование отделка, дизайн и защита

8
Рисунок 1.2 - Нагрузки и воздействия на здание
На первой стадии принимаются концептуальные решения стиля, колористки, типологии, организации окружающего пространства, средств выразительности.
На второй стадии принимается конструктивная схема здания, ее основные конструктивные элементы, материалы. Производится сбор нагрузок, действующих на здание (рис. 1.2). Этот этап наиболее важен для последующего расчета конструкций.

9
Например, балки могут быть однопролетные (на 2х опорах), многопролетные, консольные, опираемые шарнирно, защемленные и т.д.
Рисунок 1.3 - Классификация конструктивных характеристик зданий

10
1.2 Анализ системы проектирования
Проектирование рассматривается как совокупность операций, выполняемых проектировщиком, при создании проекта и функций в других сферах. Это информационный трудовой процесс. Он включает: операцию,
прием, действие (предварительное, основное, проверочное) движение -
имеющих
различную
характеристику
/продолжительность,
трудоемкость, ресурсы и т. д., место и методы реализации.
Проектирование может быть разделено на элементы в соответствии с номенклатурой выпускаемой документации (ПСД).
В этом случае, под проектированием понимается разработка комплексной технической документации (проекта) содержащей технико- экономическое обоснование, расчеты, чертежи, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для строительства или реконструкции зданий и сооружений и их комплексов.
Проектирование, как правило, бывает двухстадийным: первая стадия - технический проект и смета, вторая – рабочие чертежи. Только несложные проекты индивидуального применения разрабатывают одну стадию.
1.2.1 Организация и технология проектного процесса
Процесс проектирования - адекватное представление проекта возведения объекта во всех условиях. Он описывается: маршрутами проектирования, алгоритмами проектных операций, включающих инструментарий оценки пользовательских показателей, методами определения ресурсов проектирования. Формами описания являются: карты, схемы, матричные, линейные и сетевые модели и т. д.
Изучение процесса проектирования показывает, что он имеет иерархический, итерационный характер.
Анализ работ по морфологии процесса проектирования показывает, что проектирование может рассматриваться как процесс принятия решений, как

11 процесс обработки информации, процесс решения поочередных задач, процесс творческого мышления, исследовательский или управляющий процесс.
Оно может проходить двумя путями: первый это последовательность: анализ, синтез и оценка, а второй - это синтез, анализ и оценка.
Известны несколько методов проектирования (фиксации проектного решения): графический, модельно- макетный, макетно-графический и метод с применением электронной и автоматизированной техники.
Графический метод проектирования заключается в том, что весь аналитический процесс изучения задания на проектирование, творческий процесс поисков идеи будущего сооружения и детальная техническая разработка проекта для передачи на строительство сопровождаются графическим изложением мыслей, образов, сравнений, технических решений и деталей с помощью эскизов, чертежей, графиков, таблиц, схем, текстов и т. д.
Модельно-макетный метод - компоновка объемов и объемных моделей и элементов сооружения непосредственно в пространстве, иначе - объемно-пространственное моделирование здания, сооружения, среды.
Модельно-макетный метод позволяет, имея набор условных, унифицированных модельных элементов и моделей конструкций и оборудования, рассмотреть большое число возможных компоновок и отобрать наиболее приемлемую (в пределах имеющейся в распоряжении проектировщика макетотеки). Особенно важно при решении архитектурных задач проектирования промышленных сооружений.
Макетно-графический метод. Сущность этого метода — в рациональном сочетании художественно-графического мастерства и творческого композиционного мышления с масштабным моделированием объемов и элементов зданий и сооружений и их комплексов в пространстве.
Метод с применением электронной и автоматизированной техники

12 основан на применении законов математики, математической логики, средств электронной техники, организационной техники и машин для изготовления документации.
Сегодня разработкой различных проектов занимается не один проектировщик, а группа или целый проектный институт.
1.2.2 Использование средств автоматизации
Отличительными чертами новой технологии являются:
- изменение характера проектирования /пользователь должен "видеть" и "действовать", а не "знать" и "помнить";
- сквозная информационная поддержка на всех этапах прохождения информации на основе интегрированной базы данных;
- интерактивный режим решения задач на языке, близком и понятном проблемному специалисту;
- возможность коллективного исполнения документов;
- изменение деления проектирования на операции и перераспределение работ между ними;
- возможность перестройки формы и способов представления информации;
- новые методы решения задач, которые базируются на использовании: математического моделирования; единстве модели объекта на всех этапах и операциях проектирования; использовании модели объекта проектирования в качестве единой информационной базы для автоматизированных процедур анализа и синтеза формирования ПСД; использовании различных комбинаций математических моделей для принятия проектных решений; учете множества факторов, которые влияют на процесс выбора решений; хорошо развитых информационных ресурсах, в том числе систем пространственного управления данными, которые выступают в форме информационных и математических моделей, ППП,

13 банков данных и организационно-методических материалов; обеспечении максимальной инвариантности организации информационных ресурсов, их слабой зависимости от конкретной области применения, простоте настройки на отраслевую и проблемную специфику; создании специальной информационно-справочной системы и организации взаимодействия с нею как проектировщика, так и ППП проектирования и т.п.;
- возможность проведения многоаспектного математического эксперимента над объектом проектирования путем имитации его поведения при различных сочетаниях условий строительства;
- инвариантность действий относительно различных режимов работы системы проектирования и другие.
Автоматизированное проектирование - это способ выполнения проекта. Основная идея «новой» технологии состоит в том, чтобы рассматривать систему понятий предметной области и соответствие между ней и системой понятий формальной модели как исходную информацию для принятия решения.
Таблица 1.1 - Укрупнено - технология автоматизированного
проектирования включает
1.
Описание операций автоматизированного проектирования;
2.
Установление требуемого состава программного обеспечения;
3.
Проверка наличия промежуточной информации от смежных программных систем;
4.
Получение необходимых исходных данных /от заказчика, подрядной организации и т. д./ и их подготовка;
5.
Выполнение расчетов и выпуск документации.
На данном этапе выполняются следующие проектные процедуры: структурный синтез, уточнение постановки задачи, анализ и определение альтернатив, составление математической модели, параметрическая оптимизация, документирование;
6.
Контроль результатов автоматизированного проектирования;
7.
Анализ полученных результатов, согласование и их корректировка;
8.
Выдача заданий смежным подразделениям или организациям;
9.
Доработка документации;
10.
Комплектация организационно-технологической документации.

14
Технология
автоматизированного
проектирования
конкретизируется в зависимости от вида формируемого проектного
документа и характера решаемой задачи.

15
ТЕМА 2. АВТОМАТИЗАЦИЯ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
2.1 Объекты автоматизации
Автоматизация в строительстве многоцелевая и многофункциональная.
Рассмотрим объекты автоматизации.
Необходимость внедрения информационной технологии для развития строительства объясняется требованиями к сокращению сроков проектирования и подготовки производства для выпуска новых и модернизируемых изделий, затрат на проектирование и производство, стоимости долговременного послепродажного обслуживания.
Рисунок 1.4 - Классификация объектов автоматизации в
строительстве