PMCAD2010教材讲解

第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
常见设计软件
中建研PKPM ABD 美国Autodesk公司 Autocad SAP ETABS 天正建筑 TSSD PERFORM-3D(三维结构非线性分析与性能评估软 件)——非线性抗震设计软件工具。通过使用以变形 为基础或者以强度为基础的限制状态来非线性分析复 杂结构，对复杂工程进行静力Pushover分析和非线 性动力时程分析。 金土木结构后处理软件——从ETABS计算结果中生成 平面简图、配筋简图、主次梁关系图、边缘构件图与 平面简图等图形，并最终生成梁平法施工图与柱平法 施工图，进行打印输出。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
建筑工程CAD系统的发展趋势 CAD技术只能在创新中求发展，为此一方面必须跟踪国际计 算机技术的发展，另一方面必须满足国内市场用户的使用需求。 CAD应用软件的功能和操作细节都需从设计人员的实际工程应 用着眼，例如结构建模的数据输入要尽可能的少；操作应灵活 方便，既要设计过程的高度自动化，又要便于适时的人工干预； 菜单和提示要便于理解，流程要合理；计算结果输出要简洁， 数据实现表格化和图形化；施工图绘制排版应灵活实用，构造 措施和节点大样应符合工程习惯做法等。 在新世纪，以多媒体、数据库、网络、可视化、虚拟现实等 技术为代表的人-机交互技术将渗透到土木工程领域的各个方面， 使得传统的工作模式、表达方法、思维形式、管理方式都将出 现革命化的变化。加大计算机应用的深度和广度，全面提高计 算机应用水平与效益是工程设计现代化赋予土木工程技术人员 的重任。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.1 CAD技术的应用概况和发展
CAD的发展历史——与计算机硬、软件的发展和完善密切相 关 60年代初期～60年代末期。以使用大型通用机（晶体管电路 为主）和刷新式图形显示器为基本标志。性能简单、价格昂贵， 全世界只有少数大企业研制或使用，主要用于航空和汽车制造 业。 1963年美国麻省理工学院（MIT）林肯实验室的I.E. Sutherland 发表了“Sretchpad：一个人机通信的图形系统”的博士论文， 首次提出了计算机图形学、交互技术、分层存储的数据结构等 新思想，从而为CAD技术的形成、发展与应用打下了理论基础， 并由此在计算机应用领域内逐步形成了“计算机图形学”、 “计算机交互技术”、“数据结构”等应用分支，实用CAD技 术也随之发展起来。该系统将图形显示器、键盘、光笔等设备 连接在计算机上，使设计者可以和计算机进行对话，交互式处 理图形，标志着CAD技术的诞生。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.1 CAD技术的应用概况和发展
1964年美国通用汽车公司开发出DAC-1系统，并将它用于汽 车设计，第一个实现了CAD技术在工程设计中的应用。 60年代末期～70年代末期。60年代末期，美国DEC公司开 始生产出价格低廉的小型机，同时价格更加便宜的存储管式 显示器也得到应用，光笔、图形输入板等各种形式的图形输 入设备也投入应用，使得CAD系统的价格大幅度下降，促使 CAD技术有可能得到快速发展和推广。 这个时期开发出的CAD系统在微电子行业的集成电路和印刷 电路板设计中得到广泛应用。 Applicon公司、ComputerVision公司、Calma公司等推出了被 称为TurnKey的图形处理系统后，交互式作图更加容易。随着 计算机绘图技术实用化、图形数据库的开发，商品化CAD系 统在中小企业中开始应用与推广。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.3 建筑工程CAD系统的构成
建筑工程CAD系统由硬件系统和软件系统构成
硬件系统：计算机、外围设备
CAD系统 软件系统：系统软件、语言处理软件 支撑软件.3 建筑工程CAD系统的构成
硬件系统主要由电子计算机及其外围设备组成，它是计 算机辅助设计技术的物质基础； 外存贮器：磁盘、 光盘等 输入设备： 键盘、数 输出设备：显示 字化仪、 器、打印机、绘 主机：CPU、内 鼠标器、 图仪等 存贮器等 触摸屏、 数码相机、 语音输入 设备等 网络设备：网卡、 Moden、网络接口等
建筑结构 CAD —PKPM系列软件介绍
江卫国
合肥学院
参考书：
1.王小红等. 建筑结构 CAD—PKPM 软件应用，中国建筑工业 出版社，2004. 2.尚守平、吴炜煜. 土木工程CAD. 武汉工业大学出版社,2002. 3.任爱珠、张建平等. 建筑结构CAD技术基础，清华大学出版 社,1996.
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
建筑结构设计的计算工作复杂而繁重，绘图工作量很大，其 中许多重复性的工作单调而枯燥，但又容不得差错存在，而 这正是最能体现和发挥CAD技术价值所在。 由于结构设计必须遵循国家或行业技术规范和标准，加之用 户的语言习惯，国产软件具有得天独厚的市场优势。目前国 内流行的软件基本上是由我国建筑科研机构、大中型设计院 和高等院校自主开发或二次开发后推出的。以Autocad为图形 支撑平台，是我国建筑工程CAD软件的主流。 受中国这一世界上最大建筑市场所蕴藏的丰厚利润的驱使， 近几年国外一些大型CAD应用软件正通过汉化、采用中国规 范等方式，在中国市场上独家或通过代理商推出他们的商品 软件（如SAP 、ETAPS等）。另外，还有一些功能强大的通 用有限元分析软件，如ANSYS、ADINA、ABAQUS、ALGOR等。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
建筑工程CAD
建筑行业是CAD技术应用较早的行业之一。最初仅仅表现 为结构计算，如有限元、边界元等方法。在20世纪70年代 初期，就出现了平面有限元结构分析程序，用以进行结构 分析及配筋计算，然后手工绘制施工图。随着计算机绘图 的出现，在建筑结构设计中，把计算机结构分析与计算机 绘图结合起来，就形成了建筑结构CAD技术。 我国建筑工程CAD技术的发展 由于历史的原因，我国现代科学技术的发展一度受到阻碍 而整体水平滞后于世界先进水平，包括CAD技术的研究、 开发也起步较晚。
4.中国建筑科学研究院， PKPM CAD软件使用手册
5.范幸义等.建筑结构CAD设计与应用. 中国电力出版社，2003.
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.1 CAD技术的应用概况和发展
CAD技术及应用概况 计算机辅助设计（CAD，为英文computer aided design的缩 写），是利用计算机硬件和软件系统的强大计算功能和高效 图形处理能力，帮助工程设计人员进行工程设计、产品设计 与开发，以达到缩短设计周期、提高设计质量、降低成本、 提高市场竞争力的一门先进技术。 CAD系统是一项综合性的、技术复杂的系统工程，涉及众多 学科的高新技术领域，如计算机硬件技术、工程设计知识和 方法、计算数学、计算力学、计算机图形学、数据结构和数 据库、人工智能及专家系统、仿真技术等。 CAD技术已广泛渗透和普及于机械制造、航空、船舶、汽车、 土木工程、电子、轻工、纺织服装、大规模集成电路以及环 境保护、城市规划等许多行业，成为代表与衡量一个国家科 技与工业现代化水平的一个重要标志，已经并将进一步给人 类的活动带来巨大影响。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
常见设计软件
PLAXIS 2/3D （岩土有限元分析系列软件）——分 析岩土工程的变形、稳定以及地下水渗流等问题。采 用高级本构模型(HS和HSS等)模拟岩土的非线性、 时间相关和各向异性等特性，通过其特有的计算方法 来处理(非)饱和土体中的静态和超静态孔隙水压力， 能够出色的完成土与结构的相互作用分析。 桥梁设计软件——桥梁博士、MADAS、SAP 通用软件——ANSYS、ABAQUS
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
建筑工程CAD应用软件简介
经过十几年的开发研制，我国已有多种商品化应用软件在设 计部门得到应用。随着计算机容量、速度、显示分辨率等硬件 性能的提高以及国外高性能的图形支撑软件的引进，继结构设 计技术的率先成功之后，建筑及设备专业的CAD技术也日益成 熟，可以进行三维造型，自动生成平、立、剖施工图，渲染图 可以表现光影、质感和纹理等，如国内的house软件包、ABD、 天正建筑，以及国外引进的3D Studio、3DMAX、Photoshop、 Coreldraw等。 当前，工程设计行业计算机应用水平有了很大提高。CAD的应 用基本上覆盖了勘察、设计的全过程，绝大多数设计院的设计 技术人员已“人手一机”，提前实现了“甩图板”的目标。随 着网络技术的发展，建筑工程CAD技术正向着应用环境网络化、 应用系统集成化、应用软件智能化、全过程管理无纸化的方向 发展。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
20世纪70年代之前，工程设计及科研使用国产计算机来完成 数值计算与结构分析，机器体积大、速度慢、容量小且价格昂 贵，采用纸带穿孔输入程序及数据，使用十分不便。全国只有 少数几家大型国防和工业与民用设计院有条件拥有这样的计算 机，实用软件数量相当有限。 80年代初期，随着我国改革开放的进展，较广泛地使用进口 计算机成为可能。1981年IBM推出第一台PC机，专业人员开始 把大机器上的程序移植到PC机上，研究“小机算大题”的技术 并取得有效的成果。由于数据文件依赖键盘输入来建立，大量 的数据输入、输出处理工作仍困扰着工程技术人员。 80年代后期，具有图形前、后处理功能的结构设计软件开始 进入实用阶段。前处理广泛采用人机图形交互输入数据，后处 理可将计算设计结果以图形方式输出（如变形图、内力图、振 形图等），直至自动生成完整的施工图，大大提高了工作效率， 即使普通技术人员也可上机完成设计工作。
与发达国家一样，我国在集成化、协同化、智能化及其相关 技术的研究与开发领域面临着发展创新机遇。 集成化技术是指在工程设计阶段和各专业的有关应用程序之 间，信息提取、交换、共享和处理的集成，即信息流的整体 化，将设计的各阶段及涉及的各专业有机的形成一个整体。 协同技术是指在集成的基础上，在网络技术的支持下，实现 并行工程处理作业。以工程项目为核心，使不同地点的设计 专业群体能及时地共享图形库、数据库、材料库及一切网上 资源。 智能化技术即把具有学习、记忆和推理功能的专家系统运用 于系统，使系统的性能得到更大的改善，可靠性进一步提高， 灵活性更大，能够适应千变万化的工程设计的实际需要。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.1 CAD技术的应用概况和发展
80年代初期～90年代初期。出现了廉价的固体电路随机存 储器，产生逼真图形的光栅扫描显示器、鼠标器、静电式绘 图仪。伴随着超大规模集成电路技术的进步，微型机、超级 微型机和图形工作站得到普及使用，商品化图形系统也获得 迅速发展，使CAD技术从发达国家向发展中国家扩展，从用 于产品设计发展到用于工程设计，标志着CAD技术进入了实 用期。 90年代中期至今。当前，计算机技术正以前所未有的速度 飞跃发展，以Intel公司芯片技术为代表的硬件革命，为CAD 技术的创新提供了更加强大的实现手段。计算机辅助设计正 向着集成化、协同化、智能化的方向发展。
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
第一章 建筑结构辅助设计简介 1.2 建筑工程CAD系统的发展
CAD技术运用于工程设计有着传统手工设计无法比拟的优越性， 能降低劳动强度，提高设计质量，缩短设计周期，有效避免手工 设计中存在的“错、碰、漏、缺”现象。采用CAD技术能方便 实现项目投标、方案优化、数值计算、施工图设计绘制、工程造 价预算等一系列服务，从而降低工程造价、节省投资、提高设计 质量、提高生产效益。但是尽管计算机能做很多人不能做的事情， 但它并不能取代人脑，CAD技术不能杜绝设计事故的发生，应 不断完善软件的质量，提高软件使用者的水平。