清华CAD需求分析报告

需求分析报告

一、系统定位

1、系统背景

当前，建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)理念，即在建筑行业中各

部门各专业之间协同工作的概念已越来越为国内外研究学者与工程技术人员所关注。同样的，在建筑业建立完善的BIM软件体系已经迫在眉睫，BIM技术的核心是在建筑全生命过程中

建筑信息的共享与转换。本软件基于BIM理念和IFC标准，以实现建筑全生命周期过程中

的协同工作为目标，为结构工程师提供先进的设计理念和设计方法。

2. 现有类似软件系统工作方式简介

结构建模功能：

基于构件进行建模，如今市场上应用最为广泛的是建研院开发的pkpm，另外还有

一些其他的建模软件尚未在我国得到广发运用，如Revit等。pkpm建模软件需要用户手动操作，不能利用已有的设计图纸或已建的结构，导致了重复工作，对于一些大型工程其工作量巨大。Revit软件已经可以实现精细的建筑模型构筑，如楼板，梁柱的具体参数以及配筋，但无法进行结构设计计算，配筋仍需要用户手动输入。

结构分析方面：

现在结构工程领域基本上使用有限元分析软件进行结构分析，如SAP2000， Ansys等，但大都缺乏有效地导入建筑模型的接口，与pkpm相同，需要用户重新建模，另外国外软件大都不支持中国规范，由于设计思路的不一致，导致二次开发的困难。

3、系统定位

3.1 系统主要目标——功能定位

BIMpkcad系统是基于BIM技术的钢筋混凝土设计软件，目标是在已有的BIM建筑模型软件的基础上，开发实现钢筋混凝土模型建立，结构分析，配筋出图等一系列功能。为结构设计院大幅减少工作强度，实现建筑全生命过程中建筑信息的共享与转换以及各部门各专业之间的协同工作。主要目标：

1)利用已有BIM模型进行结构计算模型生成；

2)利用已建结构进行计算机自动有限元计算，配筋，成图；

3)采用标准数据库，储存梁柱板等信息，根据已建结构模型反馈建筑模型进行协同工

作；

3.2 用户群定位

本软件的拟面向用户主要为建筑行业从业企业的建筑设计、结构设计人员，用于进行钢筋混凝土结构设计，需要用户具备以下能力：

1）了解基本CAD操作

2）了解钢筋混凝土结构设计方法及规范

在服务用户方面，本软件力求做到建模、计算流程清晰，输入输出界面简洁，使用户能够把更多的精力投入到思考设计方案而不是繁琐的绘图之中，为用户提供最大的便利。

二、系统的意义及创新点

1、系统的意义

该系统为基于BIM技术的钢筋混凝土结构设计软件，重要意义在于利用已有的建筑模型进行结构计算，减少结构工程师的重复劳动，实现建筑设计师与结构设计师的数据实时交换，达到协同工作的目的。

2、系统相对于同类软件的创新点

1)BIM建筑模型既是构建结构模型的基础，也是结构模型的外部参照，原有的梁柱板等

构建信息会保留到相应的数据库中，结构工程师可以继续定义新的梁板柱，并添加到原模型中，但并不会改变建筑模型，建筑模型由建筑设计师负责修改；

2)自动检测结构模型中与建筑模型中不符的位置，并高亮显示，提示结构工程师已超出

建筑模型实体，并记录反馈给建筑设计师，要求其修改建筑模型，如无法达成一致，模型将自动锁定；

3)由结构计算模型反馈生成建筑计算模型，为建筑设计师提供参考，并计算用户实际使

用面积；

4)三维显示构件的配筋状况，随时读取任意截面的形状及配筋；

5)支持多种建筑模型文件格式，如：.rvt，.skp格式等，并自动生成建筑设计师未画完

整的构件，如没有厚度的墙、楼板等；

6)采用参数化设计方法，实时修改相关数据，显示结构模型。

三、系统需求

1、功能需求

本软件系统所要实现的功能按照结构建模、结构计算分析及结果输出三大部分组成，具体功能如下表：

1.1结构建模

导入标准IFC模型文件用户通过单击菜单命令或者通

过输入命令，系统显示对话框，

打开相关的IFC文件，导入模

型

根据用户打开的IFC文件建

模，自动完善建筑模型并形

成完整的钢筋混凝土框架

模型，导入所有的梁柱板

参数信息，以备修改或调用

按照所生成的钢筋混

凝土框架模型显示在

屏幕视口之中，同时

显示轴网以及必要的

尺寸标注

绘图基本设置用户通过单击菜单命令或者通

过输入命令，系统显示对话框，

用户在对话框中指定相关参

数，包括绘图比例，图幅大小，

指定图签以及图签插入图层等

根据用户输入的参数，设定

图幅和绘图比例，在模型空

间之中的相应图层插入图

签

根据设定的图幅和比

例，将图签显示出来

布置柱网用户通过单击已有的柱，修改

柱的有关截面、高度参数；

用户通过柱定义，定义新的柱

并添加到结构中记录用户修改的柱，生成新

的柱截面并保存到构件数

据库，记录新柱的位置并保

存

显示生成的柱网模型

绘制梁用户通过单击已有的梁，修改

梁的有关截面参数；用户通过

梁定义，定义新的梁并添加到

结构中根据用户选择的截面形式

和尺寸及拖动的长度，生成

相应梁的模型

显示生成的梁模型

绘制板用户通过单击已有的板，修改

板的有关截面参数；定义新的

板可以添加预制板；通过修改

板边界，修改板的面积根据用户的选择生成相应

的楼板或屋面板

显示生成的板模型

绘制墙体用户通过单击已有的墙，修改

墙的有关截面参数；用户通过

墙定义，定义新的墙并添加到

结构中考虑层高根据用户的选择

生成墙体的模型

生成相应的墙体模型

模型兼容性检查用户通过单击菜单命令或者通

过输入命令，选择模型兼容性

检查命令

根据模型的结构，自动判断

是否有不合理的模型部分，

例如梁绘制错误导致两端

没有搭接等情况

反馈相应的信息，对

于错误的构件予以高

亮显示，并给出自动

分析认为的错误原因

建筑模型干涉检查用户通过单击菜单命令或者通

过输入命令，选择建筑模型检

查命令

对结构模型和建筑模型进

行干涉检查

反馈相应的信息，对

于结构模型超出建筑

模型的部分高亮显

示，提示结构设计师