IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В процессе проектирования и конструировании зданий и сооружений в современное время на производстве и строительстве большая роль отводится системам автоматизированного проектирования (САПР). Имеется достаточно большое количество программных пакетов, которые являются необходимым условием формирования и построения геометрических моделей деталей, зданий, сооружений и конструкций, а также конструкторской, технологической, проектной и рабочей документации. Известно, что эффективное использование САПР существенно позволяет сократить время на разработку и редактирование рабочих чертежей и конструирования схем и моделей [4,5].

Цель исследования: построение оптимального алгоритма конструирования моделей, конструкторской и рабочей документации вCAD-системах (на примере AutoCAD и ArchiCAD). Решение поставленной задачи нами выполнялось на примере построения 2D-чертежей и 3D-моделей малоэтажного жилого дома. На первом этапе нами был проведен сравнительный анализ указанных платформ по нескольким технологическим параметрам:

1. Основные принципы построения и оптимизации 2D- рабочей документации;

2. Способы создания библиотек;

3. Концепции конструирования 3D моделей;

4. Принципы организации графической информации и построения чертежей с трехмерных моделей.

1. Основные принципы построения и оптимизации 2D-проектной и рабочей документации

Основным 2D-результатом работы в САПР является рабочий чертеж, который должен соответствовать ЕСКД и СПДС, вне зависимости от того, в каком программном пакете был выполнен проект [1, 2, 3]. Несмотря на то, что результат мы получим один и тот же, на практике способ построения 2D-чертежа в AutoCAD и ArchiCAD отличается.

Для построения плана здания или сооружения в AutoCAD используются команды рисования примитивов (отрезок, сплайн, окружность, штриховка и др.) и редактирования (обрежь, удлини, разорви и др.). Преимущество программы ArchiCAD в том, что данные построения производятся на основе концепции BIM (процесс информационного моделирования объекта) в категориях строительных элементов и их конструкций (балка, колонна, стена, ЛМ и др.), где объект создается сразу в трехмерном пространстве, а графические 2D-инструменты помогают в оформлении документации (рис. 1,2) [6, 7, 8].

Рис. 1. План малоэтажного жилого дома в среде ArchiCAD	Рис. 2. План малоэтажного жилого дома в среде AutoCAD

2. Способы создания библиотек

В обеих платформах существуют способы автоматизации построений (создание библиотек), которые имеют отличия (табл. 1). Например, динамические блоки, предусматривают возможность аффинных преобразований (поворот, масштабирование, зеркало, перенос), т.е. изменение геометрии объекта или его положения в пространстве в соответствии с СПДС.

Рис. 3. – Оконный и дверной блок в среде ArchiCAD	Рис. 5. – Оконный и дверной блок в среде AutoCAD
Рис. 4. – Балка двутавровая в среде ArchiCAD	Рис. 6. – Балка двутавровая в среде AutoCAD

Таблица 1

Сравнительная характеристика способов создания библиотек

ArchiCAD	AutoCAD
Существует стандартный набор параметрических библиотек, архитектурных конструктивных элементов, ведомостей и др., например: (оконные и дверные блоки, малые архитектурные формы и др.) (рис. 3, 4).	1. Наличие стандартного набора параметрических библиотек (базовая палитра блоков с возможностью расширения) (рис. 5, 6).
Возможность создания авторских библиотек (динамические блоки)	2. Создание собственных библиотек (простые, с атрибутами, динамические).
Объекты библиотек поддерживаются одновременно в форматах 2D и 3D (технология информационного моделирования).	3. Отсутствие взаимосвязи 2D- и 3D-блоков.
Сложный алгоритм создания, т.к. происходит одновременное изменение по координатам x, y, z).	4. Простота в создании собственных 2D- и 3D- блоков.

Выводы: Для представления полной информации о проекте, библиотеки разного назначения играют важную роль. Плюсы и минусы имеют обе программные платформы. Возможность редактирования блоков в 2-х форматах – главное преимущество среды ArchiCAD, а создание геометрически сложных форм как 2D-, так и 3D-моделей и объектов предпочтительнее осуществлять в программном пакете AutoCAD.

3. Концепции конструирования 3D моделей (табл.2)

Таблица 2

Анализ принципов конструирования 3D-моделей

ArchiCAD	AutoCAD
1. Поверхностное моделирование. Достоинство: простота описания. Недостатки: неоднозначность и неполнота информации о реальном геометрическом объекте.	Каркасное, поверхностное, смешанное (NURBS-кривые) и твердотельное моделирование. Достоинство: возможность применения методов анализа с автоматическим получением точных физических и геометрических характеристик конструкций. Недостатки: большой объем информации.
С помощью различных команд (стена, дверь, окно и т.д.) ведется построение зданий в 3-х мерном пространстве и исходя из данной модели можно получить согласованную рабочую документацию.	2. С помощью команд твердотельного моделирования (полилиния, ящик, политело и др.) и операций редактирования (выдавить, вычитание, пересечение и др) можно построить 3D-модель любой геометрической сложности (кинематическую, со сдвигом, закручиванием и конусностью). Имеется широкая линейка операций 3D-редактирования: объединение, вычитание, пересечение, 3D-массив; 3D-поворот, 3D-перенос, 3D-разрез и др.

*

Рис. 7. 3D-модель малоэтажного жилого дома среде ArchiCAD	Рис. 8. 3D-модель малоэтажного жилого дома среде AutoCAD

Выводы: построение 3D-модели в платформе ArchiCAD имеет большую наглядность и скорость конструирования, нежели система AutoCAD, которая имеет более мощную систему инструментов на основе концепции твердотельного моделирования.

4. Принципы организации графической информации и построения чертежей с трехмерных моделей (табл. 3)

Таблица 3

Анализ операций организации графической информации и построения

рабочих чертежей с трехмерных моделей

ArchiCAD	AutoCAD
«Строительство» виртуальной 3D- модели ведется по концепции BIM (взаимная согласованность 2D- и 3D-модели, как следствие получение согласованной рабочей документации) (рис.9).	Редактирование модели ведется в одном направлении - от 3D к 2D (обратная операция невозможна).
Для соответствия чертежей нормам СПДС и ЕСКД, требуется максимально подробно «построить» информационную модель здания или сооружения.	Частичное соответствие нормам ЕСКД и СПДС, требуется «донастройка».
Автоматически создаваемая система и комбинаций слоев, позволяющая конструировать и редактировать объемную модель, не изменяя или нарушая целостность объекта.	Возможность получения рабочей и проектной документации с трехмерных моделей. Автоматически строится следующая послойная структура: Фасад_VIZ, Фасад_HID, Фасад_DIM, Разрез_VIZ, Разрез_HID, Разрез_DIM (Рис. 10)
Трудоемкость в построении полной информационной модели.	Не требуется создавать сложных дополнительных построений при оформлении проектной документации.

Выводы: для оформления пакета рабочих чертежей платформа ArchiCAD требует детальной проработки информационной модели, что гарантирует полное соответствие между моделями разных форматов. Человеческий фактор ошибки сведен к минимуму. Создание и оформление проекта в системе AutoCAD является более эффективным с точки зрения затрат времени, но уступает в правильности и соблюдении геометрических построений.

Рис. 9. Вертикальный разрез в ArchiCAD	Рис. 10. Вертикальный разрез в AutoCAD

Выводы. Создание проекта в одном программном пакете не всегда удобно. Это обусловлено тем, что чертежи в зависимости от стадии строительно-монтажных работ с точки зрения простоты и качества их выполнения предпочтительнее выполнять в той или иной CAD-системе. На практике следует реализовывать, на наш взгляд, следующий алгоритм: 1) на стадии архитектурного проектирования (АР) необходимо выбирать платформу более интуитивную и простую в рамках выполнения конкретной задачи – ArchiCAD; 2) конструктивные решения (КР) предпочтительно выполнять в среде AutoCAD, которая имеет большее пространство для формирования сложной геометрии на основе концепции твердотельного моделирования и гибкость в решении задач по детальной проработке элементов конструкций, а также подготовке их к расчету. Имеется возможность интеграции обеих систем: 1) ArchiCAD способен открывать и редактировать файлы формата .dwg , преобразуя их в «морф»; 2) экспорт модели из ArchiCAD в платформу AutoCAD в формате DWG/DXF реализуется, но с частичной возможностью применения операций редактирования (рис. 11).

Рис. 11. Интеграция элементов системы ArchiCAD в систему AutoCAD, на примере ЛМ

Список литературы

1. Волкова, Е.М. Макетирование в рамках курса «Основы изобразительного искусства (технический рисунок)» в подготовке студентов строительных специальностей. 17-й Международ. науч.-промышленный форум «Великие реки, 2015» [Текст]: [труды конгресса] в 3т. Т.2/ Е.М.Волкова // Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т; отв.ред. А.А.Лапшин – Н.Новгород: ННГАСУ, 2015.- С.90-92

2. Волкова, Е.М. Роль курса «Технический рисунок» в графической подготовке студентов специальности «Строительство уникальных зданий». 16-й Международ. науч.-промышленный форум «Великие реки, 2014» [Текст]: [труды конгресса] в 3т. Т.2 / Е.М. Волкова // Нижегород. гос. архит.-строит. ун-т; отв.ред. А.А.Лапшин – Н.Новгород: ННГАСУ, 2014. – С.67-68

3. Волкова, Е.М. Актуальность обучения студентов строительных специальностей техническому рисунку и основам графики.14-й Международный научно-промышленный форум «Великие реки 2012»: труды конгресса. В 2 т.Т.2 /Е.М.Волкова // Нижегород. гос. архит.- строит.ун-т; отв.ред. Е.В. Копосов – Н.Новгород: ННГАСУ, 2013.- С. 109-110.

4. Киреева Е. П. 3D-технологии при проектировании и строительстве зданий и сооружений [Текст] / Е. П. Киреева, Э. Г. Юматова // V Всероссийский фестиваль науки. Сборник докладов / Нижегород. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород, 2015. – С. 244-247

5. Юматова Э. Г. Формирование информационной среды обучения графическим информационным технологиям студентов специальности «Строительство уникальных зданий и сооружений» [Текст] / Э. Г. Юматова // Приволжский научный журнал / Нижегор. гос. архитекур.-строит. ун.-т. – Н.Новгород, 2015.- № 3 (35) – С.257-253.

6. Юматова, Э.Г. Формирование творческих способностей будущих инженеров- строителей в инновационной среде обучения [Текст] / Э. Г. Юматова // Вестник Челябинского государственного педагогического университета / ФГОУ ВПО ЧГПУ. – Челябинск, 2015.- № 7 – С.125-130.

7. Юматова, Э.Г. Интенсификация обучения геометро-графическим дисциплинам студентов строительных вузов средствами графических информационных технологий [Текст] / Э. Г. Юматова // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева / ФГОУ ВПО ЧГПУ им. И. Я. Яковлева. – Чебоксары, 2015.- № 3 (87) – С.181-187.

8. Трофименко А.А. Принцип творческого самовыражения, как основное условие обучения компьютерной графике в вузе [Текст] / А.А. Трофименко, Е.А. Воевода, Э. Г. Юматова // V Всероссийский фестиваль науки. Сборник докладов / Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т. – Н. Новгород, 2015. – С. 238-241

Код для цитирования: Скопировать