【毕业学位论文】（Word原稿）计算机辅助幕墙设计系统的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 计算机辅助幕墙设计系统的设计与实现 姓 名： 李孟奇 学 号： 1134747 所在院系： 软件学院 职业类型： 建筑设计 专业领域： 软件工程 指导教师： 贾金原 副 指导教师 ： 冯楠 二 一 四 年五月 A in 2014 134747 of of of 计算机辅助幕墙设计系统的设计与实现 姓 名 李孟奇 同济大学 学位论文版权使用授权书 本人完 全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 近年来，随着我国房地产的升温，建筑行业迎来了发展的大机遇与大挑战。高层建筑不断的拔地而起，从沿海、一线城市到二、三线城市，高层建筑全面铺开，不仅引起了建筑理论、材料、施工等各方面的变化，也带来了幕墙行业的新变革。由于高层建筑要求的较强的风力承受能力和抗震水平，因此，幕墙必须选择质量轻、强度高，安装简易的材料、构建组成，以期满足发展需求。针对钢筋混凝土组成的框架、剪力墙等结构模式，现代玻璃、金属、石材等目前材料需要以更 加灵活的方式进行设计、组合，设计实现要求高，由于材料复杂，给设计工作带来了前所未有的复杂度，因此，有必要通过计算机较强的处理能力，直观的显示效果，辅助设计人员设计幕墙，实现辅助功能，实现简化幕墙设计、提高设计效率的目标。 本文研究有以下特点： 采用 程和功能进行了分析，给出了系统的数据描述 。 墙设计数据的管理方法。由于建筑设计材料复杂，系统结合数据库设计进行材料管理，初步实现了统一规范，统一格式的幕墙，能够满足设计的一般需要 。 形解析 器，对 现了图形设计与计算的融合 。 在计算基础上，对设计方案使用的材料进行分析，初步实现了节约企业成本的目标。 关键词 ： 幕墙设计 ， 辅助系统 ， n in of to or in a in of of in to to of a to a of is to of it is to of of of is ML on to of of of AD on of of of In of of of 硕士学位论文 目录 录 第 1章 绪论 . 1 言 . 1 内外研究现状 . 1 . 3 文可能的主要创新点 . 4 文的组织结构 . 4 第 2章 相关理论与技术 . 6 墙概述 . 6 墙材料介绍 . 6 . 7 墙设计原理 . 8 第 3章 系统需求分析 . 9 统功能需求 . 9 统用例分析 . 9 统流程分析 . 10 统功能需求 . 13 统体系结构设计 . 14 统目标 . 14 统逻辑结构设计 . 15 数据库设计 . 16 . 16 . 16 第 4章 系统核心模 块的实现 . 20 . 20 . 22 计功能实现 . 26 本设计计算的实现 . 27 案生成设计及其优化 . 29 第 5章 系统测试 . 32 目录 合金幕墙设计测试 . 32 璃幕墙设计测试 . 33 属板幕墙设计测试 . 错误 !未定义书签。 第 6章 结论与展望 . 36 论 . 36 一步工作的方向 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 附录 A . 39 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果 . 40 第 1 章 引言 1 第 1 章 绪论 言 近年来，随着我国房地产的升温，建筑行业迎来了发展的大机遇与大挑战。高层建筑不断的拔地而起，从沿海、一线城市到二、三线城市，高层建筑全面铺开，不仅引起了建筑理论、材料、施工等各方面的变化，也带来了幕墙行业的新变革。由于高层建筑要求的较强的风力承受能力和抗震水平，因此，幕墙必须选择质量轻、强度高，安装简易的材料、构建组成，以期满足发展需求。针对钢筋混凝土组成的框架、剪力墙等结构模式，现代玻璃、金属、石材等目前材料需要以更加灵活的方式进 行设计、组合，设计实现要求高，由于材料复杂，给设计工作带来了前所未有的复杂度，因此，有必要通过计算机较强的处理能力，直观的显示效果，辅助设计人员设计幕墙，实现辅助功能，实现简化幕墙设计、提高设计效率的目标。 内外研究现状 20世纪初，幕墙开始应用与建筑工程。当时，受限于 20世纪初期的材料加工水平，幕墙的水密性、气密性、风荷载、雪荷载、抗震能力及耐温变化能力等达不到要求，因此应用不广泛。 50 年代以来，随着经济的发展，先进的材料和材料加工工艺迅猛发展，幕墙要求的得到满足，幕墙成为各类建筑的设计潮流，从 外幕墙到内幕墙，各类应用层出不穷。国内外对于幕墙的设计要求越来越高，对设计细节、施工、管理等要素要求越来越严格。然而，由于材料不断变化，技术不断更新，单纯的人工设计，人工计算方式已经不能满足幕墙设计求快、求准、求细的要求。因此，利用计算机的强大能力，设计相应的辅助系统，成为国内外的一股潮流。 在国外， 幕墙设计贯穿于幕墙的发展历史之中。 早在 1851 年设计英国伦敦工业博览会水晶宫的第一个玻璃幕墙时，受到技术条件的限制，英国设计师主要考虑了防漏、隔声、保温等问题。 此后，核心问题 一直围绕着这几个方面，直到二战后， 1950 年代，铝型材料的广泛应用，节点构造问题才较好的得到解决，幕墙得到了大发展。到了 1980 年代，金属、石材、混凝土、塑料等目前材料广同济大学硕士学位论文 计算机辅助 幕 墙设计系统的设计与实现 2 泛应用。同时受到标准化思维的影响，幕墙更多的是在工厂生产，在建筑地点被组装。这种方式极大的提高了幕墙的生产率， 设计模式转变为如何利用标准幕墙单元，实现幕墙结构。 幕墙的发展使得对于幕墙的理论研究逐渐深入，同时建筑装备、空调系统等配套设施、设备有了长足的进步，幕墙设计与应用灵活性进一步提高。 从计算辅助设计上看，在国外早在 70 年代末就推出了 合土木工程系统 1，美国著名的 伯克利大学在 1994 年就推出了一种用于窗性能分析的软件，使用效果较好。国外的辅助软件通过有限元模型的方法对幕墙的组件结构和荷载情况进行分析，具有一定的先进性 2。如新西兰软件技术公司开发的 件把幕墙施工、报价、物料、设计等功能进行集成，其数据存储计算、三维显示功能给设计人员带来了直观的图形交互环境。如 作简便，同时具有更新换代及时，综合性强的特点。但是，由于建筑行业的国家性，地域性较强，对于国外的产品在国内并 不适用。 2006 年 行玻璃幕墙面内和外的平面运动的动态跟踪测试对智能玻璃的内和外的平面运动进行了跟踪测试对智能玻璃幕墙的设计具有一定的实践意义。 2011年 出了有限元分析计算的实例。 在国内，幕墙技术起步较晚。幕墙的设计及应用与改革开发速度同步。 改革开放以前，幕墙的设计基本为零，幕墙技术无人问津。随着 1980 年代幕墙技术的引入，国内各大城市纷纷模仿，国外幕墙技术开始在国内流行。 1990 年代以后，随着城市化进程的加快，国家经济 水平的稳步提高，从沿海到内陆，幕墙建筑风起云涌，从设计、制作 到安装、维护各自技术逐渐成熟，并形成自己的风格。 为了辅助幕墙设计，国内的软件开发机构也研制了相应的开发软件。如上海同磊土木工程技术有限公司研发的 3璃幕墙结构系统能够进行框式幕墙、全玻幕墙和点支式幕墙的设计和验算。直接生成 档计算书，套用 墙结构技术规程和 支式幕墙技术规程。汇宝幕墙设计软件能够进行玻璃幕墙（全隐框、半隐显横、半隐显竖、明框）、金属板幕墙（铝塑复合板、铝单板、蜂窝铝板、单体搪瓷板、复合搪瓷板、不锈钢板） 、石材（花岗岩、天然石灰石、天然砂岩、微晶玻璃、玻璃纤维增强水泥（ 陶土板、无机预涂装饰板）幕墙（钢销、托板、通长槽、周边金属框、背栓）、全玻璃幕墙（面板玻璃为单片、中空、夹胶，无肋或加肋）等幕墙的专业计算，计算通用性强，能够满足一般幕墙设计的需要，缺点是扩展性，灵活性较差。奥科幕墙设计软件可以进第 1 章 引言 3 行幕墙项目信息，方案设计，可以进行多个方案的设计与管理，对方案进行工艺计算、型材优化、板材优化以及材料报价与汇总等。能够进行幕墙的各种荷载（风荷载、地震荷载、重力荷载、温度应力荷载、雪荷载等等）以及各种荷载 的组合作用、标准值与设计值、刚度、挠度、应力的计算。立柱、横梁以及立柱与横梁、立柱与主结构连接的计算，包括从选材，荷载作用到挠度、抗剪等的计算。预埋件的计算包括（上埋式、侧埋式、下埋式）、焊缝计算、结构胶的计算。以及其它连接件的计算。综合来看，目前国内的幕墙设计软件存在以下几点不足： 一是系统适应能力不足。由于幕墙设计涉及各种不同材料、规格，设计要求的参数，现有的产品主要针对一种或者几种不同的产品进行设计，灵活性差，不能满足日益变化的设计需要。 二是系统综合性差。现有幕墙设计的产品集成程度不高，以专业性的预 算报价、绘图、下料等单一功能为主，未形成从设计到制图再到预算、下料等一系列流程，缺乏统一的流程规范，无法满足用户的需求。 三是缺乏直观。现有的系统以计算和管理存储功能为主要模块，对于图形设计偏重采样 行，用户无法进行所见即所得的设计、计算操作，影响了工作效率。 究的目的和意义 经济的高速发展带来了幕墙企业之间越来越激烈的竞争，为了占领市场，取得竞争的优势，各个幕墙企业纷纷提高生产效率，但是由于幕墙需要的材料复杂多样，各种配件、产品规格不一，材料选取和工程计算复杂，各种需要遵循的规范较 多，计算方法多种多样，相互影响。在人工设计情况下，复杂建筑工作量巨大，简易建筑细节注意不足，设计难度越来越大，由于激烈的竞争，使得幕墙的结构更新速度快，开发一套具有辅助功能，开放式的系统具有十分重要的意义。 本课题研究针对幕墙设计的特点，结合工程实际，对幕墙设计涉及的基本问题进行研究，收集整理幕墙设计的规格参数，研制计算机辅助设计系统，通过计算机的辅助设计作用，最大限度的减少幕墙设计人员的工作量，提高设计效率，使得设计的幕墙能够满足各类建筑工程需要。本课题的工程应用价值主要包括以下几个方面： 一是研究幕墙设 计的相关标准，并进行相关的理论探讨。对于幕墙设计的荷载进行计算，针对不同的建筑结构，辅助生成组合方式，形成基本安全框架。 同济大学硕士学位论文 计算机辅助 幕 墙设计系统的设计与实现 4 二是实现“所见即所得”的幕墙设计模式。通过图纸设计，外观显示设计，图形输出等方式，实现幕墙的设计可视化、直观化。 三是建立幕墙设计指标评价机制。以幕墙配件规格为计算单元，建立幕墙设计指标，针对其复杂程度，允许设计人员建立自己的设计模型，达到一次设计，多次使用的效果，能够最大程度的实现设计方案、思想的复用。 四是遵守规范良好。从规范角度看，系统对于各类规范进行参数化操控，抗震设计、结构荷载 、施工等技术规范在系统初始化阶段进行配置，用户可以进行调整，实现系统满足规范要求，同时对于变动的规范，具有适应能力。 文可能的主要创新点 本课题研究主要价值如下： （ 1）实现所见即所得的幕墙设计。采用计算机图形学方法，对系统专业图形进行建模，建立属于自己的图形对象库。如：面板几何轮廓和荷载的建立、单元划分和加密、边界及材性编辑、内力分析等计算，同时允许用户导入 现系统兼容性。 （ 2）幕墙材料的管理功能。建立幕墙材料管理数据库，为各种不同的设计材料提供材料管理。幕墙 材料参数的计算，通过对材料参数的保存，计算设计规格参数，同时系统允许自定义材料规格，实现对不同材料的适应性 （ 3）幕墙设计集成服务。综合设计、制图、计算等核心功能，实现幕墙设计的集成，确保系统一旦启用，管理全程实施。计算上，采用有限元分析方法，对问题及求解域定义、求解域离散化、确定状态变量及控制方法、单元推导、总装求解进行应力分析。制图上，采用自定义图元，并根据自动方法，实现制图。系统输出上采用 术，实现系统输出与材料加工的兼容。 文的组织结构 全文共分六章，具体结构为： 第一章绪论。首先研 究了 幕墙设计辅助系统 在国内外的发展现状，论述了研究目的及意义，描述了论文的组织结构。 第二章系统开发的相关 理论 。 分析了幕墙材料，设计计算的主要内容，设计原理等。 第三章 系统需求分析 。 对系统进行需求分析，并设计系统的层次结构，及注第 1 章 引言 5 意数据库结构 。 第四章可 系统关键模块的实现方法 。 详细介绍了系统数据管理 设计优化等方面内容的实现方法 第五章 系统测试 ，讲述了 系统的测试方法并给出了测试结果 。 第六章 结论与展望 。总结全文，对本系统的实际应用效果进行了总结，阐述了进一步完善该系统的基本设想。同济大学硕士学位论文 计算机辅助 幕 墙设计系统的设计与实现 6 第 2 章 相关理论与技术 墙概述 幕墙是悬吊挂墙的另外一种说法，指的是悬吊于主结构外围的轻质围护墙体。 对于 幕墙，材质上要求满足具备轻巧与一定的强度要求，功能上能够满足防水、防风、防火等要求。目前，就目前材质而言，主要有石材（分为天然和人造两种）、混凝土、混合板材、金属、玻璃等等。 幕墙与建筑主体之间使用螺栓通过角钢悬挂于建筑外侧，形成吊柱墙。幕墙相对于其他墙体结构，有如下特点： 幕墙的艺术效果明显，它将窗与墙融为一体，打破了传统的墙与窗的思维定势。 利用太阳光、月色以及内外灯光效果给人以动态美感。采用 灯光与环境融合的办法，避免了大建筑物给人的压抑感，并给室内人员以美的享受。 相对于其他材质的墙体材料，幕墙特别是玻璃幕墙质量 较轻。对于同一面积的 墙面而言，从轻到重，依次为玻璃、混凝土挂板、砖墙、干挂大理石、花岗石。 由于轻质的玻璃幕墙安装使用，使得建筑的抗震性能进一步增强，能够抵抗设计范围内的地震影响。 于采用工业化的标准设计，由各种材料组成的幕墙结构安装方便，施工简单，在骨架结构搭建完毕后，幕墙单元可根据幕墙墙体进行切割安装，施工快速。 由于幕墙在选定一种材料后 ，整个幕墙一般由一种材料组成，而且质量较轻，因此对于幕墙的维修极为方便。即使对于坏道的幕墙板，通过更换方法，可以很快的进行维修。 由于母亲质量轻，其设计施工时使用的梁 、柱 等基础材料大大减少。由于材料采用标准化的工业生产，生产 速度快，维护费用少，能够满足大批量安装需求。 墙材料介绍 在国内，主要的幕墙材料有玻璃幕墙、金属幕墙、石材幕墙，还有彩色混凝土幕墙等等。下面介绍这几种幕墙材料的特点。 玻璃幕墙位于建筑体的外围，玻璃像玻璃罩一样处于建筑的外围，玻璃幕墙第 2 章 相关理论与技术 7 不仅有采光、保温、防风、防雨等 功能，还有装饰品的作用。玻璃处于外层，像一个很大的窗体，给室内提供不一样的窗体功能。 从结构上看，玻璃幕墙主要由两个部分组成。一是作为玻璃的外层，一个是固定玻璃的骨架结构。通过骨架的固定作用，玻璃受到的外力传递到墙体上。玻璃幕墙有有框和无框两种，有框又根据材料的不同，分为钢框和铝合金两种。在所有幕墙中，玻璃幕墙最轻，装饰性最强，在建筑中使用最为广泛。 金属幕墙。主要由铝复合板、单层铝板、铝蜂窝板、防火板、钛锌塑铝复合板、夹芯保温铝板、不锈钢板、彩涂钢板、珐琅钢板等材料组成。 从其设计思想上看，金属幕墙是将 幕墙按 照 玻璃幕墙 的方法 进行设计， 将玻璃替换为金属 重新设计的效果。 在金属幕墙中，铝板幕墙是应用最为广泛的一种。 石材幕墙。它是一种不承担主体结构载荷与作用的建筑围护结构 ，主要利用金属挂件，将石材直接干挂在建筑物上，因此成本较高，但是干挂具有安全性高的特点。因此在石材幕墙中，金属的作用是否必要，在设计石材幕墙时，重力、风、地震、温度等因素都是需要着重考虑的内容。 目前，石材幕墙已在国内呈上升趋势，挂件的用量也随之增大，如今业内最为关心的问题就是挂件的质量，虽然在整个石材幕墙中挂件只是一个小小的配件，但它却起着四两拔千斤 的作用，也可以说在整个石材幕墙的质量与安全问题中挂件是最关键的配件之一。 混凝土挂板幕墙 。 此种幕墙采用装配式的方法进行安装，由于混凝土的形状可以进行快速定制，因此，利用 钢模板盒浇筑出混凝土墙板，具有方便、快速的特点，在施工中，为其 加入花纹，可以获得很好的艺术效果。 载与间接作用 幕墙受到外界的力作用 可分为三 类 ： 载 。 建筑建成以后，一直没有变化或变化不大的作用力，如建筑自重、土压力等。 载 。 建筑建成以后，作用力随时间变化而发生变化的力成为可变荷载。主要有自然条件下的风、雪荷载以及温 度变化产生的作用力。 建筑建成以后，因偶然因素出现，作用力非常大、时间短的作用力，如地震。 因此， 在 进行幕墙 设计时， 计算的主要荷载有四种： 风荷载、雪荷载、地震作用、自重。 同济大学硕士学位论文 计算机辅助 幕 墙设计系统的设计与实现 8 风荷载是作用在幕墙上的主要作用力，其方向垂直于物体表面。对于幕墙而言，幕墙板和受力杠是基本的受力单元，不仅质量轻，而且支持力对于大风较为单薄。 在设计中，要考虑两种主要因素，一是风力日积月累的影响，这种长期作用的过程；二是瞬间风的影响。在瞬间阵风的作用下，幕墙不受损，能够正常发挥作用。 设计中应该严格遵守规定的风荷载值。 雪荷 载是在北方地区设计时必须考虑的因素，在南方地区作为偶然荷载加以计算。避免因为雪荷载使得幕墙，尤其是幕墙顶部受到雪荷载而使得安全性降低。 地震作用 ，鉴于地震的不可预测性，为了避免 2008 年汶川大地震的悲剧重演，在进行建筑设计时必须对地震的 作用加以计算。进行地震计算需要注意：一是计算参数根据可能震级进行选定；对于不同的地质机构地区，其抗震设计结构不同。 墙设计原理 随着高层建筑的发展，幕墙成为高层建筑的标准配置。如玻璃幕墙的设计给人以透、亮的感觉，金属和石材幕墙给人以稳重的感觉，两种幕墙设计一个显得丰 富多彩，一个显得稳重大方，满足了现代人的审美观，产生较好的装饰效果。从幕墙设计形式上看，虚墙 面 和实墙面的配合形式有以下三种： 一是全部虚墙面。整座建筑物全部采用玻璃幕墙会使人们产生很强烈的印象。尤其在蓝天白云的衬映下，晶莹剔透，宛如“水晶宫”，具有强烈的艺术感染力。最初的玻璃幕墙建筑大多用这种形式。 二是全部实墙面这种形式是指除了窗以外，全部墙面（包括窗间墙和窗下墙）都采用铝合金板、不锈钢板或石板幕墙，通常以铝合金板幕墙应用最广泛，尤其银色铝板能取得良好的建筑装饰效果：早、晚反射阳光呈一片金黄，中午在蓝天白 云下则为一片银光，巨大的色彩反差引人注目。 三是虚实结合的墙面面 ，一种是上虚下实水平分段布置上段楼层用玻璃幕墙显得轻巧明快稳重厚实。这种形式比较常见，下段楼层采用实墙面显得。 第二种是竖向划分墙面竖向墙面具有挺拔、向上之感。第三种是水平带状交替布置水平带状交替布置是应用最广泛的墙面形式。带状窗和水平带状窗下墙，窗下墙为铝板。每层划分为水平彩色钢板或石板，立面上呈现明显的水平粗线条。 四是自由式随意配合在墙面上 。 虚墙和实墙以点、线、块的形式相互穿插、融合、点缀，组合成虚实结合的墙面。这种手法比较自由，立面活 泼。 第 3 章 系统需求分析 9 第 3 章 系统需求分析 统功能需求 统用例分析 通过调查，幕墙企业主要人员有企业各级管理人员，企业设计人员，技术人员，施工技术人员等四类人员。如图 设 计 人 员 管 理 人 员施 工 人 员 技 术 人 员 图 统参与角色 根据系统角色的不同，对参与角色用例进行进一步分析，自上而下进行精化设计，系统各个角色用例图如图 设 计 人 员定 义 荷 载结 构 计 算优 化 选 材计 算 书图 计用例图 同济大学硕士学位论文 计算机辅助 幕 墙设计系统的设计与实现 10 管 理 人 员定 义 材 料定 义 参 数优 化 选 材项 目 计 算 书图 理用例图 技 术 人 员施 工 要 点安 装 参 数 调 整优 化 选 材项 目 安 装图 术人员用例图 施工人员主要负责现场施工，保证设计的各项内容能够在实际中得到实施，其与设计关联不紧密不做操作系统角色进行分析。技术人员负责解读设计图纸，为施工人员提供施工指导，在实施过程中通过系统调整安装参数，生成施工要点。设计人员负责给出施工的设计方案，通过选择设计方案，定义荷载，定义参数的方法实现优化选材，输出项目计算书及其图纸。管理人员提供全局的管理，统筹各项工作，能够进行材料定义，优化选材等。 统流程分 析 根据与用户交流得出的结果，列出拟建系统的顶层数据流图如 第 3 章 系统需求分析 11 参 数 配置用 户计 算 书铝 合 金幕 墙 设计 计 算玻 璃 幕墙 设 计计 算金 属 板幕 墙 设计 计 算石 材 板幕 墙 设计 计 算单 层 铝 板幕 墙 设 计计 算彩 色 混 凝土 挂 板 幕墙 设 计 计算计 算 书图 统顶层数据流图 实际工作中，主要工作流程如下： 提前介入工程，熟悉土建图纸及招、投标文件。 技术方案、工程合同交底会后，设计工作开始进行。 设计输入条件包括合同及合同附件、招标文件、中标方案、中标报价单、土建图纸、成本单等。 以工程的总体进度为依据，编制设计计划，填写设计计划表。 施工方案设计包 括：设计总体说明、立面图、分格图、平面图、剖面图、结构节点图、设计计算书。 测量放线图要求明确测量部位及目的；确定放线基准 。 设计评审内容包括设计方案的结构合理性、安全可靠性、加工和安装工艺性、分格合理性、内外饰效果等是否符合有关标准、规范要求，是否满足合同技术要求等，并对照中标方案，审查设计成本，通过评审，确定最佳设计方案。 计院对方案认定 :对方案认定包括：确定结构形式、分格形式及效果、节点图、材料、额外要求等，此程序最终要落实工程范围、整体效果、结构 形式、材料厂家及颜色等问题，然后注意对照合同工程量增减以及额外要求是同济大学硕士学位论文 计算机辅助 幕 墙设计系统的设计与实现 12 否能影响成本和工期。 符合规范前提下的经济原则；安装方便原则；胶条槽口通用原则；明框、隐框系列通用原则；与原系列附件通用原则。 四） 性实验、相容性实验 :方案确认后应立即着手做三 （四） 性实验和相容性实验。其中三 （四） 性实验不管合同如何规定，设计部先下图纸，由计调中心控制；设计部在申请做相容性实验同时，设计人员应在公司内做样件，检查相容性问题。 工程提料包括：钢副框、铝板、玻璃、石材、型材、主要附件（ 进口）等。提料时必须同时下发楼层表、门窗表。 埋件图的设计包括预埋件的设计和后补埋件的设计，要求埋件图明确结构形式和埋件位置。注意是否属合同范围，细目表，定额表必须按层、分类填写，按施工顺序下发。 立框图包括立框节点图、立框位置图、角片位置图、立框说明、型材加工、相应的细目表、定额表等。注意细目表，定额表必须按层、分类统计。按施工顺序下发。 型材加工相应的细目表、定额表；注意细目表、定额表必须按层、分类统计；按施工顺序下发。 隐蔽工程设计首先熟悉现场立框情况，并进行相应的统计测量、设计层间防火、封修，避雷节点图和必要的技术要求及说明，相应的细目表、定额表等。注意节点图必须经甲方认定，并同时核查是否属合同范围。 在立面图或分格图的基础上编制；板块组装及加工图（依据节点）；板块编号图（了解安装顺序） 包括零件加工图、细目定额、楼层表等；门窗工程应注意开启五金件及胶条与开启部位的配合关系，避免出现开启不灵活及关不严等质量问题。注意相关设计步骤的关联性 。 包括：雨蓬、装饰构架、 不锈钢门、橱窗、幕墙开启窗、钢结构等。 整理图纸、核算面积。 所有设计输出图纸及往来文件底稿必须到资料室存档；刻录电子光盘。 第 3 章 系统需求分析 13 开 始绘 制 平 面 轮 廓 线 绘 制 立 面 轮 廓 线轴 线 法 分 格 直 接 法 分 格材 料 建 模选 定 材 料材 料 统 计材 料 提 交输 出 各 种 图 纸 文 档各 种 图 形 生 成图 墙设计流程 除 去流程中的施工部分，可以看出，系统设计的流程图如图 示。因此系统输出的主要内容为： 设计总体说明、立面图、分格图、平面图、剖面图、结构节点图、设计计算书 。 统功能需求 经过对系统用例，流程进行分析，可以综合得出，系统的主要功能应该是几个方面：物料统计、零件统 计、辅助设计、优化下料、系统管理和工程报价估算。如图 同济大学硕士学位论文 计算机辅助 幕 墙设计系统的设计与实现 14 计 算 机 辅 助 墙 幕 设 计 系 统物料统计工程报价优化下料零件统计辅助设计系统管理图 统功能结构图 系统管理：支持系统运行的基本数据管理，主要包括型材、配件、价格、工程项目等信息管理和系统配置参数管理。通过系统管理模块可以实现对数据的广泛采集。 物料统计：统计某个项目物料使用情况，给出物料清单及其详细信息。如给出龙骨的型材和螺母使用等等。 零件统计：计算所需要的零配件。根据信息统计零件的型号、数量、规格等信息。 辅助设计：主要包括 设计总体说明、立面图、分格图、平面图 、剖面图、结构节点图、设计计算书 的生成和计算。 优化下料：辅助技术人员对材料进行优化，提高材料的利用率。 工程报价估算：对于整个幕墙工程，按照图纸进行计算，生成价格清单，估算费用。 统体系结构设计 统目标 根据系统的功能需求，可以看出，系统主要目标在于辅助设计人员进行设计，优化型材的使用，估算报价方便管理人员进行成本管理。因此系统的主要目标是通过系统集成，实现各种工具与工作流的集合，形成设计、定型、施工的整体链条，实现幕墙设计效率的提高。系统设计的主要目标是： 统具 备一定的柔性。系统能够收集整理相应的统计信息，能够通过系统默认设置或用户定义材料统计公式和计算公式实现系统设计的协同和计算。 第 3 章 系统需求分析 15 于图纸信息进行“所见即所得”的设计。利用现用户界面美观。 过对图纸、板材信息准确收集，及时统计横梁、配件、产品信息，为工程设计、优化提供数据基础。对于管理人员来讲，优化下料是一个永恒的课题，通过优化提高利用率降低成本是每个企业梦寐以求的事情。 于幕墙设计材料复杂，繁多。传统用手工方式对于材料和施工 进行计算是一件复杂的事情，通过计算机进行辅助估算，对于提高工作效率有一定的意义。 统逻辑结构设计 在了解了系统的需求和目标之后，如何设计系统的逻辑结构呢？笔者是这样考虑的，为了满足系统日后扩展的需要和对于不同的材料幕墙设计的不同，系统应该具备可扩展性与可扩充性。因此，系统采用分层结构的办法进行设计。其逻辑结构图如图 示。 显 示 层计 算 逻 辑 层 辅 助 设 计 层数 据 访 问 层数 据 层数 据 、 参 数 管 理 层图 统的逻辑结构设计 数据层：存储系统各类数据。这是数据库存储的主要内容，不包含任务逻辑内容。关于数据层的设计 将在下面进行详细的论述。 数据访问层：用来对数据进行浏览、修改、删除、添加等操作。在这一层中存在两种不同的模式，一是单机模式，只在一台计算机上进行设计，设计结果存储在本级数据库中。另一种是网络模式，通过网络实现远程数据库访问。 计算逻辑层、辅助设计层与数据、参数管理层。这是系统的应用逻辑接口。计算逻辑层计算系统的主要逻辑单元，主要统计相应的数据接口。辅助设计层是辅助设计层，对辅助设计的内容进行计算，形成图纸、文档等在显示层进行显示。同济大学硕士学位论文 计算机辅助 幕 墙设计系统的设计与实现 16 数据、参数管理层，提供数据、参数的管理逻辑，实现系统的管理。 显示层，复杂显 示各类窗体，各类数据，专门提供人机界面。 显示层的设计就是方便用户使用的过程。 为了实现高度的可用性、安全性和友好性。 系统显示设计遵循以下原则：一是界面进行统一设计，使用相同的风格，在菜单的定义和快捷键设置上与 作系统保持一致。二是界面简洁。由于系统定位为辅助设计软件，其专业性不言而喻，而且 设计必须简洁。虽然系统的功能结构复杂，但是在界面上必须尽量简化，方便用户输入各项参数。 这些都是显示层关注的内容。 数据库设计 据库采用的技术分析 本系统根据单机和网络两种不同应用环境的需求 ，采用 来存储系统的所有活动数据。 面向单机用户的小型数据库 着完整的数据定义、数据处理、数据安全管理体系，提供给用户进行配置使用，能够满足单机版用户的需求。 时由于 持 以引用各种数据对象和各种 于使用宏程序而言，具备一定的可编程性，因此 容性和可扩展性强。 但是由于其数据文件不能突破 2G 的限制，结构化查询语言 (力有限，不适合大型数据库处理应用。 仅仅是一个数据库，更重要的是它能保证数据的安全性，能够进行系统权限