级土木工程CAD课件123

1、http:/土木工程土木工程学院学院金巨东金巨东http:/http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌0.1 课程简介课程简介 课程名称：课程名称： 土木工程土木工程cadu 英文名称：英文名称： cad in civil engineeringu 适用对象：适用对象： 土木工程交通专业各方向土木工程交通专业各方向u 先修课程：先修课程： 计算机应用基础、画法几何、工程制图、房屋建筑学、混计算机应用基础、画法几何、工程制图、房屋建筑学、混凝土结构设计等凝土结构设计等u 课程性质：课程性质： 专业技术课专业技术课u 教学目的：教学目的： 通过对本课程的学习，能够使学生了解土木工程通过对

2、本课程的学习，能够使学生了解土木工程cad的基的基本概念，熟悉本概念，熟悉cad硬件系统和软件系统的原理和组成，熟练掌握硬件系统和软件系统的原理和组成，熟练掌握autocad软件的基本操作方法，初步掌握建筑工程系列软件软件的基本操作方法，初步掌握建筑工程系列软件pkpm的基本功能，为的基本功能，为毕业后从事土木工程设计及土木工程毕业后从事土木工程设计及土木工程cad的应用开发打下必要的基础。的应用开发打下必要的基础。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌0.2 教学要求教学要求u 本课程以掌握土木工程本课程以掌握土木工程cad的基本概念、基本操作方法和基本技的基本概念、基本操作方

3、法和基本技能为重点。学完本课程应达到以下基本要求：能为重点。学完本课程应达到以下基本要求： 1. 了解计算机辅助设计技术（了解计算机辅助设计技术（cad）产生的历史原因和发展状况，了解）产生的历史原因和发展状况，了解cad技术在土木工程实践中的应用范围和应用领域。技术在土木工程实践中的应用范围和应用领域。 2. 初步掌握土木工程初步掌握土木工程cad计算机硬件系统和软件系统的工作原理和组成，计算机硬件系统和软件系统的工作原理和组成，初步掌握通用初步掌握通用cad系统和专业系统和专业cad系统的运行环境和特点，对与土木工程系统的运行环境和特点，对与土木工程专业相关的各类专业相关的各类cad软件有

4、初步的认识。软件有初步的认识。 3. 熟练掌握计算机辅助绘图软件熟练掌握计算机辅助绘图软件autocad二维绘图二维绘图的各项主要功能和基的各项主要功能和基本操作方法，能使用该软件绘制出符合国家标准的土木工程图纸。本操作方法，能使用该软件绘制出符合国家标准的土木工程图纸。 4. 初步掌握初步掌握autocad三维绘图三维绘图的基本命令和操作过程，能绘出简单的三的基本命令和操作过程，能绘出简单的三维图形。维图形。 5. 了解建筑工程系列软件了解建筑工程系列软件pkpm各模块主要功能特点和应用范围，初步各模块主要功能特点和应用范围，初步掌握掌握pmcad、pk、tat、satwe等结构模块的计算分

5、析与设计功能。等结构模块的计算分析与设计功能。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌0.3 学习方法学习方法u 课堂学习：课堂学习：认真听讲，注重领会认真听讲，注重领会u 课下学习：课下学习：上机实践，勤学多练上机实践，勤学多练u 参考书目：参考书目：道路与桥梁工程计算机绘图道路与桥梁工程计算机绘图 人民交通出版社人民交通出版社 2004u 网络资源：网络资源： 1. http:/ 晓东晓东cad设计家园设计家园 2. / 中华钢结构论坛中华钢结构论坛u 软件配置：软件配置： win2000/winxp + autocad 2004/2005/

6、2006 + pkpm + http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌0.4 教学内容教学内容上课时间上课时间48学时，学时，b-403，b-401。1-16周周u 第第 1 章章 cad概论概论 1学时学时u 第第 2 章章 cad在土木工程中的应用在土木工程中的应用 1 学时学时u 第第 3 章章 autocad入门入门 6学时学时u 第第 4 章章 autocad二维绘图二维绘图 8学时学时 u 第第 5 章章 autocad二维绘图高级操作二维绘图高级操作 8学时学时 u 第第 6章章 建筑工程与交通图的绘制建筑工程与交通图的绘制 12学时学时u 第第 7章章 道路施工图绘制

7、道路施工图绘制 8学时学时u 第第 8章章 autocad三维绘图三维绘图 4 学时学时u上机时间上机时间24学时，安排在学院机房。学时，安排在学院机房。 教学邮箱：教学邮箱： 口口 令：令： jinjudongjinjudong（本学期内有效，请共同维护）（本学期内有效，请共同维护）http:/http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.0 本章内容提要本章内容提要u 1.1 cad的基本概念的基本概念u 1.2 cad的发展历程的发展历程u 1.3 cad系统的组成系统的组成u 1.4 cad硬件系统硬件系统u 1.5 cad软件系统软件系统u 1.6 cad技术的优点技术的优

8、点u 1.7 cad技术的应用技术的应用u 1.8 cad与计算机绘图的关系与计算机绘图的关系 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.1 cad的基本概念的基本概念u cad computer aided design 计算机辅助设计计算机辅助设计 1. cad是以是以计算机为工具计算机为工具、以、以人为主体人为主体的一种设计方法和技术；的一种设计方法和技术； 2. cad技术是把计算机的快速、准确、直观与设计者的逻辑思维、综合分析能技术是把计算机的快速、准确、直观与设计者的逻辑思维、综合分析能力及设计经验结合起来融为一体的高科技产物；力及设计经验结合起来融为一体的高科技产物

9、； 3. 应用应用cad技术能够显著提高设计质量，缩短设计周期，降低产品成本，并有技术能够显著提高设计质量，缩短设计周期，降低产品成本，并有助于产品数据的高效管理。助于产品数据的高效管理。u cad系统所应具备的主要功能：系统所应具备的主要功能： 1. 几何造型和图形处理；几何造型和图形处理； 2. 工程计算和对设计对象的模拟、检验以及优化等；工程计算和对设计对象的模拟、检验以及优化等； 3. 计算机绘图与文档编辑；计算机绘图与文档编辑； 4. 工程信息的合理输出与存储；工程信息的合理输出与存储； 5. 人工智能。人工智能。 u 其他计算机辅助手段和方法其他计算机辅助手段和方法 1. 计算机辅

10、助制造：计算机辅助制造： cam computer aided manufacture 2. 计算机辅助教育：计算机辅助教育： cae computer aided education http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.2 cad的发展历程的发展历程u 准备和诞生期准备和诞生期 （20世纪世纪40年代年代50年代）年代） 1946年世界上第一台电子计算机年世界上第一台电子计算机eniac诞生于美国诞生于美国 cad发展的物质基础发展的物质基础 20世纪世纪50年代年代mit研制了世界上第一台用研制了世界上第一台用apt语言编程的数控铣床；语言编程的数控铣床； 50年代美国

11、年代美国gerber公司生产了世界上第一台平台式绘图仪，但不能人机交互；公司生产了世界上第一台平台式绘图仪，但不能人机交互； 50年代年代mit完成了把完成了把crt显示和光笔技术应用于计算机图形输入显示和光笔技术应用于计算机图形输入/输出和命令指示上，为输出和命令指示上，为人机交互提供了极大的可能。人机交互提供了极大的可能。u 蓬勃发展期蓬勃发展期 （20世纪世纪60年代年代70年代）年代） 1962年，年，mit的的i.e.sutherland开始对人机交互系统进行研究，并发表博士论文开始对人机交互系统进行研究，并发表博士论文sketchpad：一个人机通信的图形系统：一个人机通信的图形系

12、统，首次提出计算机图形学、交互技术、分层存储符，首次提出计算机图形学、交互技术、分层存储符号的数据结构等新思想号的数据结构等新思想 cad发展的理论基础发展的理论基础 60年代中后期，专用年代中后期，专用cad系统开始问世，系统开始问世，cad首次应用于汽车工业（美国通用汽车）；首次应用于汽车工业（美国通用汽车）； 70年代起，年代起，cad技术开始应用于其他行业，大量通用及专用技术开始应用于其他行业，大量通用及专用cad系统相继面世。系统相继面世。u 广泛应用和日趋成熟期广泛应用和日趋成熟期（20世纪世纪80年代今）年代今） 20世纪世纪80年代后，年代后，cad技术更加广泛、深入地应用于机

13、械、电子、建筑、土木、汽车、航技术更加广泛、深入地应用于机械、电子、建筑、土木、汽车、航空航天、化工、医学等各个行业，为提高生产力和推动社会进步发挥了巨大作用。空航天、化工、医学等各个行业，为提高生产力和推动社会进步发挥了巨大作用。 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.3 cad系统的组成系统的组成u cad系统包括硬件系统和软件系统两大组成部分：系统包括硬件系统和软件系统两大组成部分： cad系统系统硬件硬件系统系统软件软件系统系统主机主机外部设备外部设备系统软件系统软件应用软件应用软件支撑软件支撑软件http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.4 cad硬件

14、系统硬件系统u cad硬件系统硬件系统：是一个能进行：是一个能进行图形操作图形操作的具有的具有高性能计算高性能计算和和交互设计能交互设计能力力的计算机系统。的计算机系统。u 组成：组成：包括包括主机主机和和外部设备外部设备两大部分。两大部分。u 主机：主机：cpu + 内存内存 + 硬盘硬盘 + 显卡显卡 + 网卡网卡 + u 外部设备：外部设备： 1. 输入输入设备：设备： 键盘键盘 + 鼠标鼠标 + 扫描仪扫描仪 + 手写板手写板 + 数码相机数码相机 + 2. 输出输出设备：设备： 显示器显示器 + 打印机打印机 + 绘图仪绘图仪 + 投影仪投影仪 + u 目前的微机配置已基本可满足目前

15、的微机配置已基本可满足cad运行的要求，以运行运行的要求，以运行autocad 2004为例，推荐的主机配置至少应达到：为例，推荐的主机配置至少应达到： piii以上以上cpu + 256mb内存内存 + 1024768显示分辨率显示分辨率 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.5 cad软件系统软件系统u 软件是计算机运行所需程序和数据的总和。软件是计算机运行所需程序和数据的总和。cad系统的软件按功能可分系统的软件按功能可分为三个层次，即为三个层次，即系统软件系统软件、支撑软件支撑软件和和应用软件应用软件。通讯接口网络输入输出设备用户接口统统系统软件应用软件支撑软件htt

16、p:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u 系统软件系统软件：保证计算机正常工作的最基本的软件。：保证计算机正常工作的最基本的软件。 操作系统、汇编系统、监督系统和诊断系统等；操作系统、汇编系统、监督系统和诊断系统等； 常用系统软件：常用系统软件：windows、unix、os/2等。等。u 支撑软件支撑软件：用来进一步开发的工具。：用来进一步开发的工具。 高级语言环境：如高级语言环境：如c、c+、vc、vb等；等； 数据库管理系统：如数据库管理系统：如dbase、access等；等； 标准图形系统：如标准图形系统：如core、gks、phigs、opengl等。等。u 应用软件应用软件

17、：针对某种用途的特殊软件。：针对某种用途的特殊软件。 通用通用cad软件软件：可应用于多个行业的应用软件，如：可应用于多个行业的应用软件，如autocad、3d max、ansys等；等； 专用专用cad软件软件：针对一个行业或专业的应用软件，如天正建筑、：针对一个行业或专业的应用软件，如天正建筑、pkpm、tbsa、广厦、广厦cad、midas/civil等。等。1.5 cad软件系统（续）软件系统（续）http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.6 cad技术的优点技术的优点u 与传统设计相比，与传统设计相比，cad技术的优点主要表现在：技术的优点主要表现在： 1. 减少绘图劳

18、动量和直接设计费用；减少绘图劳动量和直接设计费用； 2. 缩短设计周期，提高计算精度和设计效率；缩短设计周期，提高计算精度和设计效率； 3. 易于修改设计，建立标准图及标准设计库。易于修改设计，建立标准图及标准设计库。u 对对cad技术的正确认识技术的正确认识 1. 尽管尽管cad功能十分强大，但它并没有自我更新能力，没有创造性，功能十分强大，但它并没有自我更新能力，没有创造性，必须由人控制它如何工作，设计过程中仍然离不开人的主观判断和决策，必须由人控制它如何工作，设计过程中仍然离不开人的主观判断和决策，计算机仍然不能替代人的主观能动作用。计算机仍然不能替代人的主观能动作用。 2. 完全实现计

19、算机的完全实现计算机的“人工智能化人工智能化”尚待计算机科学的进一步发展。尚待计算机科学的进一步发展。 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.7 cad技术的应用技术的应用u 工程设计工程设计： 1. 建筑设计建筑设计，包括方案设计、三维造型、建筑渲染图设计、平面布景、建筑构，包括方案设计、三维造型、建筑渲染图设计、平面布景、建筑构造设计、小区规划等。造设计、小区规划等。 2. 结构设计结构设计，包括有限元分析、结构平面设计、框架结构计算和分析、高层建，包括有限元分析、结构平面设计、框架结构计算和分析、高层建筑结构分析与设计、地基及基础设计、钢结构设计等。筑结构分析与设计、地

20、基及基础设计、钢结构设计等。 3. 设备设计设备设计，包括水、电、暖各种设备及管道设计。，包括水、电、暖各种设备及管道设计。 4. 城市规划、城市交通设计城市规划、城市交通设计，如城市道路、高架、轻轨、地铁等各类市政工程，如城市道路、高架、轻轨、地铁等各类市政工程设计。设计。 5. 市政管线设计市政管线设计，如自来水、污水排放、煤气、电力、暖气、通讯等各类市政，如自来水、污水排放、煤气、电力、暖气、通讯等各类市政管道线路设计。管道线路设计。 6. 交通工程设计交通工程设计，如公路、桥梁、铁路、航空、机场、港口、码头等。，如公路、桥梁、铁路、航空、机场、港口、码头等。 7. 水利工程设计水利工程

21、设计，如大坝、水渠、河海工程等。，如大坝、水渠、河海工程等。 8. 其它工程设计与管理其它工程设计与管理，如房地产开发及物业管理、工程概预算、施工过程控，如房地产开发及物业管理、工程概预算、施工过程控制与管理、旅游景点设计与布置、智能大厦设计等。制与管理、旅游景点设计与布置、智能大厦设计等。 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.7 cad技术的应用（续）技术的应用（续）u 制造业制造业： cad技术已在制造业中广泛应用，其中以机床、汽车、飞机、船舶等行业应用技术已在制造业中广泛应用，其中以机床、汽车、飞机、船舶等行业应用最为广泛深入。最为广泛深入。cad系统已经将设计、绘图

22、、分析、仿真、加工等一系列功能集成系统已经将设计、绘图、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一个系统之内。于一个系统之内。u 电子和电路设计电子和电路设计： cad技术最早用于电路原理图和布线图的设计工作。目前，技术最早用于电路原理图和布线图的设计工作。目前，cad技术已扩展到技术已扩展到印刷线路板的设计，以及集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的设计，印刷线路板的设计，以及集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的设计，并推动了微电子技术和计算机技术的发展。并推动了微电子技术和计算机技术的发展。u 仿真模拟和动画制作仿真模拟和动画制作： 应用应用cad技术可以真实的模拟机械零件的加工处

23、理过程、飞机降落、物体受损技术可以真实的模拟机械零件的加工处理过程、飞机降落、物体受损坏分析、飞机训练环境、作战仿真系统、事故现场重现等现象。坏分析、飞机训练环境、作战仿真系统、事故现场重现等现象。cad技术还日益广技术还日益广泛应用于动画片和电影制作。泛应用于动画片和电影制作。u 其它领域其它领域： cad技术在轻工、纺织、家电、服装、医疗、体育方面均得到广泛的应用。技术在轻工、纺织、家电、服装、医疗、体育方面均得到广泛的应用。 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌1.8 cad与计算机绘图的关系与计算机绘图的关系u cad cad 计算机绘图计算机绘图u 计算机绘图是计算机

24、绘图是cadcad的重要组成部分的重要组成部分u 计算机绘图包括：计算机绘图包括：图形信息的输入、输出；图形的生成、变换；图形之图形信息的输入、输出；图形的生成、变换；图形之间的运算；人机交互作图等主要功能间的运算；人机交互作图等主要功能。u 计算机绘图计算机绘图还是其他应用领域的重要组成部分，其还是其他应用领域的重要组成部分，其典型应用领域典型应用领域有：有： 1. 办公自动化系统中的图形图表制作；办公自动化系统中的图形图表制作； 2. 管理工作中的图形，如工作规划图、生产进度图、统计图等；管理工作中的图形，如工作规划图、生产进度图、统计图等； 3. 勘测图形，如气象卫星云图、水文资料图、环

25、境污染监测图等；勘测图形，如气象卫星云图、水文资料图、环境污染监测图等； 4. 数值信息图形可视化，如应力场分布、应变分布、温度场分布等，可用数值信息图形可视化，如应力场分布、应变分布、温度场分布等，可用“彩彩色云图色云图”表示，是有限元软件后处理功能的重要组成部分；表示，是有限元软件后处理功能的重要组成部分； 5. 商业广告及影视动画制作；商业广告及影视动画制作； 6. 计算机辅助教学和仿真模拟；计算机辅助教学和仿真模拟； 7. 计算机辅助设计中的图形生成和图形输出。计算机辅助设计中的图形生成和图形输出。u 土木工程土木工程cad cad 结构分析结构分析 + + 构件设计构件设计 + +

26、绘制结构施工图绘制结构施工图http:/http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.0 本章内容提要本章内容提要u 2.1 应用应用cad技术的必要性技术的必要性u 2.2 土木工程土木工程cad系统结构系统结构u 2.3 土木工程土木工程cad系统类型系统类型u 2.4 cad在结构设计中的应用在结构设计中的应用u 2.5 cad在建筑、设备设计中的应用在建筑、设备设计中的应用u 2.6 土木工程常用土木工程常用cad软件简介软件简介 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.1 应用应用cad技术的必要性技术的必要性u 传统设计方法的一般过程：传统设计方法的一般过

27、程： 1. 人工查阅资料；人工查阅资料； 2. 手工计算、手工绘图。手工计算、手工绘图。u 传统设计方法的缺点：传统设计方法的缺点： 1. 耗费大量人力和资源；耗费大量人力和资源； 2. 设计周期长、计算精度差、难以准确完成高度复杂结构的计算。设计周期长、计算精度差、难以准确完成高度复杂结构的计算。u 当前对土木工程设计的要求：当前对土木工程设计的要求： 1. 建筑形式日趋复杂、建筑规模日益扩大；建筑形式日趋复杂、建筑规模日益扩大； 2. 结构计算和结构设计日益困难；结构计算和结构设计日益困难； 3. 设计周期大大缩短，各种设计因素要求尽量细化。设计周期大大缩短，各种设计因素要求尽量细化。u

28、因此，必须将因此，必须将cad技术引入到土木工程设计之中。技术引入到土木工程设计之中。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.2 土木工程土木工程cad系统结构系统结构u cad系统的结构是指系统的总体构造，反映了系统的结构是指系统的总体构造，反映了cad系统的系统的目标功能目标功能和和使使用功能用功能两个方面。两个方面。 1. 目标功能目标功能：指系统能完成预定设计任务的功能。指系统能完成预定设计任务的功能。 包括建立模型、分析设计、构形、绘图，并能把设计过程中得到的各种有用信包括建立模型、分析设计、构形、绘图，并能把设计过程中得到的各种有用信息（数据、图形）以合适的形式保存

29、和输出。息（数据、图形）以合适的形式保存和输出。 2. 使用功能使用功能：指围绕着完成设计任务的过程，系统提供的各种方法和手段。指围绕着完成设计任务的过程，系统提供的各种方法和手段。 包括图形交互输入原始信息的功能，允许用户在程序运行过程中进行人工干预包括图形交互输入原始信息的功能，允许用户在程序运行过程中进行人工干预的功能，自动进行构造设计和成图的功能，具有中文提示和人机对话的友好界面等。的功能，自动进行构造设计和成图的功能，具有中文提示和人机对话的友好界面等。u 根据根据目标功能目标功能的不同，的不同，cad系统可被设计成具有不同系统可被设计成具有不同使用功能使用功能的类型：的类型： 1.

30、 如对设计规律性很强且量大面广的结构，如对设计规律性很强且量大面广的结构，cad系统可被设计成系统可被设计成非交互式系统非交互式系统，即设计过程可基本自动完成。即设计过程可基本自动完成。 2. 而对那些随意性较大且设计规律不强的结构，而对那些随意性较大且设计规律不强的结构，cad系统应被设计成以系统应被设计成以交互式交互式为主。为主。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.3 土木工程土木工程cad系统类型系统类型u 非交互式非交互式cadcad系统系统 1. 对于结构形式在工程上应用量大、面广、设计规律性很强的结构，它们的对于结构形式在工程上应用量大、面广、设计规律性很强的结

31、构，它们的cad系统可被设计成非交互式。系统可被设计成非交互式。 2. 非交互式非交互式cad系统的特点是：系统的特点是：规模小、使用简单、操作方便，同时其目标功规模小、使用简单、操作方便，同时其目标功能通常也比较单一能通常也比较单一。 例如：钢筋混凝土框架结构例如：钢筋混凝土框架结构cad系统、连续梁系统、连续梁cad系统、柱下独立基础系统、柱下独立基础cad系统、单层厂房排架系统、单层厂房排架cad系统、楼板系统、楼板cad系统等。系统等。 3. 非交互式非交互式cad系统中从结构计算，到构造设计和图形生成全部由软件完成，系统中从结构计算，到构造设计和图形生成全部由软件完成，人的负担较轻，

32、效率高，认为因素造成的设计错误较少；但由于功能单一，只适宜人的负担较轻，效率高，认为因素造成的设计错误较少；但由于功能单一，只适宜于软件预设的某一类结构的设计。于软件预设的某一类结构的设计。 4. 专门结构的专门结构的非交互式非交互式cad系统模块图系统模块图如下：如下：数 据前处理原始数据结构计算构造设计图形生成图形编辑输出http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.3 土木工程土木工程cad系统类型系统类型（续）（续）u 交互式交互式cadcad系统系统 1. 适合于图形变化较大、设计规律性不强的一类结构设计，如结构的平面布置适合于图形变化较大、设计规律性不强的一类结构设计，如

33、结构的平面布置和空间布置等。和空间布置等。 2. 交互式交互式cad系统的特点是：系统的特点是：cad系统灵活性大、适用面广，且容易体现设计系统灵活性大、适用面广，且容易体现设计者的意愿；同时设计效率较低，人脑负担较重，人为的错误较易发生者的意愿；同时设计效率较低，人脑负担较重，人为的错误较易发生。 3. 交互式交互式cad系统模块图系统模块图如下：如下：结构计算数 据前处理原始数据构造设计结果图形生成图形编辑输出人机交互人机交互http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌图形生成图形编辑输出2.3 土木工程土木工程cad系统类型系统类型（续）（续）u 半半交互式交互式cadcad系统

34、系统 1. 自动化程序较交互式自动化程序较交互式cad系统高，构造设计需人机交互，而施工图可由软件系统高，构造设计需人机交互，而施工图可由软件自动生成。自动生成。 2. 半交互式半交互式cad系统模块图系统模块图如下：如下：结构计算数 据前处理原始数据构造设计结果人机交互http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.3 土木工程土木工程cad系统类型系统类型（续）（续）u 综合化综合化cadcad系统系统 1. 前述三种前述三种cad系统一般只能完成某一种类型的结构设计，或者只能完成一个系统一般只能完成某一种类型的结构设计，或者只能完成一个工程结构中部分结构构件的设计，即其工程结构中

35、部分结构构件的设计，即其目标功能目标功能较为单一。较为单一。 2. 若将若干个结构若将若干个结构cad系统组合起来，就能完成一个工程的全部或大部分结构系统组合起来，就能完成一个工程的全部或大部分结构设计工作，这种系统即称作设计工作，这种系统即称作综合化综合化cad系统系统。 例如：将楼板例如：将楼板cad、连续梁、连续梁cad、框架、框架cad、基础、基础cad组合起来，即可完成组合起来，即可完成多层框架结构的大部分设计任务。多层框架结构的大部分设计任务。结构平面布置自动导荷载楼 板 cad连续梁 cad框 架 cad基 础 cad图纸编辑图形输出http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院

36、李静斌2.3 土木工程土木工程cad系统类型系统类型（续）（续）u 综合化综合化cadcad系统（续）系统（续） 3. 综合化综合化cad系统的特点是：系统的特点是：各子系统相对独立，但共用同一图形系统；每个各子系统相对独立，但共用同一图形系统；每个子系统都有其自身的一套力学分析程序，都需要各自的输入信息文件，也输出各自子系统都有其自身的一套力学分析程序，都需要各自的输入信息文件，也输出各自的设计中间文件和最终文件；每个子系统可脱离总系统而单独运行，仅仅只需要用的设计中间文件和最终文件；每个子系统可脱离总系统而单独运行，仅仅只需要用户按子系统的要求提供比较简单的原始数据文件。户按子系统的要求提

37、供比较简单的原始数据文件。 4. 综合化综合化cad系统的缺点：各子系统间数据传递的中间文件很多，且文件之间系统的缺点：各子系统间数据传递的中间文件很多，且文件之间有大量重复信息，占用较多空间。各子系统均有力学分析程序，必然造成浪费。有大量重复信息，占用较多空间。各子系统均有力学分析程序，必然造成浪费。 5. 上例为结构设计方面的综合上例为结构设计方面的综合cad系统，还有一种更大的综合系统，还有一种更大的综合cad系统，就是系统，就是各专业各专业cad综合系统，可将建筑、结构、给排水、电气、暖通、概预算、工程勘查综合系统，可将建筑、结构、给排水、电气、暖通、概预算、工程勘查等全部综合在一起。

38、各专业等全部综合在一起。各专业cad系统之间通过接口文件或接口程序来协调。系统之间通过接口文件或接口程序来协调。u 集成化集成化cadcad系统系统 1. 针对综合化子系统的缺点，例如各种结构均要用到的有限元分析，可进行整针对综合化子系统的缺点，例如各种结构均要用到的有限元分析，可进行整合归并为一个单一的计算核心，从而形成更为高级的理想的集成化合归并为一个单一的计算核心，从而形成更为高级的理想的集成化cad系统。系统。 2. 集成化集成化cad系统系统将各专业、各种结构、构件之间的设计过程协调综合考虑，将各专业、各种结构、构件之间的设计过程协调综合考虑，因此其产品的总体设计水平将大大提高，设计

39、效益必将大幅度改善。因此其产品的总体设计水平将大大提高，设计效益必将大幅度改善。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.4 cad在结构设计中的应用在结构设计中的应用u 结构设计结构设计： 1. 结构分析与设计软件是土木工程中开发最早、应用最广的一大类结构分析与设计软件是土木工程中开发最早、应用最广的一大类cad软件。软件。 2. 其特点是：其特点是：以微机为主要开发机型；符合我国现行规范的要求和设计习惯；以微机为主要开发机型；符合我国现行规范的要求和设计习惯；能与人们所熟悉的计算机程序有机结合；自动化程度高，操作简便；有一定的人机能与人们所熟悉的计算机程序有机结合；自动化程度

40、高，操作简便；有一定的人机交互功能，可适应不同层次的人员使用交互功能，可适应不同层次的人员使用。 3. 各种结构类各种结构类cad软件的核心均为一套功能或强或弱的软件的核心均为一套功能或强或弱的力学分析程序力学分析程序，目前各，目前各种流行的种流行的力学分析程序力学分析程序基本上都是采用基本上都是采用有限单元法（有限单元法（fem）的原理编制的。因此，的原理编制的。因此，用于结构分析的各种用于结构分析的各种fem软件软件也属于结构也属于结构cad软件的范畴。软件的范畴。 4. 国内流行的主要结构国内流行的主要结构cad软件（含桥梁）：软件（含桥梁）： pkpm系列软件的各个结构模块：如系列软件

41、的各个结构模块：如pk、pm、tat、satwe、jccad等；等； 北京金土木公司：北京金土木公司： sap2000、etabs、safe； 韩国浦项集团：韩国浦项集团：midas/civil、midas/gen； fem软件：软件：ansys、nastran、abqus； 桥梁设计软件：桥梁博士、桥梁设计软件：桥梁博士、gqjs、bsas等。等。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.5 cad在建筑、设备设计中的应用在建筑、设备设计中的应用u 建筑与规划设计建筑与规划设计： 1. 目前国内的建筑与规划设计目前国内的建筑与规划设计cad软件大多是以软件大多是以autocad

42、为图形支撑平台作二为图形支撑平台作二次开发的系统。这些软件一般能进行建筑的造型设计，从二维的平、立、剖面图到次开发的系统。这些软件一般能进行建筑的造型设计，从二维的平、立、剖面图到三维的透视图以及建筑渲染效果图均可生成。三维的透视图以及建筑渲染效果图均可生成。 2. 国内主要建筑设计软件：国内主要建筑设计软件： 天正建筑、中望天正建筑、中望cad、apm、abd、理正建筑、清华建筑、理正建筑、清华建筑arch2006等。等。 3. 建筑专业常用知名设计软件：建筑专业常用知名设计软件：3dmax、3dviz、photoshop等。等。u 给排水设计给排水设计： 国内主要的给排水设计软件：国内主要

43、的给排水设计软件： wpm、gps、天正给排水等。、天正给排水等。u 暖通设计暖通设计： 国内主要的暖通设计软件：国内主要的暖通设计软件： hpm、cpm、havc等。等。u 建筑电气设计建筑电气设计： 国内主要的建筑电气设计软件：国内主要的建筑电气设计软件： epm、telec、理正电气等。、理正电气等。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.6 土木工程常用土木工程常用cad软件简介软件简介u autocad： 全球应用最为广泛的通用全球应用最为广泛的通用cad软件软件u 天正建筑天正建筑： 基于基于autocad平台开发的全中文建筑设计软件平台开发的全中文建筑设计软件u

44、pkpm ：国内设计行业占有率最高的建筑工程：国内设计行业占有率最高的建筑工程cad集成系统集成系统u sap2000 ：通用结构分析与设计软件的常青树：通用结构分析与设计软件的常青树u midas/civil：“韩国制造韩国制造”的土木结构分析和优化系统的土木结构分析和优化系统 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.6.1 autocad 全球应用最广的通用全球应用最广的通用cad软件软件http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u autocad绘图实例绘图实例建筑平面图建筑平面图http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u autocad绘图实例绘图

45、实例建筑立面图建筑立面图http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u autocad绘图实例绘图实例结构施工图结构施工图http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u autocad绘图实例绘图实例三维零件图三维零件图http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u autocad绘图实例绘图实例三维钢结构模型图三维钢结构模型图http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.6.2 天正建筑天正建筑基于基于autocad平台的全中文建筑设计软件平台的全中文建筑设计软件u 天正公司从天正公司从1994年开始就在年开始就在autocad图形平台开发了一系列建筑、图形

46、平台开发了一系列建筑、暖通、电气等专业软件，这些软件特别是建筑软件，在全国范围内暖通、电气等专业软件，这些软件特别是建筑软件，在全国范围内取得了极大的成功。取得了极大的成功。u 至今近十年来，天正建筑软件版本不断推陈出新，受到中国建筑至今近十年来，天正建筑软件版本不断推陈出新，受到中国建筑设计师的厚爱，在中国大陆的建筑设计领域，天正建筑软件的影响设计师的厚爱，在中国大陆的建筑设计领域，天正建筑软件的影响力可以说无所不在，天正建筑软件已成为全国建筑设计力可以说无所不在，天正建筑软件已成为全国建筑设计cad事实上事实上的行业标准。的行业标准。u 应用天正建筑软件，在进行建筑设计时，比单纯仅使用应用

47、天正建筑软件，在进行建筑设计时，比单纯仅使用autocad要高效得多。要高效得多。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u 天正建筑用户界面天正建筑用户界面http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.6.3 pkpm国内占有率最高的建筑工程国内占有率最高的建筑工程cad集成系统集成系统u 集集建筑设计建筑设计、结构设计结构设计、设备设计设备设计于一体的集成于一体的集成cad系统，由中系统，由中国建筑科学研究院研制开发；国建筑科学研究院研制开发；u 包含包含工程勘查工程勘查、概预算概预算、施工技术施工技术、施工项目管理施工项目管理等内容的大型等内容的大型软件系统；软件系

48、统；u 荣获国家科技进步奖、建设部科技进步奖多项；荣获国家科技进步奖、建设部科技进步奖多项；u 国家科技成果重点推广项目，中国软件行业协会连年推荐的优秀国家科技成果重点推广项目，中国软件行业协会连年推荐的优秀软件产品；软件产品；u 全国用户超过全国用户超过9000家，设计院结构设计首选软件；家，设计院结构设计首选软件；u 拥有速度更快、效率更高的网络版本拥有速度更快、效率更高的网络版本 ，及时高效的售后服务，日，及时高效的售后服务，日新月异的版本升级。新月异的版本升级。 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u pkpm主要功能主要功能 1. 建筑建筑cad 集成渲染动画等方案设

49、计及平、立、剖、大样施工集成渲染动画等方案设计及平、立、剖、大样施工图设计；图设计； 2. 结构类型包括框、排架、框一剪、砖混及底框上砖房等工业与结构类型包括框、排架、框一剪、砖混及底框上砖房等工业与民用、多层与高层建筑；民用、多层与高层建筑； 3. 接力结构计算结果的各类结构施工图辅助设计；接力结构计算结果的各类结构施工图辅助设计； 4. 全新的钢结构，予应力混凝土结构计算与绘图；全新的钢结构，予应力混凝土结构计算与绘图； 5. 丰富配套的基础丰富配套的基础cad模块：弹性地基梁与筏板、桩基与桩筏、模块：弹性地基梁与筏板、桩基与桩筏、箱基、独基与条基设计；箱基、独基与条基设计； 6. 简便快

50、捷的各类普通楼梯、螺旋楼梯、悬挑楼梯设计；简便快捷的各类普通楼梯、螺旋楼梯、悬挑楼梯设计； 7. 基于所有设计数据的概预算工程量统计及报表。基于所有设计数据的概预算工程量统计及报表。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u pkpm各模块框图各模块框图http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u pkpm用户界面用户界面http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.6.4 sap2000 通用结构分析与设计软件的常青树通用结构分析与设计软件的常青树u 美国计算机与结构公司（美国计算机与结构公司（csi）开发研制；）开发研制；u 自从自从上世纪上世纪70年代年代

51、sap诞生以来，它已经成为最新分析方法的代名词；诞生以来，它已经成为最新分析方法的代名词；u sap2000具有完善、直观和灵活的界面，为在交通运输、工业、公共事具有完善、直观和灵活的界面，为在交通运输、工业、公共事业、运动和其它领域工作的工程师提供超强的分析引擎和设计工具；业、运动和其它领域工作的工程师提供超强的分析引擎和设计工具；u 在在sap2000三维图形环境中提供了多种建模、分析和设计选项，且完全三维图形环境中提供了多种建模、分析和设计选项，且完全在在一个集成的图形界面一个集成的图形界面内实现。在今天的市场上内实现。在今天的市场上sap2000已经被证实是最已经被证实是最具集成化、高

52、效率和实用的通用结构软件；具集成化、高效率和实用的通用结构软件；u 先进的分析技术提供了：逐步大变形分析、多重先进的分析技术提供了：逐步大变形分析、多重p-delta效应、特征向效应、特征向量和量和ritz向量分析、索分析、单拉和单压分析、向量分析、索分析、单拉和单压分析、buckling屈曲分析、爆炸屈曲分析、爆炸分析、针对阻尼器、基础隔震和支承塑性的快速非线性分析、用能量方法分析、针对阻尼器、基础隔震和支承塑性的快速非线性分析、用能量方法进行侧移控制和分段施工分析等。进行侧移控制和分段施工分析等。 u 从简单的二维框架静力分析到复杂的三维非线性动力分析，从简单的二维框架静力分析到复杂的三维

53、非线性动力分析，sap2000能能为所有结构分析和设计提供了解决方案。为所有结构分析和设计提供了解决方案。http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u sap2000用户界面用户界面http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌2.6.5 midas/civil土木结构分析和优化系统土木结构分析和优化系统 u midas/civil是针对土木结构，特别是分析象预应力箱型桥梁、是针对土木结构，特别是分析象预应力箱型桥梁、悬索桥、斜拉桥等特殊的悬索桥、斜拉桥等特殊的桥梁结构桥梁结构形式，同时可以做非线性边界分形式，同时可以做非线性边界分析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析

54、、动力弹塑性析、水化热分析、材料非线性分析、静力弹塑性分析、动力弹塑性分析。分析。u 广泛适用于以下结构类型及领域的设计、分析及优化：广泛适用于以下结构类型及领域的设计、分析及优化： 1. 钢筋混凝土桥梁钢筋混凝土桥梁 : 板型桥梁、刚架桥梁、预应力桥梁；板型桥梁、刚架桥梁、预应力桥梁； 2. 联合桥梁联合桥梁 : 钢箱型桥梁、梁板桥梁；钢箱型桥梁、梁板桥梁； 3. 预应力钢筋混凝土箱型桥梁预应力钢筋混凝土箱型桥梁 : 悬臂法、顶推法、支架法；悬臂法、顶推法、支架法； 4. 大跨度桥梁大跨度桥梁 : 悬索桥、斜拉桥、拱桥；悬索桥、斜拉桥、拱桥； 5. 大体积混凝土的水化热分析大体积混凝土的水化

55、热分析 ； 6. 地下结构地下结构: 地铁、通信电缆管道、上下水处理设施、隧道；地铁、通信电缆管道、上下水处理设施、隧道； 7. 工业建筑工业建筑: 水塔、压力容器、电力输送塔、发电厂；水塔、压力容器、电力输送塔、发电厂； 8. 国家基础建设国家基础建设: 飞机场、大坝、港口等。飞机场、大坝、港口等。 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u midas公司简介公司简介 1. midas information technology co., ltd.(简称简称midas it)正式成立于正式成立于2000年年9月月1日。日。 2. 1989年由年由韩国浦项集团韩国浦项集团成立的

56、成立的cad/cae研发机构开研发机构开始开发始开发midas软件以来，软件以来，midas it在不断追求完美的在不断追求完美的企业宗旨下获得了飞速发展。企业宗旨下获得了飞速发展。目前在韩国结构软件市场中，目前在韩国结构软件市场中，midas family program的市的市场占有率排第一位，在用户场占有率排第一位，在用户最满意的产品中也始终排在最满意的产品中也始终排在第一位。第一位。 http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u midas/civil用户界面用户界面http:/http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌3.0 本章内容提要本章内容提要u 3.1 a

57、utocad简介简介u 3.2 autocad的发展历程的发展历程u 3.3 cad认证简介认证简介u 3.4 autocad 2004中文版的运行环境中文版的运行环境u 3.5 autocad 2004中文版的用户界面中文版的用户界面u 3.6 autocad 2004命令输入的方法命令输入的方法u 3.7 图形文件管理命令与绘图基本过程图形文件管理命令与绘图基本过程u 3.8 坐标系和坐标输入方法坐标系和坐标输入方法u 3.9 标准功能键标准功能键u 3.10 几个简单命令的学习几个简单命令的学习u 3.11 简单图形的绘制简单图形的绘制http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌

58、u autocad是由是由美国美国autodesk公司公司于于20世纪世纪80年代初年代初为微机上应用为微机上应用cad技技术而开发的绘图程序软件包，经过不断完善、推陈出新，现已成为国际上术而开发的绘图程序软件包，经过不断完善、推陈出新，现已成为国际上最为流行的通用最为流行的通用cad软件系统。软件系统。u 应用应用autocad可绘制任意的二维和三维图形；同传统的手工绘图相比，可绘制任意的二维和三维图形；同传统的手工绘图相比，用用autocad绘图速度更快、精度更高。目前，它已经在航空航天、船舶、绘图速度更快、精度更高。目前，它已经在航空航天、船舶、建筑、土木、机械、电子、化工、美工、轻纺等

59、很多领域得到了广泛应用，建筑、土木、机械、电子、化工、美工、轻纺等很多领域得到了广泛应用，并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。并取得了丰硕的成果和巨大的经济效益。u autocad具有良好的用户界面，通过具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式交互菜单或命令行方式可进行各种可进行各种操作，它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会应用。操作，它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会应用。u autocad具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行，并支持分辨率由和工作站上运行，并支持分辨率

60、由320200到到20481024的各种图形显示的各种图形显示设备设备40多种，以及数字仪和鼠标器多种，以及数字仪和鼠标器30多种，绘图仪和打印机数十种，这就多种，绘图仪和打印机数十种，这就为为autocad的普及创造了条件。的普及创造了条件。 3.1 autocad简介简介http:/建筑cad郑州大学 土木工程学院 李静斌u autocad 软件具有如下基本特性：软件具有如下基本特性： 1. 具有完善的图形绘制功能；具有完善的图形绘制功能； 2. 具有强大的图形编辑功能；具有强大的图形编辑功能； 3. 可以采用多种方式进行二次开发或用户定制；可以采用多种方式进行二次开发或用户定制； 4.