清華CAD需求分析報(bào)告

1、需求分析報(bào)告一、系統(tǒng)定位1、系統(tǒng)背景當(dāng)前，建筑信息模型（Building In formation Model ing , BIM）理念，即在建筑行業(yè)中各部門各專業(yè)之間協(xié)同工作的概念已越來(lái)越為國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者與工程技術(shù)人員所關(guān)注。同樣的,在建筑業(yè)建立完善的BIM軟件體系已經(jīng)迫在眉睫，BIM技術(shù)的核心是在建筑全生命過(guò)程中建筑信息 的共享與轉(zhuǎn)換。本軟件基于BIM理念和IFC標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期過(guò)程中的協(xié)同工作為目標(biāo)，為結(jié)構(gòu)工程師提供先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法。2、現(xiàn)有類似軟件系統(tǒng)工作方式簡(jiǎn)介結(jié)構(gòu)建模功能：基于構(gòu)件進(jìn)行建模，如今市場(chǎng)上應(yīng)用最為廣泛的是建研院開發(fā)的pkpm,另外還有一些其他的建模軟件

2、尚未在我國(guó)得到廣發(fā)運(yùn)用，如 Revit等。PkPm建模軟件需要用戶手動(dòng) 操作，不能利用已有的設(shè)計(jì)圖紙或已建的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了重復(fù)工作，對(duì)于一些大型工程其工作量巨 大。Revit軟件已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)的建筑模型構(gòu)筑，如樓板，梁柱的具體參數(shù)以及配筋，但無(wú)法進(jìn)行 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算，配筋仍需要用戶手動(dòng)輸入。結(jié)構(gòu)分析方面：現(xiàn)在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域基本上使用有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，如 SAP2000, Ansys等， 但大都缺乏有效地導(dǎo)入建筑模型的接口，與pkpm相同，需要用戶重新建模，另外國(guó)外軟件大都不支持中國(guó)規(guī)范，由于設(shè)計(jì)思路的不一致，導(dǎo)致二次開發(fā)的困難。3、系統(tǒng)定位3.1系統(tǒng)主要目標(biāo)功能定位BIMpkcad系統(tǒng)是

3、基于BIM技術(shù)的鋼筋混凝土設(shè)計(jì)軟件，目標(biāo)是在已有的BIM建筑模型軟件的基礎(chǔ)上，開發(fā)實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土模型建立，結(jié)構(gòu)分析，配筋出圖等一系列功能。為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)院大 幅減少工作強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)建筑全生命過(guò)程中建筑信息的共享與轉(zhuǎn)換以及各部門各專業(yè)之間的協(xié)同工作。 主要目標(biāo)：1）利用已有BIM模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算模型生成；2）禾U用已建結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)有限元計(jì)算，配筋，成圖；3）采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)，儲(chǔ)存梁柱板等信息，根據(jù)已建結(jié)構(gòu)模型反饋建筑模型進(jìn)行協(xié)同工 作；3.2用戶群定位本軟件的擬面向用戶主要為建筑行業(yè)從業(yè)企業(yè)的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，用于進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要用戶具備以下能力：1）了解基本CAD操作2）了解鋼

4、筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及規(guī)范在服務(wù)用戶方面，本軟件力求做到建模、計(jì)算流程清晰，輸入輸出界面簡(jiǎn)潔，使用戶能夠把更多的精力投入到思考設(shè)計(jì)方案而不是繁瑣的繪圖之中，為用戶提供最大的便利。二、系統(tǒng)的意義及創(chuàng)新點(diǎn)1、系統(tǒng)的意義該系統(tǒng)為基于BIM技術(shù)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，重要意義在于利用已有的建筑模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，減 少結(jié)構(gòu)工程師的重復(fù)勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)師與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，達(dá)到協(xié)同工作的目的。2、系統(tǒng)相對(duì)于同類軟件的創(chuàng)新點(diǎn)1） BIM建筑模型既是構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)，也是結(jié)構(gòu)模型的外部參照，原有的梁柱板等構(gòu)建信息會(huì)保留到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，結(jié)構(gòu)工程師可以繼續(xù)定義新的梁板柱，并添加到原模型中，但并不會(huì)

5、改變建筑模型，建筑模型由建筑設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)修改；2） 自動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)模型中與建筑模型中不符的位置，并高亮顯示，提示結(jié)構(gòu)工程師已超出建筑模型實(shí)體，并記錄反饋給建筑設(shè)計(jì)師，要求其修改建筑模型，如無(wú)法達(dá)成一致，模型將自動(dòng)鎖定；3） 由結(jié)構(gòu)計(jì)算模型反饋生成建筑計(jì)算模型，為建筑設(shè)計(jì)師提供參考，并計(jì)算用戶實(shí)際使用面積；4）三維顯示構(gòu)件的配筋狀況，隨時(shí)讀取任意截面的形狀及配筋；5） 支持多種建筑模型文件格式，如：.rvt，.skp格式等，并自動(dòng)生成建筑設(shè)計(jì)師未畫完整的構(gòu)件，如沒有厚度的墻、樓板等；6）采用參數(shù)化設(shè)計(jì)方法，實(shí)時(shí)修改相關(guān)數(shù)據(jù)，顯示結(jié)構(gòu)模型。三、系統(tǒng)需求1、功能需求本軟件系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能按照結(jié)構(gòu)建模、

6、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析及結(jié)果輸出三大部分組成，具體功能如下表：功能用戶輸入系統(tǒng)處理法系統(tǒng)輸出導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通根據(jù)用戶打開的IFC文件建按照所生成的鋼筋混IFC模型過(guò)輸入命令，系統(tǒng)顯示對(duì)話框，模，自動(dòng)完善建筑模型并形凝土框架模型顯示在文件打開相關(guān)的IFC文件，導(dǎo)入模型成完整的鋼筋混凝土框架模 型，導(dǎo)入所有的梁柱板參數(shù)信 息，以備修改或調(diào)用屏幕視口之中，同時(shí)顯 示軸網(wǎng)以及必要的尺寸 標(biāo)注繪圖基本用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通根據(jù)用戶輸入的參數(shù)，設(shè)定根據(jù)設(shè)定的圖幅和比設(shè)置過(guò)輸入命令，系統(tǒng)顯示對(duì)話框， 用戶在對(duì)話框中指定相關(guān)參 數(shù)， 包括繪圖比例，圖幅大小，指定 圖簽以及圖簽插入圖層等圖幅和繪圖比

7、例，在模型空 間之中的相應(yīng)圖層插入圖 簽例，將圖簽顯示出來(lái)布置柱網(wǎng)用戶通過(guò)單擊已有的柱，修改柱 的有關(guān)截面、高度參數(shù)；用戶通過(guò)柱定義，定義新的柱并 添加到結(jié)構(gòu)中記錄用戶修改的柱，生成新的 柱截面并保存到構(gòu)件數(shù)據(jù)庫(kù)， 記錄新柱的位置并保存顯示生成的柱網(wǎng)模型繪制梁用戶通過(guò)單擊已有的梁，修改梁 的有關(guān)截面參數(shù)；用戶通過(guò)梁定 義，定義新的梁并添加到結(jié)構(gòu)中根據(jù)用戶選擇的截面形式 和尺寸及拖動(dòng)的長(zhǎng)度，生成 相應(yīng)梁的模型顯示生成的梁模型繪制板用戶通過(guò)單擊已有的板，修改 板 的有關(guān)截面參數(shù)；定義新的板可 以添加預(yù)制板；通過(guò)修改板邊 界，修改板的面積根據(jù)用戶的選擇生成相應(yīng) 的樓板或屋面板顯示生成的板模型繪制墻體

8、用戶通過(guò)單擊已有的墻，修改墻 的有關(guān)截面參數(shù)；用戶通過(guò) 墻正 義，正義新的墻并添加到結(jié)構(gòu)中考慮層高根據(jù)用戶的選擇生成墻體的模型生成相應(yīng)的墻體模型模型兼容 性檢查用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通 過(guò)輸入命令，選擇模型兼容性檢根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，自動(dòng)判斷 是否有不合理的模型部分，例反饋相應(yīng)的信息，對(duì) 于錯(cuò)誤的構(gòu)件予以高查命令如梁繪制錯(cuò)誤導(dǎo)致兩端沒有搭 接等情況亮顯示，并給出自動(dòng) 分析認(rèn)為的錯(cuò)誤原因建筑模型用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通對(duì)結(jié)構(gòu)模型和建筑模型進(jìn)反饋相應(yīng)的信息，對(duì)干涉檢查過(guò)輸入命令，選擇建筑模型檢查命令行干涉檢查于結(jié)構(gòu)模型超出建筑 模型的部分高亮顯示，提示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師塊 模結(jié)構(gòu)建模反饋協(xié)調(diào)用戶通過(guò)單擊菜

9、單命令或者通記錄結(jié)構(gòu)模型超出建筑模過(guò)輸入命令，選擇反饋協(xié)調(diào)命型的部分，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)或e-mail通知建筑設(shè)計(jì)師已發(fā)送通知；反饋建筑設(shè)計(jì)師修改方案1.2結(jié)構(gòu)計(jì)算分析功能用戶輸入系統(tǒng)處理法系統(tǒng)輸出輸入荷載用戶選擇結(jié)構(gòu)構(gòu)件，然后通值過(guò)單擊菜單命令或者通過(guò)輸入命令，系統(tǒng)顯示對(duì)話框，用戶在對(duì)話框中指定荷 載類型和大小等給相應(yīng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)件增加屬性， 使之具有相應(yīng)的荷載。同時(shí)通 過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸和高度 等相關(guān)參數(shù)計(jì)算相應(yīng)的結(jié)構(gòu)自 重荷載值顯示荷載的效果圖自動(dòng)生成荷載值用戶選擇樓體所屬類型，通 過(guò)規(guī)范數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)加載活 何載程序自動(dòng)將相應(yīng)的荷載提取出 來(lái)，并方口在相應(yīng)的板件上。同時(shí) 通過(guò)結(jié)構(gòu)的截面尺寸和周度等相

10、 關(guān)參數(shù)計(jì)算相應(yīng)的結(jié)構(gòu)自重何載 值顯示荷載的效果圖水平荷載參數(shù)計(jì)算用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通 過(guò)輸入命令，系統(tǒng)顯示對(duì)話 框，用戶在其中輸入工 程基本 信息，包括場(chǎng)地條件，風(fēng)荷載 標(biāo)準(zhǔn)值，建筑物高度，抗震設(shè) 防烈度等根據(jù)用戶輸入的條件從數(shù)據(jù)庫(kù)中 提取相應(yīng)的數(shù)值，計(jì)算水平何載 的大小以及作用點(diǎn)顯示水平何載示意圖梁板內(nèi)力及配筋計(jì)點(diǎn)選計(jì)算根據(jù)何載值計(jì)算梁板內(nèi)力，計(jì) 算 相應(yīng)的配筋值。如果計(jì)算得梁板梁板配筋形式示意圖。算：截面不符合要求，則提示用戶進(jìn)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析行相應(yīng)的改動(dòng)，并提供自動(dòng)修正 的策略和建議值。荷載組合點(diǎn)選計(jì)算根據(jù)翌向及水平荷載下算得的內(nèi)各構(gòu)件的配筋設(shè)計(jì)及梁柱截力進(jìn)行內(nèi)力組合，根據(jù)內(nèi)力組合面

11、配筋設(shè)進(jìn)行梁柱截面配筋設(shè)計(jì)，如果計(jì)計(jì)算得梁柱截面不符合要求，則提示用戶進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng)，并提供自動(dòng)修正的策略和 建議值。結(jié)構(gòu)內(nèi)力選擇要查看的構(gòu)件讀取相應(yīng)構(gòu)件的內(nèi)力值及配筋顯示當(dāng)前構(gòu)件在各種及配筋查值。工況下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力以看及配筋情況?？梢酝ㄟ^(guò)點(diǎn)選構(gòu)件或通過(guò)截面選項(xiàng)查看結(jié)構(gòu)優(yōu)化約束條件，如用鋼量最小或總 計(jì)算結(jié)構(gòu)工程量，并根據(jù)所給的 結(jié)構(gòu)模型及相應(yīng)的配 筋設(shè)計(jì)費(fèi)用最低等以及相應(yīng)材料的單約束條件優(yōu)化截面設(shè)計(jì)，采用一情況。價(jià)。定模數(shù)的枚舉法以實(shí)現(xiàn)所要求的目的。節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)用戶選擇節(jié)點(diǎn)，通過(guò)單擊菜單 根據(jù)相關(guān)要求，選擇可用的節(jié)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)相關(guān)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造 詳命令或者通過(guò)輸入命令，系統(tǒng)的構(gòu)造圖。顯示對(duì)話框，選擇可供使

12、用的 標(biāo)準(zhǔn)圖集。13結(jié)構(gòu)建模及計(jì)算結(jié)果輸出模塊功能用戶輸入系統(tǒng)處理法系統(tǒng)輸出施工圖設(shè)用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通根據(jù)相關(guān)計(jì)算結(jié)果分部分根據(jù)用戶選擇的構(gòu)件過(guò)輸入命令使用此功能繪制各結(jié)構(gòu)的施工圖，并保顯示相應(yīng)的施工圖存成相關(guān)的文件結(jié)構(gòu)建模及計(jì)算結(jié)果輸出節(jié)點(diǎn)詳圖 設(shè)計(jì)用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通 過(guò)輸入命令使用此功能。進(jìn)行全部節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，并分部保 存各節(jié)點(diǎn)詳圖用戶可通過(guò)選擇節(jié)點(diǎn)來(lái)查看構(gòu)造詳圖結(jié)構(gòu)分析 報(bào)告用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通 過(guò)輸入命令使用此功能根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果和預(yù)置的模 板，輸出word格式的結(jié)構(gòu)分 析報(bào)告相應(yīng)的word文件相關(guān)計(jì)算 文件用戶通過(guò)單擊菜單命令或者通 過(guò)輸入命令使用此功能，顯示 相關(guān)

13、對(duì)話框系統(tǒng)根據(jù)用戶的選擇，根據(jù) 給正的格式，生成數(shù)據(jù)庫(kù)義 件、exce|文件或其他軟件相應(yīng)文件及輸出提 示。（如sap2000）的數(shù)據(jù)分析2數(shù)據(jù)需求文件本系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式與其他程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時(shí)使用了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以便于管理數(shù)據(jù)以及進(jìn)一步的開發(fā)工作。3性能及運(yùn)行環(huán)境需求3.1設(shè)備以軟件開發(fā)者的設(shè)備為準(zhǔn)，所需最低端硬件為個(gè)人微機(jī)，對(duì)其主機(jī)的要求見下：1）CPU雙核處理器以上，主頻在2.4GHz以上。2）內(nèi)存：2GB以上。3）硬盤：10GB以上。3.2支持軟件操作系統(tǒng)：Windows XP, Windows 7， Mac OS X。開發(fā)語(yǔ)言：Visual C+3.3 接口1、用戶接口）命令接口通過(guò)系統(tǒng)中命令行的方式輸入用戶的命令，讓系統(tǒng)執(zhí)行相關(guān)操作。）圖形接口采用圖形化操作界面，利用菜單、對(duì)話框的形式進(jìn)行人機(jī)交互，方便用戶直觀、便捷 地進(jìn)行相關(guān)的操作。2、硬件接口1）鼠標(biāo)接口