一、 实践概述

在此次实践中， 我们在老师的带领下， 对土木工程中常用的一些计算机软件有了新的认识、 了解， 使我们在计算机操作上了有了更大的进步。

二、 主要内容

（一） 、 CAD

1、 定义

CAD 即计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design) 利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作的软件 。 简称 cad。在工程和产品设计中， 计算机可以帮助设计人员担负计算、 信息存储和制图等项工作。 CAD 还包含： 电气 CAD、 外贸结算 CAD、 加拿大元、 冠状动脉性心脏病、 计算机辅助诊断、 服装 CAD 等含义。

2、 系统组成

通常以具有图形功能的交互计算机系统为基础， 主要设备有： 计算机主机， 图形显示终端， 图形输入板， 绘图仪， 扫描仪， 打印机，磁带机， 以及各类软件。

（1 ）、 工程工作站

一般指具有超级小型机功能和三维图形处理能力的一种单用户交互式计算机系统。 它有较强的计算能力， 用规范的图形软件， 有高分辨率的显示终端， 可以联在资源共享的局域网上工作， 已形成最流行的 CAD 系统。

（2）、 个人计算机

pc 系统价格低廉， 操作方便， 使用灵活。 80 年代以后， pc 机性能不断翻新， 硬件和软件发展迅猛， 加之图形卡、 高分辨率图形显示器的应用， 以及 pc 机网络技术的发展， 由 pc 机构成的 cad 系统已大量涌现， 而且呈上升趋势。

（3）、 外围设备

除了计算机主机和一般的外围设备外， 计算机辅助设计主要使用图形输入输出设备。 交互图形系统对 cad 尤为重要。 图形输入设备的一般作用是把平面上点的坐标送入计算机。 常见的输入设备有键盘、 光笔、 触摸屏、 操纵杆、 跟踪球、 鼠标器、 图形输入板和数字化仪。 图形输出设备分为软拷贝和硬拷贝两大类。 软拷贝设备指各种图形显示设备， 是人机交互必不可少的； 硬拷贝设备常用作图形显示的附属设备， 它把屏幕上的图像复印出来， 以便保存。 常用的图形显示有三种： 有向束显示、 存储管显示和光栅扫描显示。 有向束显示应用最早， 为了使图像清晰， 电子束必须不断重画图形， 故又称刷新显示，它易于擦除和修改图形， 适于作交互图形的手段。 存储管显示保存图像而不必刷新， 故能显示大量数据， 且价格较低。 光栅扫描系统能提供彩色图像， 图像信息可存放在所谓帧缓冲存储器里， 图像的分辨率较高。

（4）、 软件

除计算机本身的软件如操作系统、 编译程序外， cad 主要使用交互式图形显示软件、 cad 应用软件和数据管理软件 3 类软件。 近年来国内快速崛起的浩辰 CAD、 中望 CAD 等， 和 AutoCAD， 他们都有很高度兼容， 也是用户的选择之一。

交互式图形显示软件用于图形显示的开窗、 剪辑、 观看， 图形的变换、 修改， 以及相应的人机交互。 cad 应用软件提供几何造型、 特征计算、 绘图等功能 ， 以完成面向机械、 广告、 建筑、 电气各专业领域的各种专门设计。 构造应用软件的四个要素是： 算法 、 数据结构、 用户界面和数据管理。 数据管理软件用于存储 、 检索和处理大量数据， 包括文字和图形信息。 为此， 需要建立工程数据库系统。 它同一般的数据库系统相比有如下特点： 数据类型更加多样， 设计过程中实体关系复杂， 库中数值和数据结构经常发生变动， 设计者的操作主要是一种实时性的交互处理。

（5）、 辅助模型

常用的 CAD 软件， 也就是所谓的三维制图软件， 较二维的图纸和二维的绘图软件（比如 AutoCAD） 而言， 三维 CAD 软件（比如中望 3D） 能够更加直观、 准确地反映实体和特征。

对于专业企业， 因为绘制目标不同， 还常存在有多种 CAD 系统并行的局面， 那么就需要配置统一的、 具备跨平台能力的零部件数据资源库， 将标准件库和外购件库内的模型数据以中间格式（比如通用的有 IGS、STEP 等）导出到三维构型系统当中去， 如主流的 AutodeskInventor ， SolidWorks,CATIA, 中 望 3D,Pro/E,AutoCAD,UGNX,,SolidEdge,Onespace 等。 

国外， 这种网络服务被称为“零部件图书馆” 或“数据资源仓库” 。 航天航空领域使用较多的为 Pro/E，飞机和汽车等复杂产品制造领域则使用 Catia 居多， 而在中小企业使用 Solidworks 较多。 在欧美和日本的 PLM 用户中， 基于互联网的PLM 零部件数据资源平台 LinkAble PARTcommunity（简称 PCOM）的知名度一点都不亚于今天我们所熟知的 BLOG 和 SNS 这样的网络平台。

3、 基本技术

主要包括交互技术、 图形变换技术、 曲面造型和实体造型技术等。在计算机辅助设计中， 交互技术是必不可少的。交互式 cad 系统，指用户在使用计算机系统进行设计时， 人和机器可以及时地交换信息。 采用交互式系统， 人们可以边构思 、 边打样、 边修改， 随时可从图形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果， 非常直观。图形变换的主要功能是把用户坐标系和图形输出设备的坐标系联系起来； 对图形作平移、 旋转、 缩放、 透视变换 ； 通过矩阵运算来实现图形变换。

计算机设计自动化计算机自身的 cad， 旨在实现计算机自身设计和研制过程的自动化或半自动化。 研究内容包括功能设计自动化和组装设计自动化， 涉及计算机硬件描述语言、 系统级模拟、 自动逻辑综合、 逻辑模拟、 微程序设计自动化、 自动逻辑划分、 自动布局布线，以及相应的交互图形系统和工程数据库系统。集成电路 cad 有时也列入计算机设计自动化的范围。

4、 基本功能

平面绘图： 能以多种方式创建直线、 圆、 椭圆、 圆环多边形、 样条曲线等基本图形对象。

绘图辅助工具： 提供了正交、 对象捕捉、 极轴追踪、 捕捉追踪等。绘图辅助工具。 正交功能使用户可以很方便地绘制水平、 竖直直线， 对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点， 而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。

编辑图形： CAD 具有强大的编辑功能， 可以移动、 复制、 旋转、阵列、 拉伸、 延长、 修剪、 缩放对象等。

标注尺寸： 可以创建多种类型尺寸， 标注外观可以自行设定。

书写文字： 能轻易在图形的任何位置、 沿任何方向书写文字， 可设定文字字体、 倾斜角度及宽度缩放比例等属性。

图层管理功能： 图形对象都位于某一图层上， 可设定图层颜色、线型、 线宽等特性。

三维绘图： 可创建3D 实体及表面模型， 能对实体本身进行编辑。

网络功能： 可将图形在网络上发布， 或是通过网络访问 AutoCAD资源。

数据交换 ： 提供了多种图形图像数据交换格式及相应命令。

5、 用途

工程制图： 建筑工程、 装饰设计、 环境艺术设计、 水电工程、 土木施工等等。

工业制图： 精密零件、 模具、 设备等。

服装加工： 服装制版。

电子工业： 印刷电路板设计。

广泛应用于土木建筑、 装饰装潢、 城市规划、 园林设计、 电子电路、 机械设计、 服装鞋帽、 航空航天、 轻工化工等诸多领域。

（二）、 PKPM

1、 概述

PKPM 是一个系列， 除了 建筑、 结构、 设备（给排水、 采暖、通风空调、 电气） 设计于一体的集成化 CAD 系统以外， 目前 PKPM还有建筑概预算系列（钢筋计算、 工程量计算、 工程计价）、 施工系列软件（投标系列、 安全计算系列、 施工技术系列）、 施工企业信息化（目前全国很多特级资质的企业都在用 PKPM 的信息化系统）。最早这个软件只有两个模块， PK（排架框架设计）、 PMCAD（平面辅助设计）， 因此合称 PKPM。 现在这两个模块依然还在， 功能大大加强， 更加入了大量功能更强大的模块

现在， PKPM 已经成为面向建筑工程全生命周期的集建筑、结构、设备、 节能、 概预算、 施工技术、 施工管理、 企业信息化于一体的大型建筑工程软件系统， 以其全方位发展的技术领域确立了在业界独一无二的领先地位。

2、 基本功能

（1 ）、 建筑模型的建立（提取）

直接从 DWG 文件中提取建筑模型进行节能设计。 可以最大程度的减轻建筑师的工作量， 在方案、 扩初和施工图等不同设计阶段方便的进行节能设计， 避免了二次建模的工作。

使用建模软件进行建模。 CHCE 软件提供了自带的建模工具， 可以快速高效的完成建筑模型的建立。

可以直接利用 PKPM 系软件的 PMCAD 建模数据。 如果有了PMCAD 的数据， 则可以直接进行下一步的节能设计工作。

（2）、 建筑节能设计计算

帮助设计师完成所有相关的热工计算， 提供了大量不同保温体系的墙体， 屋面和楼板类型， 可方便的查询各种保温体系的适用范围和特点。 自动计算建筑物的体形系数和窗墙比等参数， 直接读取建筑师在建筑设计中的各种门、 窗、 墙、 屋面、 柱、 房间等设计参数， 进行节能设计， 并根据《节能设计标准规范》 进行自动校核验算。

（3）、 动态能耗分析计算

CHEC 所采用的动态能耗分析计算程序， 依据《夏热冬冷地区的居住建筑节能设计标准》 JGJ1 34-2001 的规定， 按各地的全年气象数据， 对建筑物进行全年 8760 小时的逐时能耗分析计算， 计算出每平方米建筑面积的年采暖、 空调冷热量指标和耗电量指标， 并自动依据《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》 进行判断比较。 当计算结果不符合节能设计标准的要求时， 使用软件的维护结构设计功能， 可以方便地让您的设计满足节能设计的要求。

（4） 、 节能建筑的经济指标核算

能进行节能和非节能设计的工程造价比较； 能进行在达到相同保温效果下分析不同保温系统的工程造价比较； 帮助设计师和甲方选择最为合理的保温系统。

（5） 、 节能设计说明书和计算书

CHEC 软件可生成符合设计和审图要求的输出文件

3、 软件特点

（1 ）、 简单

对建筑师无需掌握热力学原理， 只要一次按键就可以得到相应的帮助。 各种计算机结果以不同的颜色直观的显示设计图纸上。

（2）、 人性避免形成一个单纯的计算程序， 在设计过程中随时帮助检验是否符合规范的标准， 如窗墙比、 围护结构的传热系数。 各种需要的数据自动读取， 生成计算结果直接输出、 并形成帮助说明。 克服单纯的计算软件所产生的设计过程和计算过程无法很好结合的弊端。

（3）、 智能如果在设计过程中缺少必要的参数， 自动以缺省参数作为第一选择， 并作相应的记录， 以方便建筑师以后修改和设定。 这样在保持设计的连贯性的同时， 也方便了设计者的再次修改。

4、 两大模块的介绍

钢筋砼框架、 框排架、 连续梁结构计算与施工图绘制软件 （PK）

（1 ） 、PK 模块具有二维结构计算和钢筋混凝土梁柱施工图绘制两大功能:

模块本身提供一个平面杆系的结构计算软件， 适用于工业与民用建筑中各种规则和复杂类型的框架结构、 框排架结构、 排架结构， 剪力墙简化成的壁式框架结构及连续梁， 拱形结构， 桁架等。 规模在30 层， 20 跨以内。

在整个 PKPM 系统中， PK 承担了钢筋混凝土梁、 柱施工图辅助设计的工作。 除接力 PK 二维计算结果， 可完成钢筋混凝土框架、 排架、 连续梁的施工图辅助设计外， 还可接力多高层三维分析软件 TAT、SATWE、 PMSAP 计算结果及砖混底框、 框支梁计算结果， 可为用户提供四种方式绘制梁、 柱施工图， 包括梁柱整体画、 梁柱分开画、梁柱钢筋平面图表示法和广东地区梁表柱表施工图， 绘制 1 00 层以下高层建筑的梁柱施工图。

PK 软件可处理梁柱正交或斜交、 梁错层， 抽梁抽柱， 底层柱不等高， 铰接屋面梁等各种情况， 可在任意位置设置挑梁、 牛腿和次梁，可绘制十几种截面形式的梁， 可绘制折梁、 加腋梁、 变截面梁， 矩型、工字梁、 园型柱或排架柱， 柱箍筋形式多样。

按新规范要求作强柱弱梁、 强剪弱弯、 节点核心、 柱轴压比， 柱体积配箍率的计算与验算， 还进行罕遇地震下薄弱层的弹塑性位移计算、 竖向地震力计算、 框架梁裂缝宽度计算、 梁挠度计算。按新规范和构造手册自动完成构造钢筋的配置。

具有很强的自动选筋、 层跨剖面归并、 自动布图等功能， 同时又给设计人员提供多种方式干预选钢筋、 布图、 构造筋等施工图绘制结果。 在中文菜单提示下， 提供丰富的计算模型简图及结果图形， 提供模板图及钢筋材料表。

可与“PMCAD” 软件联接， 自动导荷并生成结构计算所需的平面杆系数据文件。

程序最终可生成梁柱实配钢筋数据库， 为后续的时程分析、 概预算软件等提供数据。

（2） 、 结构平面计算机辅助设计软件 ( PMCAD )

PMCAD 是整个结构 CAD 的核心， 它建立的全楼结构模型是PKPM 各二维、 三维结构计算软件的前处理部分， 也是梁、 柱、 剪力墙、 楼板等施工图设计软件和基础 CAD 的必备接口软件。

PMCAD 也是建筑 CAD 与结构的必要接口。

用简便易学的人机交互方式输入各层平面布置及各层楼面的次梁、 预制板、 洞口、 错层、 挑檐等信息和外加荷载信息， 在人机交互过程中提供随时中断、 修改、 拷贝复制、 查询、 继续操作等功能。自动进行从楼板到次梁、 次梁到承重梁的荷载传导并自动计算结构自重， 自动计算人机交互方式输入的荷载， 形成整栋建筑的荷载数据库， 可由用户随时查询修改任何一部位数据。 由此数据可自动给PKPM 系列各结构计算软件提供数据文件， 也可为连续次梁和楼板计算提供数据。

绘制各种类型结构的结构平面图和楼板配筋图。 包括柱、 梁、 墙、洞口的平面布置、 尺寸、 偏轴、 画出轴线及总尺寸线， 画出预制板、次梁及楼板开洞布置， 计算现浇楼板内力与配筋并画出板配筋图。 画砖混结构圈梁构造柱节点大样图。

三、 总结

此次实践课上， 让我对 CAD 和 PKPM 在土木工程设计中的应用有了进一步的认识， 对它的理论知识有了更深的掌握， 在软件的操作上更加熟练。 这为我以后的工作垫定了一定的基础。