Конспект лекций по курсу «Компьютерные методы проектирования (КМП)»

12.Научные исследования в процессе инженерных изысканий для строительства;

13.Авторский надзор за использованием изысканий;

14.Инжиниринговые услуги по организации и проведению инженерных изысканий.

Выполнение инженерных изысканий предполагает: 1. Техническое задание; 2. Программа работ (ИИ); 3. Проведение ИИ 9 для обоснования инвестиций, для обоснования градостроительной документации, для строительства с целью разработки стадии «Проект»; для строительства с целью разработки стадии «Рабочая документация», для строительства в период возведения объекта (мониторинг); 4. Отчет текстовая часть (характеристика участка; прогноз и рекомендации; оценка опасности), графическая часть (карты, планы, разрезы, профили, таблицы параметров, характеристики показателей, каталоги данных и другие.

Для обработки «геологической» информации (инженерно - геологических изыскании) используются компьютерные программные средства (например, PLAXIS а также программные продукты: Autodesk Land Desktop, Autodesk Civil Design и PLATEIA и др.), с помощью которых выполняется, конечноэлементный анализ деформации и устойчивости в проектах, связанных с геотехнической инженерией и другие расчеты.

Для обработки геодезической информации и построения циф-

ровых карт местности (инженерно геодезических изысканий)

используются программные средства: Autodesk Land Desktop; Autodesk Survey; ПЛАНИКАД; CADrelief и др.

Для обработки инженерно-экологических изысканий широ-

ко используются различные программные комплексы (ПК) (например, Программа "ОБЛАКО", ПК "КЕДР для предприятий", ПК "ПРИЗМА-предприятие", «Эколог - город», «Эколог 2-ТП (Воздух)», «Озон», «Сброс», «Сток», «ЭкоОтчет» и др.).

3.2. Проектирование генерального плана, транспорта

Генеральный план (стадия Проект) содержит рабочие чертежи, общие данные по ним, разбивочный план, план организации рельефа, сводный план инженерных сетей, план благоустройства территории, выносные элементы (фрагменты, узлы), ведомость строительных и монтажных работ и др.

21

В состав документации генерального плана входят: чертежи генерального плана (основной комплект чертежей марки ГП.); эскизы чертежей общих видов нетиповых изделий, конструкций, устройств и малых архитектурных форм; ведомость потребности в материалах; ведомость объемов строительных и монтажных работ.

Рабочую документацию генеральных планов выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 21.508-93, ГОСТ 21.101 и других взаимосвязанных стандартов системы проектной документации для строительства (СПДС). В состав рабочей документации генерального плана входят рабочие чертежи генерального плана (основной комплект рабочих чертежей марки ГП.

При объединении в одном основном комплекте рабочих чертежей генерального плана и сооружений транспорта основному комплекту рабочих чертежей присваивают марку ГП).

Для проектирования генеральных планов и вертикальной планировки объектов промышленного назначения, городской застройки, специальных объектов, а также для проектирования автомобильных дорог предназначен Программный комплекс ПЛАНИКАД (Планикад v3.5) в среде пакета Автокад 12, 13, 14 и др.

РАЗДЕЛ 4. АВТОМАТИЗАЦИЯ АРХИТЕКТУРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ДИЗАЙНА. ОБЗОР ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ АРХИТЕКТУРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ИДИЗАЙНА

4.1.Виды, типы зданий и сооружений. Характеристики объемно-планировочных решений. Особенности архитектурного проектирования

Здание — это построенный объект, который состоит из несущих и ограждающих конструкций, образующих наземный замкнутый объем, предназначенный для проживания человека и осуществления им различного рода деятельности.

Здания могут быть различного типа вида. В зданиях различают: подземную часть, которая расположена ниже тротуара или отмостки, и надземную. Здания делятся на части по высоте. Этаж, подвал – элементы этого деления.

22

Жилые здания. Жилые здания можно разделить: по продолжительности пребывания людей: квартирные дома для постоянного проживания; общежития для длительного проживания; гостиницы для кратковременного проживания.

В соответствии с назначением здания, изменяются состав и размеры помещений по главной ячейке. Каждая ячейка содержит основные (жилые) комнаты и подсобные помещения (кухня, ванная…). По этажности: малоэтажные (1-2 этажа); среднеэтажные (3-5 этажа); повышенной этажности (6-9 этажей); много-

этажные (от10 и более этажей). По конструктивному решению.

Панельные, из штучных материалов, монолитные. По архитектурной планировке: жилые здания секционного типа; блокированные жилые дома; жилые здания галерейного типа; жилые здания коридорного типа; жилые индивидуальные дома; мобильные дома.

Индивидуальный жилой дом. Одно-, двухквартирные жилые дома с приусадебными индивидуальными участками и вспомогательными хозяйственными постройками принято называть усадебными.

Блокированные дома - малоэтажные жилые дома, состоящие из расположенных в ряд жилых ячеек, каждая из которых имеет самостоятельный вход и отдельный садовый участок. Блокированный дом может быть одно-, двух-, и трёхэтажным и состоять из одного и более блоков - неделимых объёмно-планировочных элементов, скомпонованных из различного числа квартир. В блокированных домах, как правило, применяются три основных типа квартир: одноэтажные - в двухэтажных блоках; одноэтажные - в двухэтажных блоках (поэтажные квартиры); одвухэтажные (коттеджного типа) квартиры.

Секционные, коридорные, галерейные малоэтажные до-

ма. Секционные дома состоят из одной, нескольких, одинаковых или разных по планировке секций и отличаются этажностью, протяжённостью и конфигурацией плана. Секции делятся на широтные и меридиальные, со свободной, частично ограниченной ориентацией. В зависимости от расположения в плане дома различают три основных типа секций: рядовые, торцевые и поворотные, причём каждая из них может иметь разные варианты формы в плане.

23

Многоэтажные жилые здания - наиболее массовый вид строительства. Они должны отвечать многим требованиям: функциональным, конструктивным, художественным. Наиболее общие требования к многоэтажным зданиям всех типов - обеспечение огнестойкости и долговечности конструкций, поэтому для зданий выше пяти этажей номенклатура строительных материалов несущего остова ограничена каменными, бетонными и железобетонными материалами.

Общественные здания предназначаются для постоянного и временного пребывания людей при осуществлении в этих зданиях определенных функций, процессов, связанных с образованием, здравоохранением, зрелищами, спортом. Общественные здания содержат разнородные структурные элементы: очень крупные (зрительные, торговые, спортивные); средних размеров (учебные помещения, больничные палаты); мелкие (конторские, лечебные кабинеты).

Общественные здания классифицируются по признакам:

функциональное назначение. Специализированные здания:

школа, музей, больница, театр…Универсальные здания предназначены для многофункционального использования. Это киноконцертные залы, дворцы спорта, здания торговли, проектных организаций, НИИ; повторяемость, этажность, конструктив-

ное решение.

Для всех видов общественных зданий присущи основные планировочные элементы: помещения основного функционального назначения (в административных зданиях — рабочие кабинеты, комнаты; в зальных помещениях — залы, в торговых зданиях и зданиях общественного питания — торговые и обеденные залы, в библиотеках - читальные залы и книгохранилища и т. д.); входной узел — в составе тамбура, вестибюля и гардероба; узел вертикального транспорта — лестницы, лифты; помещения движения

ираспределения людских потоков в коридорных зданиях — коридоры и рекреации; в театральных - фойе и кулуары; санитарный узел - туалеты, умывальники, комнаты; личной гигиены.

Общественные здания обслуживания населения жилого района. Основными общественными зданиями обслуживания населения жилого района являются магазины (булочная, овощи-фрукты

итак далее), торговые центры и рынки.

24

Промышленные здания. Промышленные здания бывают одноэтажные и многоэтажные.

По признаку расположения помещений различают следующие объемно-планировочные решения зданий: анфиладная, в том

числе система планировки с горизонтальными коммуникационными помещениями; коридорно-кольцевая композиция; секционная система; зальная система.

При этом одноэтажные здания возводят в виде сплошной или

павильонной застройки с пролетной, ячейковой, зальной схемами.

Здания сплошной застройки представляют собой сблокиро-

ванный корпус с простой квадратной или прямоугольной фор-

мой плана без пристроек: фонарные и бесфонарные здания сплошной застройки. Здания павильонной застройки с относи-

тельно небольшим числом пролетов возводят для предприятий с производственными процессами, нуждающимися в активной аэрации, естественном освещении. Пролетные здания используют для предприятий с постоянной и единой направленностью технологического потока. Ячейковые здания с квадратной или близкой к квадрату сеткой колонн чаще всего проектируют в виде зданий сплошной застройки. Здания зального типа с пролетами до 100м и более не являются массовыми и их объемно планировочные или конструктивные решения не подвергаются жесткой унификации. Двухэтажные здания проектируют обычно со сплошной застройкой.

Многоэтажные здания применяются для предприятий легкой, химической промышленности, легкого машиностроения и приборостроения. Многоэтажным зданиям обычно придают прямоугольную форму плана, что позволяет унифицировать и типизировать конструкции. Многоэтажные здания классифицируют на здания малой, средней и большой гибкости.

Требования к зданиям. Любое здание должно, прежде всего, соответствовать своему назначению, т. е. обладать необходимыми эксплуатационными качествами, создавая наилучшие условия для быта и труда людей и протекания производственного процесса. Здания должны быть прочными, жесткими, устойчивыми, долговечными, удовлетворять санитарно-гигиеническим, противопожарным, экономическим и архитектурным требованиям.

25

4.2. Обзор программных продуктов для архитектурного проектирования и дизайна

В настоящее время ведущей компанией, которая поставляет на российский рынок программные продукты по архитектурному проектированию и дизайну является Autodesk. Она выпустила продукты по архитектурно-строительному проектированию:

AutoCAD Revit Architecture Suite, Autodesk Revit Architecture, AutoCAD Architecture, AutoCAD Civil 3D, AutoCAD Revit Structure Suite, Autodesk Revit Structure и др. Известны и дру-

гие программные продукты: PlanTracer, разработанный компа-

нией Consistent Software и т.п.

4.2.1. Программные средства для архитектурного проектирования

Программные средства для архитектурного проектирования -

это Graphisoft ArchiCAD 10 RUS; Nemetschek ALLPLAN 2006.1 RUS и др.

4.2.2. Программные средства для дизайна

Программные средства для дизайна - это 3D-FLAT 7.0, Серия АС. Отделка, Столярка 2.5, К3-Мебель 5.5 и многие другие.

РАЗДЕЛ 5 АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ОБЗОР ОСНОВНЫХ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

5.1.Общие сведения о строительных конструкциях зданий

исооружений

Каждое здание (сооружение) состоит из отдельных взаимосвязанных структурных частей (конструктивных элементов).

Строительные конструкции можно классифицировать: по геометрическому признаку (массивы, брусья, плиты и оболочки и т.д.); с точки зрения статики конструкции (статически определимые и статически неопределимые); по используемым материалам (стальные, деревянные, бетонные и т.д.); по функциям, которые «несут» конструкции (фундаменты, стены, отдельные опоры, пе-

26

рекрытия, крыши (покрытия), лестницы и т.д.); по восприятию нагрузки и воздействий (несущие конструкции, ограждающие конструкции).

Материалы для строительных конструкций: природные каменные материалы, стекло и плавленые каменные изделия, строительная керамика, неорганические вяжущие вещества, бетоны, строительные растворы, металлические материалы и изделия, сборные железобетонные изделия и конструкции, силикатные изделия, древесные материалы и изделия, теплоизоля-

лия, композиционные строительные материалы, лакокрасочные материалы, акустические материалы, помимо этого строительные материалы можно разделить на конструкционные, изоляционные и отделочные. Наиболее распространены в качестве конструкционных материалов, т.е. применяются для несущих конструкций: сталь, железобетон, древесина и кирпич (камень).

Материалы для проектируемых конструкций принимаются с учетом рекомендаций строительных норм и правил (СНиП), указания которых детализируются соответствующими сводами правил (СП). Строительные нормы и правила, по которым производится расчет строительных конструкций, состоят из нескольких

«Алюминиевые конструкции»; СНиП 11-25-80 «Деревянные конструкции»; СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»; СНиП 11-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».

5.2. Требования к строительным конструкциям

Любая конструкция здания должна, прежде всего, соответствовать своему назначению, т. е. обладать необходимыми эксплуатационными качествами, создавая наилучшие условия для быта и труда людей и протекания производственного процесса.

Конструкции здания должны быть прочными, жесткими, устойчивыми, долговечными, удовлетворять санитарногигиеническим, противопожарным, экономическим и архитектурным требованиям:

27

1.Прочность - способность воспринимать силовые нагрузки и воздействия без разрушения. Понятие прочности можно опреде-

лить как неразрушаемость конструкции в течение всего периода

ееэксплуатации.

2.Устойчивость - способность конструкции сохранять равновесие при силовых нагрузках и воздействиях. Устойчивость - это сохранение формы конструкции.

Так, в случае потери устойчивости конструкция, которая до приложения нагрузки имела одну форму, например прямолинейную, после приложения нагрузки принимает другую — криволинейную. Деформации, возникающие при потере устойчивости, в отличие от изгиба, как правило, не совпадают с плоскостью действия нагрузок.

3.Жесткость - способность конструкции осуществлять свои статические функции с малыми заранее заданными величинами деформации. Когда говорят о жесткости конструкции, прежде всего, имеют в виду сопротивляемость деформациям, например прогибам или поворотам сечения. Такие деформации происходят в направлении действия нагрузок. Если они превосходят какие-то значения, установленные нормами, то говорят о недостаточной жесткости или чрезмерной гибкости.

4.Долговечность - предельный срок сохранения физических качеств конструкции здания в процессе эксплуатации.

5.Огнестойкость. Здания по огнестойкости разделяют на 5 степеней, причем I степень соответствует наибольшей огнестойкости, V - наименьшей. Требуемая степень огнестойкости связана с типом здания или сооружения, его конструкциями.

6.Капитальность. Все здания и сооружения по капитально-

сти делят на 4 класса в зависимости от требований к долговечности и огнестойкости основных конструкций, а также к эксплуатационным качествам. К I классу относят уникальные здания и сооружения, удовлетворяющие наиболее высоким требованиям, а к IV классу - здания и сооружения с минимальными требованиями по долговечности, огнестойкости и эксплуатационным качествам.

7.Архитектурно-художественная выразительность. Кроме перечисленных требований конструкции должны придавать зданию, сооружению архитектурно-художественную выразительность.

28

8.Восприятие силовых и другие воздействий, передача их на нижележащие конструкции. «Строительные конструкции» главным образом, рассматриваются, как несущие конструкции зданий

исооружений, которые воспринимают воздействия (нагрузки) и затем передают их на фундаменты и на грунт. Несущие конструкции должны отвечать требованиям, предъявляемым к самим зданиям и сооружениям в отношении долговечности, огнестойкости, индустриальности, унификации и др.

9.Надежность. Не останавливаясь на подробном описании всех предъявляемых к конструкциям требований, ограничимся рассмотрением такого свойства, как надежность, т.е. способность конструкции сохранять свои эксплуатационные качества в течение всего срока службы сооружения, а также в период ее транспортирования с завода на строительную площадку и в момент монтажа. Главным показателем надежности несущей конструкции является безопасная (безаварийная) ее работа под действием внешних нагрузок и различных воздействий, возникающих при эксплуатации (температурных, коррозионных, сейсмических

идр.). С понятиями надежности и безопасной работы конструкций тесно связаны такие более частные проявления этих свойств,

как прочность, жесткость и устойчивость, которые относятся как к зданиям и сооружениям в целом, так и к отдельно взятым несущим конструкциям.

5.3. Основы расчета строительных конструкций. Общие понятия

Методы расчета строительных конструкций

1.Метод расчета по предельным состояниям; по допускаемым напряжениям; по разрушающим нагрузкам.

2.Статистический расчет строительных конструкций. Развитие метода предельных состояний на основе статистического подхода.

3.Оценка прочности строительных конструкций при простом

исложном напряженных состояниях.

4.Численные методы расчета, в том числе: метод конечных элементов.

5.Расчет строительных конструкций за пределом упругости на основе теории пластичности и теории малых упругопластических

29

деформаций. Простое нагружение. Разгрузка. Идеальный упругопластический материал и условие текучести. Экстремальные вариационные принципы. Изгиб балок из упругопластического материала. Предельное состояние неразрезных балок и рам. Шарниры пластичности. Совместное действие нескольких силовых факторов и внешней среды.

6.Расчет конструкций из композитных материалов. Особенности расчета конструкций из композитных материалов.

7.Расчет конструкций с учетом образования трещин, в том числе на примере железобетона. Перераспределение усилий в статически неопределимых системах, работающих за пределом упругости, адаптация строительных конструкций.

8.Расчет устойчивости строительных конструкций. Критерии устойчивости. Потеря устойчивости как предельное состояние. Устойчивость сжатых и сжато-изогнутых стержней за пределом упругости. За критическое поведение стержня в системе.

9.Расчет конструкций с учетом физической и геометрической нелинейности.

10.Расчет конструкций из материалов, свойства которых изменяются во времени. Основные модели и уравнения теории ползучести для различных материалов. Устойчивость сжатых и сжа- то-изогнутых стержней при ползучести.

11.Расчет строительных конструкций на динамические нагрузки. Свободные и вынужденные колебания упругих систем. Диссипативные свойства конструкций и их учет при расчете на динамические нагрузки. Особенности расчета конструкций на сейсмические нагрузки.

13.Расчет конструкций на воздействие климатической и технологической температуры.

14.Расчет звукоизоляции и сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

5.3.1. Расчет строительных конструкций по предельным состояниям

Метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям имеет своей целью не допустить наступления ни одного из предельных состояний, которые могут возникнуть в конструкции (здании) при их эксплуатации в течение всего срока службы, а также при их возведении.

30