Современные программные средства для решения задач организации строительства

Как правило, проект включает в себя большое количество разделов, в которых объект проектирования рассматривается с точки зрения технологии, архитектуры, несущих конструкций, инженерного оборудования, сетей и т. п. Эти материалы представлены в форме чертежей, схем, таблиц, графиков и текстов. Для разработки каждого из разделов проекта используют так называемое специализированное программное обеспечение. В некоторых случаях для создания раздела достаточно иметь лишь одну программу, например, для выпуска смет. В других случаях в пределах одного раздела проекта могут использоваться несколько различных программ, каждая из которых предназначена для решения своего класса задач. Например, для расчета конструкций и конструирования (включая выпуск рабочих чертежей), чаще всего используют различные программы.

Каталоги компаний, которые занимаются распространением программ для строительного проектирования, насчитывают сотни наименований программ отечественных и зарубежных производителей по всем разделам проекта.

К универсальным базовым программам принадлежит один из наиболее популярных инструментов для выпуска проектной документации — система АutoСАD компании Autodesk, а также системы КОМПАС-ГРАФИК российской компании АСКОН и Micro Station (Bentley Systems). На сегодня АutoСАD — это почти мировой стандарт в области систем автоматизированного проектирования (САПР), реализованных на персональных компьютерах. Форматы файлов DWG и DXF системы АutoСАD стали стандартом обмена данных для большинства программ. Универсальность системы, кроме того, обеспечивает большое количество специализированных программных «надстроек», создаваемых многими независимыми разработчиками и подключенных к АutoСАD. В таких надстроек, например, относятся системы архитектурного проектирования Architectural Desktop (Autodesk) и Project Studio (Москва), архитектурно-строительная линия МАЭСТРО (Группа Маэстро, Киев), приложения для оформления архитектурно-строительных чертежей СПДС GraphiCS (СЅ), ПАРКС (Мединвестпроект, Киев) и др.

К базовым, как правило, относятся и системы архитектурного проектирования. Это связано с тем, что разработка большинства разделов проекта выполняется на основе архитектурной модели (объемно-планировочного решения, что является ее основой), и наличие этой модели составляет если не обязательную, то желательное условие для автоматизации выпуска проектной документации. Кроме указанных выше систем, широкое применение в практике проектирования нашли системы ArchiCAD (Graphisoft, Венгрия) и ALLPLAN (Nemetschek, Германия), которые используют собственное графическое окружение. Для создания новых приложений упомянутые системы в своем составе имеют специальные программные средства, которые называют интерфейсом прикладных программ — Application Program Interface (API). Эти средства используют разработчики программного обеспечения и с их помощью созданы программы для передачи геометрии здания в системы расчета и проектирования конструкций, пространственного трассировку систем воздуховодов и кондиционирования, разводка по зданию сетей энергоснабжения и многих других.

Для автоматизации проектирования металлических конструкций используют специальные программы, которые учитывают специфику конструкций этого вида. К ним относятся комплексы StruCAD (AcaCAD Software), HyperSteel (Германия), RealSteel (InRe, Литва) и др. (две последние из упомянутых программ составляют приложение AutoCAD). Отличительным признаком этого вида программного обеспечения есть развитые средства трехмерного графического моделирования конструкции и автоматическое формирование на основе этой модели комплектов чертежей марок КМ и КМД. Более того, как дополнение к программе StruCAD разработчики предлагают дополнительные модули, среди которых модуль для создания программ управления станками с числовым программным управлением, на которых изготавливают элементы металлоконструкций, то есть осуществляется переход от САD к САМ.

Современные промышленные программные продукты, ориентированные на решение задач проектирования конструкций, условно можно разделить на три группы:

• 1. Вычислительные системы, предназначенные для прочностного анализа конструкций.
• 2. Программы для выполнения проверок несущей способности элементов конструкций на соответствие действующим нормам проектирования.
• 3. Проектировочные программы, которые выполняют формирование и выпуск рабочих чертежей, спецификаций и других материалов, предусмотренных проектом.

Условность такого деления объясняется тем, что в состав вычислительных систем могут входить, например, модули для подбора арматуры в элементах железобетонных конструкций и проверки сечений металлических конструкций, а в состав программ второй группы — модули выпуска рабочих чертежей.

Кроме того, существует большое количество вспомогательных программ, используемых для информационной поддержки процесса проектирования, например, базы данных материалов, сортаменти металлопроката, арматуры и т. др., электронные справочники с нормативной документацией, а также специализированные программы для формирования и расчета сечений, установление значений нагрузок и воздействий, расчет коэффициентов упругого основания и др. Вспомогательные программы могут быть автономными или иметь информационную связь с другими программами.

Список программ первой группы, предназначенных для решения прочностных задач строительной механики, поражает своим разнообразием и широтой функциональных возможностей. Общим для всех этих программ является использование для расчета метода конечных элементов и наличие развитых графических средств создания расчетной модели и анализа результатов. Здесь присутствуют мощные универсальные вычислительные системы, такие, например, как ANSYS, ADINA, COSMOS, NASTRAN, не привязанные к какой-либо определенной сферы применений, их отличительную особенность составляет ориентация на многодисциплинированность проблемы (упругость, пластичность, теплофизика, магнитодинамика, гидрогазодинамика и др.) и на решение задач с сотнями тысяч и миллионами неизвестных. Существует большое количество систем, ориентированных на мощный анализ конструкций зданий и сооружений. Среди них такие популярные в Украине системы, как ЛИРА и SCAD, зарубежные программы SAP 2000, GTSTRUDL, STAD, ROBOT и др. их особенность заключается в том, что графические средства создания расчетной схемы (препроцессор) и анализа результатов (постпроцессор) ориентированы на специфику проектирования объектов строительства. Кроме того, к ним подключаются каталоги профилей и материалов, используемых в строительстве, они содержат специфические модули анализа (например, для построения линий влияния, вычислений с учетом сейсмических воздействий и пульсаций ветровой нагрузки и т. п.).

Особую популярность у проектировщиков получили объектно-ориентированные программы для проверки элементов конструкций на соответствие требованиям норм проектирования (мы отнесли их ко второй группе). Иногда их называют «калькуляторами». Эти программы могут быть специализированными и проверять элементы определенного вида (например, только элементы стальных конструкций). К ним можно отнести КРИСТАЛЛ, АРБАТ, КАМИН, входящих в состав интегрированной системы SCAD Office, ОМ СНиП Железобетон, ПРУСК, Фундамент и др. Преимуществом таких программ является детальное разработке расчетных положений нормативных документов и простота обращения (удобство пользовательского интерфейса), что делает их незаменимым инструментом инженеров-проектировщиков. Существуют и универсальные программы, в которых выполняются проверки элементов конструкций различного вида, например, Structural Engineering Library, СПИН. И одни, и вторые программы могут иметь средства для изготовления чертежей, спецификаций и т. др., хотя это, чаще всего, эскизы высокого уровня готовности, а не готова проектная документация.

Наконец, в третью группу входят так называемые проектировочные программы и системы, которые на основе результатов прочностного анализа конструкций и нормативных расчетов элементов формируют проектную документацию. Среди них можно выделить систему ALLPLOT (система проектирования в составе комплексной системы архитектурно-строительного проектирования ALLPLAN), программы МОНОЛИТ и КОМЕТА (в составе SCAD Office, ФОК, модули БАЛКА, КОЛОННА, ПЛИТА, СТЕНА (в составе программного комплекса проектирования конструкций каркасных зданий МОНОМАХ).

Представленный выше обзор программных средств касается программ массового применения, эксплуатируемых без участия их разработчиков и дополняются детальными инструкциями по установке и применению. Такие программы еще называют промышленными программными продуктами. Как уже было сказано, количество программных средств, используемых в проектировании, чрезвычайно велико, и даже поверхностное знакомство с ними затруднено. Однако большинство программ одного назначения (графические редакторы, окончательно элементные схемы и т. др.) построены по схожим принципам, что дает основание для более детального рассмотрения только наиболее типовых разработок. Представленный ниже материал построен именно по такому принципу.