土木工程CAD第一章

土木工程CAD教材:AutoCAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（土木工程類）編著:王茹雷光明出版社:人民郵電出版社平時(shí)成績(jī):作業(yè)+考勤考查方式:閉卷考試期末成績(jī):平時(shí)成績(jī)（40%）+考試成績(jī)（60%）主講:喬婉風(fēng)副教授手機(jī)-MAIL:Qiaowf@163.com第1章土木工程CAD技術(shù)簡(jiǎn)介1.1CAD技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)CAD技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件系統(tǒng)強(qiáng)大的計(jì)算功能和高效靈活的圖形處理能力，幫助工程設(shè)計(jì)人員進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)，以達(dá)到縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低成本、提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一門先進(jìn)技術(shù)。作為一項(xiàng)綜合性的、技術(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，CAD技術(shù)涉及了眾多學(xué)科高科技領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、工程設(shè)計(jì)知識(shí)與方法、計(jì)算數(shù)學(xué)、計(jì)算力學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)、有限元法、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、仿真技術(shù)等。CAD這門嶄新技術(shù)已廣泛滲透和普及于機(jī)械制造、航空、船舶、汽車、土木工程、電子、輕工業(yè)、紡織服裝、大規(guī)模集成電路以及環(huán)境保護(hù)、城市規(guī)劃等行業(yè)，成為代表與衡量一個(gè)國(guó)家科技與工業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。

CAD技術(shù)在土木工程行業(yè)設(shè)計(jì)中的發(fā)展史：第一階段性是利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)處理能力對(duì)設(shè)計(jì)文檔進(jìn)行歸納處理、解決結(jié)構(gòu)的計(jì)算問題以及優(yōu)化設(shè)計(jì)方案等；第二階段是充分利用計(jì)算機(jī)的繪圖功能來(lái)解決人工繪圖，提高設(shè)計(jì)效率，俗稱“甩圖板”革命，這一階段大大的促進(jìn)了二維CAD技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了整個(gè)行業(yè)效率的提高，并一直延續(xù)發(fā)展到今天；第三階段是針對(duì)復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)以及技術(shù)要求較高的工程項(xiàng)目，主要在建筑設(shè)計(jì)階段，利用計(jì)算機(jī)的三維建模技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮三維建模渲染技術(shù)以及碰撞檢查等優(yōu)點(diǎn)，這一階段倡導(dǎo)了3D技術(shù)的應(yīng)用，并推動(dòng)了4D技術(shù)在工程管理中的發(fā)展；第四階段是隨著發(fā)生網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、向性能計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，異地、協(xié)同、虛擬設(shè)計(jì)以及實(shí)時(shí)仿真等技術(shù)的逐步應(yīng)用。

1.2常用建筑CAD軟件簡(jiǎn)介1.AutoCADAutoCAD是美國(guó)Autodesk公司開發(fā)一個(gè)交互式繪圖軟件，是用于二維及三維設(shè)計(jì)、繪圖的系統(tǒng)工具，用戶可以使用它來(lái)創(chuàng)建、瀏覽管理、打印、輸出、共享及準(zhǔn)確復(fù)用富含信息的設(shè)計(jì)圖形。AutoCAD目前是世界上應(yīng)用最廣的CAD軟件之一，由于AutoCAD軟件設(shè)計(jì)的初衷是服務(wù)于二維繪圖，因此在二維圖形的輔助設(shè)計(jì)方面功能強(qiáng)大，使用方便，成本低廉，受到廣大用戶的喜愛，它在二維CAD的市場(chǎng)占有率位居世界第一。AutoCAD軟件具有以下特點(diǎn)：1.具有完善的圖形繪制功能；2.具有強(qiáng)大的圖形編輯功能；3.可以采用多種方式進(jìn)行二次開發(fā)或用戶定制；4.可以進(jìn)行多種圖形格式的轉(zhuǎn)換，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力；5.支持多種硬件設(shè)備；6.支持多種操作平臺(tái)；7.具有通用性、易用性，適用于各類用戶。2.天正CAD

天正軟件是由北京天正工程有限公司以AutoCAD為平臺(tái)二次開發(fā)的建筑軟件。目前天正軟件已發(fā)展成為以天正為龍頭的包括暖通、給排水、電氣、結(jié)構(gòu)、日照、市政道路、市政管線、節(jié)能、造價(jià)等專業(yè)的天正CAD系列軟件。3.PKPM系列軟件

PKPMCAD是中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所自主研究的CAD軟件，它是一套集建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備（給排水、采暖、通風(fēng)空調(diào)、電氣）設(shè)計(jì)于一體的集成化CAD系統(tǒng)。4.BIM(BuildingInformationModelling)技術(shù)應(yīng)用

①BIM的定義：

BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，是對(duì)該工程項(xiàng)目相關(guān)信息的詳盡表達(dá)BIM的結(jié)構(gòu)是一個(gè)包含有數(shù)據(jù)模型和行為模型的復(fù)合結(jié)構(gòu)，它除了包含與幾何圖形及數(shù)據(jù)有關(guān)的數(shù)據(jù)模型外，還包含與管理有關(guān)的行為模型。BIMCAD系統(tǒng)中的三維實(shí)體是包含了空間幾何、材料、構(gòu)造、造價(jià)等全信息虛擬構(gòu)件或物體，因而可用于模擬現(xiàn)實(shí)世界的行為，例如模擬建筑的結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀況、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱狀況。BIM技術(shù)的核心是信息的共享與轉(zhuǎn)換常用BIM軟件1.REVIT美國(guó)Autodesk公司AutodeskRevitarchitectureAutodeskRevitMEPAutodeskRevitStructure2.ArchiCAD匈牙利Graphisoft公司3.Nemetschek

architect德國(guó)Nemetschek公司國(guó)內(nèi)的BIM代表軟件有廣聯(lián)達(dá)、PKPM、上海的魯班，深圳的斯威爾②BIM軟件

③關(guān)于IFC(IndustryFoundationClass)

IFC即建筑對(duì)象的工業(yè)基礎(chǔ)類數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際協(xié)同聯(lián)盟（International

Alliance

for

Ineteroperability——IAI）在1995年提出的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是為了促成建筑業(yè)中不同專業(yè)，以及同一專業(yè)中的不同軟件可以共享同一數(shù)據(jù)源，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的共享及交互。IFC數(shù)據(jù)模型覆蓋了AEC/FM中大部分領(lǐng)域，并且隨著新需求的提出在不斷地?cái)U(kuò)充。

IFC標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)類似面向?qū)ο蟮慕ㄖ?shù)據(jù)模型。IFC模型包括整個(gè)建筑整個(gè)生命周期內(nèi)的各方面的信息，其中包含的信息量非常好大而且涵蓋面廣。IFC標(biāo)準(zhǔn)的目的是支持用于建筑的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的各種特定的軟件的協(xié)同工作，正因?yàn)槿绱?，IFC標(biāo)準(zhǔn)是目前對(duì)建筑物信息描述最全面、最詳細(xì)的規(guī)范。

IFC標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)計(jì)算機(jī)可以處理的建筑數(shù)據(jù)表示和交換標(biāo)準(zhǔn)圖幅代號(hào)尺寸代號(hào)A0A1A2A3A4B×l841×1189594×841420×594297×420210×297c105a25表2-1圖幅尺寸表(mm)2.1建筑制圖基本知識(shí)圖紙幅面第2章建筑制圖與AotoCAD基礎(chǔ)知識(shí)標(biāo)題欄幅面線對(duì)中標(biāo)志對(duì)中標(biāo)志b裝訂邊lccac會(huì)簽欄al標(biāo)題欄對(duì)中標(biāo)志對(duì)中標(biāo)志裝訂邊會(huì)簽欄bcca圖紙幅面代號(hào)及格式××建筑設(shè)計(jì)研究院建設(shè)單位:××房地產(chǎn)開發(fā)公司設(shè)計(jì)號(hào)02P-001項(xiàng)目名稱:××住宅:圖別初步項(xiàng)目負(fù)責(zé)(實(shí)名)(簽名)校對(duì)(實(shí)名)(簽名)平面圖圖號(hào)01/25審定設(shè)計(jì)比例1:100審核制圖日期某設(shè)計(jì)院標(biāo)題欄452402.2AutoCAD操作的基本知識(shí)2.2.1AutoCAD工作界面AutoCAD的工作界面是為用戶提供的初始繪圖環(huán)境，首次啟動(dòng)后AutoCAD的繪圖界面通常不能滿足土木工程制圖的要求，因此要設(shè)置工作空間來(lái)創(chuàng)建符合要求的工作界面。AutoCAD中的工作空間是由分組組織的菜單、工具欄、選項(xiàng)板和功能區(qū)控制面板組成的集合，用戶可以在專門的、面向任務(wù)的繪圖環(huán)境中工作。使用工作空間時(shí)，只會(huì)顯示與任務(wù)相關(guān)的菜單、工具欄和選項(xiàng)板。此外，工作空間還可以自動(dòng)顯示功能鍵區(qū)，即帶有特定任務(wù)的控制面板的特殊選項(xiàng)板。

AutoCAD中定義了3個(gè)基于任務(wù)的工作空間：二維草圖與注釋、三維建模和AutoCAD經(jīng)典，這三個(gè)空間可以任意切換，土木工程專業(yè)制圖通常選擇AutoCAD經(jīng)典的界面繪圖。標(biāo)題欄：在屏幕的頂部，其中有顯示了軟件的名稱，當(dāng)前打開的文件名，默認(rèn)文件名是”drawing1.dwg”菜單欄:它提供了AutoCAD經(jīng)典界面的所有菜單文件，用戶只要單擊任一主菜單，便可以得到它的一系列菜單下拉菜單：包括了AutoCAD幾乎所有的命令。帶箭頭的菜單和帶“…”的菜單快捷菜單：按鼠標(biāo)右鍵彈出或按SHIFT+鼠標(biāo)右鍵工具欄標(biāo)準(zhǔn)工具欄、對(duì)象特性工具欄、繪圖工具欄、修改工具欄等29個(gè)工具欄。工具欄的有關(guān)操作工具欄的浮動(dòng)工具欄的關(guān)閉工具欄的固定工具欄的調(diào)整繪圖區(qū)：是操作界面上最大的空白區(qū)域，也稱為視圖窗口、視窗，它是用于繪圖的區(qū)域，其中有十字光標(biāo)、坐標(biāo)系圖標(biāo)，其中的模型、布局1和布局2選項(xiàng)卡是圖紙空間和模型空間的轉(zhuǎn)換開關(guān)。命令提示窗口：它由命令和命令歷史窗口組成。命令行顯示的是用戶通過鍵盤輸入的命令信息，而命令歷史窗口中含有AutoCAD啟動(dòng)后的所有信息中的最新信息。命令歷史窗口與繪圖窗口之間通過F2功能鍵進(jìn)行切換。在繪圖時(shí)，用戶要注意命令行的各種提示信息，以便準(zhǔn)確快捷地繪圖。命令窗口的大小和位置都可以由用戶確定。信息中心：用戶可以利用信息中心以關(guān)鍵字或短語(yǔ)的形式查詢和搜索各種信息源，用戶還可以通過該中心輕松地訪問產(chǎn)品更新和通告。狀態(tài)欄：左面為一些繪圖輔助命令的開關(guān)和設(shè)置，右面有如下主要按鈕：鎖定與解鎖按鈕:用來(lái)鎖定或解鎖指定的工具欄和窗口位置的大小全屏顯示與模型空間、布局視口和模型視圖一起保存的設(shè)置。與注釋對(duì)象有關(guān)的圖形特性的比例。2.2.2基本操作輸入方式:鍵盤輸入、菜單輸入、工具欄輸入重復(fù)執(zhí)行：按空格鍵、回車鍵、利用快捷菜單（按鼠標(biāo)右鍵）等透明執(zhí)行命令：指在其他命令正在執(zhí)行的過程當(dāng)中也可以嵌套地執(zhí)行的另一個(gè)命令。命令前加“‘”取消命令(ESC)撤消上一次操作(U)恢復(fù)已撤消的操作(REDO)右鍵快捷菜單當(dāng)選取不同的操作對(duì)象或在不同的操作步驟下右擊時(shí),顯示的快捷菜單是不同的2.2.3

AutoCAD坐標(biāo)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)輸入方式AutoCAD有兩種坐標(biāo)系：世界坐標(biāo)系（WCS）:默認(rèn)坐標(biāo)系用戶坐標(biāo)系（UCS）:可移動(dòng)坐標(biāo)系，由用戶自定義數(shù)值的輸入坐標(biāo)的輸入絕對(duì)坐標(biāo)10,10直角坐標(biāo)相對(duì)坐標(biāo)@10,10絕對(duì)坐標(biāo)100<30極坐標(biāo)相對(duì)坐標(biāo)@100<30距離的輸入1.用鍵盤在命令行直接輸入距離數(shù)值；2.用光標(biāo)在屏幕上指定兩點(diǎn)，以兩點(diǎn)的距離作為輸入數(shù)值角度的輸入1.用鍵盤在命令行直接輸入角度值2.可以用光標(biāo)要屏幕上定位兩點(diǎn)，這兩點(diǎn)間的連續(xù)與X軸正方向的夾角作為角度輸入數(shù)值，兩點(diǎn)連線的正方向?yàn)槠鹗键c(diǎn)到終點(diǎn)的方向3.有時(shí)可以輸入一點(diǎn)，則將該點(diǎn)作為角度輸入的終邊上的一點(diǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)輸入當(dāng)“動(dòng)態(tài)輸入”啟用時(shí)，光標(biāo)附近會(huì)出現(xiàn)一個(gè)命令界面，使用戶可以專注于繪圖區(qū)域，無(wú)需觀看命令窗口的提示，方便繪圖在狀態(tài)欄中單擊DYN按鈕可以打開或關(guān)閉動(dòng)態(tài)輸入窗口2.2.4精確繪圖功能的設(shè)置

對(duì)象捕捉對(duì)象捕捉將指定點(diǎn)限制在現(xiàn)有對(duì)象的確切位置上(即對(duì)象的特殊點(diǎn)上),從而可以迅速精確地定位.[操作]工具欄:狀態(tài)欄:對(duì)象捕捉或按F3快捷菜單:SHIFT+鼠標(biāo)右鍵命令行:OSNAP[對(duì)象捕捉的設(shè)定]狀態(tài)欄:對(duì)象捕捉(按鼠標(biāo)右鍵)/設(shè)定菜單:工具/草圖設(shè)置快捷菜單:[對(duì)象捕捉模式]端點(diǎn)中點(diǎn)圓心節(jié)點(diǎn)象限點(diǎn)交點(diǎn)插入點(diǎn)延伸垂足切點(diǎn)最近點(diǎn)外觀交點(diǎn)平行自點(diǎn)過濾器取選定點(diǎn)的X,或Y或Z或XY,或XZ或YZ坐標(biāo)，輸入另一坐標(biāo)兩點(diǎn)之間的中點(diǎn)：任意兩點(diǎn)中的中點(diǎn)臨時(shí)追蹤點(diǎn)：創(chuàng)建對(duì)象捕捉所使用的臨時(shí)追蹤點(diǎn)自動(dòng)追蹤有助于按指定角度或與其它對(duì)象的指定關(guān)系繪制對(duì)象.包括兩種追蹤:極軸追蹤和對(duì)象追蹤極軸追蹤狀態(tài)欄:極軸快捷鍵:F10菜單:工具/草圖設(shè)置/極軸追蹤/啟用極軸追蹤[選項(xiàng)]增量角:設(shè)置用來(lái)顯示極軸追蹤對(duì)齊路徑的極軸角增量。附加角：對(duì)極軸追蹤使用列表中的任何一種附加角度新建：最多可以添加10個(gè)附加極軸追蹤對(duì)齊角度刪除：刪除選定的附加角度對(duì)象捕捉追蹤設(shè)置：設(shè)置選項(xiàng)。僅正交追蹤：當(dāng)對(duì)象捕捉追蹤打開時(shí)，僅顯示已獲得的對(duì)象捕捉點(diǎn)的正交（水平/垂直）對(duì)象捕捉追蹤路徑用所有極軸角設(shè)置追蹤：如果對(duì)象捕捉追蹤打開，則當(dāng)指定點(diǎn)時(shí)，允許光標(biāo)沿已獲得的對(duì)象捕捉點(diǎn)的任何極軸角追蹤路徑進(jìn)行追蹤極軸角測(cè)量：設(shè)置測(cè)量極軸追蹤對(duì)齊角度的基準(zhǔn)絕對(duì)：根據(jù)當(dāng)前用戶坐標(biāo)系確定極軸追蹤角度相對(duì)上一段：根據(jù)上一個(gè)繪制線段確定極軸追蹤角度對(duì)象捕捉追蹤使用對(duì)象捕捉追蹤，可以沿著基于對(duì)象捕捉點(diǎn)的對(duì)齊路徑進(jìn)行追蹤。已獲取的點(diǎn)將顯示一個(gè)小加號(hào)（+），一次最多可以獲取7個(gè)追蹤點(diǎn)。獲取點(diǎn)之后，當(dāng)在繪圖路徑上移動(dòng)光標(biāo)時(shí)，將顯示相對(duì)于獲取點(diǎn)的水平、垂直或極軸對(duì)齊路徑。2.2.5文件管理功能打開文件另存為:保存模板文件（.DWT）;或其它版本的用戶文件保存文件.dwg