作者根据长期从事建筑结构CAD教学及工程实践的经验体会,结合PKPM2010 V3.2版本,在本书编写过程中,采用规范条文、设计方法、软件操作和设计示例四条主线同时推进,设计原理和PKPM操作两个层面顺序展开的写作思路,实现了由简至全、由易到难、方法与应用并举,操作与示例同存写作模式。本书采用了活泼多样的体例形式,内容条理性层次性十分明显。全书共分CAD基本知识、PKPM系列软件介绍、结构建模中的特殊构件、结构建模基本方法及操作、坡屋面与错层结构建模、用SATWE软件分析设计上部结构、弹性动力时程分析、施工图绘制及基础设计等9章。本书可做为高等院校土木工程专业本科建筑结构CAD课程教材及研究生课外读物,也可做为初中级建筑结构设计人员的设计参考书。

第1章
建筑结构CAD基本知识
了解建筑结构CAD的三个基本内容;
掌握结构分析结果的评价方法;
了解人为错误和软件BUG的甄别方法;
理解CAD软件的选用原则。
1.1建筑结构设计与PKPM2010
自20世纪80年代至今,经过近40年的发展,CAD为结构设计方式方法带来了深刻变革。CAD软件功能越来越完善,CAD技术已经发展到了****的新高度。
1.1.1建筑结构CAD的概念与发展现状
掌握和了解建筑结构CAD的基本方法,掌握CAD方面的从业技能,会用CAD设计思维进行工作和学习,已经是时代对当代学子提出的*基本的要求。
1. 什么是建筑结构CAD
CAD是计算机辅助设计的英文缩写。建筑结构CAD是设计师借助CAD软件,在计算机上进行建模、分析、绘图的过程,是计算机机器特点和设计师人文特征高度和谐统一的过程。单独利用计算机进行图形绘制与编辑或单独利用计算机进行数值分析计算都仅仅是CAD的一个部分。在CAD过程中,设计人员的专业技能、人文特征始终占据主导地位,同样一款CAD软件,同样一个设计样本对象,不同的设计师会设计出不同技术经济指标、不同文化及美学特征的产品。
2. 建筑结构CAD软件的发展历程
建筑结构CAD从20世纪80年代至今,已经经历了从萌芽、发展到普及的过程。在CAD发展过程中,国内的CAD研发工作者研发了许多实用有效的CAD软件,出现在用户视野的有清华TUS、STRAT、MTTCAD、TBSA、TB、ABD、HOUSE、BICAD、TArch、GSCAD、PKPM、YJK、Revit等,在此对曾经为我国CAD发展做出贡献的各种软件的研发人员致以崇高敬意。多少年的沧桑浮沉,有的软件已经消弭于历史之中,有的软件生命力依旧旺盛。
1.1.2建筑结构CAD的基本内容
CAD的普遍应用促进了建筑业的快速发展,也改变了现代的教育方式,了解和掌握CAD技术是从业者必须具备的一门技能。
1. 建筑结构CAD的三个基本内容
创建设计模型,对设计模型进行分析并对分析结果进行评价,绘制施工图纸及图纸校审是建筑结构CAD的三个基本内容。
2. 建筑结构CAD的两层循环
建筑结构CAD包括创建设计模型,对设计模型进行分析并对分析结果进行评价,绘制施工图纸及图纸校审等三个基本内容。创建设计模型、对设计模型进行分析,与评价、绘图和校审间既彼此独立又存在密切关联,它们之间的关系如图11所示。
图11CAD各关键环节间的关系
从图11可以看到,建筑结构CAD过程由两层循环过程组成。首先进行的工作是创建结构设计模型,选用合适的结构分析软件或模块进行结构分析设计,之后再对分析设计结果进行评价,依据评价结果决定是回到结构建模软件修改模型,还是向下进行图纸绘制工作。这个过程构成了CAD的**层循环。
当第二层循环的施工图绘制工作结束后,还要对图纸进行校审,进一步研判结构模型是否需要修改,如要修改结构模型,则从第二层循环退回到**层循环,如果图纸校审通过,则整个CAD设计过程宣告完毕。
1.1.3CAD的意义和作用
与施工项目管理、概预算电算化一样,CAD是建筑行业计算机应用的一个重要方面。CAD技术提高了设计的效率和质量,缩短了设计周期,给设计方法、设计理念、设计思维带来了变革,使得设计师可以借助计算机和CAD软件设计出功能更加复杂、形式更加多样的建筑产品。
对初学者而言,通过学习CAD软件的基本操作,可以初步具备利用计算机进行结构设计的操作能力; 通过学习CAD的基本方法,可以初步具备处理复杂工程设计问题的创新能力; 通过学习CAD计算分析结果的评价和图纸校审的基本技巧,可以初步具备综合运用专业知识进行设计评价的思辨能力。同样还需要指出的是,学习CAD可以使我们掌握图纸的合理表达方式和表达深度,提高对工程图的读识能力,这对于土木工程专业的学生也是十分重要的。
1.1.4建筑结构设计与PKPM
在建筑结构CAD领域,国内目前拥有用户居于首位的是大型建筑工程综合CAD系统PKPM。
1. PKPM与建筑结构设计
PKPM2010 V3.2是PKPM推出的2017版本,通过PKPM2010,用户可以完成所有结构类型任意结构形式的建筑结构建模、分析与设计和施工图绘制。
由于CAD技术的不断成熟及普及,当今的建筑结构设计与传统的手工设计相比,从设计思维到设计手段,从分析手段到评价方式都发生了深刻的变革。目前,在设计企业层面上,能通过设计网络管理平台或CAD软件本身的工程数据库实现CAD设计数据的共享、交流、审核工作。
2. PKPM与BIM
随着BIM技术、建筑装配化产业化的进一步发展,CAD设计活动适应时代的变革,参与到整个建筑生命周期中。由于建筑结构设计在项目建设及使用过程中处于龙头地位,且结构设计要进行大量复杂的结构计算分析、方案优选及评价,目前通常是首先通过专门的CAD设计软件创建设计模型并完成设计,之后通过CAD软件的数据转化菜单,实现CAD模型与其他BIM软件间的BIM数据转换及互传。PKPM2010拥有BIM数据转换接口。
1.2建筑结构CAD的基本环节要求
我们已经知道结构设计阶段包括创建设计模型、对设计模型进行分析、对分析结果进行评价、绘制施工图纸及图纸校审等五个基本环节,下面进行详细论述。
1.2.1建筑结构CAD的基本过程及内容
要成为一个**的设计师,不仅需要渊博的专业知识,熟练掌握CAD软件的操作技巧,还需要进行大量的设计实践。只有进行大量的练习,才能在学习中掌握CAD方法。
1. 熟悉建筑结构设计所需的规范、规程和标准
在进行建筑结构设计时,应掌握和了解的基本规范、规程如表11所示,这些都是结构设计的依据。
表11建筑结构设计需要学习参考的规范、规程
……

第1章建筑结构CAD基本知识
1.1建筑结构设计与PKPM2010
1.1.1建筑结构CAD的概念与发展现状
1.1.2建筑结构CAD的基本内容
1.1.3CAD的意义和作用
1.1.4建筑结构设计与PKPM
1.2建筑结构CAD的基本环节要求
1.2.1建筑结构CAD的基本过程及内容
1.2.2计算分析结果出现异常错误的原因及类型甄别
1.2.3CAD软件的选用原则
1.3建筑结构CAD的工作与思维方式
1.3.1建筑结构CAD与传统手工设计之间的区别
1.3.2建筑结构CAD与设计经验、设计规范的关系
1.4本章小结
思考与练习
第2章PKPM软件的组成及界面
2.1PKPM研发历史及PKPM的基本组成
2.1.1PKPM软件的历史与特点
2.1.2PKPM软件的多版本安装
2.1.3PKPM的主界面
2.1.4PKPM的图形平台
2.1.5PKPM的软件模块及集成设计主线
2.2建筑结构的类型及PKPM集成设计主线的选择
2.2.1建筑结构的类型及PKPM软件模块的选择
2.2.2建筑结构设计时的结构分析方法
2.2.3选择合适的集成设计主线
2.3用PKPM软件进行建筑结构设计的操作流程
2.3.1PKPM2010 V2.X的设计操作流程
2.3.2PKPM2010 V3.X的设计操作流程
2.4“SATWE核心的集成设计”主要软件界面及菜单
2.4.1“结构建模”模块的菜单及工具面板
2.4.2SETWE分析与设计菜单及多模型多性能包络设计
2.4.3“砼结构施工图”及“AutoCAD版砼施工图PAAD”菜单介绍
2.5了解“结构建模”并创建一个简单设计模型
2.5.1“结构建模”的适用范围及基本功能
2.5.2创建工程文件及工程名
2.5.3利用“结构建模”初创一个简单结构模型
2.5.4“结构建模”的界面环境
2.5.5“结构建模”的【基本工具】菜单及坐标定点方式
2.6本章小结
思考与练习
第3章结构模型中的特殊构件
3.1建筑结构普通构件和特殊构件的甄别
3.1.1主体结构的一级结构构件和二级结构构件
3.1.2钢筋混凝土框架结构的梁、柱、板及短柱、细长柱、深受弯梁
3.1.3剪力墙结构中的墙、框支墙、短肢墙、连梁及边缘构件
3.1.4基础部位的基础、柱墩、基础梁、拉梁及地框梁
3.1.5砌体结构的构件
3.1.6钢筋混凝土框架结构中的非主体结构构件
3.2上部结构的嵌固端及嵌固部位
3.2.1上部结构的嵌固层、嵌固部位及嵌固端
3.2.2地框梁层、基础梁、柱墩及基础方案选择
3.3扭转零刚度设计方法和协调扭转设计方法
3.3.1主梁、次梁的划分及PMCAD房间的概念
3.3.2次梁按主梁布置的扭转零刚度设计方法与协调扭转设计方法
3.4虚梁、虚板、虚柱及刚性梁的概念及作用
3.4.1虚梁、虚板、虚柱的概念及作用
3.4.2刚性梁、刚域的概念及作用
3.5本章小结
思考与练习

通过对此书内容的学习,使读者不仅可以学会PKPM2010软件操作,还可以学到贴近工程实际的CAD设计方法,建立与实际需求接轨的CAD设计思维,帮助读者搭建更加完善的专业知识架构,实现达成学以致用教以致用的教学目的。