ОПТИМИЗАЦИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОГРАММ

OPTIMIZATION OF PROGRAM INTERACTION FOR MODELING AND CALCULATION OF BUILDING STRUCTURES

Maksim Li

student, Polytechnic Institute, Far Eastern Federal University,

Russia, Vladivostok

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена эффективному взаимодействию программ ArchiCAD и SCAD Office в проектировании зданий. Рассматриваются этапы интеграции моделей, автоматизация передачи данных и повышение точности расчета, что ускоряет проектирование и минимизирует информационные потери.

ABSTRACT

The article is devoted to the effective interaction of ArchiCAD and SCAD Office programs in the design of buildings. The stages of international models, automation of data transfer and increase in calculation accuracy are considered, which speeds up the design and minimizes data losses.

Ключевые слова: архитектурное проектирование; расчетная схема; конечные элементы; аналитическая модель; передача данных.

Keywords: architectural design; calculation scheme; finite elements; analytical model; data transmission.

Целью данного исследования является анализ существующих программных решений и поиск оптимального взаимодействия между ними для повышения точности и скорости выполнения расчетов строительных конструкций. В современных условиях проектирования архитекторы и инженеры сталкиваются с проблемой несовместимости различных программных сред, что требует разработки эффективных методов передачи данных. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи: проводится анализ существующих программных решений, включающий изучение их функциональных возможностей и совместимости; определяются ключевые этапы передачи данных между программами; разрабатываются сценарии интеграции программного обеспечения; формируются рекомендации по выбору инструментов для моделирования и расчетов.

Одним из ключевых этапов проектирования является построение расчетной схемы, необходимой для прочностного анализа несущих конструкций. Этот процесс требует точного преобразования геометрических данных архитектурной модели в инженерную расчетную модель. Внедрение специализированных программных систем в архитектурное проектирование значительно упростило процесс моделирования. Теперь архитектурная модель может служить источником данных для дальнейших инженерных расчетов. Однако, несмотря на схожесть геометрических параметров, расчетная схема не является точной копией архитектурной модели. Она включает в себя основные конструктивные элементы: колонны, балки, несущие стены, перекрытия, проемы и отверстия, но требует дополнительной информации, такой как условия опирания, физико-механические свойства материалов и нагрузочные характеристики. Многие современные системы прочностного анализа основаны на методе конечных элементов, который требует детального представления структуры здания в виде сетки конечных элементов. Автоматическое построение такой схемы возможно лишь в ограниченных случаях, и в большинстве ситуаций требуется доработка модели инженером.

Процесс интеграции архитектурной и расчетной моделей включает следующие этапы: создание укрупненной конструктивной модели здания с основными несущими элементами; удаление второстепенных объектов, не влияющих на расчеты; корректировка расположения элементов и дополнение конструкции необходимыми компонентами; формирование сетки конечных элементов с учетом жесткостных свойств материалов; определение опорных условий и граничных связей; задание нагрузок и введение остальных исходных данных для анализа прочности конструкций. Эта последовательность позволяет формировать расчетные модели, соответствующие инженерным требованиям, и минимизировать потери информации при передаче данных между программами.

Одним из наиболее эффективных вариантов взаимодействия между архитектурными и расчетными программами является связка ArchiCAD и SCAD Office. ArchiCAD – это мощная архитектурная платформа, содержащая достаточный объем данных для построения расчетной модели. Программа поддерживает внутренний API (ArchiCAD Application Program Interface – AC API), что упрощает экспорт информации в сторонние приложения. SCAD Office – специализированное программное обеспечение для прочностного анализа строительных конструкций. Оно предлагает широкий набор инструментов для расчета и анализа, поддерживает работу с 2D- и 3D-моделями, а также различные методы расчета, включая статический, динамический и нелинейный анализ. Связка этих двух программ позволяет значительно упростить процесс проектирования и расчетов, благодаря возможности автоматической передачи данных между моделями.

Проектирование начинается с построения архитектурной модели здания в ArchiCAD, которое включает разметку осей и расстановку колонн, размещение балок, плит перекрытий и других конструктивных элементов, а также задание параметров жесткости и условий примыкания.

В процессе работы архитекторы и инженеры могут наблюдать как физическую, так и аналитическую модель, что позволяет оперативно вносить изменения.

Подготовка аналитической модели заключается в выполнении ряда операций после создания базовой архитектурной модели. К ним относятся задание свойств конструктивных элементов — направления работы и типа конструкции, указание параметров примыкания (например, стержневой связи), а также определение типов опор колонн (точечные, линейные либо площадные).

Экспорт данных в SCAD Office. Передача данных выполняется через SAF-формат, который позволяет напрямую интегрировать модели между программами. Это обеспечивает корректное импортирование всех элементов, исключая потери информации. При использовании IFC-формата возможны неточности в передаче параметров, что делает SAF предпочтительным вариантом. Одним из ключевых преимуществ связки ArchiCAD и SCAD Office является возможность двустороннего обмена данными. Инженер выполняет анализ конструкции в SCAD, вносит изменения в аналитическую модель и экспортирует обновленные параметры обратно в ArchiCAD. Это позволяет: ускорить процесс проектирования за счет автоматического обновления физической модели, минимизировать ошибки, связанные с ручным вводом данных, обеспечить точность расчетов и соответствие проектных решений нормативным требованиям. Кроме того, использование SAF-формата дает значительное преимущество перед IFC, так как позволяет передавать данные более корректно и без необходимости дополнительных преобразований.

Интеграция программных решений ArchiCAD и SCAD Office позволяет значительно повысить эффективность проектирования и анализа строительных конструкций. Автоматизированная передача данных, точное соответствие аналитической и физической моделей, а также возможность двустороннего обмена информацией делают этот подход наиболее оптимальным для современных инженерных задач.

Использование специализированных инструментов экспорта и импорта данных значительно сокращает время на моделирование, уменьшает вероятность ошибок и повышает точность расчетов, что делает процесс проектирования более удобным и технологичным.

Список литературы:

1. Жабинский А.Н. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КОЛОНН ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ / А.Н. Жабинский, А.Г. Вербицкий. – Минск : БНТУ, 2016. – 112 с.
2. Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А., Микитавренво М.А., Перельмутрер А.В., Перельмутре М.А. Вычислительный комплекс SCAD / В.С. Карпиловский, Э.З. Криксунов, А.А. Маляренко, М.А. Микитавренво, А.В. Перельмутрер, М.А. Перельмутре. – Москва : "СКАД СОФТ", 2009. – 656 с. – ISBN 978-5-903683-07-9.
3. Карпиловский В.С., Криксунов Э.З., Маляренко А.А. и др. SCAD Office. Версия 21. Вычислительный комплекс SCAD++ / В.С. Карпиловский, Э.З. Криксунов, А.А. Маляренко и др. – Москва : СКАД СОФТ, 2015. – 848 с.
4. Моисеев В.Л. CAD. Компьютер — архитектор. От программы — к реальному проекту / В.Л. Моисеев. – Москва : Эком, 2000. – 288 с.
5. Наталья Малова, Н.В. Библиотечные элементы Archicad на примерах / Н.В. Наталья Малова. – СПб.: БХВ, 2009. – 176 с.
6. Посохин В.Н. Примеры расчетов вентиляции общественных зданий / В.Н. Посохин. – Казань : Электронное издание, 2016. – 200 с.
7. Портаев Д.В. Расчет и конструирование монолитных преднапряженных конструкций гражданских зданий / Д.В. Портаев. – Москва : Издательство Ассоциации строительных вузов, 2011. – 248 с.