Вступление. Информационная модель
5 марта 2021г года Правительством Российской Федерации было принято Постановление №331, обязывающее с 1 января 2022 года формировать и вводить при проектировании информационные модели для всех объектов строительства, которые финансирует государство.
Таким образом, информационное моделирование зданий и сооружений является одним из самых перспективных направлений, поддерживаемых государством на законодательном уровне.
Что же такое информационная модель?
Как формулирует Википедия, «Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта».
Для формирования информационной модели один из наиболее известных российских разработчиков программного обеспечения АО «СиСофт Девелопмент» предлагает линейку продуктов Model Studio CS - комплекс программ для информационного моделирования и 3D-проектирования объектов промышленного и гражданского строительства.
В этот комплекс входят следующие продукты (рис. 1).
Рис 1. Комплекс модулей, входящих в линейку программ Model Studio CS
В этой статье будут рассмотрены возможности ПО «Model Studio CS Строительные решения» на примере разработки проектной документации здания школы (рис. 2).
Рис 2. Модель здания школы.
Программа «Model Studio CS Строительные решения» предназначена для архитектурно-строительного проектирования. Данное ПО позволяет оформлять рабочую документацию марок АР (Архитектурные решения), АС (Архитектурно-строительные решения), КЖ (Конструкции железобетонные), КЖ0 (Конструкции железобетонные, нулевой цикл), КМ (Конструкции металлические), КР (Конструктивные решения), КД (Конструкции деревянные). Объекты строительства могут быть самые разнообразные - как промышленного, так и гражданского назначения.
В ходе проектирование формируется 3-мерная модель, состоящая из объектов Model Studio CS (это такие объекты, как стены, перекрытия, фундаменты, балки, колонны, окна, двери, помещения и пр.). Все объекты Model Studio CS содержать атрибутивную информацию (параметры), которую можно использовать для формирования различных отчётов (спецификации, экспликации), а также для передачи данных в другие программы (расчётные, сметные и др.). Параметры связаны с элементами модели и автоматически изменяются, например, при изменении габаритов элемента модели. При формировании отчётов параметры можно связывать между собой формулами, что позволяет отобразить в отчётах любую информацию об элементах модели. При изменении модели все формулы пересчитываются автоматически.
Таким образом, наличие параметров, полностью отвечает концепции информационной модели – они описывают существенные для объекта постоянные и переменные величины и связи между ними.
Проектирование начинается с построения 3d-модели, которая формируется в пространстве модели. Далее на основе модели в пространстве листа разрабатываются чертежи и отчёты, которые связаны с моделью и автоматически изменяются при изменении модели.
Разработка 3d-модели. Совместная работа
Рассмотрим процесс проектирования здания школы.
Проектная документация будет разработана для трёх марок – АР, КЖ и КМ, проектирование других марок в данной статье рассмотрено не будет. Каждая марка разрабатывается в отдельном файле. Файлы в процессе работы регулярно публикуются в ПО «CADLib Модель и Архив», формируя таким образом единую базу данных (БД) проекта. Благодаря публикации все проектировщики, подключившиеся к проектной БД, имеют возможность видеть результат работы смежников. Каждый участник проекта может подгружать объекты, разработанные другими проектировщиками (объекты проекта), в свои модели, например, для того, чтобы иметь возможность выполнить поиск коллизий или отобразить элементы смежников на своих чертежах. Атрибутивную информацию подгруженных элементов также можно использовать для формирования спецификаций или выносок на чертежах. Так, например, архитектор может отобразить в своих чертежах металлические конструкции, разработанные в марке КМ, а конструктор – выполнить армирование монолитных стен, разработанных архитектором. При этом проектировщик видит все изменения, выполненные в моделях смежников, но не может изменить или переместить объекты проекта, а при удалении объектов проекта они удаляются только из текущего файла, оставаясь в БД.
Для удобства работы в ПО «CADLib Модель и Архив» предварительно создаётся структура проекта, в которой настраивается иерархическая структура с разбивкой по разным категориям (рис. 3).
Рис 3. Структура проекта.
Перед началом работы каждый участник проекта устанавливает текущие переменные, т.е. подключается к определённому разделу в иерархии проекта. Это требуется для того, чтобы впоследствии смежники, найдя в проектной БД нужный раздел, могли подгрузить из него объекты в свой файл. Например, конструктор может подгрузить из раздела АР только наружные и внутренние стены без кровли, перекрытий и пр., или отобразить все элементы, относящиеся к определённому этажу.
Таким образом осуществляется совместная работа над проектом.
Разработка 3d-модели. Начало работы
Перейдём к разработке 3d-модели.
Прежде всего необходимо в отдельном файле создать координационную сетку с правильными координатами и углом поворота. При обычном проектировании проектировщик создаёт координационную сетку в каждом файле. При технологии проектирования, предлагаемой CSoft, сетка создаётся только один раз и сохраняется в БД проекта. Далее каждый проектировщик перед началом проектирования, выставив текущие переменные, подгружает сетку в свой файл. В рабочем файле сетка всегда устанавливается в точку с координатами 0,0,0 мировой системы координат и с углом поворота 0⁰, несмотря на то, что в файле, в котором сетка создавалась, координаты и ориентация могут быть любыми. Это удобно – если положение проектируемого объекта на генплане изменится, достаточно изменить положение координационной сетки в том файле, где она разработана, и все элементы, привязанные к этой сетке в БД проекта, изменят своё положение.
Разработка 3d-модели. Марка АР
Проектирование здания школы начнём с марки АР. В этой марке архитектор разрабатывает стены, перекрытия, крышу, окна, двери, отверстия, а также выполняет разметку помещений.
Данные о стенах можно ввести через диалоговое окно, появляющееся при вызове команды создания стен (рис. 4). Здесь можно задать толщину и высоту стены, отметку низа или верха, конструктивные особенности (наружная-внутренняя, несущая-ненесущая, проектируемая-существующая и пр.), а также задать материал стены. Для стен можно задать несколько слоёв, состав которых впоследствии можно изменить. Можно создавать прямолинейные или дуговые сегменты стены разместить сразу несколько сегментов по предварительно созд, а также анной полилинии. Впоследствии характеристики стены всегда можно изменить через свойства элемента, а также задать разную высоту для начальной/конечной граней стены или добавить вершину к верхней/нижней граням, создав тем самым сложный контур стены.
Рис 4. Диалоговое окно создания стен.
При создании перекрытий задаётся форма перекрытия и его толщина. Форма может быть любая – проектировщик может указать любые произвольные точки контура или предварительно создать полилинию и сформировать перекрытие по её форме. Можно сформировать перекрытие по выбранным стенам, не указывая при этом точек вершин. Также можно создать круглое перекрытие. После создания для перекрытия отдельной командой можно задать многослойность. Можно изменить толщину и контур перекрытия. В перекрытиях можно создавать уклоны – либо выполнив специальную команду, либо добавляя к верхней грани новые вершины и изменяя их высотную отметку. Таким образом можно создавать перекрытия самых сложных форм и формировать в них разуклонки (рис.5).
Рис 5. Пример создания разуклонок в перекрытии.
Крыши можно создавать прямоугольные в плане – односкатные и двухскатные, а также произвольной формы по контуру заранее нарисованной полилинии. При варианте «по полилинии» автоматически создаются скаты под заданным углом и сопряжения скатов.
Стены, перекрытия и крыши относятся к типу элементов «Строительная поверхность». Ко всем элементам этого типа можно добавлять объект, условно названный «отверстие», но, на самом деле, это может быть и сквозное отверстие, и углубление (ниша для стены), и выступ (пилястра для стены). Размеры и контур этого элемента можно изменять, а также перемещать его с помощью «ручек». Таким образом можно создавать очень сложные архитектурные формы (что особенно актуально для стен) и воплощать любые замыслы архитектора. При сложных архитектурных формах можно воспользоваться инструментом Редактор параметрического оборудования, в котором можно преобразовать элемент так, как это требуется архитектору. В этих случаях всегда есть проблема подсчёта объёмов. В MS для расчёта объёма или площади поверхности есть специальная команда, после выполнения которой к элементу добавляются соответствующие параметры, которые впоследствии можно использовать для спецификаций.
В стены можно вставлять окна и двери. В библиотеке стандартных компонентов очень большой выбор элементов, как по ГОСТ и сериям, так и индивидуальных (рис. 6). Если ни один элемент из предлагаемой разработчиками БД не подходит, можно создать собственные элементы.
Рис 6. Диалоговое окно создания окон и дверей.
Особо хочется отметить не так давно появившуюся возможность добавления текстур материалов к элементам (рис. 7). Благодаря этому проектируемый объект выглядит естественно, как в жизни. Очень долго архитекторы ждали этого функционала. Наконец, воплотилось!
Рис 7. Текстуры.
Для подсчёта площадей отделки помещений и полов существуют специальные команды, позволяющие вводить данные об отделке помещения и составе полов. На основе этих данных создаются Ведомость отделки помещений (рис. 8) и Экспликация полов с эскизами (рис. 9). Надо отметить, что на данном этапе ввод информации об отделки является довольно трудоёмким, так как надо вручную указывать контур каждой стены и проёмов в неё. Не так давно появился новый объект 3d-помещение. Габариты этого элемента автоматически выравниваются по окружающим его поверхностям (стенам, перекрытиям, крыше) и при перемещении, например, стены, форма 3d-помещения изменяется с автоматическим пересчётом площади и объёма. Пока от этого элемента нельзя получить информацию о площадях стен с учётом проёмов, но очень хочется надеяться, что элемент 3d-помещение будет развиваться, и в дальнейшем ввод данных об отделке станет менее трудоёмким, а при изменении формы 3d-помещения площади будут пересчитываться автоматически без участия архитектора.
Рис 8. Ведомость отделки помещений.
Рис 9. Экспликация полов.
Здание школы трёхэтажное. В MS нет понятия «привязка к уровню», как в других программах. Каждый этаж разрабатывается в отдельном файле, в котором все элементы располагаются относительно нуля мировой системы координат. Но если в текущих переменных БД проекта задавать смещение по оси Z, то после публикации и просмотре модели в «CADLib Модель и Архив» все элементы будут располагаться на заданной отметке.
В проектируемом здании школы планировка на каждом этаже в основном повторяется. Для того, чтобы не выполнять построение конструкций на каждом этаже заново, достаточно проработать планировку на одном этаже, опубликовать в БД проекта. Затем в настройках изменить смещение по оси Z и выполнить команду «Сохранить документ в БД как…», задав другое имя файла. В результате можно быстро сформировать многоэтажную модель.
Как уже говорилось выше, одновременно с архитектором конструкторы могут разрабатывать разделы КМ и КЖ. При этом, если архитектору требуется отобразить на своих чертежах металлические или железобетонные конструкции, ему не нужно прорабатывать эти элементы в своей модели, достаточно загрузить в свою модель соответствующие разделы из БД проекта. Конструкции смежников будут отображаться в модели и на чертежах.
Подготовила Инна Минеева,
Ведущий инженер АО «Бюро САПР»