Доступная автоматизация оформления КД на примере проектирования фасадных систем в T-FLEX CAD и других САПР

Для архитекторов одним из основных и наиболее удачных по технологии проектирования решений на данный момент является Autodesk Revit с его параметрическим моделированием с локальным распространением изменений (проще говоря, семейства, нечто похожее на блоки AutoCAD, но в 3D и более объемное по своим возможностям). Механика работы с параметрическими моделями в T-FLEX CAD, которые будут представлены ниже, очень похожа на адаптивные компоненты Revit, но имеет ключевое отличие в возможностях. T-FLEX CAD позволяет автоматизировать получение не только геометрии модели, но и дополнительных данных, таких как чертежи, прочностные расчеты, ЧПУ-код, листовые развертки и пр.

Фасады, которыми автор занимается, хоть и являются частью здания, но принадлежат больше не к строительной, а к машиностроительной области и относятся к такой отраслевой группе, как производство металлических изделий. На практике возможностей архитектурных программ для проектирования фасадов не хватает, и для решения задач применяются инструменты из области машиностроения, как правило, такие, как AutoCAD, Autodesk Inventor, SOLIDWORKS и др.

Конечным продуктом инженерной работы является комплект технической документации на изготовление изделий. В случае множества однотипных изделий (адаптивных компонентов) их чертежи также отличаются незначительно и в равной мере требуют автоматизации, как и модели. Таким образом, можно рассматривать параметрические модели и получение документации как единую задачу автоматизации.

Казалось бы, машиностроительные САПР превосходно справляются с подготовкой документации, но существует принципиальная разница возможностей параметрических чертежей T-FLEX CAD и остальных CAD систем, включая Revit. Например, виды на чертеже в большинстве CAD-систем создаются с привязкой к глобальной системе координат, а в T-FLEX CAD, помимо глобальной, существует возможность привязывать вид к локальной системе координат.

Рассмотрим обе технологии оформления документации на примерах.

Для начала, на примере изделия, выполненного в Autodesk Inventor, продемонстрируем особенности оформления параметрических моделей с «классической» привязкой вида по глобальной системе координат.

В качестве примера рассмотрим один из элементов эркерного фасада — деталь Крышка (рис. 1).

Рис. 1. Параметрическая 3D модель эркерного фасада. Деталь Крышка выделена красным

Рис. 2. Чертеж детали Крышка

Рис. 3. Измененная 3D модель эркерного фасада

Рис. 4. Чертеж детали Крышка после изменения параметрической 3D модели фасада

Подробнее проблема оформления параметрических чертежей на основе параметрических моделей и на основе глобальной системы координат продемонстрирована на видео:

Глобальная система координат в оформлении чертежей применяется в большинстве CAD, включая Revit.

Теперь давайте рассмотрим процесс оформления чертежа по локальной системе координат. В качестве примеров возьмем детали объектов «Медный дом» (клубный комплекс апартаментов Reef Residence, г. Сочи — рис. 5), киноконцертный зал «Москва-Сити» (г. Москва) и здание архитектурного комплекса «Астана Экспо 2017», Казахстан).

На их примере продемонстрируем особенности получения документации параметрических моделей в случае, когда привязка вида на чертеже осуществляется по локальной системе координат, а также ряд возможностей для автоматизации выпуска КД в T-FLEX CAD.

Пример 1: «Медный дом»

Рис. 5. Медный дом (клубный комплекс апартаментов Reef Residence г. Сочи)

Рис. 6. Медный дом. 3D модель

Рис. 7. Кронштейны на перекрытии

Создавая параметрический чертеж для привязки видов деталей на лист, мы используем локальную систему координат, которая привязана к кронштейну (рис. 8). Такая привязка вида на чертеже означает, что куда бы ни была установлена наша параметрическая деталь в сборке, как бы ее ни развернуло и ни деформировало, вид этой детали на чертеже всегда будет ориентирован правильно.

Рис. 8. ЛСК в основании модели

При создании «умного» параметрического чертежа, одновременно с размещением видов нужно учитывать изменение длин и габаритов деталей. При вставке кронштейна в сборку происходит изменение его геометрии. В случае кронштейна это означает, что его детали и их виды изменят свою длину. Для того чтобы при перестроении модели виды не перекрывали друг друга и не выходили за рамки чертежа, в системе также существует необходимый функционал, используя который мы можем зафиксировать вид на чертеже по одной из сторон. Теперь при изменении модели виды будут смещаться в заданном направлении.

Рис. 9. Установка моделей в сборку на подготовленную опорную геометрию. Положение 1

Рис. 10. Измененный чертеж сборки после вставки модели. Положение 2

Пример 2: киноконцертный зал «Москва-Сити» (г. Москва)

Рис. 11. Киноконцертный зал «Москва-Сити»

Рис. 12. Вид на купол из здания

Рис. 13. Кассеты заворачиваются по поверхности двойной кривизны. Вид снизу

Рис. 14. Вид на кассеты сбоку

Рис. 15. Листовая параметрическая модель кассеты

Пример 3: здание архитектурного комплекса «Астана Экспо 2017», Казахстан)

В 2017 году в Астане проходила выставка «Астана Экспо 2017», где фасады практически всех зданий были сделаны прозрачными (рис. 16). Фасад одного из таких зданий, по задумке архитектора, представлял собой криволинейную ленту высотой 9 м, опоясывающую первые этажи комплекса (рис. 17). Оболочка этого здания должна была создаваться на основе четырехугольных стеклопакетов, что давало большую площадь остекления и лучшую эстетику в сравнении с треугольными, но существенно усложняло проектирование.

Рис. 16. Здание архитектурного комплекса «Астана Экспо 2017», Казахстан).

Рис. 17. Остекление криволинейной поверхности фасада здания

Рис. 18. Оболочка здания с опорной сеткой для стеклопакетов

Радиусные стеклопакеты состояли из трех стекол: внешнего — 10 мм, среднего — 8 мм и триплекса 6×6 мм (рис. 19). В таком стеклопакете каждое из четырех стекол имело свою уникальную геометрию, индивидуальные радиус гиба и развертку. Кроме того, по периметру стеклопакета устанавливались металлические рамки, которые используются для крепления стеклопакета в конструкцию. Рамки имели двойную кривизну, чертежи на них входили в комплект документации (рис. 20).

Рис 19. Общий вид на стеклопакет

Рис 20. Модель стеклопакета. Лист с развертками стёкол

Рис. 21. Меню пользовательских данных

С более подробными материалами по работе над этим интересном проектом можно ознакомиться в докладе.

Изделия, показанные в примерах, созданы по технологии, применяемой также и в Autodesk Revit, — параметрическое моделирование с локальным распространением изменений (одна из нескольких технологий T-FLEX CAD). Это дает возможность в любой момент внести изменения в параметрическую мастер-деталь и получить изменения во всех потомках, установленных в сборке. В отличие от классического проектирования, данная технология позволяет создавать сборку из «сырых» моделей, размещая их в сборку, прежде чем они будут окончательно спроектированы.

Внесение изменений в процессе проектирования — обычная практика, и этот механизм их упрощает.

В T-FLEX CAD мы не ограничены созданием только «умных» параметрических моделей и чертежей. Внутри моделей могут храниться и пересчитываться по новой геометрии и другие данные. Например, используя параметрическую модель, мы можем также автоматизировать получение прочностных расчетов, ЧПУ-кода, листовых разверток и других данных.

Эволюция в программах проектирования со временем приводит к пересмотру методов проектирования. Одним из показательных примеров является BIM-проектирование с различными подходами к этой задаче. На показанных примерах можно увидеть уникальные результаты применения новых технологий для решения строительных задач в среде отечественного параметрического CAD. Отметим также возможность чтения/записи специализированного строительного формата IFC и возможность чтения файлов Revit, что позволяет системе T-FLEX CAD свободно работать в рамках BIM-проектов.

Представленная в статье технология и основанный на ней метод проектирования отличается от классического, где каждая модель в сборке уникальна и даже однотипные изделия создаются индивидуально. Она реализует более динамичный механизм моделирования, а также, как видно из примеров, значительно упрощает подготовку технической документации для параметризованных изделий.

Из минусов технологии можно отметить, что такого рода параметрические модели являются более сложными в создании и при малых объемах тиражирования их эффективность снижается. Правильным подходом, на наш взгляд, будет комбинирование классического — для уникального и параметрического — для массового применения изделий. В T-FLEX CAD возможно использовать оба подхода.

Для строительного проектирования многократное тиражирование однотипных конструкций встречается достаточно часто и является одним из основных отличий от других инженерных областей. Параметрические инструменты T-FLEX CAD в этом случае применяются с большой эффективностью и очень хорошо подходят для фасадного проектирования.