计算机技术在土木工程中的应用课件

1数字化技术在土木工程中的应用

1数字化技术在土木工程中的应用214.1计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，简称CAD)在工业部门的广泛应用，已成为人们熟悉的并能推动生产前进的新技术。当前，计算机辅助设计在土木工程领域中的应用首推是由中国建筑科学研究院开发的PKPMCAD系统。PKPMCAD是面向钢筋混凝土框架、排架、框架-剪力墙、砖混以及底层框架上层砖房等结构，适用于一般多层工业与民用建筑、100层以下复杂体型的高层建筑，是一个较为完整的设计软件。其中PMCAD软件采用人机交互方式，引导用户逐层对要设计的结构进行布置，建立起一套描述建筑物整体结构的数据。软件具有较强的荷载统计和传导计算功能，它能够方便地建立起要设计对象的荷载数据。由于建立了要设计结构的数据结构，PMCAD成为PK、PM系列结构设计各软件的核心，它为各功能设计提供数据接口。214.1计算机辅助设计（CAD）33414.2信息化施工

指在施工过程中所涉及的各部分各阶段广泛应用计算机信息技术，对工期、人力、材料、机械、资金、进度等信息进行收集、存储、处理和交流，并加以科学地综合利用，为施工管理提供及时、准确地提供依据。14.2.1现状（1）初步完成信息普及应用，尚未达到信息化阶段。（2）初步开成了软件市场，满足单项应用，缺系统软件（3）信息化总体水平处于直接事物处理阶段，没达到深层次推理系统应用阶段。（4）推广信息化施工技术存在问题和差距。414.2信息化施工5

虚拟施工技术的5D模型，实现设计、预算、进度的联动5D模型=3D模型时间成本＋＋

通过5D模型，设计、预算、进度可以同步获得与3D模型关联，保持最新的、准确的预算和评估。5虚拟施工技术的5D模型，实现设计、预算、进度的联动5D模6

清晰无障碍的沟通与交流

虚拟技术，提供生动的3D环境，变平面图纸为3D模型。让沟通变得自由与愉悦6清晰无障碍的沟通与交流虚拟技术，提供生动的3D环境，变714.3智能化建筑

14.3.1定义及分类（1）房屋设备用先进的计算机系统监测与控制，并可通过自动化或人工干预来保证设备运行的安全可靠。（2）安装了对居住者的自动服务系统。类型：

①专用办公楼②出租办公楼③综合性建筑④住宅714.3智能化建筑814.3.2智能化建筑的系统组成（1）智能建筑的通信网络系统。（2）智能建筑的信息网络系统。（3）智能建筑的设备自动化系统。建筑系统环境计划通信网络系统信息网络系统建筑设备自动化系统814.3.2智能化建筑的系统组成建筑系统环境计划通信网络914.4智能化交通包括以下几个系统（1）先进的交通管理系统。（2）交通信息服务系统。（3）车辆控制系统。（4）车辆调度系统。（5）公共交通系统。具有信息收集，快速处理，优化决策，大型可视化等功能。914.4智能化交通1014.5计算机仿真系统

15.5.1在教学中的应用结构构件的试验是土建类专业学生在校期间必须修的课程。但是利用计算机模拟仿真，同样可以获得试验的效果。这比单纯去让学生看教学试验更能调动学生的积极性，使学生能有动手参与的机会，能在计算机上操作、“破坏”和“修复”。这样做可以节省大量的人力、物力、财力和时间。基于这种想法我们借助于清华大学土木工程系开发的“钢筋混凝土构件模拟试验软件”，再进一步开发了“钢筋混凝土构件计算机模拟教学试验CAI课件”。该CAI课件主要包括从对试验基本知识的学习，试验过程的演示，动手做试验，以及试验完成后撰写试验报告等方面的内容。1014.5计算机仿真系统11在土木工程专业的钢筋混凝土课程的教学中，钢筋混凝土构件实验是一个很重要的环节。它帮助学生更好地理解钢筋混凝土构件的性能，增加感性认识。但是，真实的构件破坏试验不仅需要庞大的实验室，还要花费很大的人力、物力、财力和准备时间。采用计算机模拟的方法，利用计算机图形系统构成一个模拟的试验环境，学生向计算机输入构件数据后在屏幕上观察到构件破坏的全过程及其内外部的各种变化。这比单纯去让学生看教学试验更能调动学生的积极性，使学生能有动手参与的机会，能在计算机上操作、“破坏”和“修复”。11在土木工程专业的钢筋混凝土课程的教学中，钢筋混凝土构件1214.5.2计算机模拟仿真在结构工程中应用14.5.3计算机模拟仿真在防灾工程中应用14.5.4计算机模拟仿真在岩土工程中应用1214.5.2计算机模拟仿真在结构工程中应用13

三峡永久船闸鸟瞰图13三峡永久船闸鸟瞰图14三峡永久船闸纵平面图14三峡永久船闸纵平面图1517-17剖面整体位移矢量图

1517-17剖面整体位移矢量图16三峡永久船闸开挖支护图16三峡永久船闸开挖支护图1717-17剖面的网格划分图1717-17剖面的网格划分图18开挖完成后17-17剖面x方向的地应力

18开挖完成后17-17剖面x方向的地应力19开挖完成后17-17剖面y方向的地应力

19开挖完成后17-17剖面y方向的地应力2014.6计算机辅助教学与网络教学

14.6.1计算机辅助教学CAI

1．形式多样、生动活泼：通过对文字、图形、图象、动画、声音等信息的处理，组成图文声像并茂的演播系统，可以进行视听一体等多种方式的形象化教学。2．高度交互、因材施教：实现了人机对话，能根据学习者的要求选择教学内容、控制学习节奏，及时反馈教学信息，充分调动学习者的兴趣和潜力的发挥，缩短了学习时间3．信息量大、重现力强：不受时间、空间的限制，随时记录、存储的教学内容调出，缩短了教学内容重现的时间。4．界面友好、操作简单：只需用键盘或鼠标等简单输入设备，即可实现对整个教学过程的控制。2014.6计算机辅助教学与网络教学21计算机辅助教学的主要优点如下：1．有利于增强教学效果2.有利于贯彻因材施教的原则3.有利于激发学习者的兴趣4.有利于培养学习者的多种能力.5.有利于提高教学质量14.6.2网上教学与学习：

随着网络的发展，网上教学与学习已成为可能。它除了CAI的优点以外，还具备网上答疑、网上讨论等虚拟教室或学术论坛的功能。同学们在任何可以上网的地方进行上网学习，遇到问题，可以以发送电子邮件的方式或网上粘贴的办法，将自己的问题送给老师，或其他可以帮助解决问题的同学们。一旦老师或同学上网，看到问题，就可以作出相应的回答。21计算机辅助教学的主要优点如下：2214.7工程管理的信息化、虚拟化信息虚拟跑的更快2214.7工程管理的信息化、虚拟化信息虚拟跑的更快23①工程管理信息化发展趋势23①工程管理信息化发展趋势24工程项目信息门户(PIP)的概念

信息交换方式的转变24工程项目信息门户(PIP)的概念

信息交换方式的转变25PIP25PIP26数字化技术在土木工程中的应用

1数字化技术在土木工程中的应用2714.1计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助设计(ComputerAidedDesign，简称CAD)在工业部门的广泛应用，已成为人们熟悉的并能推动生产前进的新技术。当前，计算机辅助设计在土木工程领域中的应用首推是由中国建筑科学研究院开发的PKPMCAD系统。PKPMCAD是面向钢筋混凝土框架、排架、框架-剪力墙、砖混以及底层框架上层砖房等结构，适用于一般多层工业与民用建筑、100层以下复杂体型的高层建筑，是一个较为完整的设计软件。其中PMCAD软件采用人机交互方式，引导用户逐层对要设计的结构进行布置，建立起一套描述建筑物整体结构的数据。软件具有较强的荷载统计和传导计算功能，它能够方便地建立起要设计对象的荷载数据。由于建立了要设计结构的数据结构，PMCAD成为PK、PM系列结构设计各软件的核心，它为各功能设计提供数据接口。214.1计算机辅助设计（CAD）2832914.2信息化施工

指在施工过程中所涉及的各部分各阶段广泛应用计算机信息技术，对工期、人力、材料、机械、资金、进度等信息进行收集、存储、处理和交流，并加以科学地综合利用，为施工管理提供及时、准确地提供依据。14.2.1现状（1）初步完成信息普及应用，尚未达到信息化阶段。（2）初步开成了软件市场，满足单项应用，缺系统软件（3）信息化总体水平处于直接事物处理阶段，没达到深层次推理系统应用阶段。（4）推广信息化施工技术存在问题和差距。414.2信息化施工30

虚拟施工技术的5D模型，实现设计、预算、进度的联动5D模型=3D模型时间成本＋＋

通过5D模型，设计、预算、进度可以同步获得与3D模型关联，保持最新的、准确的预算和评估。5虚拟施工技术的5D模型，实现设计、预算、进度的联动5D模31

清晰无障碍的沟通与交流

虚拟技术，提供生动的3D环境，变平面图纸为3D模型。让沟通变得自由与愉悦6清晰无障碍的沟通与交流虚拟技术，提供生动的3D环境，变3214.3智能化建筑

14.3.1定义及分类（1）房屋设备用先进的计算机系统监测与控制，并可通过自动化或人工干预来保证设备运行的安全可靠。（2）安装了对居住者的自动服务系统。类型：

①专用办公楼②出租办公楼③综合性建筑④住宅714.3智能化建筑3314.3.2智能化建筑的系统组成（1）智能建筑的通信网络系统。（2）智能建筑的信息网络系统。（3）智能建筑的设备自动化系统。建筑系统环境计划通信网络系统信息网络系统建筑设备自动化系统814.3.2智能化建筑的系统组成建筑系统环境计划通信网络3414.4智能化交通包括以下几个系统（1）先进的交通管理系统。（2）交通信息服务系统。（3）车辆控制系统。（4）车辆调度系统。（5）公共交通系统。具有信息收集，快速处理，优化决策，大型可视化等功能。914.4智能化交通3514.5计算机仿真系统

15.5.1在教学中的应用结构构件的试验是土建类专业学生在校期间必须修的课程。但是利用计算机模拟仿真，同样可以获得试验的效果。这比单纯去让学生看教学试验更能调动学生的积极性，使学生能有动手参与的机会，能在计算机上操作、“破坏”和“修复”。这样做可以节省大量的人力、物力、财力和时间。基于这种想法我们借助于清华大学土木工程系开发的“钢筋混凝土构件模拟试验软件”，再进一步开发了“钢筋混凝土构件计算机模拟教学试验CAI课件”。该CAI课件主要包括从对试验基本知识的学习，试验过程的演示，动手做试验，以及试验完成后撰写试验报告等方面的内容。1014.5计算机仿真系统36在土木工程专业的钢筋混凝土课程的教学中，钢筋混凝土构件实验是一个很重要的环节。它帮助学生更好地理解钢筋混凝土构件的性能，增加感性认识。但是，真实的构件破坏试验不仅需要庞大的实验室，还要花费很大的人力、物力、财力和准备时间。采用计算机模拟的方法，利用计算机图形系统构成一个模拟的试验环境，学生向计算机输入构件数据后在屏幕上观察到构件破坏的全过程及其内外部的各种变化。这比单纯去让学生看教学试验更能调动学生的积极性，使学生能有动手参与的机会，能在计算机上操作、“破坏”和“修复”。11在土木工程专业的钢筋混凝土课程的教学中，钢筋混凝土构件3714.5.2计算机模拟仿真在结构工程中应用14.5.3计算机模拟仿真在防灾工程中应用14.5.4计算机模拟仿真在岩土工程中应用1214.5.2计算机模拟仿真在结构工程中应用38

三峡永久船闸鸟瞰图13三峡永久船闸鸟瞰图39三峡永久船闸纵平面图14三峡永久船闸纵平面图4017-17剖面整体位移矢量图

1517-17剖面整体位移矢量图41三峡永久船闸开挖支护图16三峡永久船闸开挖支护图4217-17剖面的网格划分图1717-17剖面的网格划分图43开挖完成后17-17剖面x方向的地应力

18开挖完成后17-17剖面x方向的地应力44开挖完成后17-17剖面y方向的地应力

19开挖完成后17-17剖面y方向的地应力4514.6计算机辅助教学与网络教学

14.6.1计算机辅助教学CAI

1．形式多样、生动活泼：通过对文字、图形、图象、动画、声音等信息的处理，组成图文声像并茂的演播系统，可以进行视听一体等多种方式的形象化教学。2．高度交互、因材施教：实现了人机对话，能根据学习者的要求选择教学内容、控制