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1 绪论 1

1.1 土木工程 CAD 的历史与发展 1

1.1.1 计算机与计算机绘图的发展 1

1.1.2 CAD 在土木工程领域的应用和发展 1

1.2 CAD 的基本概念 2

1.2.1 CAD 的基本概念 2

1.2.2 CAD 与计算机绘图的内涵 2

1.2.3 土木工程 CAD 涉及的知识领域 3

1.3 CAD 在土木工程中的应用 4

1.3.1 建筑与规划设计 4

1.3.2 结构设计 4

1.3.3 给排水设计 4

1.3.4 暖通设计 4

1.3.5 建筑电气设计 4

1.4 CAD 的学习方法 5

1.4.1 掌握 CAD 硬件设备的使用和软件环境配置要求 5

1.4.2 领会 CAD 系统的总体结构及操作流程 5

1.4.3 结合相关专业设计规范和理论进行学习 6

2 CAD 硬件系统 7

2.1 CAD 硬件系统概述 7

2.1.1 硬件系统的基本组成结构 7

2.1.2 硬件系统的高级配备组成结构 8

2.2 图形显示和输出系统设备 8

2.2.1 图形屏幕显示设备 8

2.2.2 图形打印输出设备 10

2.2.3 绘图机 11

2.3 图形输入设备与应用 11

2.3.1 笔式和类似笔式输入设备 12

2.3.2 图像扫描仪 13

2.3.3 数字相机 14

2.3.4 三维图形数字化输入设备 14

3 CAD 软件系统 16

3.1 CAD 系统的软件平台和层次结构 16

3.2 CAD 通用软件 16

3.2.1 基本图形软件与国际标准 17

3.2.2 造型软件 20

3.2.3 工程分析计算软件 21

3.2.4 工程数据库管理软件 22

3.3 CAD 常用工具软件 23

3.3.1 AutoCAD 概述 23

3.3.2 标准图形软件 OpenGL 24

3.3.3 三维建模与动画软件3D Studio MAX 27

3.3.4 平面图形设计软件 Photoshop 30

3.4 CAD 网络系统软件 32

3.4.1 网络系统基础知识 32

3.4.2 网上 CAD 信息获取与传输 36

3.4.3 建立网上交互式三维场景 37

4 土木工程 CAD 系统结构 42

4.1 非交互式 CAD 系统的结构及特点 42

4.2 交互式 CAD 系统的结构及特点 43

4.3 半交互式 CAD 系统的结构及特点 43

4.4 综合化 CAD 系统 44

4.5 集成化 CAD 系统 44

4.6 智能化 CAD 系统 46

5 AutoCAD 应用基础 48

5.1 AutoCAD 二维交互式绘图 48

5.1.1 AutoCAD 系统操纵 48

5.1.2 绘图环境设置和坐标输入 49

5.1.3 几何图形绘制 53

5.1.4 图形显示控制命令 55

5.2 图形编辑处理 56

5.2.1 图形对象的选择设置及图形对象的捕捉设置 56

5.2.2 基本图形编辑命令 57

5.2.3 图层、线型和颜色控制 58

5.2.4 块和实体填充 59

5.2.5 图形的查询操作 61

5.3 图形标注 66

5.3.1 尺寸标注 66

5.3.2 文本标注与编辑 68

5.4 AutoCAD 的属性和对话框 75

5.4.1 使用属性 75

5.4.2 对话框 76

5.5 AutoCAD 与外部图形的接口 78

5.5.1 数据交换 78

5.5.2 格式转换 82

5.5.3 本章小结 84

6 工程结构设计与计算 87

6.1 工程结构设计的计算机方法 87

6.2 钢筋混凝土梁的正截面强度计算 87

6.2.1 计算公式 87

6.2.2 适应条件(非抗震设计) 88

6.2.3 抗震设计时应满足的条件 89

6.2.4 程序框图 89

6.2.5 钢筋混凝土单筋矩形截面梁配筋计算程序 90

6.3 钢筋混凝土梁的斜截面强度计算 92

6.3.1 斜截面计算基本公式 92

6.3.2 适用条件 93

6.3.3 程序框图 94

6.4 钢筋混凝土柱的截面强度计算 94

6.4.1 轴心受压构件 94

6.4.2 偏心受压构件的基本公式 95

6.4.3 矩形截面对称配筋偏心受压构件的配筋计算 95

6.4.4 偏心受压构件正截面强度计算的适用条件 96

6.4.5 程序框图 96

6.4.6 框架柱的抗剪强度计算 96

6.4.7 钢筋混凝土矩形截面偏心受压柱对称配筋计算程序 98

6.5 钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算 99

6.5.1 裂缝宽度计算公式 100

6.5.2 最大裂缝宽度允许值 100

6.5.3 按构造要求控制最大裂缝宽度 101

6.5.4 程序框图 101

6.5.5 钢筋混凝土受弯构件最大裂缝宽度计算程序 101

6.6 钢筋混凝土受弯构件变形计算 102

6.6.1 计算公式 102

6.6.2 受弯构件挠度允许值 103

6.6.3 计算构件挠度的程序框图 104

6.6.4 计算受弯构件挠度程序 104

7 典型 CAD 软件的使用与课程实践 106

7.1 钢筋混凝土框排架、连续梁以及柱下独立基础计算机辅助设计系统 FBCAD 106

7.1.1 FBCAD 系统的功能及主要技术条件 106

7.1.2 系统操作及说明 108

7.2 地基-箱形基础-上部结构共同作用分析软件 SBSIA 111

7.2.1 SBSIA 功能及适用范围 111

7.2.2 图形交互式结构建模 111

7.2.3 图形交互式荷载输入 114

7.2.4 地质资料输入 115

7.2.5 结构计算 116

7.2.6 图示输出 116

7.3 桥型设计软件 QXCAD 118

7.3.1 QXCAD 系统运行环境 118

7.3.2 QXCAD 系统安装和启动 119

7.3.3 QXCAD 系统基本功能 121

7.3.4 QXCAD 系统基本操作 122

7.3.5 QXCAD 系统分项操作 122

7.4 公路、桥梁结构设计计算系统 GQJS 138

7.4.1 GQJS 系统运行环境 138

7.4.2 GQJS 系统安装和启动 138

7.4.3 GQJS 系统基本功能 139

7.4.4 GQJS 系统交互界面操作及数据结构 140

8 土木工程 CAD 技术发展趋势与展望 147

8.1 多媒体和通信技术在土木工程中的应用 147

8.1.1 虚拟现实(VR)技术派生的工程应用系列 147

8.1.2 分布式多媒体通信技术派生的工程应用系列 147

8.1.3 多媒体仿真技术派生的工程应用系列 148

8.1.4 工程信息管理技术派生的应用系列 148

8.1.5 数字地球系统技术派生的应用系列 149

8.2 CAD 技术和概念的发展 149

8.2.1 工程 CAD 技术的跨学科发展特点 149

8.2.2 CAD 的建模技术的研究和发展 150

参考文献 151