1.1 建筑结构CAD绘图知识快速入门
建筑结构在房屋建设中占较大比重,也是与建筑设计密不可分的组成部分。建筑结构专业是建筑的骨架,为建筑设计方案实施、保证建筑空间安全等提供重要技术支持,其作用举足轻重。先了解一些建筑结构绘图的特点和要求,对学习使用AutoCAD进行建筑结构设计是十分必要的。
在建筑结构设计中,常常需要绘制各种图纸,例如建筑结构配筋图、基础平面图、结构节点详图等,这些都可以使用CAD轻松快速完成。特别说明一点,最为便利的还在于,建筑结构设计各种图形与表格使用CAD绘制完成后,还可以将所绘制图形从CAD软件中轻松转换输出JPG/BMP格式图片或PDF格式文件等,可以轻松应用到WORD文档中,方便使用和浏览。CAD图形具体转换方法在后面的章节中详细介绍。因此,从事建筑结构设计及管理工作的相关技术人员,学习CAD绘图很有用处。
1.1.1 关于建筑结构设计
建筑结构(Architectural Structure)是指在建筑物(包括构筑物)中,由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用,以起骨架作用的空间受力体系。建筑结构因所用的建筑材料和结构形式不同,可分为砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构(轻型钢结构)、木结构、网架结构、高耸结构和混合结构等。比较常见的是砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构和木结构等,如图1.1、图1.2所示。
图1.1 常见钢筋混凝土结构及钢结构建筑
图1.2 常见砌体结构和木结构建筑
建筑结构图纸的绘制,目的是正确、完整,又有表现力地表达出建筑结构设计构思和目的,使建设者和评审人员能够通过图纸、模型、说明等,全面地了解设计意图,从而顺利地进行相关建筑结构施工和建筑结构使用管理工作。在计算机普及以前,建筑结构设计人员基本是使用墨水笔、丁字尺、硫酸纸等工具在图板上绘制,工作量较大。随着计算机信息技术的飞速发展,使用计算机和CAD软件进行图纸的绘制和计算,不仅效率极大提高,较大地减轻了设计人员的工作负荷,而且绘制易于修改、使用,图面整洁美观。因此,对于建筑结构的从业人员,掌握CAD进行图纸绘制的方法是十分必要的,可以说是建筑结构设计人员的一个基本必备技能和素质。
1.1.2 建筑结构绘图方式
早期的建筑结构专业图纸主要是手工绘制,绘图的主要工具和仪器有绘图桌、图板、丁字尺、三角板、比例尺、分规、圆规、绘图笔、铅笔、曲线板和建筑模板等。对于手工绘制图纸,老一辈设计师是比较熟悉的,年轻一代或许使用比较少,作为建筑结构设计师,了解一下建筑工程早期绘图方式,可以丰富建筑结构绘图知识,也会增加绘图的趣味性,如图1.3所示。
图1.3 手工绘图
比纯手工绘图更进一步的绘图方式,是使用绘图机及其相应设备。绘图机是当时比较先进的手工绘图设备,其机头上装有一对互相垂直的直尺,可作360°的转动,它能代替丁字尺、三角板、量角器等绘图工具的工作,画出水平线、垂直线和任意角度的倾斜线。绘图机可分为钢带式绘图机、导轨式绘图机,见图1.4。
图1.4 常见手工绘图机
随着计算机及其软件技术快速发展,在现在建筑结构工程设计中,建筑结构图纸的绘制都已经计算机数字化,使用图板、绘图笔和丁字尺等工具手工绘制图纸很少。现在基本使用台式电脑或笔记本进行图纸绘制,然后使用打印机或绘图仪输出图纸,如图1.5、图1.6所示。
图1.5 计算机绘图
图1.6 图纸输出设备
1.1.3 建筑结构制图标准基本要求
建筑结构施工图是将建筑结构构思变成现实的重要阶段,是建筑结构施工实施的主要依据。建筑结构施工图越详细越好,要准确无误。由于方案设计、初步设计等图纸绘制方法与施工图绘制原理是完全一样的,且施工图绘制的内容较为全面、详细,要求也较为综合,因此本书基本以建筑结构施工图为论述主基调逐步展开,掌握了建筑结构施工图CAD绘制,方案设计、初步设计等图纸的绘制方法,就不在话下,自然而然就会了。
结构平面图应按图的规定采用正投影法绘制,特殊情况下也可采用仰视投影绘制,如图1.7所示。在结构平面图中的索引位置处,粗实线表示剖切位置,引出线所在一侧应为投射方向。图样的图名和标题栏内的图名应能准确表达图样、图纸构成的内容,做到简练、明确。图纸上所有的文字、数字和符号等,应字体端正、排列整齐、清楚正确,避免重叠。图样及说明中的汉字宜采用长仿宋体,图样下的文字高度不宜小于5mm,说明中的文字高度不宜小于3mm。拉丁字母、阿拉伯数字、罗马数字的高度,不应小于2.5mm。
图1.7 正投影法绘制
常见混凝土结构绘图中,钢筋在平面图中的配置应按图所示的方法表示。当钢筋标注的位置不够时,可采用引出线标注。引出线标注钢筋的斜短划线应为中实线或细实线。当构件布置较简单时,结构平面布置图可与板配筋平面图合并绘制。钢筋在梁纵、横断面图中的配置,应按图1.8所示的方法表示。
图1.8 钢筋绘制方法
常见混凝土结构绘图中,构件配筋图中箍筋的长度尺寸,应指箍筋的里皮尺寸;弯起钢筋的高度尺寸应指钢筋的外皮尺寸,如图1.9所示。
图1.9 箍筋尺寸表示法
1.1.4 建筑结构CAD绘图图幅、线型和字体
1.1.4.1 建筑结构CAD绘图常见图幅大小
建筑结构工程图纸的图纸幅面和图框尺寸,即图纸图面的大小,按《CAD工程制图规则》GB/T 18229、《房屋建筑结构CAD制图统一规则》GB/T 18112等国家相关规范规定,分为A4、A3、A2、A1和A0,具体大小详见表1.1和图1.10所示,图幅还可以在长边方向进行加长一定的尺寸,参见建筑工程和建筑结构制图相关规范,在此从略。使用CAD进行绘制时,也完全按照前述图幅进行。图框详细CAD绘制方法在后面章节进行论述。
表1.1 图纸幅面和图框尺寸
图1.10 建筑结构图纸图幅示意
图纸以短边作为垂直边称为横式,以短边作为水平边称为立式。一般A0~A3图纸宜横式使用;必要时,也可立式使用。此外,CAD还有一个更为灵活的地方,CAD可以输出任意规格大小的图纸,但这种情况一般在作为草稿、临时使用,不宜作为正式施工图纸。在建筑结构实际工程施工实践中,A3、A2图幅大小的图纸使用最方便,比较受施工相关人员欢迎。
1.1.4.2 建筑结构CAD图形常见型
按照《CAD工程制图规则》GB/T 18229、《房屋建筑CAD制图统一规则》GB/T 18112等国家建筑结构工程制图行业标准及规范的相关规定,建筑结构工程制图图线宽度分为粗线、中线、细线,从b=0.18mm、0.25mm、0.35mm、0.50mm、0.70mm、1.0mm、1.4mm、2.0mm线宽系列中根据需要选取使用;该线宽系列的公比为,粗线、中粗线和细线的宽度比率为4:2:1,在同一图样中同类图线的宽度一致,如表1.2所列,线型则有实线、虚线、点划线、折断线和波浪线等类型,如图1.11所示。
表1.2 常用线组宽要求
注:1.需要微缩的图纸,不宜采用0.18mm及更细的线宽;
2.同一张图纸内,各不同线宽中的细线,可统一采用较细的线宽组的细线。
图1.11 常用建筑结构CAD制图图线
建筑结构CAD绘图即是按照上述线条宽度和线型进行的,实际绘图时根据图幅大小和出图比例进行调整宽度大小,具体绘制方法在后面章节详细论述,其中细线实际在CAD绘制中是按默认宽度为0进行绘制。
一般情况下,图线不得与文字、数字或符号重叠、混淆,不可避免时,应首先保证文字等的清晰。虚线与虚线交接或虚线与其他图线交接时,应是线段交接。虚线为实线的延长线时,不得与实线连接。同一张图纸内,相同比例的各图样,应选用相同的线宽组。
1.1.4.3 建筑结构CAD图形常见字体和字号
按照《CAD工程制图规则》GB/T 18229、《房屋建筑CAD制图统一规则》GB/T 18112等国家建筑结构工程和建筑结构工程制图规范的相关规定,CAD建筑结构工程制图图样中汉字、字符和数字应做到排列整齐、清楚正确,尺寸大小协调一致。汉字、字符和数字并列书写时,汉字字高略高于字符和数字字高。图上的文字应使用中文标准简化汉字。涉外的规划项目,可在中文下方加注外文;数字应使用阿拉伯数字,计量单位应使用国家法定计量单位;代码应使用规定的英文字母、年份应用公元年表示。
文字高度应按表1.3中所列数字选用。如需书写更大的字,其高度应按的比值递增。汉字的高度应不小于2.5mm,字母与数字的高度应不小于1.8mm。汉字的最小行距不小于2mm,字符与数字的最小行距应不小于1mm;当汉字与字符、数字混合使用时,最小行距等应根据汉字的规定使用。如图1.12所示。图及说明中的汉字应采用长仿宋体,其宽度与高度的关系一般应符合表1.4的规定。大标题、图册、封面、目录、图名标题栏中设计单位名称、工程名称、地形图等的汉字可选用楷体、黑体等其他字体。
表1.3 规划设计文字高度
注:经缩小或放大的图,文字高度随原图纸缩小或放大,以字迹容易辨认为标准。
图1.12 建筑结构CAD制图字体间距
表1.4 长仿宋体宽度与高度关系
分数、百分数和比例数的注写,应采用阿拉伯数字和数学符号,例如:四分之三、百分之二十五和一比二十应分别写成3/4、25%和1:20。当注写的数字小于1时,必须写出个位的“0”,小数点应采用圆点,齐基准线书写,例如0.01。
在实际绘图操作中,图纸上所需书写的文字、数字或符号等,均应笔画清晰、字体端正、排列整齐;标点符号应清楚正确。一般常用的字体有宋体、仿宋体、新宋体、黑体等,根据计算机Windows操作系统中字体选择,建议选择常用的字体,以便于CAD图形电子文件的交流阅读。字号也即字体高度的选择,根据图形比例和字体选择进行确定选用,一般与图幅大小相匹配,便于阅读,同时保持图形与字体协调一致,主次分明。
1.1.5 建筑结构CAD图形尺寸标注基本要求
按照《CAD工程制图规则》GB/T 18229、《房屋建筑CAD制图统一规则》GB/T 18112等国家建筑结构工程制图规范的相关规定,图样上的尺寸,包括尺寸界线、尺寸线、尺寸起止符号和尺寸数字,如图1.13所示。
图1.13 尺寸标注组成名称
图样上的尺寸单位,除标高及总平面以米(m)为单位外,其他必须以毫米(mm)为单位。尺寸数字一般应依据其方向注写在靠近尺寸线的上方中部。如没有足够的注写位置,最外边的尺寸数字可注写在尺寸界线的外侧,中间相邻的尺寸数字可错开注写。如图1.14所示。
图1.14 尺寸数值注写位置
CAD建筑结构制图中,尺寸标注起止符号所用到的短斜线、箭头和圆点符号的数值大小,分别宜为e=2.0mm、a=5b、(b为图线宽度,具体数值参见前面小节相关论述),如图1.15所示,其中短斜线应采用中粗线。标注文本与尺寸经距离h0不应小于1.0mm,如图1.16所示。
图1.15 尺寸标注起止符号要求
图1.16 标注文本的标注位置要求
用于标注尺寸的图线,除特别说明的外,应以细线绘制。尺寸界线一端距图样轮廓线X0不应小于2.0mm。另一端Xe宜为3.0mm,平行排列的尺寸线的间距Li宜为7.0mm。如图1.17所示。
图1.17 尺寸界线要求
角度的尺寸线应以圆弧表示。该圆弧的圆心应是该角的顶点,角的两条边为尺寸界线。起止符号应以箭头表示,如没有足够位置画箭头,可用圆点代替,角度数字应按水平方向注写。标注圆弧的弧长时,尺寸线应以与该圆弧同心的圆弧线表示,尺寸界线应垂直于该圆弧的弦,起止符号用箭头表示,弧长数字上方应加注圆弧符号“”。如图1.18所示。
图1.18 角度和圆弧标注方法
坡度符号常用箭头加百分比或数值比表示,也可用直角三角形表示坡度符号,如图1.19所示。
图1.19 坡度标注符号
标高标注应包括标高符号和标注文本,标高数字应以米为单位,注写到小数点以后第三位。在总平面图中,可注写到小数点以后第二位。零点标高应注写成“±0.000”,正数标高不注“+”,负数标高应注“-”,例如“3.000”、“-0.600”。
标高符号应以直角等腰三角形表示,按图1.20(a)所示形式用细实线绘制,如标注位置不够,也可按图1.20(b)所示形式绘制。水平段线L根据需要取适当长度,高h取约3.0mm。总平面图室外地坪标高符号,宜用涂黑的三角形表示,如图1.20(c)所示。标高符号的尖端应指至被注高度的位置。尖端一般应向下,也可向上。标高数字应注写在标高符号的左侧或右侧,在图样的同一位置需表示几个不同标高时,标高数字可按并列一起形式注写,如图1.20(d)所示。
图1.20 标高标注符号和方法
半径的尺寸线应一端从圆心开始,另一端画箭头指向圆弧。半径数字前应加注半径符号“R”。较小圆弧、较大圆弧的半径可按图形式标注,如图1.21所示。标注圆的直径尺寸时,直径数字前应加直径符号“Ф”或“ф”。在圆内标注的尺寸线应通过圆心,两端画箭头指至圆弧。较小圆的直径尺寸,可标注在圆外。如图1.22所示。
图1.21 圆弧的半径标注
图1.22 圆的直径标注
定位轴线一般应编号,编号应注写在轴线端部的圆内。圆应用细实线绘制,直径D为8~10mm。定位轴线圆的圆心,应在定位轴线的延长线上或延长线的折线上。定位轴线应用细点画线绘制。如图1.23所示。
图1.23 定位轴线及编号标注
1.1.6 建筑结构CAD图形比例和常用符号
按照《CAD工程制图规则》GB/T 18229、《房屋建筑结构CAD制图统一规则》等国家建筑结构工程和建筑结构制图规范的相关规定,一般情况下,一个图样应选用一种比例。根据制图需要,同一图样也可选用两种比例。当构件的纵、横向断面尺寸相差悬殊时,可在同一详图中的纵、横向选用不同的比例绘制。轴线尺寸与构件尺寸也可选用不同的比例绘制。
图样的比例,应为图形与实物相对应的线性尺寸之比。比例的大小,是指其比值的大小,如1:50大于1:100。比例的符号为“:”,比例应以阿拉伯数字表示,如1:1、1:2、1:100等。比例宜注写在图名的右侧,字的基准线应取平;比例的字高宜比图名的字高小一号或二号。
一般情况下,建筑结构平面图、立面图、剖面图等常用比例为1:100、1:50,而节点构造做法等详图常用比例为1:1,1:5,1:10等。如图1.24所示为不同比例建筑结构施工图。
图1.24 不同比例建筑结构施工图