Типы задач. Задачи, решаемые с помощью ЭВМ, можно условно разделить на три класса: компоновочные, оптимизационные и оценочные.
Компоновочные задачи, возникающие в ходе проектирования жилого дома, чрезвычайно разнообразны. Пока удалось автоматизировать решение только немногих из них. Они связаны главным образом с формированием плана квартиры и поэтажных планов всего здания. ЭВМ способна построить план квартиры или дома, используя только каталожные планировочные элементы. Успешнее всего ЭВМ формирует план по условиям связанности помещений, а также группирует комнаты в соответствии с заданными принципами функционального зонирования. В решении подобных задач большую роль играют рассмотренные ранее комбинаторные операции.
Оптимизационных задач формализовано значительно больше. Они охватывают планировочные, экономические, теплотехнические, прочностные, инсоляционные и другие характеристики, выражаемые численными показателями. Имеются алгоритмы и программы для гармонизации размеров и пропорций.
Оценочные задачи, как это следует из их названия, возникают когда получен какой-либо результат и надлежит определить его пригодность и эффективность по установленным критериям. В ходе решения оценочных задач может производиться, например, вычисление планировочных показателей дома, времени инсоляции квартир, стоимости 1 м жилой площади, трудозатрат и других количественных характеристик и сравнение их с заданными ограничениями и критериями. В зависимости от результатов сравнения определяется дальнейший ход проектирования. Оценочные задачи постоянно возникают и при компоновке и при оптимизации решений, но могут ставиться и как самостоятельные, особенно если речь идет о многокритериальной оценке проекта, требующей громоздких расчетов.
Методика решения задач. Проект жилого дома - это результат решения десятков, если не сотен, больших и малых задач; причем задач самого различного содержания: функционально-планировочных, художественных, конструктивных, технологических, экономических и др. Каждая из них обусловлена множеством условий, ограничений и критериев. Очень часто результат решения одной из них служит исходным условием для других. Одним словом, смоделировать разработку проекта как единый, нерасчлененный процесс невозможно. Поэтому в автоматизации проектирования широко используют принцип декомпозиции проблемы, который проявляется в раздельном решении всего круга задач, обеспечивающих получение нужного результата. Применительно к проекту жилого дома это может означать следующее: сначала выбирается тип дома, определяется его этажность и общая конфигурация плана, затем устанавливается структура поэтажных планов, отрабатывается планировка каждой квартиры и т.д.
Принципиальное значение имеет разделение функций между архитектором и ЭВМ. Опыт показывает, что наиболее эффективный для решения компоновочных задач диалоговый режим работы. Расчеты и выполнение чертежей могут осуществляться преимущественно без участия человека. При организации диалога важно найти рациональное распределение функций между архитектором и ЭВМ. Наиболее результативными сейчас считаются такие системы, в которых ЭВМ используемся как быстродействующий и точный инструмент. Все характеристики проекта, будь то общий абрис плана или взаиморасположение комнат, размещение оконных или дверных проемов, этажность или тип кровли, назначаются проектировщиком, т.е. он является единственным генератором решений. Архитектор рисует на цифровом планшете примерную схему квартиры, а ЭВМ переводит ее в четкий линейный чертеж. Когда назначена толщина стен, ЭВМ превращает линейный рисунок в план стен с осевыми линиями. Архитектор показывает положение окна, и машина тут же вычерчивает его по стандарту. В таком диалоге проходит весь компоновочный этап, который разделен на множество мелких, но конкретных операций. Подобная методика решения задач потребовала заложить в память ЭВМ обширные каталоги с описанием чертежных символов всех элементов жилого дома, многие из которых представлены к тому же разными вариантами размеров и форм. ЭВМ в итоге оказывает только сервисные услуги: отыскивает символ заданного элемента в каталоге и вычерчивает его на плане, разрезе или на фасаде. Если нужно, она может его заменить, передвинуть, увеличить, уменьшить и т.п., откорректировать чертеж в связи с изменениями.
Программное обеспечение в этом случае представляет собой комплекс самостоятельных подпрограмм, каждая из которых обрабатывает одну конкретную операцию. Их можно использовать отдельно по мере надобности, повторять нужное число раз и в любом наборе.
В методике, предложенной Киев-ЗНИИЭП, присутствует автоматизированная комбинаторика, благодаря чему ЭВМ сама генерирует часть решений.
Еще большую автоматизацию комбинаторной работы дает использование таких каталогов, которые включают не просто набор элементов и их первичные сочетания. В таком случае ЭВМ способна генерировать множество компоновочных вариантов.
Наилучшие результаты в проектировании жилых зданий может дать сочетание обеих методик: автоматизации чертежных операций и автоматизированной комбинаторики.
Следует сказать, что обращение к САПР ни в коей мере не принижает роль архитектора. Его значение, творческий потенциал всегда оказывают решающее влияние на процесс и результаты диалога с ЭВМ, которая облегчает труд архитектора.
Основой организации учебного проектирования является программа-задание. В ней ставятся задачи по разработке жилого дома определенного типа и его квартир в соответствии с заданной демографией, содержатся основные нормативные данные и требования к конструкциям, инженерному оборудованию и экономике проектного решения. Требования к градостроительному решению излагаются в зависимости от конкретной ситуации, прилагаемой к заданию.
После выдачи задания проводится предпроектный анализ, изучается опыт проектирования. В этот период читается вводная лекция. Во вводной лекции излагаются новейшие тенденции в проектировании жилища, наиболее существенные особенности комплексного решения данного типа жилого дома, нормы и правила проектирования и строительства жилища. Лекция сопровождается показом и анализом иллюстративного материала по теме проектирования.
Процесс проектирования начинается с выбора конкретной ситуации и типа дома. Многолетняя практика показывает целесообразность выполнения следующих основных этапов работы: клаузура, эскиз-идея, окончательный эскиз, завершение разработки и графическое выполнение проекта.
Клаузура проводится один или несколько раз с целью выявления первых представлений об архитектуре и конструктивно-планировочных параметрах выбранного типа жилого дома, своем месте и роли в заданной ситуации. Задачи и время выполнения клаузур, их число, могут быть уточнены педагогом в зависимости от общего плана работы.
Эскиз-идея фиксирует завершение первого этапа комплексного решения градостроительных, архитектурно-планировочных и художественных задач проекта. Творческий поиск в этот период должен проходить в форме вариантного проектирования.
Важной стороной подготовки эскиз-идеи является сравнительная оценка вариантов.
В работе над эскиз-идеей применимы все освоенные студентом методы изображения, а также макетирование, которое способствует результативному поиску объемно-пространственной композиции, в особенности жилой застройки.
Результатом работы над эскиз-идеей должен быть выбор решения в наибольшей степени соответствующего поставленной задаче и индивидуальной трактовке темы.
Следующая стадия - эскиз проект, в котором разрабатывается и уточняются ранее выбрана планировочная структура, конструктивная система и архитектурная композиция. В процессе разработки эскиза возможны отдельные отклонения от принятого в эскиз-идее решения. Окончательный эскиз служит основой для детальной прорисовки всех элементов проекта, для выполнения чертежей и расчетов по инженерно-техническим дисциплинам и экономике. Не исключаются выполнение рабочего макета и пробы цветового решения.
Окончательное графическое выполнение проекта подводит итог творческому процессу и призвано в полной мере выявить авторский замысел, раскрыть суть всех принятых решений.
При подведении итогов проводится обсуждение проектов, организуются проблемные семинары и дискуссии.
Помимо указанных основных этапов проектирования желательно на каждом занятии решать конкретную задачу, т.е. относиться к проектному процессу как к системе взаимосвязанных операций.
Методика дипломного проектирования в своей основе идентична методике курсового проектирования. Однако в дипломном проектировании имеются свои особенности. Они заключаются в более широком градостроительном подходе к планировке и застройке жилых районов, к композиции крупных жилых комплексов; в более детальной разработке всех видов квартир и общественного обслуживания, инженерно-технических проблем и экономики строительства.
Начальный этап дипломного проектирования предполагает основательное изучение, а если необходимо, то уточнение или составление задания, анализ отведенного участка и литературы по соответствующей отрасли жилищного строительства. Такому изучению способствует написание преддипломного реферата, в котором должны быть изложены теоретические основы, показаны иллюстративные материалы по зарубежной и отечественной практике проектирования жилища.
Преддипломная практика студента в проектной организации, должна быть близкой по профилю работы к теме дипломного проекта. Дипломный проект должен выполняться по реальным заданиям и отвечать народнохозяйственным задачам в области жилищного строительства. Вместе с тем дипломный проект должен отразить тенденции и перспективы развития жилищного строительства, новые направления архитектурно-теоретической мысли на основе ускорения научно-технического прогресса.