框選式鋼結(jié)構(gòu)框架匯料程序的開發(fā)與應(yīng)用

摘要：鋼結(jié)構(gòu)框架的材料統(tǒng)計(jì)，尤其是節(jié)點(diǎn)材料統(tǒng)計(jì)一直是日常設(shè)計(jì)工作中的瓶頸，通過框選式鋼結(jié)構(gòu)框架匯料程序的開發(fā)和應(yīng)用，使得費(fèi)時(shí)費(fèi)力的材料統(tǒng)計(jì)工作變得簡(jiǎn)單、輕松，無論框架有多少層、多少個(gè)軸線，只需點(diǎn)取兩個(gè)角點(diǎn)，框選每層結(jié)構(gòu)布置圖、每個(gè)軸線構(gòu)件布置圖后，程序就會(huì)精確的統(tǒng)計(jì)出框架的所有材料，材料統(tǒng)計(jì)的速度大幅提高，基本實(shí)現(xiàn)了材料統(tǒng)計(jì)工作的自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)框架；框選式；匯料程序；材料統(tǒng)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 （2012） 22-0000-02

1 引言

石化工程中有大量的支撐設(shè)備的構(gòu)筑物，如冷換框架、空冷框架、反應(yīng)器框架、三旋框架等，這些構(gòu)筑物都采用鋼結(jié)構(gòu)，日常設(shè)計(jì)工作中，鋼結(jié)構(gòu)材料的統(tǒng)計(jì)一般采用手工方式，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，統(tǒng)計(jì)結(jié)果也經(jīng)常不準(zhǔn)確，一直是鋼結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)的瓶頸，常用計(jì)算軟件STAAD-PRO、PKPM和三維模型軟件PDS、XSTEEL雖能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，但都只能統(tǒng)計(jì)出模型中構(gòu)件的材料量，不能統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)用料，且構(gòu)件長(zhǎng)度是按軸線尺寸，不是凈長(zhǎng)度；對(duì)PDS、XSTEEL進(jìn)行二次開發(fā)后，雖可以統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)材料，但需在施工圖繪制完成后再建三維模型，所需時(shí)間與手工統(tǒng)計(jì)差不多，且欄桿長(zhǎng)度、平臺(tái)面積、開洞面積、柱腳、設(shè)備鋼支座等材料還是不能統(tǒng)計(jì)，為徹底解決這一瓶頸，快速、準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)材料，提高設(shè)計(jì)效率，于2011年初著手開發(fā)基于AutoCAD平臺(tái)、采用框選AutoCAD圖紙方式來統(tǒng)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)框架所有材料的自動(dòng)匯料程序，程序于2011年8月開始試用，2012年初正式版開始使用。

2 匯料程序的開發(fā)過程

2.1 程序采用LISP和DCL語(yǔ)言編制，運(yùn)行平臺(tái)為AutoCAD。

2.2 材料統(tǒng)計(jì)內(nèi)容。鋼結(jié)構(gòu)框架的材料統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括：柱、柱腳、柱加勁板與頂板、梁、梁與柱連接節(jié)點(diǎn)、梁與梁連接節(jié)點(diǎn)、柱間支撐及節(jié)點(diǎn)、水平支撐及節(jié)點(diǎn)、設(shè)備鋼支座材料及平臺(tái)凈面積、欄桿長(zhǎng)度、梯子型號(hào)和數(shù)量。

2.3 統(tǒng)計(jì)方法的確定。STAAD-PRO、PKPM可以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)，但都是基于程序自己的建模和繪圖系統(tǒng)，日常設(shè)計(jì)工作中，因繪圖習(xí)慣、制圖規(guī)定等原因，鋼結(jié)構(gòu)框架的圖紙一般采用AutoCAD繪制，包括結(jié)構(gòu)平面布置圖、各軸線構(gòu)件立面布置圖和設(shè)備支座詳圖，統(tǒng)計(jì)材料就需要有數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)輸入的方式和多少，決定著程序?qū)π实奶岣叱潭龋矛F(xiàn)有的CAD圖紙作為數(shù)據(jù)輸入，將是一個(gè)最佳的方法，而AutoCAD中最快速的選擇圖形的方法是用兩個(gè)角點(diǎn)來框選，經(jīng)過多次嘗試，最終實(shí)現(xiàn)了采用框選平面、立面布置圖作為數(shù)據(jù)輸入來進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)的框選式方案。

實(shí)現(xiàn)框選式方案的過程中主要解決了以下問題：

（1）縱、橫向框架梁、平臺(tái)梁、平臺(tái)斜梁及梁型號(hào)的分類篩選與信息提??；

（2）柱及柱腳信息提??；

（3）梁與柱、梁與梁連接節(jié)點(diǎn)類型（剛接、鉸接）和節(jié)點(diǎn)材料信息的提??；

（4）梁兩端支承梁、柱的判斷及信息提??；

（5）組合節(jié)點(diǎn)（2個(gè)以上梁與柱在同一標(biāo)高處連接）中柱4個(gè)方向梁的信息提取和柱加勁板數(shù)量計(jì)算；

（6）柱間支撐類型（十字交叉撐、人字撐或八字撐）判斷和支撐及節(jié)點(diǎn)處梁、柱信息提取；

（7）水平支撐信息及節(jié)點(diǎn)信息提??；

（8）不同編號(hào)的設(shè)備鋼支座數(shù)量信息；

（9）平臺(tái)開洞、平臺(tái)輪廓信息提取和面積計(jì)算；欄桿長(zhǎng)度、梯子型號(hào)和數(shù)量信息提取。

2.4 程序?qū)utoCAD圖紙的要求。

（1）平面柱符號(hào)需采用塊，塊名中應(yīng)包含柱截面尺寸和方向信息，可使用《鋼結(jié)構(gòu)輔助繪圖程序》繪制；

（2）平面圖中欄桿線應(yīng)使用《鋼結(jié)構(gòu)輔助繪圖程序》繪制；

（3）圓形開洞標(biāo)注為：洞φ***或洞R=***，方形洞標(biāo)注為：洞***×***；

（4）設(shè)備鋼支座編號(hào)采用SJ—***；

（5）圖紙需按比例繪制，符合制圖規(guī)定；節(jié)點(diǎn)標(biāo)注符合《鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)圖集》的要求。

3 程序的功能及應(yīng)用

匯料程序具有六項(xiàng)功能，包括標(biāo)示頂層平面柱符號(hào)、統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)布置圖材料、統(tǒng)計(jì)構(gòu)件布置圖材料、統(tǒng)計(jì)構(gòu)件圖中零星梁、統(tǒng)計(jì)平臺(tái)與開洞面積、材料統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總，程序界面見圖1。

3.1 標(biāo)示頂層平面柱符號(hào)。因柱頂節(jié)點(diǎn)和柱中節(jié)點(diǎn)用料不同，統(tǒng)計(jì)頂層結(jié)構(gòu)布置圖材料前，需進(jìn)行此項(xiàng)操作，框選所要標(biāo)示的頂層柱，程序會(huì)自動(dòng)篩選出柱符號(hào)，并將所選柱符號(hào)變?yōu)檠蠹t色，這些洋紅色柱符號(hào)處的梁柱節(jié)點(diǎn)，將會(huì)按柱頂節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)材料。

3.2 統(tǒng)計(jì)結(jié)構(gòu)布置圖材料?？蜻x每層結(jié)構(gòu)平面布置圖和圖名，程序?qū)⒆詣?dòng)完成以下任務(wù)：

（1）自動(dòng)將梁分為縱向框架梁與懸挑梁、橫向框架梁與懸挑梁、縱向平臺(tái)梁、橫向平臺(tái)梁、平臺(tái)斜梁，并自動(dòng)判斷梁兩端支承梁、柱，按所標(biāo)注的節(jié)點(diǎn)類型，自動(dòng)扣除梁端連接間隙，計(jì)算出各梁的凈長(zhǎng)、重量和節(jié)點(diǎn)板重量；

（2）自動(dòng)判斷、提取組合節(jié)點(diǎn)中柱4個(gè)方向的梁信息，按所標(biāo)注的節(jié)點(diǎn)類型計(jì)算梁柱連接節(jié)點(diǎn)板重量，并按柱加勁板間距需大于50mm的原則，計(jì)算組合節(jié)點(diǎn)柱加勁板數(shù)量、重量；

（3）提取水平支撐信息，計(jì)算節(jié)點(diǎn)板重量；

（4）提取欄桿、梯子信息，計(jì)算欄桿長(zhǎng)度和各種梯子數(shù)量；

（5）提取圓形、方形開洞信息，計(jì)算開洞面積；

（6）提取設(shè)備鋼支座編號(hào)信息，統(tǒng)計(jì)各編號(hào)設(shè)備鋼支座數(shù)量，并讀取《設(shè)備鋼支座繪圖程序》記錄的數(shù)據(jù)文件，分類計(jì)算設(shè)備鋼支座材料重量；

3.3 統(tǒng)計(jì)構(gòu)件布置圖材料?？蜻x要各軸線構(gòu)件立面布置圖和圖名，程序?qū)⒆詣?dòng)完成以下任務(wù)：

（1）圖名中軸線號(hào)為A、B、C等字母編號(hào)時(shí)，自動(dòng)提取柱、柱間支撐信息及與支撐連接的梁信息，并判斷支撐類型（十字撐、人字撐或八字撐），計(jì)算柱凈長(zhǎng)與重量、支撐凈長(zhǎng)與重量、支撐連接節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)板重量，根據(jù)柱腳標(biāo)準(zhǔn)圖分類計(jì)算柱腳材料重量；

（2）圖名中軸線號(hào)為1、2、3等數(shù)字編號(hào)時(shí)，只計(jì)算支撐凈長(zhǎng)與重量、支撐連接節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)板重量；

3.4 統(tǒng)計(jì)構(gòu)件布置圖中零星梁。按主界面上的說明操作后，程序自動(dòng)提取梁、柱信息，按所標(biāo)注的節(jié)點(diǎn)類型計(jì)算梁凈長(zhǎng)、重量和連接節(jié)點(diǎn)的柱加勁板重量、節(jié)點(diǎn)板重量。

3.5 統(tǒng)計(jì)平臺(tái)、開洞面積。選擇統(tǒng)計(jì)類別后，順時(shí)針或逆時(shí)針依次選擇平臺(tái)（或洞口）邊梁（梁線為多段時(shí)，每邊僅選1段），程序自動(dòng)計(jì)算出任意形狀的平臺(tái)輪廓面積或開洞面積。

3.6 數(shù)據(jù)文件。程序自動(dòng)將提取的原始信息和統(tǒng)計(jì)、計(jì)算結(jié)果寫入數(shù)據(jù)文件，并自動(dòng)把數(shù)據(jù)文件保存到圖紙所在目錄，數(shù)據(jù)文件包括記錄原始信息的文件和記錄構(gòu)件凈長(zhǎng)與重量、節(jié)點(diǎn)板重量等統(tǒng)計(jì)結(jié)果的文件；數(shù)據(jù)文件截圖見圖2、圖3。

3.7 圖紙檢查。程序運(yùn)行中會(huì)自動(dòng)根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)圖集》對(duì)所選圖紙進(jìn)行檢查、診斷，發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)定的情況時(shí)，程序自動(dòng)將錯(cuò)誤提示標(biāo)注在相應(yīng)構(gòu)件上，同時(shí)彈出錯(cuò)誤提示框，按提示修改圖紙后，方可進(jìn)行框選匯料。

3.8 統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總。在每層結(jié)構(gòu)平面布置圖、每個(gè)軸線構(gòu)件立面布置圖的材料統(tǒng)計(jì)結(jié)束后，可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總，程序自動(dòng)讀取統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)文件并分類匯總，匯總結(jié)果按材料表的格式寫入?yún)R總文件，型鋼類按型號(hào)由大到小的順序給出每個(gè)型號(hào)的材料重量，并給出每類型鋼的材料用量，鋼板類按板厚由大到小的順序給出每種板厚的材料重量和鋼板總用量，同時(shí)給出鋼框架的總用鋼量。匯總文件自動(dòng)保存到圖紙所在目錄，匯總文件截圖見圖4.

3.9 程序的運(yùn)行效率。匯料程序的數(shù)據(jù)輸入采用框選的方式，在原始圖紙符合節(jié)點(diǎn)圖集和制圖規(guī)定的情況下，點(diǎn)取兩個(gè)角點(diǎn)框選圖形后，程序即可自動(dòng)完成材料統(tǒng)計(jì)和分類匯總工作，因此，框選圖形的速度決定著程序的運(yùn)行效率。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 框選式鋼結(jié)構(gòu)框架匯料程序的數(shù)據(jù)輸入采用框選方式，極大地減少了數(shù)據(jù)輸入的工作量，通過近1年時(shí)間的使用，取得了明顯效果，材料統(tǒng)計(jì)效率大幅提高，保證了材料統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性；

4.2 隨著《STAAD-PRO計(jì)算模型轉(zhuǎn)化施工圖程序》的編制完成，加上《鋼結(jié)構(gòu)輔助繪圖程序》和《框選式鋼結(jié)構(gòu)框架匯料程序》的使用，使得鋼結(jié)構(gòu)框架在制圖、材料統(tǒng)計(jì)方面有了質(zhì)的飛躍；

4.3 是否把材料統(tǒng)計(jì)融入到《STAAD-PRO計(jì)算模型轉(zhuǎn)化施工圖程序》和《鋼結(jié)構(gòu)輔助繪圖程序》，在繪制圖紙的同時(shí)進(jìn)行材料統(tǒng)計(jì)，還需在用時(shí)方面進(jìn)行分析、對(duì)比。

參考文獻(xiàn)：

[1]李學(xué)志.Visual LISP程序設(shè)計(jì)：AutoCAD2006[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.