建筑結(jié)構(gòu)智能開孔技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用

申妍

【摘要】隨著三維設(shè)計(jì)在建筑工程設(shè)計(jì)中的推進(jìn)，在建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的三維設(shè)計(jì)過程中，需要對墻體、樓板等三維結(jié)構(gòu)體模型進(jìn)行開孔設(shè)計(jì)，以滿足不同工程應(yīng)用的需要，例如對暖通風(fēng)管穿墻處，建筑專業(yè)需在墻體上預(yù)留相應(yīng)尺寸孔洞。在設(shè)計(jì)過程中，還需要對孔洞附加各種工程屬性信息（編號(hào)、功用等），以滿足孔洞統(tǒng)計(jì)要求。在建筑行業(yè)三維設(shè)計(jì)中，建筑、結(jié)構(gòu)中的開孔設(shè)計(jì)是專業(yè)間配合的重要內(nèi)容之一，通過對智能開孔技術(shù)的研究，在Bentley MiCroStation V8i二級(jí)平臺(tái)Archi-tecture上，為建筑企業(yè)布置專門定制開發(fā)的智能開孔系列工具，可以實(shí)現(xiàn)對實(shí)體化孔洞對象的智能生成，并且生成的孔洞對象具有工程屬性，還具有對孔洞對象進(jìn)行參數(shù)化尺寸修改、更新、合并、重復(fù)性檢查和統(tǒng)計(jì)等功能，極大地提高了開孔設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)效率。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；智能開孔技術(shù)；三維設(shè)計(jì)；三維參數(shù)；研發(fā)應(yīng)用

隨著三維設(shè)計(jì)在工程設(shè)計(jì)中的推進(jìn)，在建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)的三維設(shè)計(jì)過程中，需要對墻體、樓板等三維結(jié)構(gòu)體模型進(jìn)行開孔設(shè)計(jì)，以滿足不同工程應(yīng)用的需要，例如對暖通風(fēng)管穿墻處，建筑專業(yè)需在墻體上預(yù)留相應(yīng)尺寸孔洞。在設(shè)計(jì)過程中，還需要對孔洞附加各種工程屬性信息（編號(hào)、功用等），以滿足孔洞統(tǒng)計(jì)要求。同時(shí)在以往的二維圖紙中，墻體、樓板上的孔洞是需要采用特殊圖例符號(hào)來表示。但在三維設(shè)計(jì)中，三維設(shè)計(jì)軟件只提供了對結(jié)構(gòu)實(shí)體進(jìn)行三維剪切的功能，此功能雖然能夠?qū)崿F(xiàn)在結(jié)構(gòu)體、實(shí)體上開出三維孔洞，但效率低下，更無法表達(dá)孔洞的工程意義，故原有的模式無法將孔洞作為對象進(jìn)行管理和編輯，也無法在生成的二維圖紙上自動(dòng)實(shí)現(xiàn)符號(hào)化表達(dá)。為了解決這一問題，在三維設(shè)計(jì)軟件上進(jìn)行二次開發(fā)，建立起一套對有工程意義的孔洞進(jìn)行創(chuàng)建、更新和管理的功能集合。

一、開發(fā)方案

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，存在大量設(shè)備穿越墻體或樓板的情況，開發(fā)目標(biāo)軟件應(yīng)能夠在設(shè)備穿過墻體（樓板）的位置智能形成參數(shù)化孔洞，并且滿足不同孔洞需求的情況（方孔、圓孔、套管）。因?yàn)槭謩?dòng)在墻體（樓板）上自定義開孔也是在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常會(huì)碰到的情況，目標(biāo)軟件還應(yīng)該包括手動(dòng)開孔功能。在設(shè)計(jì)過程中，墻體（樓板）和設(shè)備會(huì)隨著設(shè)計(jì)的推進(jìn)，而對其參數(shù)屬性進(jìn)行相應(yīng)的修改（尺寸參數(shù)、位置參數(shù)等），因此，軟件還應(yīng)該包括在后期對已經(jīng)生成的孔洞進(jìn)行編輯修改、合并、更新、重復(fù)性檢查及統(tǒng)計(jì)孔洞生成孔洞表的功能。

在Bentley MicroStaton V8i二級(jí)平臺(tái)Architecture上，使用MicroStaton MDL二次開發(fā)語言進(jìn)行開發(fā)。MDL語言是以C語言為基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)化編程語言，采用C的結(jié)構(gòu)，具有自己的運(yùn)行時(shí)間庫、編譯程序、鏈接程序、庫管理程序，并在MicroStaton環(huán)境下運(yùn)行。

使用MDL開發(fā)的智能開孔系列工具運(yùn)行在Mi-croStaton V8i二級(jí)平臺(tái)Architecture下，與此平臺(tái)下其他軟件功能具有操作一致性。用戶通過設(shè)置開孔參數(shù)，自動(dòng)創(chuàng)建三維孔洞模型，孔洞模型采用Para-Metric Cell來生成三維參數(shù)化實(shí)體孔洞對象，Para-metric Cell可以根據(jù)需要制作成不同的符號(hào)，而且Parametric Cell類型的三維參數(shù)化實(shí)體孔洞對象，可以被附加上多種參數(shù)組屬性，普通的三維孔洞就轉(zhuǎn)變成了具有工程屬性的三維參數(shù)化實(shí)體孔洞對象。因此，首先解決了對三維孔洞的二維圖例符號(hào)標(biāo)識(shí)的問題，其次由于對三維孔洞附加了工程屬性，方便了對孔洞的更新及管理。

生成實(shí)體孔洞模塊包含兩個(gè)功能，智能開孔和手動(dòng)開孔。智能開孔和手動(dòng)開孔的對象可以是墻體或者樓板，生成的孔洞對象包括方孔、圓孔、方半孔、套管等不同類型。在參數(shù)組定義方面，可以根據(jù)實(shí)際情況，定義不同的參數(shù)組來生定義三維參數(shù)化實(shí)體孔洞。例如當(dāng)已知穿過墻體（樓板）的設(shè)備的尺寸參數(shù)，可以確定要開的孔洞的具體尺寸參數(shù)，則可以根據(jù)此參數(shù)來進(jìn)行生成；若在設(shè)計(jì)時(shí)，無法確切得知設(shè)備具體參數(shù)，則可以設(shè)置孔洞邊界參數(shù)來定義需要生成的三維參數(shù)化實(shí)體孔洞。智能開孔是在讀取穿過墻體（樓板）的設(shè)備的位置后，根據(jù)參數(shù)組定義的參數(shù)自動(dòng)在當(dāng)前設(shè)備的位置處，自動(dòng)生成三維參數(shù)化實(shí)體孔洞，而手動(dòng)開孔則是手動(dòng)在墻體（樓板）上選擇需要開孔的位置，再根據(jù)參數(shù)組定義的參數(shù)來進(jìn)行開孔，生成三維參數(shù)化實(shí)體孔洞。而且由于智能開孔是自動(dòng)讀取位置來進(jìn)行開孔，因此還具備批量開孔的功能，用戶可以選中批量的墻體（樓板）和設(shè)備進(jìn)行開孔。

管理實(shí)體孔洞模塊包含孔洞尺寸修改、合并孔洞、更新孔洞、重復(fù)孔檢查和孔洞統(tǒng)計(jì)五個(gè)功能。在實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)經(jīng)常遇到修改三維參數(shù)化實(shí)體孔洞尺寸的需求，孔洞尺寸修改功能，即可以讀出已生成的三維參數(shù)化實(shí)體孔洞的尺寸參數(shù)，顯示在對話框中，并可以進(jìn)行修改，修改完畢后，可實(shí)時(shí)反映在三維參數(shù)化實(shí)體孔洞上。用戶在批量開孔后，通常情況下還會(huì)對具體的孔洞進(jìn)行修改和確認(rèn)，若同一類型的孔洞對象之間的間距小于工程定義的臨界值，則需要將多個(gè)孔洞對象合并為一個(gè)大的孔洞對象，此時(shí)就可以使用合并孔洞功能進(jìn)行操作。隨著設(shè)計(jì)過程的推進(jìn)，墻體（樓板）以及穿過其中的設(shè)備的位置都有可能發(fā)生變化，更新孔洞功能則可以實(shí)現(xiàn)批量更新孔洞對象所在位置的目的。重復(fù)孔檢查功能用來掃描當(dāng)前圖紙中的所有三維參數(shù)化實(shí)體孔洞，檢查是否有對一個(gè)設(shè)備重復(fù)開孔的現(xiàn)象，如果有，則彈出重復(fù)孔列表。由于生成的三維參數(shù)化實(shí)體孔洞都具有工程屬性信息，孔洞統(tǒng)計(jì)功能可以根據(jù)實(shí)際需要，統(tǒng)計(jì)孔洞信息，并生成孔洞統(tǒng)計(jì)表。

二、工程應(yīng)用

隨著智能開孔技術(shù)的研究以及開孔系列工具的開發(fā)完成，開孔系列工具逐步應(yīng)用到實(shí)際工廠三維協(xié)同設(shè)計(jì)項(xiàng)目當(dāng)中，并具有很好的發(fā)展前景。

三、結(jié)束語

在建筑行業(yè)三維設(shè)計(jì)中，建筑、結(jié)構(gòu)中的開孔設(shè)計(jì)是專業(yè)間配合的重要內(nèi)容之一，通過對智能開孔技術(shù)的研究，在Bentley MiCroStation V8i二級(jí)平臺(tái)Archi-tecture上，為建筑企業(yè)布置專門定制開發(fā)的智能開孔系列工具，可以實(shí)現(xiàn)對實(shí)體化孔洞對象的智能生成，并且生成的孔洞對象具有工程屬性，還具有對孔洞對象進(jìn)行參數(shù)化尺寸修改、更新、合并、重復(fù)性檢查和統(tǒng)計(jì)等功能，極大地提高了開孔設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)效率。