分析建筑、結(jié)構(gòu)智能開孔技術(shù)的開發(fā)和工程應(yīng)用

【摘要】針對建筑結(jié)構(gòu)智能開孔，在簡述當(dāng)前開孔不足的基礎(chǔ)上，明確需求，開發(fā)出新型智能化開孔工具，旨在為實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)開孔設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)開孔;智能開孔;智能工具開發(fā)

如今，三維設(shè)計(jì)已經(jīng)在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)工作中得到廣泛應(yīng)用，對建筑與結(jié)構(gòu)兩個專業(yè)進(jìn)行三維設(shè)計(jì)時，往往要對復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)實(shí)施開孔設(shè)計(jì)，用于滿足實(shí)際工程要求，比如在暖通風(fēng)管穿墻的部位，建筑專業(yè)要在墻體上進(jìn)行一定尺寸孔洞的預(yù)留。實(shí)現(xiàn)智能開孔能有效提高設(shè)計(jì)效率，解決開孔各方面問題，為施工提供可靠指導(dǎo)。

1、需求分析

設(shè)計(jì)工作中，需要為孔洞賦予不同的屬性信息，如編號和功用，以此滿足對孔洞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的要求。在過去的二維圖紙為核心的設(shè)計(jì)工作中，無論是墻體還是樓板孔洞，均需要采用不同圖例符號進(jìn)行表示。而在實(shí)現(xiàn)三維設(shè)計(jì)后，采用三維設(shè)計(jì)軟件，僅可以對結(jié)構(gòu)實(shí)體實(shí)施三維剪切，在這一功能的支持下，雖然可以在結(jié)構(gòu)實(shí)體上進(jìn)行三維開孔，形成三維孔洞，但實(shí)際工作效率很低，也難以表達(dá)出孔洞具有的作用和工程意義，采用原有的模式不能以孔洞為主要對象實(shí)現(xiàn)管理與編輯，更不能在相應(yīng)的圖紙上進(jìn)行自動標(biāo)識。對此，為了有效解決這一實(shí)際問題，在實(shí)際的三維設(shè)計(jì)工作中，需要對現(xiàn)有軟件實(shí)施二次開發(fā)，使軟件可以對孔洞具有的作用與工程意義進(jìn)行描述和創(chuàng)建，并實(shí)現(xiàn)更新與管理等目標(biāo)。

2、開發(fā)方案

在設(shè)計(jì)工作中，往往要面臨設(shè)備從墻體或樓板中穿過的問題，對此，在軟件開發(fā)中應(yīng)能使軟件在穿過墻體或樓板的部位自動且智能的得到參數(shù)化孔洞，同時滿足不同類型孔洞基本要求，比如方形孔、圓形孔和套管孔等，墻體開洞如圖1所示。由于采用手動的方式在墻體上實(shí)施自動以開孔也在設(shè)計(jì)工作中經(jīng)常遇到，所以軟件還應(yīng)能實(shí)現(xiàn)手動開孔[1]。設(shè)計(jì)中，墻體或樓板與設(shè)備都會伴隨設(shè)計(jì)不斷推進(jìn)對各自的參數(shù)屬性做適當(dāng)修改，包括位置參數(shù)和尺寸參數(shù)，對此，軟件還應(yīng)能在后期對現(xiàn)有孔洞實(shí)施編輯修改、合并、更新、重復(fù)性檢查與統(tǒng)計(jì)。

軟件開發(fā)主要在Architecture中進(jìn)行，開發(fā)語言為MicroStaton MDL，即MDL語言。對于MDL語言，它是基于C語言的結(jié)構(gòu)化編程語言，雖然結(jié)構(gòu)與C語言相同，但卻有自己的各類程序及運(yùn)行時間庫，而且可以在MicroStaton中運(yùn)行。

采用MDL語言開發(fā)出的新型開孔工具主要在Architecture中運(yùn)行，該工具的操作和該平臺其它所有軟件都完全一致。用戶通過對開孔參數(shù)的自定義設(shè)置，能自動完成對孔洞模型的建立，建成的孔洞模型在Para-Metric Cell支持下生成實(shí)體化的孔洞，對于Para-Metric Cell，它能以實(shí)際的需要為依據(jù)制作各類符號，并且其實(shí)體孔洞能被賦予很多參數(shù)組屬性，這樣一來，就能使普通孔洞變?yōu)榫邆湟欢üこ绦再|(zhì)的新孔洞?；诖?，一方面能解決對三維孔洞進(jìn)行二維化標(biāo)識的實(shí)際問題，另一方面由于能為三維孔洞進(jìn)行工程性質(zhì)的賦予，所以能為孔洞更新與管理創(chuàng)造良好條件[2]。

對于軟件的實(shí)體孔洞生成功能模塊，主要包含兩方面內(nèi)容，即為智能開孔與手動開孔。其中，無論是智能開孔還是手動開孔，其對象既可以是墻體也可以是樓板，而生成的孔洞，也包含很多類型，比如方形孔洞、圓形孔洞與套管孔洞等。在參數(shù)組的定義上，能以實(shí)際情況為依據(jù)，通過對參數(shù)組的定義使孔洞實(shí)現(xiàn)三維參數(shù)化。比如，如果需要從墻體或者是樓板中穿過的設(shè)備參數(shù)完全已知，則想要確定從墻體或樓板中穿過所需孔洞的參數(shù)，需要以現(xiàn)有的設(shè)備參數(shù)為依據(jù)來生成;如果在設(shè)計(jì)過程中沒有掌握設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，則可通過對孔洞邊界參數(shù)的定義來形成實(shí)體孔洞，掌握其各項(xiàng)參數(shù)。對于智能開孔，它是指在讀取了需要從墻體或樓板中穿過的設(shè)備的具體位置信息后，以參數(shù)組定義結(jié)果為依據(jù)，在設(shè)備所在位置自動生成孔洞的實(shí)體;而對于手動開孔，則是指采用手動的方式在墻體或者是樓板上確定需要進(jìn)行開孔的具體位置，然后結(jié)合參數(shù)組定義結(jié)果來開孔，以此得到孔洞實(shí)體。由此可見，智能開孔過程中主要是通過對位置信息的自動讀取來實(shí)現(xiàn)開孔，所以能實(shí)現(xiàn)批量開孔，用戶能對批量的墻體或樓板及設(shè)備實(shí)施開孔[3]。

對于軟件的實(shí)體孔洞管理功能模塊，主要包含以下五種功能：其一，修改孔洞的尺寸;其二，孔洞合并;其三，孔洞更新;其四，重復(fù)性檢查;其五，孔洞統(tǒng)計(jì)。設(shè)計(jì)應(yīng)用中，可能會遇到對孔洞尺寸進(jìn)行修改的情況，此時利用該模塊具有的尺寸修改功能，能讀取出現(xiàn)有孔洞尺寸，并實(shí)時顯示于對話框當(dāng)中，此時能對齊進(jìn)行適當(dāng)修改。在修改完成以后，還能實(shí)時反映至孔洞上。以梁結(jié)構(gòu)孔洞為例，其矩形與圓形孔的尺寸與位置如表1、2所示。在進(jìn)行批量開孔的過程中，還可能需要對孔洞實(shí)施修改與確認(rèn)，如果相同類型的孔洞，其間隔距離比工程臨界值小，則要對若干孔洞實(shí)施合并，以此形成一個綜合對象，對此，可采用上述模塊的合并功能來實(shí)現(xiàn)[4]。伴隨設(shè)計(jì)過程不斷推進(jìn)，墻體或者是樓板與從中穿過的設(shè)備輸出位置均有可能產(chǎn)生變化，此時要對孔洞進(jìn)行更新，對此，采用上述模塊的更新功能來實(shí)現(xiàn)，即對孔洞所在具體位置進(jìn)行更新。對于重復(fù)性檢查，其主要用于對圖紙包含的所有孔洞進(jìn)行掃描，以此檢查確定是否存在對同一個設(shè)備進(jìn)行了重復(fù)開孔的問題，若存在重復(fù)性開孔的問題，則會彈出一個重復(fù)開孔的列表。所生成的每一個孔洞均具備屬性信息，采用該模塊具有的統(tǒng)計(jì)功能以實(shí)際要求為依據(jù)，對孔洞的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時通過對統(tǒng)計(jì)信息的處理，生成統(tǒng)計(jì)表，為實(shí)際的設(shè)計(jì)工作提供便利[5]。

3、工程應(yīng)用

伴隨智能開孔理論和技術(shù)方法的不斷研究和開孔工具的陸續(xù)開發(fā)完成，已經(jīng)在實(shí)際的三維設(shè)計(jì)工作中得到應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果。

結(jié)語：

綜上所述，通過對智能開孔工具的開發(fā)與應(yīng)用，能實(shí)現(xiàn)對孔洞的尺寸修改、更新、合并等功能，極大的提高設(shè)計(jì)工作效率，并保證開洞設(shè)計(jì)質(zhì)量。

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作者簡介：

杜駿才（1984.9-），男，，漢族，湖南湘潭，主要從事建筑工程技術(shù)工作。