分析建筑、結構智能開孔技術的開發和工程應用

【摘要】針對建筑結構智能開孔，在簡述當前開孔不足的基礎上，明確需求，開發出新型智能化開孔工具，旨在為實際的建筑結構開孔設計提供技術支持，保證設計質量與效率。

【關鍵詞】建筑結構開孔;智能開孔;智能工具開發

如今，三維設計已經在實際的工程設計工作中得到廣泛應用，對建筑與結構兩個專業進行三維設計時，往往要對復雜的三維結構實施開孔設計，用于滿足實際工程要求，比如在暖通風管穿墻的部位，建筑專業要在墻體上進行一定尺寸孔洞的預留。實現智能開孔能有效提高設計效率，解決開孔各方面問題，為施工提供可靠指導。

1、需求分析

設計工作中，需要為孔洞賦予不同的屬性信息，如編號和功用，以此滿足對孔洞進行統計的要求。在過去的二維圖紙為核心的設計工作中，無論是墻體還是樓板孔洞，均需要采用不同圖例符號進行表示。而在實現三維設計后，采用三維設計軟件，僅可以對結構實體實施三維剪切，在這一功能的支持下，雖然可以在結構實體上進行三維開孔，形成三維孔洞，但實際工作效率很低，也難以表達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現管理與編輯，更不能在相應的圖紙上進行自動標識。對此，為了有效解決這一實際問題，在實際的三維設計工作中，需要對現有軟件實施二次開發，使軟件可以對孔洞具有的作用與工程意義進行描述和創建，并實現更新與管理等目標。

2、開發方案

在設計工作中，往往要面臨設備從墻體或樓板中穿過的問題，對此，在軟件開發中應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施自動以開孔也在設計工作中經常遇到，所以軟件還應能實現手動開孔[1]。設計中，墻體或樓板與設備都會伴隨設計不斷推進對各自的參數屬性做適當修改，包括位置參數和尺寸參數，對此，軟件還應能在后期對現有孔洞實施編輯修改、合并、更新、重復性檢查與統計。

軟件開發主要在Architecture中進行，開發語言為MicroStaton MDL，即MDL語言。對于MDL語言，它是基于C語言的結構化編程語言，雖然結構與C語言相同，但卻有自己的各類程序及運行時間庫，而且可以在MicroStaton中運行。

采用MDL語言開發出的新型開孔工具主要在Architecture中運行，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的自定義設置，能自動完成對孔洞模型的建立，建成的孔洞模型在Para-Metric Cell支持下生成實體化的孔洞，對于Para-Metric Cell，它能以實際的需要為依據制作各類符號，并且其實體孔洞能被賦予很多參數組屬性，這樣一來，就能使普通孔洞變為具備一定工程性質的新孔洞。基于此，一方面能解決對三維孔洞進行二維化標識的實際問題，另一方面由于能為三維孔洞進行工程性質的賦予，所以能為孔洞更新與管理創造良好條件[2]。

對于軟件的實體孔洞生成功能模塊，主要包含兩方面內容，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。在參數組的定義上，能以實際情況為依據，通過對參數組的定義使孔洞實現三維參數化。比如，如果需要從墻體或者是樓板中穿過的設備參數完全已知，則想要確定從墻體或樓板中穿過所需孔洞的參數，需要以現有的設備參數為依據來生成;如果在設計過程中沒有掌握設備的各項參數，則可通過對孔洞邊界參數的定義來形成實體孔洞，掌握其各項參數。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備的具體位置信息后，以參數組定義結果為依據，在設備所在位置自動生成孔洞的實體;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行開孔的具體位置，然后結合參數組定義結果來開孔，以此得到孔洞實體。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現開孔，所以能實現批量開孔，用戶能對批量的墻體或樓板及設備實施開孔[3]。

對于軟件的實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，重復性檢查;其五，孔洞統計。設計應用中，可能會遇到對孔洞尺寸進行修改的情況，此時利用該模塊具有的尺寸修改功能，能讀取出現有孔洞尺寸，并實時顯示于對話框當中，此時能對齊進行適當修改。在修改完成以后，還能實時反映至孔洞上。以梁結構孔洞為例，其矩形與圓形孔的尺寸與位置如表1、2所示。在進行批量開孔的過程中，還可能需要對孔洞實施修改與確認，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現[4]。伴隨設計過程不斷推進，墻體或者是樓板與從中穿過的設備輸出位置均有可能產生變化，此時要對孔洞進行更新，對此，采用上述模塊的更新功能來實現，即對孔洞所在具體位置進行更新。對于重復性檢查，其主要用于對圖紙包含的所有孔洞進行掃描，以此檢查確定是否存在對同一個設備進行了重復開孔的問題，若存在重復性開孔的問題，則會彈出一個重復開孔的列表。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計功能以實際要求為依據，對孔洞的信息進行統計，同時通過對統計信息的處理，生成統計表，為實際的設計工作提供便利[5]。

3、工程應用

伴隨智能開孔理論和技術方法的不斷研究和開孔工具的陸續開發完成，已經在實際的三維設計工作中得到應用，并取得了良好的應用效果。

結語：

綜上所述，通過對智能開孔工具的開發與應用，能實現對孔洞的尺寸修改、更新、合并等功能，極大的提高設計工作效率，并保證開洞設計質量。

參考文獻：

[1]肖南，張晨征，王婕.電廠三維設計中墻板智能開孔系統的開發和應用[J].山西建筑，2015（12）：264-265.

[2]李淑琴，萬水.鋼-混組合結構開孔波折板剪力件靜載推出試驗[J].長安大學學報：自然科學版，2015（35）：82.

[3]項陽，張特，尹越.鋼結構開孔板件凈截面抗剪性能研究[J].水泥技術，2012（01）：134-135+251.

[4]顏德姮，史本力.鋼筋混凝土圓筒結構開孔區局部應力分析[J].結構工程師（3期），2015（11）：25-33.

[5]吳德隆.復合材料結構開孔分析.第二部分：殼類開孔問題[J].導彈與航天運載技術，2015（06）：39-41.

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工作。