分析建筑、结构智能开孔技术的开发和工程应用

【摘要】针对建筑结构智能开孔，在简述当前开孔不足的基础上，明确需求，开发出新型智能化开孔工具，旨在为实际的建筑结构开孔设计提供技术支持，保证设计质量与效率。

【关键词】建筑结构开孔;智能开孔;智能工具开发

如今，三维设计已经在实际的工程设计工作中得到广泛应用，对建筑与结构两个专业进行三维设计时，往往要对复杂的三维结构实施开孔设计，用于满足实际工程要求，比如在暖通风管穿墙的部位，建筑专业要在墙体上进行一定尺寸孔洞的预留。实现智能开孔能有效提高设计效率，解决开孔各方面问题，为施工提供可靠指导。

1、需求分析

设计工作中，需要为孔洞赋予不同的属性信息，如编号和功用，以此满足对孔洞进行统计的要求。在过去的二维图纸为核心的设计工作中，无论是墙体还是楼板孔洞，均需要采用不同图例符号进行表示。而在实现三维设计后，采用三维设计软件，仅可以对结构实体实施三维剪切，在这一功能的支持下，虽然可以在结构实体上进行三维开孔，形成三维孔洞，但实际工作效率很低，也难以表达出孔洞具有的作用和工程意义，采用原有的模式不能以孔洞为主要對象实现管理与编辑，更不能在相应的图纸上进行自动标识。对此，为了有效解决这一实际问题，在实际的三维设计工作中，需要对现有软件实施二次开发，使软件可以对孔洞具有的作用与工程意义进行描述和创建，并实现更新与管理等目标。

2、开发方案

在设计工作中，往往要面临设备从墙体或楼板中穿过的问题，对此，在软件开发中应能使软件在穿过墙体或楼板的部位自动且智能的得到参数化孔洞，同时满足不同类型孔洞基本要求，比如方形孔、圆形孔和套管孔等，墙体开洞如图1所示。由于采用手动的方式在墙体上实施自动以开孔也在设计工作中经常遇到，所以软件还应能实现手动开孔[1]。设计中，墙体或楼板与设备都会伴随设计不断推进对各自的参数属性做适当修改，包括位置参数和尺寸参数，对此，软件还应能在后期对现有孔洞实施编辑修改、合并、更新、重复性检查与统计。

软件开发主要在Architecture中进行，开发语言为MicroStaton MDL，即MDL语言。对于MDL语言，它是基于C语言的结构化编程语言，虽然结构与C语言相同，但却有自己的各类程序及运行时间库，而且可以在MicroStaton中运行。

采用MDL语言开发出的新型开孔工具主要在Architecture中运行，该工具的操作和该平台其它所有软件都完全一致。用户通过对开孔参数的自定义设置，能自动完成对孔洞模型的建立，建成的孔洞模型在Para-Metric Cell支持下生成实体化的孔洞，对于Para-Metric Cell，它能以实际的需要为依据制作各类符号，并且其实体孔洞能被赋予很多参数组属性，这样一来，就能使普通孔洞变为具备一定工程性质的新孔洞。基于此，一方面能解决对三维孔洞进行二维化标识的实际问题，另一方面由于能为三维孔洞进行工程性质的赋予，所以能为孔洞更新与管理创造良好条件[2]。

对于软件的实体孔洞生成功能模块，主要包含两方面内容，即为智能开孔与手动开孔。其中，无论是智能开孔还是手动开孔，其对象既可以是墙体也可以是楼板，而生成的孔洞，也包含很多类型，比如方形孔洞、圆形孔洞与套管孔洞等。在参数组的定义上，能以实际情况为依据，通过对参数组的定义使孔洞实现三维参数化。比如，如果需要从墙体或者是楼板中穿过的设备参数完全已知，则想要确定从墙体或楼板中穿过所需孔洞的参数，需要以现有的设备参数为依据来生成;如果在设计过程中没有掌握设备的各项参数，则可通过对孔洞边界参数的定义来形成实体孔洞，掌握其各项参数。对于智能开孔，它是指在读取了需要从墙体或楼板中穿过的设备的具体位置信息后，以参数组定义结果为依据，在设备所在位置自动生成孔洞的实体;而对于手动开孔，则是指采用手动的方式在墙体或者是楼板上确定需要进行开孔的具体位置，然后结合参数组定义结果来开孔，以此得到孔洞实体。由此可见，智能开孔过程中主要是通过对位置信息的自动读取来实现开孔，所以能实现批量开孔，用户能对批量的墙体或楼板及设备实施开孔[3]。

对于软件的实体孔洞管理功能模块，主要包含以下五种功能：其一，修改孔洞的尺寸;其二，孔洞合并;其三，孔洞更新;其四，重复性检查;其五，孔洞统计。设计应用中，可能会遇到对孔洞尺寸进行修改的情况，此时利用该模块具有的尺寸修改功能，能读取出现有孔洞尺寸，并实时显示于对话框当中，此时能对齐进行适当修改。在修改完成以后，还能实时反映至孔洞上。以梁结构孔洞为例，其矩形与圆形孔的尺寸与位置如表1、2所示。在进行批量开孔的过程中，还可能需要对孔洞实施修改与确认，如果相同类型的孔洞，其间隔距离比工程临界值小，则要对若干孔洞实施合并，以此形成一个综合对象，对此，可采用上述模块的合并功能来实现[4]。伴随设计过程不断推进，墙体或者是楼板与从中穿过的设备输出位置均有可能产生变化，此时要对孔洞进行更新，对此，采用上述模块的更新功能来实现，即对孔洞所在具体位置进行更新。对于重复性检查，其主要用于对图纸包含的所有孔洞进行扫描，以此检查确定是否存在对同一个设备进行了重复开孔的问题，若存在重复性开孔的问题，则会弹出一个重复开孔的列表。所生成的每一个孔洞均具备属性信息，采用该模块具有的统计功能以实际要求为依据，对孔洞的信息进行统计，同时通过对统计信息的处理，生成统计表，为实际的设计工作提供便利[5]。

3、工程应用

伴随智能开孔理论和技术方法的不断研究和开孔工具的陆续开发完成，已经在实际的三维设计工作中得到应用，并取得了良好的应用效果。

结语：

综上所述，通过对智能开孔工具的开发与应用，能实现对孔洞的尺寸修改、更新、合并等功能，极大的提高设计工作效率，并保证开洞设计质量。