基于CAD平台的混凝土梁辅助配筋技术

刘若斐

(浙江大学建筑设计研究院有限公司,浙江 杭州 310028)

1 概 述

AutoCAD是美国AutoDesk公司开发的通用计算机辅助绘图设计系统,是世界上最为流行的通用CAD平台。AutoCAD的强大生命力在于它的通用性、多工业标准和开放的体系结构。

然而通用软件最大的缺点就是不能很好地为某个特定领域服务。针对CAD 的二次开发能有效地解决实际工程应用,缩短设计周期，减少工作量，降低出错概率及提高设计中的自动化程度[1]。

结构施工图中,混凝土梁配筋为整个项目最繁琐，工作量最大的任务,结构工程师在绘制梁配筋图纸时需要花费大量时间进行人工手动配筋。随着出图时间日益紧张,以及结构计算模型的日益复杂,最终图纸经常会出现梁配筋不足的情况,这不仅违反国家强制性规范,给设计人员和设计单位带来处罚通报的风险,同时降低了结构安全余量,造成结构安全风险。而通过二次开发辅助配筋设计,不仅可大大减小手工配筋出错的概率,还可以提高设计人员的工作效率。

2 实现技术

AutoCAD数据库是用来管理当前图形的图元实体和其他非集合信息的容器。一个AutoCAD数据库包含特定的符号表和命名对象字典。符号表是AutoCAD中的一个容器对象,保存了对应的符号表记录,用来保存AutoCAD对象。每个符号表包含特定的符号表记录的实例,例如层表(AcDbLayTable)包含层表记录,块表(AcDbBlockTable)包含块表记录,所有的AutoCAD实体包含于块表记录中。图1形象地描述了AutoCAD 数据库的基本结构。

图1 AutoCAD数据库的组成

2.1 开发平台

对CAD 进行二次开发用到的工具主要有ObjectARX、VBA 和Lisp,其中ObjectARX 是AutoDesk 公司针对AutoCAD 平台上的二次开发而推出的新一代功能强大的软件包[2-4]。对CAD进行二次开发,充分发挥了面向对象编程的优点,具有很强的技术实用性和可操作性,ObjectARX应用程序实质是在运行期间以动态链接库(DLL)的形式共存于AutoCAD地址空间,采用Windows的消息传递机制直接通信,可直接调用AutoCAD的核心函数和访问、利用CAD 核心数据库结构、图形系统、几何造型核心及代码,它获得的稳定性比Autolisp、ADS 更高,运行效率利用ObjectARX与MFC相结合的方法对AutoCAD进行二次开发,一方面通过C++和MFC进行可视化编程,另一方面通过ObjectARX提供的类和函数深入到AutoCAD系统内部,实现系统功能要求,极大地提高了开发效率，是深入开发和应用AutoCAD的一个有效途径。

本软件使用ObjectARX2008+VS2008开发,运行于CAD2010平台。使用方法简单,在CAD平台下输入ARX命令,加载ARX软件即可。

2.2 功能实现

本软件基于AutoCAD 平台开发,自动识别计算软件(盈建科)中梁的计算数据,根据结构工程师的工作习惯,运用计算机超强的计算能力,对计算数据进行批量后处理,剔除与梁配筋无关的数据,将有限元软件中的分段梁数据归并成平法中的整梁段。同时,为避免机器归并识别过程中的错误,提供了手动归并梁段的模式。上述处理完成后,由结构工程师手动选择同一连续梁的相关梁段,自动生成集中标注与原位标注。待全部梁标注完毕,可选择需要编号的梁集中标注,按顺序编号。

软件操作流程见图2。

图2 软件操作流程

3 计算数据处理程序

3.1 数据读取

1)首先提取计算书中相关实体信息,实体包括：梁中心线(line)、梁配筋信息(text)、梁截面(text)等原始计算信息。

2)构建梁数据结构,将梁各项截面配筋数据以扩展数据的形式附属在梁中心线上。

3)根据平法标注规则,将有限元计算形成的零散梁段数据整合成单一梁段的数据。

3.2 梁配筋数据结构

上述各项完成后,数据处理完毕,即可进入人机互动配筋。本文构建的梁数据结构代码如下：

typedef struct {

int PjLeft;

int PjRight;

int PjGuantong;

int PjDown;

int BeamWidth;

int BeamHeight;

double G_N;

} BeamData;

4 梁平法数据生成

梁平法[5]的表达形式,概括的来讲,是把结构构件的尺寸和配筋等,按照平面整体表示方法制图规则,整体直接表达在各类构件的结构平面布置图上。

本软件提供梁构件从计算结果到成图高度自动化与智能化的解决方案。

4.1 选择连续梁段

数据处理后形成的梁中心线段为带有梁截面配筋信息的直线,将数据处理后形成的梁中心线段拷贝到平面布置图后即可继续本程序的梁平法标注阶段,见图3。本软件通过人工选择梁中心线段,采用人工介入的方法,使得连续梁段的标注更符合设计者的意图,同时也避免了软件过度参与。

图3 数据处理后形成的梁段线

4.2 梁钢筋选筋

选筋是“平法”的核心部分,软件将根据计算结果,对梁纵筋、箍筋进行归并及选筋等工作。根据选取的钢筋直径对梁面梁底钢筋进行排布。钢筋排布的间距按混凝土规范[7]的要求进行。

下面是钢筋选取函数及钢筋排布函数：

CString GJdatachoice(ads_name sname,int position); //箍筋选取

CString UPGJdatachoice(ads_name sname); //梁面纵向钢筋选取

CString DownGJdatachoice(ads_name sname); //梁底纵向钢筋选取

CString NGJdatachoice(int width,int height,double g_n); //抗扭钢筋选取

CString GJPb(int width,int upordown,int gjnum,int dia);//钢筋排布

4.3 集中标注与原位标注生成

集中标注在选择点位置生成,原位标注在梁面梁底分别放置。

下面是主要字符生成的函数列表：

BOOL insertJZbz(ads_name sname,int position,CString GJdata,CString UPGJdata,CString DownGJdata,ads_point insert_pt1,ads_point insert_pt2,int drawscale); //集中标注字符放置

BOOL insertUPGJdata(ads_name sname,int position,CString GJdata,CString UPGJdata,CString DownGJdata,ads_point insert_pt1,ads_point insert_pt2,int drawscale); //梁面钢筋字符放置

BOOL insertDownGJdata(ads_name sname,int position,CString GJdata,CString UPGJdata,CString DownGJdata,ads_point insert_pt1,ads_point insert_pt2,int drawscale); //梁底钢筋字符放置

4.4 梁自动编号

上述配筋通过人机交互完成后,通过程序自动识别梁平面布置图中的梁集中标注编号,按空间左右上下顺序依次编号,方便施工技术人员查看,完成后的梁平法施工图见图4。

图4 梁平法施工图

5 结 语

本文在智能化平法配筋方面做出了有益的尝试,目的是为了让结构设计人员从繁琐的绘图劳动中解脱出来,主要取得了如下成果：

1)YJK计算结果的识别及后处理,生成带配筋扩展数据的梁中心线。

2)人机交互选择混凝土连续梁,根据扩展数据智能选筋及梁集中标注和原位标注的生成。

3)梁编号按空间左右上下顺序依次编号。