基坑支护优化设计集成系统施工图参数化自动绘制功能的.pdf

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1、2 0 1 0 年第 1 O期 西部探矿工程 岩土工程 基坑支护优化设计集成 系统 施 工图参数化 自动绘制功能的开发研究 泮晓华，马 平，张建平(中国科学院地质与地球物理研 究所，北京 1 0 0 0 2 9)摘要：研究了 Au t o C AD 图形数据库的结构、组成及 O b j e c t AR X 的各种类 函数，在 Ob j e c t AR X编 程及 Vi s u a l C+6 0编译环境 下，通过 Ob j e c t AR X接 口程序 实现 了对 Au t o C AD图形数据库的操 作、符号表中记录的添加、实体的创建等，开发 了以土钉 支护为例的 Ob j e c t

2、 AR X应 用程序，实现 了基 坑 支护优化设计集成 系统的施工图参数化 自动绘制功能。关键词：Ob j e c t AR X；Au t o C AD二次开发；基坑 支护；施工图 中图分类号：P 2 1 7 文献标识码：A文章编号：1 0 0 4-5 7 1 6(2 0 1 0)1 O O 0 0 1 0 4 随着城市建设的高速发展，高层、超高层建筑项 目 日益增多，建筑规模不断扩大，基坑开挖 的深度越来越 深，开挖 面积也越来越大，并且高层建筑深基坑工程通 常是在城市密集的建筑群 中建造，其场地之狭窄、施工 技术难度之大是前所未有 的。因此，设计人员不仅要通 过分析和计算大量参数来选择合适

3、的支护方案，还要保 证安全和经济性，选定方案后还需要 手工绘 制工 程 图 纸，这无疑对他们来说是一项繁重的工作。在计算机普 遍应用的今天，这些繁琐、重复的手工劳动是否 已经被 计算机替代 了呢?截至 目前 为止，国外 大 型 的商业 软 件如 F I AC、ANS Y S等不能有针对性地、方便快捷地应用于基坑工 程，也没有施工图 自动绘制功能，而国内也 只有北京理 正、中国建筑科学研究院等少数几家基坑支护软件研究 单位在对该功能进行研究开发。在科学研究领域，国外在这方面的研究几乎是空白 的，国内也只有极少数研究人员做过这方面的研究。陈 国宁等根据深基坑支护工程设计 的特点，开发研究了一 个基

4、于 Ob j e c t AR X的深基坑支护 C AD绘图系统 1 ，该 深基坑支护 C AD绘图系统只完成 了排桩支护部分样 机系统的设计，更多支护方法的施工图绘制模块没有进 一步开发，也没有将其应用到软件中并推广；郑俊杰等 应用 Ob j e c t ARX开发了土钉支护 C AD系统 ，该土钉 支护 C AD系统侧重于土钉支护破坏面的 自动搜 索，附 带土钉支护方案的施工图绘制功能，支护结构参数需要 设计人员单独输入，其施工图的绘制功能受到支护方法 的限制。由此看来，更方便、更完善、更强大的施工图绘 自动 绘制功能亟待开发。通过研究发现，虽然不同基坑支护设计方案有着不 同的施工图，但是

5、根据国家制图标准，每一种方案的施 工图都是 由标准的几部分组成，并且各个部分都可以由 矩形、圆、直线、多折线等简单实体构成，部分形状不十 分规则的实体也可通过 Au t o C AD提供的复杂曲线绘 图功能来绘制。一幅完整正确 的施工 图关键是如何确 定各实体之间的位置关系，在基坑支护优化设计集成系 统中，这个位置关系可以由 O b j e c t A R X应用程序接 口 函数从系统优化设计形成的数据文件中读取各种参数 来确定的，然后通过相关程序操作 A u t o C A D图形数据 库，添加符号表中记录，创建实体等来实现施工图的 自 动绘制。因此，各种支护方案标准施工图的参数化 自动绘制

6、 功能完全是可以实现的。本文将介绍该功能的主要关键技术。1 ob j e e t A R X应用程序简介 Ob j e c t AR X 本 质 上 是 Wi n d o ws动 态 链 接 库(DI I )I 3 ，面向对象的 C+编程环境。在其环境下 开发的 O b j c c t A R X应用程序与 A u t o C A D在同一地址*收稿 日期：2 0 0 9 1 1 2 7 基金项 目：“十一五”国家科技支撑计划重点项 目(编号 2 0 0 8 B A J 0 6 B 0 1)。第一作者简介：泮晓华(1 9 8 6 一)，男(汉族)，浙江省 台州人，中科院地质与地球物理研究所硕士

7、研究生，现从 事工程地质与岩in-程 研究工作。2 西部探矿工程 2 0 1 0年第 l 0期 空间内运行并能直接利用 A u t o C A D核心数据库和代 码，利用 Au t o C AD 的开放 结构，可以直接访 问 Au t o C A D数据库结构、图形系统以及 C A D几何造型核心，是 目前 Au t o C AD二次开发工具中的一种，但 因其具有 模块性好、独立性强、连接简单、使用方便、内部功能高 效实用、代码可重用性强、支持 MF C等优点而被愈来 愈多的人们所使用，并且逐渐成为了A u t o C AD二次开 发的主流 4 ，也是本文所选用的方法。Ob j e c t A

8、R X应用程序结构 5 通常由头文件、函数 声明、接口函数、用户程序以及模块定义文件等部分组 成。2 施工图参数化绘制功能体系结构(见图 1)被动受力支护 优 访问 化 量 A u t o C A D 参 设 8 数 计 文件操作 图形数据库 化 主动 受 力支 护 结 委 一 果 应 动 数 用 绘 据 程 图 文 序 组合支护 件 图1 施工图参数化绘制功能体系结构图 3 土钉支护施工 图参数化绘制功能 Ob j e c t A R X应用 程序开发实例 3 1 施工图绘制原理 根据国家工程制图标准 6 ，土钉支护方案施工图一 般由土钉支护结构布钉图、剖面图、说明、标题栏和图框 5部分组成

9、，其中土钉、面层、说明、图框等可以由直线、折线、圆、文字等实体构成，然后根据各部分的位置关系 组合成一幅完整的施工图，具体图例如下：土钉及面层：见 图 2和图 3。图 2 土钉 支护结构剖面图土钉及面层图例 说明：见图 4。标题栏：见图 5。图框：见图 6。土钉的水平 间距、垂直间距、排数、直径、长度等参 图3 土钉支护结构布钉图及钢筋网图例 说明：1、xx 2、xx 3、x x 图 4 土钉支护施工图说 明图例 土钉支护结构剖面图 图 5 土钉支护施工图标题 图例 I 股引 1 核I l 图呼 f f 图 l I审定l 1 日 期I。图 6 土钉支护施工图图框 图例 数通过 O b j e

10、c t A R X应用程序的接口程序自动从设计人 员利用基坑支护优化设计集成系统优化设计后生成的 数据文件中读取，有了这些参数然后利用 O b j e c t A R X 应用程序就可以创建对应尺寸和位置的实体从而绘制 出土钉支护结构布钉图、剖面图，并配合标注程序进行 相关标注。施工图中的标题、文字说明和图框的位置、大小根 据国家工程制图标准来绘制，其也通过 Ob j e c t A RX应 用程序创建对应尺寸和位置 的实体来实现。3 2 程序主要代码 由以上分析可知，土钉施工 图主要支护结构布钉 图、剖面图、说明、标题栏和图框 5部分组成，每一部分 都可由直线、圆等实体配合文字及标 注来实现

11、，因此程 序的主要内容就是直线、圆、标注以及文字等相关代码。(1)直线代码：Ac D b O b j e c t I d C r e a t e L i n e()Ac Ge P o i n t 3 d p t S t a r t(，)；Ac Ge P o i n t 3 d p t En d(，)；2 0 1 0年第 1 0期 西部探矿工程 3 Ac Db I i n e*p Li n e n e w Ac Db Li n e(p t S t a r t，p t En d)；)(2)圆代码 引：Ac Ge P o i n t 3 d c e n t e r(，X)；Ac Ge Ve c t

12、o r 3 d n o r ma l(X，X，)；Ac Db C i r c l e p Ci r c n e w Ac Db Ci r c l e(c e n t e r，n o r ma l，)；)(3)标注代码 引：S t a t i c Ac Db O b j e c t l d C r e a t e D i mAl i g n e d (c o n s t Ac Ge P o i n t 3 d p t，c o n s t Ac Ge P o i n t 3 d S p t，c o n s t Ac Ge P o i n t 3 d -p t L i n e)Ac Ge P o i

13、 n t 3 d p t l(X，X，X)；Ac Ge P o i n t 3 d p t 2=(X，X，X)；CCr e a t e En t：Cr e a t e Di mAl i g n e d(p t，p t，“”)；(4)创建文字代码 引：(s t a t i c Ac Db Ob j e c t l d C r e a t e Te x t(c o n s t Ac C-e P o i n t 3 d S z p t I n s e r t，c o n s t c h a r*t e x t，Ac D b Ob j e c t l d s t y l e=Ac D b Ob j e

14、 c t l d：k Nu l l，d o u b l e h e i g h t一 2 5，d o u b l e r o t a t i o n 一 0)；Ac Ge Po i n t 3 d p t I n s e r t(X，X，X)；C Cr e a t e En t：Cr e a t e Te x t(p t I n s e r t，“X X X”)；3 3 应用程序编译、自动加载及运行结果 在 V C+中，选择 B u i l d B u i l d X X X a r x 菜单项 完成编译和建立 Ob j e c t AR X应用程序l_ 9 j。为了减少设计人员的手工操作和提

15、高设计效率，我 们采用 VC+相关代码修改注册表法来实现应用程 序的自动加载E L O-1 1 。其主要实现技术如下：第一，代码自动创建 A u t o C A D子主键和键值；第二，代码 自 动创建应用程序的主键和键值；第三，代码 自动获得 A u t o C A D系统的安装路径，寻找菜单文件 Au t o C )S u p p o r t a c a d mn s，打开文件 并将要添加的内容添加至末尾，创建一个预先命名的子 目录，将所有二次开发形成的各类文件拷人。在应用程序得到自动加载后，设计人员只需打开 A u t o C A D在命令行中键入之前的自定义命令并按下 E n t e r

16、 键，即可得到以下运行结果如图 7 所示：攀 塑 红塞 笙 翅_鱼 红坠 说明：1、X X 2、X X 3、X X 图 日 剖面图 图 7 土钉 支护施工图 4结论 通过土钉 支护施工 图的参数化 绘制功能 Ob j e c t A R X应用程序开发实例表明，复杂的施工图是由多个 简单部分组成，每个简单 部分 又由直线、折线、圆、文字 等实体构成，因此，程序 的关键是根据优化设计后生成 的数据文件 中的数据来确定各种实体 的数量及相互位 置关系。生成的应用程序利用修改注册表法得到自动加载，设计人员只需打开 A u t o C A D，然后在命令行中键人之 前的自定义命令并按下 E n t e

17、 r 键便 可得到相应的标准 施工图。由此可见该方法的优点，取代了繁琐、重复的 手工劳动，不仅提高了效率，而且还提高了绘图精度。今后进一步的工作，就是完善基坑支护施工图参数 化自动绘制功能的类型，使之成为一种实用快捷的工 具，设计人员的好帮手。参考文献：E l i 陈国宁，陈秋莲，李陶深，吴恒，周东 基于 Ob j e c t AR X的深 基坑支护绘图 C AD系统的设计E J 计算机工程与应用，2 0 0 2，3 8(1 8)：2 2 9-2 4 1 2 郑俊杰，李强，陈健 应用 O b j e c t A R X开发土钉支护 C A D 系统E J 岩土工程技术，2 0 0 6，2 0(

18、2)：5 8-6 2 3 李世国 Au t o C AD高级开发技术 A RX编程及应用 M 北京：机械工业出版社，1 9 9 9 (下转第 6页)上 6 西部探矿工程 2 0 1 0年第 1 O期 计，施工完投入使用，效果 比较理想。2 长短桩的施工 2 1 施 工顺 序 首先施工长桩，长桩施工完毕后，再施工短桩，这种 顺序是强调以长桩为主，短桩为辅的原理。2 2 质量控制 无论是长桩还是短桩，一般成孔深度与垂直度相对 而言 比较好控制，而此桩的质量关键是回填夯实这一环 节，如果这个环节控制的不好，则施工质量很难得到保 证。因为这些施工人员都是施工单位组织起来 的附近 农民工，结算方式都是采

19、用承包计件，这样的话，如果管 理跟不上，势必会造成施工质量措施 的落实形如空文，突击填料的现象就会时常发生。为了防止这种突击填料现象的发生，应当将夯实机 上的人员控制在 4 5 人，最好是 4人，这样 的人数在通 过背水泥、翻料、拌料、向粉碎机里投放混合料，最后向 孔内投入粉碎后的混合料，形成比较匀速的操作，夯实 的质量相对而言就能得到保证，而人数 5 6人，就会形 成人多力量大，利益的驱使就会形成惯性 的突击填料，管理也不好管理，成桩速度会非常快，质量 自然上不去。另外，在夯实方面，应着重强调一下打底夯和封顶。所谓底夯就是在成孔后，在未向孔 内填料前，应用夯实 机将孔底空夯 5 6下，然后再

20、填料，这样就会将成孑 L 时 在孔底形成的虚土夯实；封顶是当填到孔顶后，还应 当 多填，使桩顶鼓起来高于地面，然后应用夯实机将桩顶 空夯 5 6 下，再移机，这样夯实的效果才会 比较好。还有一点也应当注意：就是只能白天成孔，白天夯 实，务必不能在夜间加班夯实，这样施工质量不能保证，因为晚上管理跟不上，突击填料无法避免。3 结束语 夯实水泥土桩，是一种能将处理范围内孔内的土挖 出来，技术人员在现场就可以看到真实土层情况的一种 桩型，能在现场根据孔内土 的实 际情况，随时调整设计 参数，且能将孔内的所有土与水泥混合拌匀在一起，这 种桩型的这种优势是深层搅拌桩和喷粉桩所不能比的，而长短桩在回填土层的

21、运用，会使这种处理方法更加突 出其优越性，使应用更加广泛。因为它的桩径不 同、桩 长不同、掺水泥量不同，短桩使填土的强度明显提高，长 桩承担了上部较大的载荷，比那种单一型的桩型效果更 好，所以对这种长短桩在填土上灵活应用，将它的优势 发挥到极致，使这种桩型为复合地基施工带来更多的可 选方法。而它在施工质量的管理控制上，比其它桩要难 一些，这一点也应当引起大家足够的重视，这样才能使 这种桩型在地基处理中发挥良 好的作用。参考文献：E 1 J G J 7 9-2 0 0 2，J 2 2 0-2 0 0 2 建筑地基基础设计规范 s (上接第 3页)E 4-1 C h a r l e s Mc A

22、u l e y A u t o C A D 2 0 0 0 Ob j e c t AR X编程指南 E M 李世国，潘建忠，平雪良，译 北京：机械工业出版社，2 0 0 0 E s 宋延杭，tJ I I，李永宣 O b j e c t A R X实用指南 M 北京：人 民邮电出版社，1 9 9 9 6 唐克中，朱同均 画法几何及工程制图 M 北京：高等教 育出版社，2 0 0 3 7 老大中，赵占强 Au t o C A D 2 0 0 0 A R X二次开发实例精粹 M 北京：国防工业出版社，2 0 0 1 8 3 李世国 A u to C A D高级开发技术 A R X编程及应用 M 北京

23、：机械工业出版社，1 9 9 9 9 李长勋 A u toC A D O b j e c t A R X程序开发技术 M 北京：国防工业出版社，2 0 0 5 1 0 邢理 ONe c t AR X 2 0 0 0应用程序 自动加载的实现 J 洛 阳工业高等专科学校校报，2 0 0 4，1 4(1)：2 1 2 3 1 O 江思敏，曹默，胡春江 A u t o C A D 2 0 0 0 开发工具-O b j e c t A R X开发工具与应用实例 M 北京：人民邮电出版社，】9 9 9 Re s e a r c h a nd De v e l o pme nt o f Co n s t r

24、 u c t i o n Dr a wi n g Pa r a me t r i cAut o ma t i cDr a wi n gFu nc t i o n f o rI n t e gr a t e d Op t i mi z a t i on I i g n S y s t e m o fF o u n d a t i on P i t s r t i n g PAN Xi a o-h u a，MA Pi n g，Z HANG J i a n-p i n g (I n s t i t u t e o f G e o l o g y a n d Ge o p h y s i c s，C

25、h i n e s e Ac a d e my o f S c i e n c e s，B e U i n g 1 0 0 0 2 9，C h i n a)A b s t r a c t：A v a r i e t y o f Ob j e c t A R x c l a s s f u n c t i o n s，s t r u c t u r e a n d C o mp o s i t i o n o f Au t o CAD d r a wi ng d a t a b a s e a r e r e s e a r c h e d Th a n k s t o t h e Vi s u

26、 a l C+6 0 c o mp i l i ng e n v i r o n me n t a n d Ob j e c t AR X，t a k i n g s o i l n a i l i n g a s a ll e x a mp l e，O b j e c t A R X Ap p】i c a t i o n h a s b e e n d e v e l o p e d a n d c o n s t r u c t i o n d r a wi n g p ara me t r i c a u t o ma t i e d r a wi n g f u n c t i o n

27、 f o r i n t e g r a t e d o p t i mi z a t i o n d e s i g n s y s t e r n o f f o u n d a t i o n p i t s u p por t i n g h a s b e e n a c h i e v e d，t h r o u g h i n g o p e r a t i n g Au t o CAD d r a wing d a t a b a s e，a d d i n g s y mb o l t a b l e r e c o r d s，c r eat i n g e n t i t i e s a n d S O o n b y Ob i e c t AR X i n t e r f a c e p r o gr a m K e y w o r d s：O b j e c t AR X；s e c o n d a r y d e v e l o p me n t o f Au t o C A D；p i t s u p p o r t i n g；c o n s t ruc t i o n d r a wi n g