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2022-12-10 05:21:20 迪祥五金网

建筑给排水CAD系统空间相容性分析模块

建筑给排水CAD系统空间相容性分析模块 2011年12月10日来源：摘要：以国内一建筑CAD 给排水设计系统为例,提出了一种进行建筑给排水CAD 的空间相容性分析方案,主要用于检查建筑给排水系统在设计阶段管道、管件以及结构构件的空间相容性。针对空间相容性分析运算量较大的特点,介绍了几种空间相容性分析算法优化的具体方法。该模块可以提高建筑给排水CAD 的设计质量,具有较为广阔的应用前景。关键词：空间相容性分析建筑给排水 CAD 　　中图分类号: TU991. 02

文献标识码: C

文章编号: 1000 - 4602(2004) 02 - 0076 - 03

随着建筑智能化、专业化水平的提高,建筑内给排水管道、管件、设备、结构构件日趋复杂,对于其空间位置虽然有一定的设计标准,而且建筑内通常要设置专门的设备层和管道井,但不可避免会出现给排水管道、设备以及结构构件之间的空间上的不相容(即发生碰撞) ,如果不在设计中解决这一问题,则施工时协调问题就会纷至沓来。

建筑给排水系统设计的空间相容性分析主要是检查给排水管道、管件、设备之间及其与结构构件发生的空间冲突,尤其是管道井、设备间和地下室这类给排水管道、设备较为集中的空间。目前建筑给排水CAD 平台中一般提供给排水管道、设备的平面设计功能,但设计过程中的给排水管道、构件之间的空间相容性分析一般都没有涉及,因此有必要加入空间相容性分析模块。

1 空间相容性分析

建筑给排水CAD 系统一般都具有各种相关空间数据,如给排水管道、管件(如弯头、变径、三通和四通等) 、设备(如水箱、水池、水泵和洁具等) 以及结构构件(如梁、柱、墙和楼梯等) 的相应数据结构描述,为了便于对形状、大小各异的构件进行空间相容性分析,需要将各种类型构件的空间结构分解为标准体。研究中把圆柱体和平行多面体作为标准体,利用这两种基本结构描述所有的管道、管件和结构构件。

经过构件的空间分解,构件之间空间相容性的问题便转化为标准体之间的碰撞检查问题,只要构件分解的所有标准体不碰撞,构件即不碰撞。标准体碰撞检查的核心算法是在编写基本空间处理函数的基础上直接编写两个标准体的空间关系判断函数,这种方法具有算法简单易实现、精度易控制、分析效率高的优点。

2 基本流程

以笔者开发的国内某建筑CAD 给排水设计系统的空间相容性分析系统为例,介绍建筑给排水空间相容性分析的方法和主要流程。空间相容性分析的主要模块包括数据读取模块、体化模块、碰撞检查模块和碰撞分析模块,主要工作流程如图1 所示。

图1 　空间相容性分析的工作流程

①　数据读取模块负责读取建筑给排水CAD的工程数据文件,以获得建筑给排水工程中与空间相容性分析相关的基础数据,其中排水管道与给水管道相比,尺寸更大,需要考虑其弯头、三通、四通等管件的体化,而对于给水管道则无需考虑管件,认为管道直接相连。

②　体化模块将数据读取模块获得的基本构件拆分为标准体,为建筑给排水空间相容性分析提出数据基础。笔者采用了同一个结构描述平行多面体和圆柱体这两种标准体,不仅包含了空间信息,而且包含了标准体所对应的管件或构件的信息(如系统类别、序号等) 以用于构件碰撞的后期处理。由于原有建筑给排水CAD 系统核心模块采用Fortran 进行设计, 所以标准体的数据结构STRUCTUREBLOCK3D 设计也是基于Fortran 进行编写。而建筑给排水空间相容性的后期数据处理部分则采用Vi2sual C + + 进行编写,设计了struct BLK3D ,其结构与BLOCK3D 完全一致,以方便基于Binary 方式的文件读写。

Fortran 中BLOCK3D 结构的定义为:

STRUCTURE/ BLOCK3D/

INTEGER NO 　　! 序号,继承自构件的数据结构

INTEGER SNUM　　! 标准体所在的构件所在的系统号

INTEGER ID 　　! 标准体在构件中的标号

INTEGER SECTIONKIND　　! 断面类型0 :多边形　1 :圆形

INTEGER LASTTUBE　　! 上一构件

INTEGER NEXTTUBE(3) 　　! 下一构件

! 如果标准体截面为多边形,则上下表面的顶点数目定为66 :

REAL 3 4 U- SECTOR(66. 3) 　　! 标准体上表面顶点坐标

REAL 3 4 B- SECTOR(66. 3) 　　! 标准体下表面顶点坐标

! 如果标准体截面为圆形,则仅用上下表面的中心点坐标和圆柱体半径描述: