胡彥卿 楊揚(yáng)

摘 要：文章介紹了基于AutoCAD2015軟件平臺(tái)，在.NET開發(fā)環(huán)境下，采用可視化表格、正則表達(dá)式、ActiveX、模擬動(dòng)態(tài)拖拽等多種編程技術(shù)，開發(fā)橋梁輔助繪圖設(shè)計(jì)軟件，有效提高橋梁設(shè)計(jì)的工作效率，為橋梁結(jié)構(gòu)的建筑信息模型設(shè)計(jì)提供軟件開發(fā)思路及探討方向。

關(guān)鍵詞：程序開發(fā)；.NET技術(shù)；橋梁參數(shù)化設(shè)計(jì)

橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)性要求較高，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師的大量精力往往耗費(fèi)在紛繁復(fù)雜的重復(fù)繪圖以及計(jì)算工作上。而隨著計(jì)算機(jī)性能的提升及有限元技術(shù)等軟件技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)人員在橋梁結(jié)構(gòu)分析上難度的大大降低，但簡(jiǎn)單重復(fù)的繪圖工作卻成為了橋梁設(shè)計(jì)工作的巨大障礙，針對(duì)以上問題，國內(nèi)外的專業(yè)軟件公司近年來也推出了一些較大型的軟件解決方案，但是由于積累不夠及技術(shù)所限，這類大型程序也存在一定的局限性，比如輸入?yún)?shù)過多，成圖效果達(dá)不到預(yù)期等等。需要后期大量的改動(dòng)，甚至?xí)霈F(xiàn)因圖紙改動(dòng)量過大，不如自行從頭繪制的情況。因而一些基于AutoCAD二次開發(fā)的，使用便捷，針對(duì)性強(qiáng)的“輕程序”，對(duì)于解放設(shè)計(jì)人員的重復(fù)勞動(dòng)，提高計(jì)算繪圖效率，有著非常重要的意義。

1 開發(fā)環(huán)境

ObjectARX.net開發(fā)包，是基于微軟.NET框架的二次開發(fā)平臺(tái)，作為Autodesk二次開發(fā)工具中最新且最具潛力的產(chǎn)品，其發(fā)展經(jīng)歷了從AutoCAD2005版本開始，經(jīng)歷了多個(gè)版本的升級(jí)完善，已經(jīng)相當(dāng)成熟可靠。.NET語言開發(fā)同時(shí)具有很多優(yōu)點(diǎn)，如語言選擇的多樣性，易用性，開發(fā)的成果具有良好的獨(dú)立性和繼承性，強(qiáng)大的可視化功能等等。

2 開發(fā)內(nèi)容

基于輔助設(shè)計(jì)的工具應(yīng)用的定位，本程序主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：

（1）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋自動(dòng)統(tǒng)計(jì)及繪圖。（2）鋼結(jié)構(gòu)程序的參數(shù)表繪圖。（3）基于AutoCAD文字圖形的數(shù)學(xué)工具，文本操作工具。（4）基于規(guī)范公式的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算工具。（5）可視窗體的類Excel表格的實(shí)現(xiàn)，結(jié)合與Excel表格的通訊功能，及生成AutoCAD圖紙的表格功能。（6）常用AutoCAD操作的擴(kuò)展功能，繪圖的參數(shù)化，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)功能。

基于.NET語言的面向?qū)ο蠹澳K化的特性，以上功能可以相互進(jìn)行配合，如程序Excel通訊的功能就集成在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋參數(shù)表程序及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序內(nèi)，提供更加強(qiáng)大的綜合能力。

3 開發(fā)技術(shù)

（1）通過對(duì)表格控件“DataGridView”的再開發(fā)，進(jìn)行Excel功能的模擬及功能強(qiáng)化。（2）后綁定技術(shù)調(diào)用Excel及與Excel的通訊功能。（3）通過.NET開發(fā)中的jig（動(dòng)態(tài)輸入）方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)繪圖功能。（4）所有功能可視化，配合AutoCAD命令，實(shí)現(xiàn)直觀快速的輸入及輔助設(shè)計(jì)功能。（5）基于ObjectARX.net，實(shí)現(xiàn)AutoCAD中的繪圖操作。（6）運(yùn)用正則表達(dá)式實(shí)現(xiàn)公式的計(jì)算，參數(shù)分解等功能。（7）方便設(shè)計(jì)的“庫”功能，實(shí)現(xiàn)常用和固定數(shù)據(jù)的直接調(diào)用。（8）基于.NET的程序架構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)。

4 程序功能的實(shí)現(xiàn)

本程序采用最新的AutoCAD2015作為運(yùn)行的基礎(chǔ)平臺(tái)，在.NET Framworks 4.5框架下進(jìn)行開發(fā)。

（1）基于可視化技術(shù)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的自動(dòng)繪制及統(tǒng)計(jì)功能。鋼筋數(shù)量表的統(tǒng)計(jì)是橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一個(gè)重復(fù)輸入的典型環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員不但需要計(jì)算鋼筋數(shù)量及長(zhǎng)度，還需要在數(shù)量表中反復(fù)進(jìn)行四則運(yùn)算計(jì)算總量，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，橋梁鋼結(jié)構(gòu)因較少使用型材而大量運(yùn)用鋼板，統(tǒng)計(jì)工作也非常繁復(fù)，容易出錯(cuò)。

本程序運(yùn)用BlockReference圖元的Tag功能，提供了快速生成鋼筋標(biāo)注的功能。程序界面如圖1所示。

圖1 鋼筋標(biāo)注工具界面

通過對(duì)“DataGridView”表格控件的再開發(fā)，程序插入的標(biāo)注自動(dòng)計(jì)入表格，并根據(jù)標(biāo)注自動(dòng)計(jì)算共長(zhǎng)、單位重、共重等信息（如圖2），并可以通過增加判斷子程序，實(shí)現(xiàn)括號(hào)內(nèi)外數(shù)量分別統(tǒng)計(jì)等更多擴(kuò)展功能。表格窗體的DataGridView1_CellEndEdit事件，可獲取表格的編輯操作，可以實(shí)現(xiàn)表格參數(shù)變化后的實(shí)時(shí)刷新，實(shí)現(xiàn)像Excel表格一樣的實(shí)時(shí)計(jì)算功能。另外可以在表格的DataGridView1_Keydown事件，捕捉并實(shí)現(xiàn)“Ctrl+C”（復(fù)制），“Ctrl+V”（粘貼）等快捷鍵操作，實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。

圖2 鋼筋明細(xì)表工具界面

通過ObjectARX.net在AutoCAD的繪圖功能，即可在AutoCAD模型（或圖紙）空間中繪制參數(shù)表。

鋼結(jié)構(gòu)的參數(shù)表原理與鋼筋參數(shù)表類似，但傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)圖紙繪制一般并不包含標(biāo)注，且常見鋼結(jié)構(gòu)包含鋼板，鋼管，型鋼三種類型，因而需要基于“DataGridView”表格控件中開發(fā)更多的判斷功能，結(jié)合正則表達(dá)式或直接對(duì)圖元面積的測(cè)量，對(duì)輸入的鋼板、鋼管等鋼構(gòu)件進(jìn)行直接統(tǒng)計(jì)并輸出鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量表。對(duì)于型鋼，程序提供型鋼輸入器，具有近500種型材的“庫”功能，供直接調(diào)用選取并輸出統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

（2）后綁定調(diào)用Excel功能，及Excel參數(shù)表繪制功能。Excel是目前最為流行的表格工具，在設(shè)計(jì)中經(jīng)常會(huì)與Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)相互調(diào)用的問題。常用的調(diào)用方法均不夠理想，無法做到完美的兼容。

采用通過.NET調(diào)用ActiveX方式對(duì)Excel實(shí)現(xiàn)后綁定，我們可以實(shí)現(xiàn)表格實(shí)時(shí)導(dǎo)入、導(dǎo)出Excel功能，調(diào)用Excel方法為：Dim objExcel As New Object objExcel=GetObject（，“Excel.Application”）。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)原Excel表格中的合并單元格，上、下標(biāo)等的判斷，可以完美實(shí)現(xiàn)AutoCAD中插入Excel表格功能，生成對(duì)象為文本、線對(duì)象或AutoCAD表格對(duì)象。

（3）jig（動(dòng)態(tài)輸入）方式的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用。ObjectARX.net提供了動(dòng)態(tài)拖拽功能，可以生動(dòng)形象的在圖上拉拽出橡皮線一樣的動(dòng)態(tài)效果，可以方便設(shè)計(jì)人員方便直觀的輸入特定的構(gòu)件[1]。從Editor命名空間的Drawjig類派生一個(gè)新類，并用來表達(dá)所要?jiǎng)?chuàng)建的對(duì)象，自動(dòng)重載Sample函數(shù)及WorldDraw函數(shù)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)效果，最后將派生類加入到圖形數(shù)據(jù)庫中，完成圖形創(chuàng)建。

（4）公式計(jì)算正則表達(dá)式的運(yùn)用。正則表達(dá)式是指在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，一個(gè)用來描述或者匹配一系列符合某個(gè)句法規(guī)則的字符串的單個(gè)字符串。在很多文本編輯器或其他工具里，正則表達(dá)式通常被用來檢索和替換符合某個(gè)模式的文本內(nèi)容。通過對(duì)正則表達(dá)式運(yùn)用，程序可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判別公式并計(jì)算的功能。如判斷公式中的加、減法的正則表達(dá)式為“＼s*（[-+]）s*”，而常用的函數(shù)正則表達(dá)式為“（exp|log|log10|abs|sqr|sqrt|sin|cos|tan|asin|acos|atan）”。這樣通過建立一個(gè)Function過程匹配正則表達(dá)式，可以在程序中實(shí)現(xiàn)常用的公式自動(dòng)計(jì)算功能，為程序使用者提供更大的便利。

（5）基于規(guī)范公式的快速計(jì)算工具。設(shè)計(jì)人員經(jīng)常需要面對(duì)一些基于規(guī)范公式的構(gòu)件計(jì)算，如結(jié)構(gòu)承載能力驗(yàn)算，裂縫驗(yàn)算等等，若采用手算方式，每次計(jì)算時(shí)均要根據(jù)規(guī)范公式的規(guī)定逐條擬定相關(guān)參數(shù)，并代入相對(duì)固定的公式進(jìn)行計(jì)算，造成重復(fù)勞動(dòng)，因而在AutoCAD中通過二次開發(fā)編制基于規(guī)范公式的快速計(jì)算工具，就成為一個(gè)較為合理的選擇。

如沿周邊均勻配筋的圓截面鋼筋混凝土偏心受壓承載能力計(jì)算，程序采用牛頓迭代法，以0.0001為步長(zhǎng)試算確定合理的ζ數(shù)值，并計(jì)算A、B、C、D參數(shù)，驗(yàn)算結(jié)構(gòu)抗力值[2]。程序界面如圖3所示。

圖3 承載能力驗(yàn)算工具界面

（6）ObjectARX.net實(shí)現(xiàn)AutoCAD的繪圖、編輯等功能。運(yùn)用ObjectARX.net在AutoCAD中繪圖過程如下：創(chuàng)建對(duì)象的圖形數(shù)據(jù)庫；在內(nèi)存中創(chuàng)建實(shí)體類的一個(gè)對(duì)象；打開圖形數(shù)據(jù)庫的塊表；打開存儲(chǔ)實(shí)體的塊表記錄；將對(duì)象添加到塊表記錄中。

5 結(jié)束語

通過基于.NET的開發(fā)技術(shù)，結(jié)合可視化表格窗體，Excel的后綁定調(diào)用、動(dòng)態(tài)圖元拖拽功能、正則表達(dá)式等多種程序開發(fā)，我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)繪圖、參數(shù)化及自動(dòng)化設(shè)計(jì)、輔助計(jì)算等功能，本系列程序在橋梁設(shè)計(jì)工作中可以大幅度提高設(shè)計(jì)人員的工作效率，減少設(shè)計(jì)中的重復(fù)工作。鑒于.NET程序的優(yōu)秀性能，我們可以通過更深入的開發(fā)，在AutoCAD環(huán)境下，編制功能更為強(qiáng)大的設(shè)計(jì)程序，為橋梁的參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)甚至BIM設(shè)計(jì)提供更為廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]曾紅飛，張帆，盧擇臨.AutoCAD VBA&VB.net開發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)例教程[M].中國電力出版社，2008.

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[3]JTJ 025-86.公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].