污水处理厂工程二维标准化设计系统的基础设置与专业应用

作者:万玉生 叶雅丽 张云霞
单位:中国市政工程华北设计研究总院有限公司 3M中国有限公司
摘要:CAD标准化设计是参数化设计、协同设计的基础, 以某二维标准化设计系统在污水处理厂设计中实际应用为例, 简要说明了在污水处理厂工程设计中基于AutoCAD环境下如何选择开发平台;二维标准化设计系统基础样式中的比例、图层、字体样式、标注样式、线型样式、图库及符号的设置、制作及使用;图层功能、标准化标注功能及线型、线宽功能的实现;二维标准化设计系统在工艺专业、结构专业标准化设计中的应用。提高设计效率的标准化设计系统可提升参数化设计、专业协同设计水平, 可以为其他标准化设计系统开发与应用提供借鉴。
关键词:CAD 二维标准化 参数化 污水处理厂设计
作者简介:万玉生, 通讯处:300381天津市南开区奥体道钻石山33号华北设计院612室; 叶雅丽, 通讯处:300381天津市南开区奥体道钻石山33号华北设计院612室;

 

1 设计现状

   基于AutoDesk公司AutoCAD环境下的CAD技术已为污水处理厂工程设计人员所接受和使用。污水处理厂工程设计涉及工艺、建筑、结构、电气、自动化等多个专业, 较多使用AutoCAD进行二维平面设计制图, 但目前缺乏本行业的设计绘图标准, 其设计标准化一般参照其他类似行业设计绘图标准执行。以工艺专业、结构专业设计为例, 污水处理厂工程设计具有本行业的特点, 如较多绘制池体、管道、套管、洞口等, 不同于房屋建筑主要以绘制墙、门窗、梁、板、柱等构件为主, 因此, 有必要制订或者补充本行业CAD制图标准, 实现制图标准化, 进一步实现参数化设计、协同设计, 顺应CAD技术标准化、参数化、协同设计的发展趋势。

2 标准制定

   国家标准《CAD通用技术规范》 (GB/T 17304) 规定了一系列制图标准, 例如《房屋建筑CAD制图统一规则》 (GB/T 18122-2000) 、《CAD工程制图规则》 (GB/T 18229-2000) 、《建筑结构制图标准》 (GB/T 50104-2001) 、《给水排水制图标准》 (GB/T50106-2001) 等。目前, 污水处理厂工程设计绘图一般参照上述标准执行, 以上标准主要针对纸质绘图而规定, 对于应用计算机绘图的CAD还需要作一些补充标准, 如字体样式、标注样式、线型样式、专业图层规则等内容。

2.1 开发平台

   AutoCAD提供了多种应用开发接口, 如AutoLISP、ADS (AutoCAD development system) 、DCL (Dialgo-control-languag) 、Object ARX。Object ARX提供了Visual C++编程环境下的类库, 图形处理功能强。AutoCAD具有字体样式、标注样式、线型样式、图层管理等功能, 因此, 宜选择Visual C++、AutoCAD作开发平台, 缩短标准化系统开发周期, 适应污水处理厂工程设计实际状况。

   NcMedi二维标准化设计系统是以Visual C++、AutoCAD为平台开发的污水处理厂二维标准化设计系统, 以其开发及应用为例, 简述如何进行标准制定、基础设置及专业应用。

2.2 基础样式

2.2.1 比例

   图样的比例为图形与实物相对应的线性尺寸之比。作单一出图比例约定, 可以节省图纸比例转换, 降低编程难度, 便于图纸交流、管理。

   标准化设计系统为便于标准化操作及图纸交流转换, 出图比例设置为1∶100。系统默认100绘图单位对应1∶100出图后, 实际高度为1mm。

2.2.2 图层标准制定

   为适应污水处理厂CAD设计绘图, 宜制定本行业的绘图图层标准。

   图层 (layer) 是CAD制图中的特有概念, 通过图层可以对大量的设计信息进行分类管理, 实现各相关专业的数据共享和区分。污水处理厂工程设计涉及到建筑物、构筑物、专业设备等, 需要设置大量图层满足各专业绘图需求, 相应的图层命名、管理、应用较为复杂。标准化设计系统采用专业码、主组码、实体描述码三级分类组合解决图层命名难题, 且采用中文释义及实际名称为英文的管理方式, 便于图纸交流。按照上述标准, 标准化设计系统中:图层名=专业码-主组码- (次组码) -实体描述码。以NcMedi二维标准化设计系统为例, 污水处理厂图层名称的专业码见表1, 表2为污水处理厂各专业图层主组码体系, 表3为污水处理厂公用图层制定实例。

   表1 图层名称专业码   

表1 图层名称专业码

   表2 污水处理厂各专业图层主组码体系   

表2 污水处理厂各专业图层主组码体系

   表3 污水处理厂公用图层制定实例   

表3 污水处理厂公用图层制定实例

2.2.3 字体样式

   一般情况下NcMedi标准化设计系统能自动进行字体字高设置, 例如自动进行图名、说明文字、索引文字、图标、轴号、钢筋标注等文字字体及字高设置。

2.2.3. 1 标准字形文件

   本标准化设计系统采用专门定制的字体形文件, 主要采用的形文件有5个, 见表4。

   表4 字体形文件规定   

表4 字体形文件规定

2.2.3. 2 标准字体设置

   NcMedi标准化设计系统采用3种基本字体样式, 如表4所示, 分别为NcHt、NcRd、NcRs。图面采用的字体、字高和高宽比设置应满足国家标准《房屋建筑制图统一标准》 (GB/T 50001) 的相关要求。一般情况下文字宽度因子为0.70, 西文与中文字高比约0.70。本标准化设计系统标注字体采用软件的缺省设置, 采用NcRs字体。

   在字体设置中, 要考虑字库与常用软件如PK-PM软件等字库接口, 实现其他软件图形与本标准化系统文字样式接口。

2.2.4 标注样式

   NcMedi标准化设计系统自动进行标注设置, 能够根据设计人所选物体自动进行尺寸标注, 设置尺寸文字高度、尺寸线间距等。

   NcMedi标准化设计系统只设置2种标注样式———NcDim、NcDimA, NcDim一般用于直线类型标注, NcDimA一般用于圆弧半径类型标注。

2.2.5 线型样式

   NcMedi标准化设计系统根据常用线型实际状况将线型设为实线 (continuous) 、中心线 (center) 、虚线 (dashed) 、长画线 (dote) 、边界线 (border) 等。线型信息为软件创建图层的基本信息, 绘制图形使用本图层时, 默认采用本线型信息, 当使用指定线型时按照指定线型绘制。

2.2.6 标准图库及符号

   标准化设计系统通过制定一系列标准化图块文件, 通过插入操作实现快速绘制标准化构件, 通过大量制定标高、水面、地面、管道、吊车等标准图形符号, 将其导入标准化系统图库, 方便调用, 系统图库分类见图1。

图1 系统图库分类

   图1 系统图库分类

    

   图库管理需要编制专门的图库管理软件, 管理工程图纸, 进行插入操作, 并可以进行图纸分类入库, 略图查看。标准化设计系统宜提供将非标准化图纸快速转化为标准化图形的功能, 方便实现图形入库。

3 基础设置

3.1 图层功能实现

   NcMedi标准化设计系统根据实际标准化设计需要, 总计设置800多个图层, 其中污水处理厂专用图层约180个。当使用某个图层时, 软件会根据“图层设置”项信息自动创建图层。

   在软件图层设置命令运行后, 将鼠标点击任意一行图层, 点击“置为当前层”, 软件将根据本图层信息创建图层, 并将AutoCAD的当前图层设为本图层。图层颜色信息、线型信息为软件创建图层的基本信息。图层信息为标准化系统内置默认信息, 从而使图层达到标准、统一的效果。标准化图层设置见图2。

3.2 字体功能实现

   NcMedi标准化设计系统采用调整字体形文件方式重新编译字体形文件, 方便标准化设计制图各专业字符需要, 且将西文与中文字高比设置为0.70。以形文件NcMediRd.shp为例, 通过如下设置, 将字体的西文与中文字高比设置为0.70。

   *0, 4, Roman duplex

   32, 7, 2, 0

   *10, 9, lf

图2 标准化图层设置示例

   图2 标准化图层设置示例

    

   2, 8, 0, -34, 14, 8, 30, 34, 0

   *32, 9, spc

   2, 8, 21, 0, 14, 8, -21, -30, 0

   对于一些特殊字符, 通过定义新字符方式实现, 例如通过如下设置, 实现钢筋符号↑通过%%152进行输入。

   *152, 133

   2, 8, (18, 15) , 1, 9, (-6, 2) , (-3, 0) , (-6, -2) , (0, 0) , 2, 8, (15, -4) , 1, 9, (-6, -2) , ……, (8, 0) , (0, 0) , 2, 8, (4, -4) , 0

3.3 标准化标注功能实现

   尺寸标注是设计制图工作量占比较大的一项工作, 为提高尺寸标注工作效率, 标准化设计系统按照2.3节方式进行尺寸标准化自动设置, 通过过滤方式自动判别所需标注的物体, 一次性连续标注物体。

   软件自动读取物体的坐标定位信息, 自动过滤一些不用标注的物体如文字、索引、设备 (除设备轴) 、钢筋、符号、图例等, 将所选择的物体连续水平向标注。

   例如在NcMedi标准化设计系统中命令行输入命令后, 选择需要标注的物体, 输入标注参数, 系统将对所选择的物体自动定位, 采用标准尺寸格式进行尺寸连续标注, 当采用双层标注时, 标注线间距由标准化系统内部设置, 见图3下侧。

   竖直向标准化标注方式能将用户所选择的物体连续竖直向标注, 且竖直向标注可以根据需要自动绘制标高, 自动在尺寸线处插入标高符号并标注标高数值, 见图3右侧。

图3 水平向、竖直向标准化标注示例

   图3 水平向、竖直向标准化标注示例

    

3.4 线型、线宽功能实现

3.4.1 线宽组

   一项设计中宜采用一组线宽组, 将粗线线宽定为基本线宽b, 再选用表5中相应的线宽组。

   表5 线宽组规定   

表5 线宽组规定

3.4.2 修改线宽及线型

   将鼠标点击任意一行图层的线宽、线型选项, 分别可以选择修改本图层线宽、线型设置。软件将线宽分为单线、细线、中粗线、粗线、加粗线、特粗线, 这些线的线宽依据初始设置的粗线宽度为基准, 依次按照1.382~2倍比例递增。线型选项按照2.4节所述标准进行选择设置。

   线宽、线型为软件创建图层的基本信息, 绘制图形使用本图层时, 如果为单线将采用本层绘制0宽度线, 用本层默认线型信息绘制, 当绘制带有宽度信息线时采用本宽度信息, 当使用指定线型时按照指定线型绘制。

4 专业应用

   标准化设计系统按照上述第2~3节所述能实现基础的标准化设置与使用功能, 但不足以提高设计工作效率, 甚至为了达到标准化设计降低了设计工作效率。

   NcMedi标准化设计系统提供了各专业通用的标准化符号、构件、图例绘制功能, 提供部分专业绘图功能, 如工艺专业的管道、套管、洞口、盖板、爬梯等绘制功能, 提供设备编号及编制设备材料表功能;提供结构专业的绘制钢筋、钢筋编号等功能。

4.1 工艺专业绘图功能

4.1.1 绘制管道

   绘制管道是污水处理厂工艺专业设计常见工作, 通过第3节基础设置后, 再通过一些内置绘制参数, 及参数化编程, 可以实现输入管道直径、绘制比例后, 连续绘制管道功能, 当需要进行管道标注时, 系统将根据输入的标高等参数绘制标高、索引文字等, 见图4。

图4 管道、洞口、爬梯、闸门绘制示例

   图4 管道、洞口、爬梯、闸门绘制示例

    

4.1.2 洞口及套管

   NcMedi标准化设计系统采用参数化插入标准图块方式绘制洞口及套管。

   输入洞口及套管的类型、尺寸参数后, 通过点取识别点, 系统将自动设置插入图块的长度、宽度比例, 实现多种类型的洞口及套管绘制, 图4中上下两侧为位于池壁上的洞口平面布置, 图3的中间部位为圆形套管的正立面图。

   套管绘制可以通过软件自动判别管道中心线及管道与池壁的交线确定套管的长度及直径, 自动计算套管图块的x, y向插入比例, 实现参数化绘制套管, 见图4右侧位于管道上的套管。

4.1.3 盖上盖板

   标准化绘制的矩形洞口、圆形洞口都能被系统所识别, 当运行盖板功能, 选取洞口, 输入当前绘图比例数值, 系统将按照绘图比例绘制洞口上覆盖的盖板。盖板的类型有钢盖板、混凝土盖板、格栅板等, 见图5。

4.1.3 绘制爬梯及闸门

   在污水处理厂设计工作中常需要绘制爬梯、闸门等构件平面图、立面图、侧面图, 这些构件长度变化与宽度变化基本无关联性, 难以通过参数化插入图块实现绘制。NcMedi标准化设计系统采用参数化编程绘制不同比例下的构件, 见图4。绘制的爬梯平面、闸门平面需具有旋转角度的功能。

图5 矩形洞口上覆盖钢盖板

   图5 矩形洞口上覆盖钢盖板

    

4.1.4 设备编号及设备材料表

   标准化设计系统根据设备编号规则, 提供设备编号功能。例如, 当工程类型为污水处理厂, 构筑物类型为活性污泥法生物池, 设备类型为非电气动阀时, 点取标注点后, 软件将自动进行设备编号, 见图6。系统能识别设备编号, 选取设备编号后, 能自动生成设备材料表, 见图7。

图6 设备编号示例

   图6 设备编号示例

    

图7 设备材料表示例

   图7 设备材料表示例

    

4.2 结构专业绘图功能

4.2.1 参数化绘制整体水池

   污水处理厂工程常用到单格矩形 (圆形) 水池、双格矩形 (圆形) 水池, 但水池尺寸变化较多, 通过参数化设计输入尺寸等参数, 一次性整体绘制, 可以提高设计效率。

   以绘制双格矩形水池为例, 在对话框中输入池体长度、宽度、高度、池壁及底板厚度等模板图设计信息, 见图8, 点取确定后, 可以一次性整体参数化绘制池体模板图、配筋图等, 同时自动按照标准化设置进行尺寸标注、图名书写、地面及标高绘制等, 见图9。

图8 矩形双格水池参数输入

   图8 矩形双格水池参数输入

    

图9 矩形双格水池剖面模板

   图9 矩形双格水池剖面模板

    

4.2.2 绘制池体配筋

   绘制池体配筋是污水处理厂结构专业设计的重要工作, 通过第3节基础设置后, 再通过一些内置绘制参数, 例如绘制点钢筋的大小、间距等参数, 通过参数化编程, 可以实现池体整体配筋快速绘制。

   NcMedi标准化设计系统中的池体钢筋绘制功能要求设计绘制的池体必须采用第3节中设置的基础标准化图层绘制, 通过点取所绘制的池壁一侧的线条, 系统将自动寻找对应的另一侧池壁线条, 得到鼠标拾取点处单段池体, 再通过自动搜索功能, 判别整段池体, 一次性将整段池体进行配筋, 见图10。

图1 0 圆形池壁水平配筋绘制示例

   图1 0 圆形池壁水平配筋绘制示例

    

5 总结

   目前的污水处理厂设计工作中较多使用AutoCAD进行二维平面设计制图, 在污水处理厂工程二维设计中, 首先, 应制定本行业的二维标准化设计标准, 其次, 通过编制相应的标准化设计系统软件自动化进行基础样式设置, 实现标准图层、字体样式、标注样式、线型样式、图库及符号设置, 实现基础设置的标准化。

   标准化设计系统需提供各专业通用的标准化符号、构件、图例绘制功能, 及专业绘图功能, 使得设计人员可以提高设计工作效率, 逐步对标准化设计系统产生“系统粘性”, 从而使设计人员自觉使用、推广标准化设计, 以标准化设计提升参数化设计、专业协同设计水平, 利于积累和完善标准化的共享资源, 减少重复设计工作, 提高设计质量, 传承企业设计文化。

  

 

    

    

参考文献[1] GB/T 17304-2009 CAD通用技术规范

[2]姚寿广.现代CAD技术的回顾与发展展望.南京工业职业技术学院学报, 2007, 2 (7) :34~37

[3]彭嵩.CAD技术应用状况与发展趋势浅析.矿山机械, 2005, (2) :90~92
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