CAD技术在水利水电工程中的应用.docx

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CAD技术在水利水电工程中的应用

摘要：

autocad是广大工程设计人员普遍使用的通用绘图软件，结合专业特点，通过对autocad系统的二次开发可以开发出满足各种用途的专业软件，即使对于普通设计人员也可以通过autocad内嵌的visuallisp语言方便地增加cad命令，扩充完善适合本专业的新功能，从而极大地提高工作效率，本文通过几个应用实例对autocad在水工设计上的应用进行了探讨。

关键词：

cad技术应用水利水电工程autocadvisuallisp语言

1概述

美国autodesk公司开发的autocad系统自1982年推出以来，以其使用方便、功能强大和系统开放性一直独领风骚。

成为各工程领域首选的cad系统。

水利水电工程领域利用autocad平台进行二次开发也取得了一系列成果，如90年代以来陆续开发的水电站地面厂房cad系统、重力坝cad系统、隧洞cad系统、水机油汽水cad系统、地质柱状图cad等均取得了较好的应用效果。

但水电工程设计的复杂性决定了任何现成的cad软件都有其局限性，设计过程中许多问题还只能用原始的方法解决。

本文通过几个实例对autocad二次开发常用的lisp语言在水电工程设计中的应用进行了初步探讨，希望能够起到抛砖引玉的作用。

visuallisp语言是autocadr14版本以后提供的全新的开发环境，是嵌于autocad内部，将lisp语言与autocad相结合的产物，是一种智能型语言。

利用autolisp可以灵活方便地增加autocad新命令，几乎无限地扩展autocad新功能，

2应用实例

2.1坐标画线

利用已知坐标点画线是设计工作中经常遇到的问题，如河道、堤防等实测断面、水位流量关系曲线、堰面曲线等数据的处理，均可归结为坐标画线问题。

对于堰面曲线等有函数方程的曲线可以利用excel按照期望的步长自动生成一系列坐标点。

对于测量常用的起点距-高程形式的数据，也可以利用excel转化成坐标点形式。

（1）利用脚本文件（.scr）

利用任何文本编辑器如note、uedit、word、excel等建立纯文本文件ex1.scr，注意文本文件后缀必须为.scr,坐标之间用半角逗号分开，文件中不允许出现空格，文件最后一行必须为空回车。

文件建立时，可以直接把excel或其他文件中的坐标表利用拷贝、粘贴功能加入脚本文件中。

pline

345.66,238.65

213.45,124.56

128.44,235.66

文件保存后，执行autocad中“工具”下的“运行脚本”，在显示的窗口中查找并选中ex1.scr，屏幕上会立即显示所绘线条。

（2）利用lsp程序

建立坐标表文件ex2.dat，后缀任意，可以依次输入多段曲线，中间用曲线名称分开，程序自动绘制多条曲线并可标注坐标表。

“曲线1”

213.45,124.56

128.44,235.66

345.66,231.78

“曲线2”

433.34,567.23

434.12,464.12

利用autocad中“工具”菜单下的“visullisp编辑器”建立drline.lsp文件如下

（defunc:

drline（）

（iffn

（setqfn（getfiled"坐标点文件名"fn""2））

（setqfn（getfiled"坐标点文件名"""""2））

）

（setqf（openfn"r"））

（setqp0（getpoint"画线起点:

"））

（setqbz0mm1）

（command"pline"）

（while（/=bz1）

（setqmd（read-linef））

（if（/=mdnil）

（setqzbb（readmd））

（setqbz1）

）

（setqdx（carzbb）dy（cadrzbb））

（setqp1（list（dx（carp0））

（dy（cadrp0）））

）

（commandp1）

（setqmm（1mm））

）

（command""）

（closef）

）

文件存盘后，加载运行，相当于新增加了坐标画线命令drline，按提示选中存放坐标表的文件即可实现自动绘制曲线。

2.2地形切剖面

水电工程设计中经常遇到在地形图上切剖面的问题，借助visuallisp可以实现快速切剖面。

（1）初始地形图处理

把带z坐标的地形平面图进行变换，变换后z坐标值成为层名，为加快切剖面运行速度，把“lwpolyline”和”spline”均转化为”line“线，程序如下

（defunc:

pltol（）

；lwpolyline转化为line

（setqn0）

（setqe（ssget"x"（list（cons0"lwpolyline"））））

（setqsh（sslengthe））

（ife

（while（

（setqe1（ssnameen））

（command"pedit"e1"d"""）

（setqx（entgete1））

（setqngc（atof（setqla（fld8x））））

（command"explode"e1）

（setqn（n1））

）））

（defunfld（numlst）

（cdr（assocnumlst））

）

（defunc:

spltol（）

；spline转化为line

（setqn0）

（setqe（ssget"x"（list（cons0"spline"））））

（setqsh（sslengthe））

（ife

（while（

（setqx（entget（setqe1（ssnameen））））

（setqnla（itoa（fix（caddr（fld10x）））））

（if（=（fld0x）"spline"）

（progn

（command"layer""n"nla"c"

"6"nla"s"nla""）

（command"line"）

（setqnm（lengthx）

dzs（fld73x）dzs1（fld74x））

（while（>nm5）

（if（=（car（nthnmx））10）

（progn

（setqb1（nthnmx））

（setqx1（cadrb1））

（setqy1（caddrb1））

（setqz1（cadddrb1））

（setqglb（listx1y1））

（commandglb）

））

（setqnm（-nm1））

）））

（command""）

（setqn（n1））

）））

（2）切剖面

输入剖面编号，在平面地形图上指定两点确定剖面剖切线位置，指定剖面图起点，利用autocad的inters函数搜索剖切线与地形图的全部交点，自动计算交点坐标，计算交点与剖面位置起点的距离，按各交点高程和与起点的距离形成剖面图各点坐标，即可用本文实例1坐标画线生成地形图的剖面。

（defundxtent1（）

（setqn0xdzbnil）

（setqxds0）

（setqsh（sslengthe1））

（while（

（setqx（entget（ssnamee1n）））

（if（=（fld0x）"line"）

（progn

（setqdxtgcgc（fld8x））

（setqdxtgcgc（atoidxtgcgc））

（if（>dxtgcgc10）

（progn

（setqpst（fld10x））

（setqpet（fld11x））

（setqzb（listgc

（list（carpst）（cadrpst））

（list（carpet）（cadrpet））

））

（setqxdzb（conszbxdzb））

（setqxds（xds1））

））））

（setqn（n1））

））

（defunc:

dxtsec（）

（setqpmh（pmh1））

（setqpmh（getstring"剖面号"））

（setqpt1（getpoint"剖切位置起点:

"））

（setqpt2（getpointpt1"剖切位置终点:

"））

（setqpt3（getpoint"剖面图布置:

"））

（setqp01pt3）

（setqe1（ssget"f"（listpt1pt2）））；利用autocad的目标选择“f”方式选取与剖切线相交的地形线。

（dxtent）；获取与剖切线相交地形线的坐标

（setqmxgc-100）

（setqmngc10000）

（setqm0pmpnil）

（setqnxdsi0）

（while（

（setqcrosp

（interspt1pt2（nth1（nthixdzb））（nth2（nthixdzb））1）

）；求剖切线与地形线的交点

（if（/=crospnil）

（progn

（setqdxtgcgc（nth0（nthixdzb）））

（setqmxgc（maxmxgcdxtgcgc））

（setqmngc（minmngcdxtgcgc））

（setqdst（distancept1crosp））；剖切线起点与交点的距离

（setqdst（*（/blczdxthtbl）dst））

（setqpmp（cons（listmdstdxtgcgc）pmp））

（setqm（m1））

））

（setqi（i1））

））

2.3沿曲线标注

在设计中会遇到沿给定曲线进行标注问题，如平面布置图中的开挖线符号沿开挖轮廓的标注，剖面图中岩石符号沿轮廓线标注、点筋标注、沿任意曲线进行汉字标注等。

此类问题主要应用autocad的measure或divide命令来解决。

两个命令的主要差别是前者按指定的长度在曲线上标注，后者按给定的分段数等分曲线并在等分点处进行标注。

要标注的轮廓曲线最好用pline线，要标注的符号预先做成图块，图块采用单位块，执行measure或divide命令，选取要标注的曲线，指定标注符号，分段长度或分段数即可完成标注，当发现标注的符号太密或太疏时，可以执行erase命令选择p进行删除，比例不合适或符号方向不正确，可以利用特性编辑器，选中所有标注符号，对标注符号的比例和旋转角度进行调整，直到满意为止。

对于更高级的应用，可以编制lsp程序，实现符号和文字沿任意曲线标注。

2.4表格生成

autocad本身没有表格处理功能，设计图纸中工程量表、钢筋表等涉及到表格生成的问题可以采用以下方法处理：

（1）直接把word或excel文件中的表格直接粘贴到cad图形中，修改时只要双击图中的表格即可进入word或excel中进行编辑修改，修改完成后退出即可返回到autocad中继续进行设计，该法优点是方便，快捷，易于掌握，可以充分利用excel的强大计算功能。

缺点是表格在autocad中并不是一个普通图元，无法利用cad功能对表格的字高、颜色和线宽进行编辑。

（2）编制lsp程序，依次输入表格标题、表格行数、表格列数、表格行高和列宽以及表格插入点等参数，可以自动生成表格，表格中已经按仿excel形式填入了文字，可以用字处理软件对表格中文字进行编辑修改。

（defunc:

mtab（）

（setqtb1niltb2niltb3nil）

（setqrows（getint"表格行数"））

（setqcols（getint"表格列数"））

（setqrowh（getreal"行高"））

（setqcolw（getreal"列宽"））

（setqp1（getpoint"表格左上角点位置:

"））

（command"pline"p1"w""0.5""0.5"

（setqp2（list（（carp1）（*colscolw））（cadrp1）））

（setqp4（list（carp2）（-（cadrp2）（*rowsrowh））））

（setqp3（list（carp1）（-（cadrp2）（*rowsrowh））））

"c"）

（setqn1）

（while（

（command"pline"（list（carp1）（-（cadrp1）（*nrowh）））"w""0""0"

（list（carp2）（-（cadrp2）（*rowhn）））""）

（setqn（n1））

）

（setqn1）

（while（

（command"pline"（list（（carp1）（*ncolw））（cadrp1））"w""0""0"（list（（carp1）（*ncolw））（cadrp3））

""）

（setqn（n1））

）

（command"text""m"（list（（carp1）（*0.5colscolw））

（（cadrp1）5））"3""0""title"）

（setqn0）

（while（

（setqm0）

（while（

（cond

（（

（（>=m26）（setqbzstr（strcat（chr（64（/m26）））（chr（65（-m（*26（/m26））））））））

）

（command"text""m"（list（（carp1）（*0.5colw）（*mcolw））；表格内容标注

（-（cadrp1）（*0.5rowh）（*nrowh）））

（getvar"textsize"）"0"（strcatbzstr（itoa（n1））））

（setqm（m1））

）

（setqn（n1））

））

（3）生成钢筋表

钢筋表和材料表生成是施工图设计中比较繁琐的一项工作，很容易出错，此处介绍利用程序进行钢筋表和材料表自动生成的方法。

利用造字程序增加i、ii级钢筋的直径标注符号和，以后在其它电脑上只要把eudc.tte和e

见下表，增加3个命令：

生成钢筋表、钢筋表添加和自动生成材料表。

生成钢筋表时按指定表格位置生成钢筋表表头，根据提示输入钢筋编号（可以不连续）、钢筋等级和直径如20、16，交互绘制钢筋简图和标注长度（标注长度可以输入多种形式如50~200表示长度等差变化；30,40,50表示一个编号多个钢筋长度，），钢筋根数，构件组数，程序自动完成表格其余各项（总长度、重量，对于i级钢筋长度中自动计入弯钩长度）的填写，备注栏中自动填入等差变化钢筋的等差值。

采集钢筋表中直径、等级和总长信息，经过自动分类汇总，生成钢筋表的材料表。

2.6高程小数位数处理

尺寸标注小数位数很容易调整，但诸如高程、表格中数字要调整则很困难，借助lsp程序的调整很方便，只要选取需要调整的数字，根据提示输入需要保留的小数位数，则程序自动对所有选种数字进行修改。

（defunentsgc（）

（setqn0）

（setqsh（sslengthe1））

（while（

（if（=（fld0x）"text"）

（progn

（setqagc（fld1x））

（setqc（substragc11））

（if（or（=c""）（=c"-"）（and（>=c"0"）（<=c"9"）））

（progn

（if（or（=c""）（=c"-"））

（setqbgc（substragc2））

（setqbgcagc）

）

（setqcgc（atofbgc））

（setqzh（rtoscgc2gcws））

（if（or（=c""）（=c"-"））

（setqzh（strcatczh）））

（setqx（subst（cons1zh）（assoc1x）x））

（entmodx）

）

））

））

（setqn（n1）））

）

（defunc:

yxws（）

（setqe1（ssget））

（setvar"dimzin"0）

（setqgcws（getint"保留小数位数:

"））

（ife1（entsgc）（print"notfound"））

（setqxnil）

）

2.7应用软件前、后处理

由于软件升级滞后，一些常用软件后处理功能很弱或没有，可以利用lsp程序结合autocad增加或简化前后处理功能。

下面结合平面渗流分析程序stse软件对其前、后处理功能的实现进行介绍：

（1）前处理

stse为平面渗流有限元程序，单元划分和单元、节点编号工作量最大，可以借助其它通用有限元软件的前处理功能如ansis、algor、sap84等进行初步处理，生成单元、节点编号和节点坐标，而后按照stse数据文件的格式要求对数据文件进行编辑。

（2）后处理

后处理成果主要为：

单元网格图，浸润线和等势线。

单元网格图中有节点和单元编号，不同渗透系数的单元采用不同的颜色，以便根据网格图直观地判断数据文件中几何参数和材料特性的正误；

首先分析stse的输出结果文件的格式，搜索并筛选其中主要参数如单元总数、节点总数和材料总数，把节点坐标和单元信息分别存储，通过对单元循环生成单元网格图。

（defunc:

seepmesh（）

（iffn

（setqfn（getfiled"渗流结果文件名"fn""2））

（setqfn（getfiled"渗流结果文件名"""""2）））

（setqf（openfn"r"））

（setqmd（read-linef））

（while（/=（substrmd258）"单元总数"）

（setqmd（read-linef））

）；定位单元总数

（setqdyzs（atoi（substrmd585）））；读单元总数

（setqmd（read-linef））

（setqjdzs（atoi（substrmd585）））；读节点总数

（setqmd（read-linef））

（setqclh（atoi（substrmd585）））；读材料总数

（setqm0）

（repeatclh

（setqm（1m））

（setqtcm（strcat"zclh"（itoam）））

（command"layer""m"tcm"c"（itoam）tcm""）

）；按材料种类生成图层名称

（setqm0n0）

（repeatdyzs；对单元循环，dycfb中存放单元信息

（setqm（m1））

（setqclh（nth0（nthmdycfb）））

（setqjdh1（nth1（nthmdycfb）））

（setqjdh2（nth2（nthmdycfb）））

（setqjdh3（nth3（nthmdycfb）））

（setqjdh4（nth4（nthmdycfb）））

（command"layer""s"（strcat"zclh"（itoaclh））""）

（command"pline"；绘制单元网格

（nthjdh1jdzbb）

（nthjdh2jdzbb）

（nthjdh3jdzbb）

（nthjdh4jdzbb）"c"）

（setqbzdzb（mapcar'（nthjdh1jdzbb）（nthjdh2jdzbb）

（nthjdh3jdzbb）（nthjdh4jdzbb）））

（setqbzdzb（list（/（carbzdzb）4.0）（/（cadrbzdzb）4.0）））

（command"text""m"bzdzb"0.5""0"（itoam））

；标注单元号

（setqm0）

（repeatjdzs

（setqm（m1））

（setqbzdzb（nthmjdzbb））

（setqbzdzb（list（（carbzdzb）0.0）（（cadrbzdzb）0.0）））

（command"text""m"bzdzb"0.5""0"（itoam））

））；标注节点号

（closef）

）

限于篇幅，等势线和浸润线生成程序不再赘述。

同样，对工程设计中遇到的其它软件如：

stab边坡稳定分析、sap84的输出文件均可进行类似后处理工作。

3结语

autocad软件应用已经在设计单位普及，visuallisp的出现对于提高lisp语言的编程效率和autocad应用水平具有重要意义。

本文涉及的几个实例已经在实际工作中发挥很大作用，充分说明在工程设计当中结合本专业要求开发一些简单实用的lisp小程序可以有效减轻设计人员的劳动强度，使autocad不仅仅是绘图工具，而真正成为设计人员得心应手的高效设计平台。