CN110096828B - 基于bim技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的建模及施工方法 - Google Patents

Abstract

基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的建模及施工方法,主要包括求得梁上部通长筋或架立筋定位线，求出梁上部通长筋或架立筋的延伸长度，梁上部通长筋或架立筋的弯钩判断等多个步骤。利用计算机编程语句实现了梁上部通长筋或架立筋的准确定位、上部通长筋或架立筋在不同支座情况的准确延伸和锚固、上部通长筋或架立筋在不同支座情况的弯钩形式的确定以及批量快速的生成。本发明是一种能够使计算机智能地决策并快速准确的建模的一种方法。使用时的智能判定分析功能能够在保证建模的速度的同时提高建模的专业化和标准化程度，大幅度提高建模速度，可广泛用于各类建模工作，可以有效地提高建模速度和现场施工速度。

Description

基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的建模及施 工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑施工技术领域，特别是一种基于BIM技术，对国家建筑标准设计图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（16G101-1）中楼层框架梁的上部通长筋或架立筋进行快速建模及施工的方法。

背景技术

建筑信息模型（Building Information Modeling）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。

BIM的建模技术是BIM技术应用的基础，正是因为有建模过程才能完成后面的一系列BIM功能。因此BIM建模的效率以及精度一直是现场施工中对应用BIM技术的一个主要要求。例如Autodesk公司的Revit系列软件，虽然软件本身有强大的建模能力，但是就和施工现场结合的效率而言还需要改进，特别是钢筋建模。水平矩形楼层框架梁是一种最常见的建筑梁构件，水平矩形楼层框架梁端上部通长筋或架立筋的设计及施工规则要求多且复杂，目前还没有能够进行水平矩形楼层框架梁上部通长筋或架立筋智能自动建立模型的软件，人工建立上部通长筋或架立筋模型需要独立操作和布置，耗费大量的人力物力和时间，且错误率高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的建模及施工方法，可有效解决现有BIM技术和施工结合中，效率低下费时费工的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

提供一种基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的建模方法:包括以下步骤：

步骤一：在已经建立好的结构BIM模型中选中要进行钢筋建模的水平直线矩形的楼层框架梁；

步骤二:筛选出当前文档中所有的柱子并求得几何形状数据和空间位置数据，利用类别属性筛选出所有的柱子，并使用碰撞框获得柱子的几何形状数据和空间位置数据；

步骤三:计算梁跨定位线，依据梁所在的直线，考虑由于建模不规范产生的误差，利用直线与梁横截面的交点求得梁跨定位线；

步骤四:计算梁支座上部钢筋定位点，依据是否碰撞筛选出梁的支座，并根据支座的情况求出梁支座上部钢筋定位点；

步骤五:计算横截面上生成上部通长筋或架立筋的点位，求出与梁所在直线垂直的端面的四个顶点，将顶点偏移得到生成上部通长筋或架立筋的点位；

步骤六：计算梁跨定位线长度，求出步骤三中梁跨定位线的长度；

步骤七：计算梁支座上部钢筋参考线长度，将步骤四中的每一组的两个定位点连成直线形成梁支座上部钢筋参考线，求出梁支座上部钢筋参考线长度；

步骤八：计算上部通长筋或架立筋参考线，提取步骤五中的点位生成上部通长筋或架立筋参考线；

步骤九：输入钢筋根数，根据实际工程情况输入梁上部通长筋或架立筋的根数；

步骤十：生成上部通长筋或架立筋定位线，依据步骤八的上部通长筋或架立筋参考线以及步骤九的钢筋根数，生成上部通长筋或架立筋定位线；

步骤十一：判断上部通长筋或架立筋起点弯钩形状，依据步骤七生成的梁支座上部钢筋参考线数据，判断首项数据是否为空，若是，输出90度弯钩，不为空，输出0度弯钩，其余各项皆输出0度弯钩，再删去进行判断后得到的列表的尾项；

步骤十二：判断上部通长筋或架立筋终点弯钩形状，依据步骤七生成的梁支座上部钢筋参考线数据，判断尾项数据是否为空，若是，输出90度弯钩，不为空，输出0度弯钩，其余各项皆输出0度弯钩，再删去进行判断后得到的列表的首项；

步骤十三：计算梁支座上部筋终点延伸长度，将梁的支座按照一定顺序进行排序，即使是悬挑梁没有支座的一端也需要进行排序，依据钢筋定位线终点所在的支座的数据情况，以及左右梁跨的长度计算钢筋定位线终点延伸长度；

步骤十四：计算上部通长筋或架立筋起点延伸长度，架立筋起点延伸长度与步骤十三中的梁支座上部筋终点延伸长度有一定的规律，将梁支座上部筋终点延伸长度中对应悬挑的变为0后，删除第一项，对应为上部通长筋或架立筋的起点延伸数据；

步骤十五：计算梁支座上部筋起点延伸长度，将梁的支座按照一定顺序进行排序，即使是悬挑梁没有支座的一端也需要进行排序，依据钢筋定位线起点所在的支座的数据情况，以及左右梁跨的长度计算钢筋定位线起点延伸长度；

步骤十六：计算上部通长筋或架立筋终点延伸长度，架立筋终点延伸长度与步骤十五中的梁支座上部筋起点延伸长度有一定的规律，将梁支座上部筋起点延伸长度中对应为悬挑的变为0后，删除尾项，对应为上部通长筋或架立筋的终点延伸数据；

步骤十七：计算不含弯钩的钢筋中心线，依据步骤十生成的上部通长筋或架立筋的定位线、步骤十四生成的起点延伸长度以及步骤十六生成的终点延伸长度，生成上部通长筋或架立筋中心线;

步骤十八：生成钢筋所需的向量，依据步骤十七生成的上部通长筋或架立筋中心线生成向量；

步骤十九：形成钢筋模型，根据步骤十一、十二中得到的弯钩型号，配合步骤十七中得到的钢筋中心线，步骤十八得到的向量以及输入的钢筋型号和弯钩方向，利用Rebar.ByCurve节点形成上部通长筋或架立筋模型。

所述步骤二中的梁是楼层框架梁且是水平直线矩形梁。

所述步骤十九中的钢筋模型是利用Autodesk公司发布的BIM建模平台Revit软件进行建造的模型。

所述步骤中的全部计算依据是国家建筑标准设计图集《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》（16G101-1）中第84页，图名为“楼层框架梁KL纵向钢筋构造”中的上部通长筋或架立筋制图规则和构造详图。

还提供了一种基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的施工方法：

对上述建模方法中的最终成果的模型进行拆分和编号，提取工程量，生成相应的钢筋下料图纸，根据下料图纸加工或准备构件，然后在现场进行施工安装，最终组成目标实体。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明是利用目前主流的BIM软件平台，通过计算机编程，智能地计算分析数据并判断返回结果，可以快速准确的生成楼层框架梁的上部通长筋或架立筋，形成正确的模型结果。本发明是一种能够使计算机智能地决策建模方法，并快速准确的建模的一种方法。使用时的智能判定分析功能能够在保证建模的速度的同时提高建模的专业化和标准化程度，大幅度提高建模速度，可广泛用于各类建模工作，可以有效地提高建模速度和现场施工速度。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明建模过程的流程总图。

图2是计算梁跨定位线流程图。

图3是计算梁支座上部钢筋定位点流程图。

图4是计算位于横截面上生成架立筋的点位流程图。

图5是梁上部通长筋或架立筋起点弯钩判断流程图。

图6是梁上部通长筋或架立筋终点弯钩判断流程图。

图7是梁支座上部钢筋终点延伸长度。

图8是梁上部通长筋或架立筋起点延伸长度流程图。

图9是梁支座上部钢筋起点延伸长度。

图10是梁上部通长筋或架立筋终点延伸长度流程图。

具体实施方式

实施过程中的模型是利用Autodesk公司发布的BIM建模平台Revit软件进行建造。

上述发明内容可以通过计算机编程语言实现，施工步骤如下（参见图1）：

步骤一：在已经建立好的结构BIM模型中选中要进行钢筋建模的水平直线矩形的楼层框架梁。

步骤二:筛选出当前文档中所有的柱子几何形状数据和空间位置数据：

1、筛选出文档中所有的柱子；

2、求得所有柱子的碰撞框。

步骤三:计算梁跨定位线（参见图2）

1、求得步骤一中梁所有的表面；

2、求得表面所在的平面；

3、求得平面的法向量；

4、求得梁所在的直线；

5、利用直线的起点和终点求得直线的方向向量；

6、求得法向量和方向向量是否平行的bool值；

7、筛选出bool值为true的梁的表面；

8、求得筛序出来的面和梁所在直线起点的距离；

9、将这些距离按照从小到大将索引排序；

10、按照排序好的索引将筛选出来的梁截面排序；

11、为保证一定能相交，将梁所在的直线进行延长1000mm，延伸长度1000mm对于一般工程已经够用，如果不够，可根据工程实际情况求出最大柱子的宽度，将延伸长度值设为最大柱子的宽度值加100mm；

12、求得筛选出来的排序过的梁横截面与梁所在直线的交点；

13、将交点的第一个点和第二个点连接，第三个点和第四个连接，以此类推所得到的线就是梁跨的定位线。

步骤四:计算梁支座上部钢筋定位点（参见图3）

1、筛选出文档中所有的柱子；

2、求得所有柱子的碰撞框；

3、将步骤三中求得梁跨的定位线的起点；

4、将柱子的碰撞框和梁跨起点进行碰撞的bool运算；

5、筛选出柱子构件中bool值为true的项；

6、求得柱子所有的表面；

7、求得表面所在平面；

8、求得平面的法向量；

9、将法向量与上述求得的梁的方向向量进行是否平行的bool运算；

10、筛选出表面中bool值为true的表面；

11、将步骤三中求得梁跨的定位线的终点；

12、将柱子的碰撞框和梁跨终点进行碰撞的bool运算；

13、筛选出柱子构件中bool值为true的项；

14、求得柱子所有的表面；

15、求得表面所在平面；

16、求得平面的法向量；

17、将法向量与上述求得的梁的方向向量进行是否平行的bool运算；

18、筛选出表面中bool值为true的表面；

19、提取步终点相交柱子表面的最后一项加到起点相交柱子表面的最后一项。；

20、将梁所在的直线首尾各延长1000mm和上述表面相交得出梁支座上部钢筋定位点。

步骤五:计算横截面上生成梁上部通长筋或架立筋的点位（参见图4）

1、提取步骤三求得的梁所在直线和排过序的梁横截面；

2、将两者相交，得到其交点p；

3、将点p沿着梁横截面上的水平方向向量偏移b/2的距离得到p3，b为梁宽；

4、将p3沿着垂直方向向量的反向量偏移h的距离得到p2，h为梁高；

5、将p2沿着梁横截面上的水平方向向量的方向量偏移b的距离得到p1；

6、将p1沿着垂直方向的向量偏移h的距离得到p4，

7、将p1沿向量p1p3方向偏移Math.Sqrt(2)*(c+d/2)的距离，得到点m1，c为保护层厚度，d为钢筋直径；

8、将p2沿向量p2p4方向偏移Math.Sqrt(2)*(c+d/2)的距离，得到点m2；

9、将p3沿向量p3p1方向偏移Math.Sqrt(2)*(c+d/2)的距离，得到点m3；

10、将p4沿向量p4p2方向偏移Math.Sqrt(2)*(c+d/2)的距离，得到点m4；

11、提取m3，m4两点，作为生成梁上部通长筋或架立筋参考线点位；

步骤六:计算梁跨定位线长度

1、求出步骤三中梁跨定位线的长度。

步骤七:计算梁支座上部钢筋参考线长度

1、将步骤四中的每一组的两个定位点连成直线形成梁支座上部钢筋参考线(悬挑处的参考线在梁支座上部钢筋参考线列表中显示为空)；

2、求出梁支座上部钢筋参考线长度(悬挑处长度数据显示为空)。

步骤八：计算上部通长筋或架立筋参考线

1、提取步骤五中的生成上部通长筋或架立筋参考线点位生成上部通长筋或架立筋参考线；

步骤九：输入钢筋根数

步骤十：生成上部通长筋或架立筋定位线

1、提取步骤八的上部通长筋或架立筋参考线以及步骤九的输入钢筋根数；

2、生成上部通长筋或架立筋定位线。

步骤十一：判断上部通长筋或架立筋起点弯钩形状（参见图5）

1、提取梁支座上部钢筋参考线；

2、判断钢筋参考线首项是否为空；

3、若是，起点端部为悬挑端，输出标准-90度弯钩；

4、若不为空，起点端部为支座，输出标准-0度弯钩；

5、其余各项均生成标准-0度弯钩；

6、删除起点弯钩形状列表中的最后一项。

7、依据输出的弯钩类型得到弯钩形状族。

步骤十二：判断上部通长筋或架立筋终点弯钩形状（参见图6）

1、提取梁支座上部钢筋参考线；

2、判断钢筋参考线尾项是否为空；

3、若是，终点端部为悬挑端，输出标准-90度弯钩；

4、若不为空，终点端部为支座，输出标准-0度弯钩；

5、其余各项均生成标准-0度弯钩；

6、删除终点弯钩形状列表中的第一项。

7、依据输出的弯钩类型得到弯钩形状族。

步骤十三：计算梁支座上部筋终点延伸长度（参见图7）

1、提取步骤三中梁跨定位线；

2、求得步骤三中梁跨定位线的长度数据，按照梁跨数进行分组变成二位列表；

3、在这组数据的首项加一个0变成列表A；

4、在这组数据的尾项加一个0变成列表B；

5、将列表B和列表A进行比较，如果列表B的元素等于0则输出负保护层厚度，否则继续判断如果A大于B则输出A/4,否则输出B/4，留下保护层厚度的数据接口。

步骤十四：计算上部通长筋或架立筋起点延伸长度（参见图8）

1、提取步骤七的梁上部支座筋参考线数据；

2、逐项判断是否为空；

3、若是，表明为悬挑端，输出0；

4、若不是，表明为支座端，输出1，得到数据为0，1的列表C；

5、提取步骤十三的梁上部支座筋参考线终点延伸长度列表与列表C逐项对乘；

6、删除列表最后一项数据；

7、乘以-1，

8、再逐项判断是否为0；

9、若是，表明为悬挑端，输出负的保护层厚度；

10、若不是，表明为支座端，把该项数据加150mm的搭接长度；

11、不改变顺序合并为上部通长筋或架立筋起点延伸长度。

步骤十五：计算梁支座上部筋起点延伸长度（参见图9）

1、提取步骤三中梁跨定位线；

2、求得步骤三中梁跨定位线的长度数据，按照梁跨数进行分组变成二位列表；

3、在这组数据的首项加一个0变成列表A；

4、在这组数据的尾项加一个0变成列表B；

5、将列表A和列表B进行比较，如果列表A的元素等于0则输出负保护层厚度，否则继续判断如果A大于B则输出A/4,否则输出B/4，留下保护层厚度的数据接口。

步骤十六：计算上部通长筋或架立筋终点延伸长度（参见图10）

1、提取步骤七的梁上部支座筋参考线数据；

2、逐项判断是否为空；

3、若是，表明为悬挑端，输出0；

4、若不是，表明为支座端，输出1，得到数据为0，1的列表C；

5、提取步骤十五的梁上部支座筋参考线起点延伸长度列表与列表C逐项对乘；

6、删除列表最后一项数据；

7、乘以-1，

8、再逐项判断是否为0；

9、若是，表明为悬挑端，输出负的保护层厚度；

10、若不是，表明为支座端，把该项数据加150mm的搭接长度；

11、不改变顺序合并为上部通长筋或架立筋终点延伸长度。

步骤十七：：计算不含弯钩的钢筋中心线

1、提取步骤十的上部通长筋或架立筋定位线

2、提取步骤十四的上部通长筋或架立筋定位线起点延伸长度进行起点延伸；

3、再步骤2的基础上提取上部通长筋或架立筋定位线终点延伸长度进行终点延伸。

步骤十八：得到生成钢筋所需的向量

1、提取步骤十七的上部通长筋或架立筋的中心线，得到其起点；

2、提取步骤十七的上部通长筋或架立筋的中心线，得到其终点；

3、将终点沿Z轴方向向量偏移一定距离，得到另外一点；

4、通过以上三点生成一个平面

5、得到平面的法向量，即为生成钢筋所需向量。

步骤十九：形成钢筋模型

1、传入步骤十一中上部通长筋或架立筋的起点弯钩形状族；

2、传入步骤十二中上部通长筋或架立筋的终点弯钩形状族；

3、传入步骤十七中上部通长筋或架立筋的中心线；

4、传入起点弯钩方向字符串；

5、传入终点点弯钩方向字符串；

6、传入步骤十八的生成钢筋所需向量；

7、输入钢筋型号；

8、传入钢筋样式“标准”；

9、传入所选梁构件的ElementID；

10、使用Rebar.ByCurve函数形成钢筋模型。

步骤二十：对步骤十九中的最终成果的模型进行拆分和编号，提取工程量，生成相应的钢筋下料图纸，根据下料图纸加工或准备构件，然后在现场进行施工安装，最终组成目标实体。

所述所有步骤中的计算和判定是通过是使用DesignScript语言并调用Autodesk公司发布的BIM建模平台Revit软件的应用程序编程接口中的相关函数来实现的。

本发明可试用于所有情况的楼层框架梁中水平直线矩形梁的上部通长筋或架立筋建模过程，例如左端悬挑、右端悬挑、两端悬挑、无悬挑等多种情况都可以使用本发明快速建模，并根据模型施工。并且可以根据本发明中的方法使用各种语言编写BIM的支座上部钢筋建模插件，进而快速建模，并根据模型施工。

Claims (4)

1.一种基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的建模方法， 其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在已经建立好的结构BIM模型中选中要进行钢筋建模的水平直线矩形的楼层框架梁；

步骤二:筛选出当前文档中所有的柱子并求得几何形状数据和空间位置数据，利用类别属性筛选出所有的柱子，并使用碰撞框获得柱子的几何形状数据和空间位置数据；

步骤三:计算梁跨定位线，依据梁所在的直线，考虑由于建模不规范产生的误差，利用直线与梁横截面的交点求得梁跨定位线；

步骤四:计算梁支座上部钢筋定位点，依据是否碰撞筛选出梁的支座，并根据支座的情况求出梁支座上部钢筋定位点；

步骤五:计算横截面上生成上部通长筋或架立筋的点位，求出与梁所在直线垂直的端面的四个顶点，将顶点偏移得到生成上部通长筋或架立筋的点位；

步骤六：计算梁跨定位线长度，求出步骤三中梁跨定位线的长度；

步骤七：计算梁支座上部钢筋参考线长度，将步骤四中的每一组的两个定位点连成直线形成梁支座上部钢筋参考线，求出梁支座上部钢筋参考线长度；

步骤八：计算上部通长筋或架立筋参考线，提取步骤五中的点位生成上部通长筋或架立筋参考线；

步骤九：输入钢筋根数，根据实际工程情况输入梁上部通长筋或架立筋的根数；

步骤十：生成上部通长筋或架立筋定位线，依据步骤八的上部通长筋或架立筋参考线以及步骤九的钢筋根数，生成上部通长筋或架立筋定位线；

步骤十一：判断上部通长筋或架立筋起点弯钩形状，依据步骤七生成的梁支座上部钢筋参考线数据，判断首项数据是否为空，若是，输出标准-90度弯钩，不为空，输出标准-0度弯钩，其余各项皆输出标准-0度弯钩，再删去进行判断后得到的列表的尾项；

步骤十二：判断上部通长筋或架立筋终点弯钩形状，依据步骤七生成的梁支座上部钢筋参考线数据，判断尾项数据是否为空，若是，输出标准-90度弯钩，不为空，输出标准-0度弯钩，其余各项皆输出标准-0度弯钩，再删去进行判断后得到的列表的首项；

步骤十三：计算梁支座上部筋终点延伸长度，将梁的支座按照一定顺序进行排序，即使是悬挑梁没有支座的一端也需要进行排序，依据钢筋定位线终点所在的支座的数据情况，以及左右梁跨的长度计算钢筋定位线终点延伸长度；

步骤十四：计算上部通长筋或架立筋起点延伸长度，架立筋起点延伸长度与步骤十三中的梁支座上部筋终点延伸长度有一定的规律，将梁支座上部筋终点延伸长度中对应悬挑的变为0后，删除第一项，对应为上部通长筋或架立筋的起点延伸数据；

步骤十五：计算梁支座上部筋起点延伸长度，将梁的支座按照一定顺序进行排序，即使是悬挑梁没有支座的一端也需要进行排序，依据钢筋定位线起点所在的支座的数据情况，以及左右梁跨的长度计算钢筋定位线起点延伸长度；

步骤十六：计算上部通长筋或架立筋终点延伸长度，架立筋终点延伸长度与步骤十五中的梁支座上部筋起点延伸长度有一定的规律，将梁支座上部筋起点延伸长度中对应为悬挑的变为0后，删除尾项，对应为上部通长筋或架立筋的终点延伸数据；

步骤十七：计算不含弯钩的钢筋中心线，依据步骤十生成的上部通长筋或架立筋的定位线、步骤十四生成的起点延伸长度以及步骤十六生成的终点延伸长度，生成上部通长筋或架立筋中心线;

步骤十八：生成钢筋所需的向量，依据步骤十七生成的上部通长筋或架立筋中心线生成向量；

步骤十九：形成钢筋模型，根据步骤十一、十二中得到的弯钩形状族，配合步骤十七中得到的钢筋中心线，步骤十八得到的向量以及输入的钢筋型号和弯钩方向，利用Rebar.ByCurve节点形成上部通长筋或架立筋模型。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的建模方法， 其特征在于，所述步骤二中的梁是楼层框架梁且是水平直线矩形梁。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的建模方法， 其特征在于，所述步骤十九中的钢筋模型是利用Autodesk公司发布的BIM建模平台Revit软件进行建造的模型。

4.一种基于BIM技术的楼层框架梁上部通长筋或架立筋的施工方法，其特征在于，对权利要求1-3任一权利要求所述建模方法中的楼层框架梁上部通长筋或架立筋最终成果的模型进行拆分和编号，提取工程量，生成相应的钢筋下料图纸，根据下料图纸加工或准备构件，然后在现场进行施工安装，最终组成目标实体。

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