CN105069196A - 一种多组件可阵列结构的智能化快速施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，主要包括分析元素集合、生成族派生表、添加计算机编程语句、制作各个族、形成最终成果族、调整参数以及现场施工等步骤。本发明主要利用目前主流的BIM软件平台revit软件的族库编辑功能实现。建立族，并设置好参数，通过在公式栏里应用计算机编程语句，智能地判断数据并返回结果，可以快速生成阵列或分析边界条件，形成正确的模型结果。可广泛用于各类建模工作，可以有效地提高建模速度和施工速度。
Description
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技术对多组件可阵列结构进行快速建模施工的方法。
背景技术
建筑信息模型（BuildingInformationModeling）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之所以成为BIM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，虽然软件本身虽然有强大的建模能力，但是就和施工现场结合的效率而言还需改进，特别是多组件可阵列结构，模型中大量同类元素需要独立操作，费时费工。
发明内容
本发明的目的是提供一种多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，要解决现有BIM技术与施工结合中，效率低下费时费工技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，施工步骤如下：
步骤一：将多组件阵列结构的目标实体进行以构件为单元的拆分，分为可阵列构件集合以及非可阵列构件集合；
步骤二：将目标实体的构件与在建模平台上待建模型的元素一一对应，也分为两种元素集合，分别是可阵列元素集合以及非可阵列元素集合；
步骤三：将步骤二中的每种元素集合按不同的构件分列成族，一种构件生成一个族，每个族均有独立的阵列过程，每个族通过插入嵌套族的方式产生出新的分族，并按照嵌套族的嵌套顺序成列绘制流程图表，形成族派生表；
步骤四：在建模平台的族编辑功能中，添加每种族的阵列参数的数据，并将边界阵列情况的计算机编程语句加入到公式栏中；
步骤五：按照步骤三中的族派生表，根据步骤四中添加的阵列参数一一制作各个族；
步骤六：将步骤五中制作的各个族插入到最终成果族内，并按阵列参数的大小分批次调整阵列参数；
步骤七：形成最终成果族后，观察阵列参数对各个族三维数据的影响情况是否为合理范围；
步骤八：对步骤七中的最终成果族的模型进行拆分，并根据施工现场情况进行构件的编号，提取工程量，生成相应的施工工序流程；
步骤九：根据最终成果族的模型生成的CAD图纸加工或准备构件；
步骤十：依据步骤八中的施工工序流程和步骤九中的CAD图纸，在施工现场对构件进行施工安装，最终组成目标实体。
所述步骤二中的待建模型是利用Autodesk公司发布的BIM建模平台Revit软件进行建造的模型。
所述步骤四中的利用Revit软件的族编辑功能创建的族是可被用于不同项目模型的独立模型单元。
所述步骤二中的可阵列元素集合中元素的数量不小于3个并且向一个或多个方向成直线规律分布，元素的位置数据可使用数学公式表达。
所述步骤二中的非可阵列元素集合中的元素数量少于3个或不规律分布。
所述步骤三中的嵌套族是一个族内插入了其它的族，并部分地继承了其它族的阵列参数，用此过程建造的分族，并且每次嵌套分族的过程中，对于不需要的阵列参数则不再继承，实现阵列参数的封装过程。
所述步骤四中的边界阵列情况是阵列总尺寸数据大于或等于阵列间距的整数倍数时，需要使用计算机编程语句智能判断数据并自动计算出阵列的数量以及每个元素的位置的情况。
所述多组件阵列结构是不含扣件的平板模架，施工步骤如下：
步骤一，将不含扣件的平板模架的目标实体进行以构件为单元的拆分，分为可阵列构件集合以及非可阵列构件集合，可阵列构件为单个U托、单个方木和单个脚手杆，非可阵列构件为面板；
步骤二，将不含扣件的平板模架的构件与在建模平台上待建模型的元素一一对应，分析不含扣件的平板模架的组成元素，也分为两种元素集合，分别是可阵列元素集合以及非可阵列元素集合，可阵列的元素集合为单个U托族、单个方木族和单个脚手杆族，非可阵列元素集合为面板族；
步骤三，将步骤二中的每种元素集合按不同的构件分列成族，一种构件生成一个族，每个族均有独立的阵列过程，每个族通过插入嵌套族的方式产生出新的分族，并按照嵌套族的嵌套顺序成列绘制流程图表，形成族派生表；
步骤四：在建模平台的族编辑功能中，添加每种族的阵列参数的数据并将针对边界阵列情况的C#编程语句加入到公式栏中，边界情况是阵列总尺寸数据大于或等于阵列间距的整数倍数时，需要使用C#编程语言智能判断数据，并自动计算出阵列的数量以及每个元素的位置的情况；所述阵列添加参数如下：
1、整数距离：每个阵列方向阵列间距的整尺寸距离；
2、阵列方向尺寸：阵列沿一个方向的总尺寸；
3、阵列方向间距：阵列沿一个方向的整数间距，不含边缘位置，是用户希望形成的主要间距数据；
4、尾部距离：最后一个单个元素距离阵列最后一个元素的距离；
5、阵列个数：阵列的个数；
6、初步个数：取整计算的个数；
所述C#编程语句为：
整数距离：(阵列个数-1)*阵列方向间距，计算出阵列总长度；
尾部距离：阵列方向尺寸-整数距离，根据阵列总长度和阵列方向尺寸之差确定最后一个元素的位置；
阵列个数：if((初步个数-1)*阵列方向间距=阵列方向尺寸,初步个数-1,初步个数)，利用IF(logical_test,value_if_true,value_if_false)语句判断总尺寸是否为间距的整数倍数，如果是则去掉最后一个元素后正是阵列的数量，否则初步个数就已是阵列的实际个数；
初步个数：rounddown(阵列方向尺寸/阵列方向间距)+1，利用rounddown(float)语句取整，可能包含最后一个元素，也可能不包含；
步骤五，按照步骤三中的族派生表，根据步骤四中添加的阵列参数一一制作各个族，制作方法如下：
1、在操作界面原有的参照面基础上添加建立新的参照面，作为尺寸线锁定的关联主体；
2、插入待阵列的族并移动到起始参照面的位置；
3、在工具栏选取待阵列的族，点击阵列，在上方标签内选择：成组并关联、最后一个，将阵列两端点选到新的参照面上；
4、插入一个单独的待阵列的族在终止参照面的位置；
5、创建尺寸标注将待阵列的族与新的参照面锁定；
6、使用尺寸关联参照面之间的相对位置；
7、将尺寸标签与对应的参数相关连，将阵列成组的个数与参数“阵列个数”相关连；
8、插入另一个阵列方向的待阵列的嵌套族，并再次重复步骤1-7；
步骤六：将步骤五中制作的各个族插入到最终成果族内，并设置好参数，调整好位置，按阵列参数大小分批次调整阵列参数；
步骤七：形成最终成果族后，然后观察阵列参数变动对于整个模型的影响，同时检查是否在合理范围。当所有工作结束后应再次封装参数，确保用户可以方便的检索信息。
步骤八：对步骤七中的最终成果族的模型进行拆分，并根据施工现场情况进行构件的编号，提取工程量，生成相应的施工工序流程；
步骤九：根据最终成果族的模型生成的CAD图纸加工或准备构件；
步骤十：依据步骤八中的施工工序流程和步骤九中的CAD图纸在施工现场进行施工，最终组成目标实体。
所述阵列方向为X直线方向、Y直线方向、Z直线方向、XY平面方向、XZ平面方向、YZ平面方向或XYZ空间方向。
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软件平台的族库编辑功能，通过建立族，并设置好参数，通过在公式栏里应用计算机编程语句，智能地判断数据并返回结果，可以快速生成阵列或分析边界条件，形成正确的模型结果，使计算机能智能分析建模思路，并快速建模的一种方法。使用时的智能分析功能可在保证建模速度的同时提高建模的专业化和标准化程度，大幅提升建模速度，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是平板模架的元素分析表。
图2是平板模架的族派生表。
图3是平板模架中立杆X方向的族的阵列数据输入。
图4是图3中数据的具体列表。
图5是阵列流程步骤1完成示意图。
图6是阵列流程步骤5完成示意图。
图7是阵列流程步骤7完成示意图。
图8是阵列流程步骤8完成示意图。
图9是以“立杆X和Y方向的族”为例进行参数封装示意图。
图10是不含扣件的平板模架的族的模型示意图。
具体实施方式
实施例是以不含扣件的平板模架的施工过程为例进行说明的。
本实施例中的模型是利用Autodesk公司发布的BIM建模平台Revit软件进行建造。
步骤一，将不含扣件的平板模架的目标实体进行以构件为单元的拆分，分为可阵列构件集合以及非可阵列构件集合，本实例中可阵列构件为单个U托、单个方木和单个脚手杆，非可阵列构件为面板。
步骤二，将不含扣件的平板模架的构件与在建模平台上待建模型的元素一一对应，分析不含扣件的平板模架的组成元素，也分为两种元素集合，分别是可阵列元素集合以及非可阵列元素集合；可阵列元素集合中元素的数量不小于3个并且向一个或多个方向成直线规律分布，元素的位置数据可使用数学公式表达。非可阵列元素集合中的元素数量少于3个或不规律分布，位置数据不能用数学公式表达。
参见图1所示，本实例中可阵列的元素集合为单个U托族、单个方木族和单个脚手杆族，非可阵列元素集合为面板族。
步骤三，将步骤二中的每种元素集合按不同的构件分列成族，一种构件生成一个族，每个族均有独立的阵列过程，每个族通过插入嵌套族的方式产生出新的分族，并按照嵌套族的嵌套顺序成列绘制流程图表，形成族派生表，建模人员能清晰地看到整个嵌套族的嵌套顺序，参见图2所示。
步骤四：在建模平台的族编辑功能中，添加每种族的阵列参数的数据并将针对边界阵列情况的计算机编程语句加入到公式栏中。本实例为C#编程语句。边界情况是阵列总尺寸数据大于或等于阵列间距的整数倍数时，需要使用C#编程语言智能判断数据，根据其它各种尺寸关系以及用户需求自动计算出阵列的数量以及每个模型元素的位置情况。
参见图3-4所示，以平板模架中立杆X方向的族为例，在族编辑状态下，添加参数的示意图。
其中参数描述如下：
1、整数距离：阵列间距的整尺寸距离。
2、X方向尺寸：阵列沿一个方向的总尺寸。
3、X方向间距：阵列沿一个方向的整数间距，不含边缘位置，是用户希望形成的主要间距数据。
4、尾部距离：最后一个单个元素距离阵列最后一个元素的距离。
5、Z方向尺寸：由于是立杆，所以存在高度，我们用Z方向描述。
6、阵列个数：阵列的个数。
7、初步个数：取整计算的个数。
其中添加到公式栏的编程语句为：
整数距离：(阵列个数-1)*X方向间距，计算出阵列总长度。
尾部距离：X方向尺寸-整数距离，根据阵列总长度和X方向尺寸之差确定最后一个元素的位置。
阵列个数：if((初步个数-1)*X方向间距=X方向尺寸,初步个数-1,初步个数)，利用IF(logical_test,value_if_true,value_if_false)语句判断总尺寸是否为间距的整数倍数，如果是则去掉最后一个元素后正是阵列的数量，否则初步个数就已是阵列的实际个数。
初步个数：rounddown(X方向尺寸/X方向间距)+1，利用rounddown(float)语句取整，可能包含最后一个元素，也可能不包含。
步骤五，按照步骤三中的族派生表，根据步骤四中添加的阵列参数一一制作各个族；下面开始以立杆X方向的族的阵列过程为例，介绍具体阵列步骤：
1、在原有的参照面基础上添加建立2个新的参照面，作为尺寸线锁定的关联主体，参见图5所示。
2、插入脚手杆并移动到左侧竖向工作面位置。
3、选取脚手杆，点击阵列，在上方标签内选择：成组并关联、最后一个，将阵列两端点选到中间的两个竖向参照面。
4、插入一个单独的脚手杆在最右侧竖向工作面位置。
5、创建尺寸标注将脚手杆与竖向参照面锁定（点击尺寸的小锁头），完成后参见图6所示。
6、使用尺寸关联参照之间的相对位置。
7、将尺寸标签与对应的参数相关连，将阵列成组的个数与参数“阵列个数”相关连。完成后参见图7所示。
8、以立杆X和Y方向的族为例，插入嵌套族并再次阵列，“立杆X和Y方向的族”内插入嵌套族“立杆X方向”族，并再次重复步骤1-7形成两个方向的矩阵。完成后参见图8所示。
嵌套族是一个族内插入了其它的族，并部分地继承了其它族的阵列参数，用此过程建造的分族。其中需要的参数进行参数继承，对于不需要的参数则不再继承，实现参数封装过程，例如：整数距离和尾部距离不需要继承。每次派生过程需要封装部分参数以提高用户对参数的检索效率。
参数封装是族内部插入其它族的时候，其它族的某些参数对当前族没有用处或不希望用户看到，则在建立当前族参数的过程中需要选择性地放弃对插入的族参数的继承，类似于一种快递箱子的封装操作，所以叫参数封装。
参见图9所示，是以“立杆X和Y方向的族”为例进行参数封装。
其中步骤五中的利用Revit软件的族编辑功能创建的族是可被用于不同项目模型的独立模型单元。
步骤六：将步骤五中制作的各个族插入到最终成果族内，并设置好参数，调整好位置，按阵列参数大小分批次调整阵列参数。参见图10所示，以“不含扣件的平板模架的族”为例展示插入的可阵列元素与非可阵列元素一起构成模型。
步骤七：形成最终成果族后，然后观察阵列参数变动对于整个模型的影响，同时检查是否在合理范围。当所有工作结束后应再次封装参数，确保用户可以方便的检索信息。
步骤八：对步骤七中的最终成果族的模型进行拆分，并根据施工现场情况进行构件的编号，提取工程量，生成相应的施工工序流程；
步骤九：根据最终成果族的模型生成的CAD图纸加工或准备构件；
步骤十：依据步骤八中的施工工序流程和步骤九中的CAD图纸在施工现场进行施工，最终组成目标实体。
本发明可适用于任何呈现可阵列结构的建模过程，例如主体结构的梁、板、柱、墙、临建、甚至是建筑群，都可以使用本发明快速建模，并根据模型施工。
Claims (10)
1.一种多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于，施工步骤如下：
步骤一：将多组件阵列结构的目标实体进行以构件为单元的拆分，分为可阵列构件集合以及非可阵列构件集合；
步骤二：将目标实体的构件与在建模平台上待建模型的元素一一对应，也分为两种元素集合，分别是可阵列元素集合以及非可阵列元素集合；
步骤三：将步骤二中的每种元素集合按不同的构件分列成族，一种构件生成一个族，每个族均有独立的阵列过程，每个族通过插入嵌套族的方式产生出新的分族，并按照嵌套族的嵌套顺序成列绘制流程图表，形成族派生表；
步骤四：在建模平台的族编辑功能中，添加每种族的阵列参数的数据，并将边界阵列情况的计算机编程语句加入到公式栏中；
步骤五：按照步骤三中的族派生表，根据步骤四中添加的阵列参数一一制作各个族；
步骤六：将步骤五中制作的各个族插入到最终成果族内，并按阵列参数的大小分批次调整阵列参数；
步骤七：形成最终成果族后，观察阵列参数对各个族三维数据的影响情况是否为合理范围；
步骤八：对步骤七中的最终成果族的模型进行拆分，并根据施工现场情况进行构件的编号，提取工程量，生成相应的施工工序流程；
步骤九：根据最终成果族的模型生成的CAD图纸加工或准备构件；
步骤十：依据步骤八中的施工工序流程和步骤九中的CAD图纸，在施工现场对构件进行施工安装，最终组成目标实体。
2.根据权利要求1所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于：所述步骤二中的待建模型是利用Autodesk公司发布的BIM建模平台Revit软件进行建造的模型。
3.根据权利要求2所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于：所述步骤四中的利用Revit软件的族编辑功能创建的族是可被用于不同项目模型的独立模型单元。
4.根据权利要求1所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于：所述步骤二中的可阵列元素集合中元素的数量不小于3个并且向一个或多个方向成直线规律分布，元素的位置数据可使用数学公式表达。
5.根据权利要求1所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于：所述步骤二中的非可阵列元素集合中的元素数量少于3个或不规律分布。
6.根据权利要求1所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于：所述步骤三中的嵌套族是一个族内插入了其它的族，并部分地继承了其它族的阵列参数，用此过程建造的分族，并且每次嵌套分族的过程中，对于不需要的阵列参数则不再继承，实现阵列参数的封装过程。
7.根据权利要求1所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于：所述步骤四中的边界阵列情况是阵列总尺寸数据大于或等于阵列间距的整数倍数时，需要使用计算机编程语句智能判断数据并自动计算出阵列的数量以及每个元素的位置的情况。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于：所述多组件阵列结构是不含扣件的平板模架。
9.根据权利要求8所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于，施工步骤如下：
步骤一，将不含扣件的平板模架的目标实体进行以构件为单元的拆分，分为可阵列构件集合以及非可阵列构件集合，可阵列构件为单个U托、单个方木和单个脚手杆，非可阵列构件为面板；
步骤二，将不含扣件的平板模架的构件与在建模平台上待建模型的元素一一对应，分析不含扣件的平板模架的组成元素，也分为两种元素集合，分别是可阵列元素集合以及非可阵列元素集合，可阵列的元素集合为单个U托族、单个方木族和单个脚手杆族，非可阵列元素集合为面板族；
步骤三，将步骤二中的每种元素集合按不同的构件分列成族，一种构件生成一个族，每个族均有独立的阵列过程，每个族通过插入嵌套族的方式产生出新的分族，并按照嵌套族的嵌套顺序成列绘制流程图表，形成族派生表；
步骤四：在建模平台的族编辑功能中，添加每种族的阵列参数的数据并将针对边界阵列情况的C#编程语句加入到公式栏中，边界情况是阵列总尺寸数据大于或等于阵列间距的整数倍数时，需要使用C#编程语言智能判断数据，并自动计算出阵列的数量以及每个元素的位置的情况；所述阵列添加参数如下：
1、整数距离：每个阵列方向阵列间距的整尺寸距离；
2、阵列方向尺寸：阵列沿一个方向的总尺寸；
3、阵列方向间距：阵列沿一个方向的整数间距，不含边缘位置，是用户希望形成的主要间距数据；
4、尾部距离：最后一个单个元素距离阵列最后一个元素的距离；
5、阵列个数：阵列的个数；
6、初步个数：取整计算的个数；
所述C#编程语句为：
整数距离：(阵列个数-1)*阵列方向间距，计算出阵列总长度；
尾部距离：阵列方向尺寸-整数距离，根据阵列总长度和阵列方向尺寸之差确定最后一个元素的位置；
阵列个数：if((初步个数-1)*阵列方向间距=阵列方向尺寸,初步个数-1,初步个数)，利用IF(logical_test,value_if_true,value_if_false)语句判断总尺寸是否为间距的整数倍数，如果是则去掉最后一个元素后正是阵列的数量，否则初步个数就已是阵列的实际个数；
初步个数：rounddown(阵列方向尺寸/阵列方向间距)+1，利用rounddown(float)语句取整，可能包含最后一个元素，也可能不包含；
步骤五，按照步骤三中的族派生表，根据步骤四中添加的阵列参数一一制作各个族，制作方法如下：
1、在操作界面原有的参照面基础上添加建立新的参照面，作为尺寸线锁定的关联主体；
2、插入待阵列的族并移动到起始参照面的位置；
3、在工具栏选取待阵列的族，点击阵列，在上方标签内选择：成组并关联、最后一个，将阵列两端点选到新的参照面上；
4、插入一个单独的待阵列的族在终止参照面的位置；
5、创建尺寸标注将待阵列的族与新的参照面锁定；
6、使用尺寸关联参照面之间的相对位置；
7、将尺寸标签与对应的参数相关连，将阵列成组的个数与参数“阵列个数”相关连；
8、插入另一个阵列方向的待阵列的嵌套族，并再次重复步骤1-7；
步骤六：将步骤五中制作的各个族插入到最终成果族内，并设置好参数，调整好位置，按阵列参数大小分批次调整阵列参数；
步骤七：形成最终成果族后，然后观察阵列参数变动对于整个模型的影响，同时检查是否在合理范围；
当所有工作结束后应再次封装参数，确保用户可以方便的检索信息；
步骤八：对步骤七中的最终成果族的模型进行拆分，并根据施工现场情况进行构件的编号，提取工程量，生成相应的施工工序流程；
步骤九：根据最终成果族的模型生成的CAD图纸加工或准备构件；
步骤十：依据步骤八中的施工工序流程和步骤九中的CAD图纸在施工现场进行施工，最终组成目标实体。
10.根据权利要求9所述的多组件可阵列结构的智能化快速施工方法，其特征在于，所述阵列方向为X直线方向、Y直线方向、Z直线方向、XY平面方向、XZ平面方向、YZ平面方向或XYZ空间方向。
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