CN107194091A - 基于bim技术的土石坝施工单元划分方法 - Google Patents

基于bim技术的土石坝施工单元划分方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，包括如下步骤：S1，读入工程设计结果模型；按照工程施工及模型的用料特点，按照施工特点和属性对设计模型的属性进行拓展和管理，在设计模型的属性信息基础上，添加施工相关的属性信息；S2，按照模型分层施工的特点，获得分层模型；S3，根据这些分层模型施工特点或参数，对这些分层模型进行属性配置和拓展，获得该分层模型施工的BIM模型及其属性；S4，按照分幅模型施工的特点，获得分幅模型；S5，根据这些分幅模型施工的特点和参数，对这些分幅模型施工进行属性配置和拓展，获得该分幅模型施工的BIM模型及其属性；获得总体施工BIM模型。

Description

基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法
技术领域
本发明涉及计算机程序应用领域，尤其涉及一种基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法。
背景技术
1.现有的土石坝施工模型都是通过从设计模型或是手工进行划分若干的单元再进行施工组织的，这样的施工组织粗糙。
2.目前的施工模型是直接遵从设计模型进行的，施工信息与设计模型没有有效地对接；
3.目前的施工都是遵从2D的设计图纸，尚无可靠地三维BIM模型可以采用。
这就亟需本领域技术人员解决相应的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，包括如下步骤：
S1，读入工程设计结果模型；按照工程施工及模型的用料特点，按照施工特点和属性对设计模型的属性进行拓展和管理，在设计模型的属性信息基础上，添加施工相关的属性信息；
S2，按照模型分层施工的特点，建立分层方向、厚度、偏差、规则的分层约束条件，生成分层面，再与工程设计结果模型进行分层布尔运算，获得一系列的分层模型；
S3，根据这些分层模型施工特点或参数，对这些分层模型进行属性配置和拓展，获得该分层模型施工的BIM模型及其属性；
S4，按照分幅模型施工的特点，设定分幅的方向、厚度、偏差和规则分幅约束条件，生成分幅面，再与分层模型进行分幅布尔运算，获得分幅模型；
S5，根据这些分幅模型施工的特点和参数，对这些分幅模型施工进行属性配置和拓展，获得该分幅模型施工的BIM模型及其属性；获得总体施工BIM 模型。
所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，优选的，所述S1包括：
S1-1，根据施工工程建设要求，形成设计施工工程基本数据信息，根据建设要求，依次从XY平面、YZ平面和XZ平面获取施工工程数据；
S1-2，根据三维方向获取工程本体的体量数据，工程本体的体量数据包括，坝体、心墙、上游围堰、坝底廊道、第一上游反滤层、第二上游反滤层、第一下游反滤层、第二下游反滤层、下游过渡料体、上游堆石区、下游堆石区、上游干砌石护坡和上游压重料数据；
S1-3，按照施工特点和属性进行拓展和管理，依次对工程本体的相关参数进行配置。
所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，优选的，所述S2包括：
S2-1，获取施工工程数据中对象模型的最大包围盒；
S2-2，根据施工工程模型的坐标数据，以及施工工程模型的地形需求，选择施工工程模型的拆分方向、设置施工工程模型的标准拆分距离d和施工工程模型的间距偏差率ai，
S2-3，施工工程模型的约束条件为：
计算包围盒在拆分方向上的最大长度L；
约束计算公式：
L＝L1+L2+…+Li+…+Ln+L′
＝d*(1+α1％)+d*(1+α2％)+…+d*(1+αi％)+…+d*(1+αn％)+L′
其中，Li每i个分层的长度，L’为最后整分完成后的剩余长度，d为标准拆分距离，ai为每i个分层的间距偏差范围，下标n为正整数；
即获得剖分方向上的分层面高度坐标Hj；
其中j小于等于L/d的取整。
所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，优选的，所述S3包括：
S3-1，根据Hj的值，获得剖分方向上Hj对应的点坐标，然后通过该点生成垂直于剖分方向的剖分面，然后依次与剖分对象进行分层布尔运算，获得分层结果；
S3-2，对每个分层的实体进行属性配置，包括：颜色、透明度、施工类型、人员、时间进行赋值。
所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，优选的，所述S4包括：
S4-1，进行分层之后，选择施工工程模型中的某层或多层为分幅对象，计算这些对象模型的最小包围盒，进行分幅拆分；
S4-2，设置分条参数和分幅参数，在两条两幅条件下，选择分条和分幅方向；设置分条层长度D1和分条层长度浮动范围D1’；设置分幅层长度D2和分幅层长度浮动范围D2’；
S4-3，该施工工程模型的约束计算公式为：
定义第k层上的分条方向上的最小包围盒边长为A，分幅方向上的最小包围盒边长为B，
则分条方向上的A＝A1+A2＝[A/2-D1*(1+(-1)k*D1’％)]+[A/2-(-1)k*D1* (1-D1’％)]，
分幅方向上的B＝B1+B2＝[B/2-D2*(1+(-1)k*D2’％)]+[B/2+D2*(1-(-1) k*D2’％)]，
则通过上式，获得分条和分幅上的点，然后根据点且垂直于分条和分幅方向的剖分面，然后与对象模型进行布尔运算，获得每个分条分幅的模型；
通过(-1)k来对K层上模型的分条分幅偏移进行控制，以确保相邻层上的分条分幅相互错开，形成一定的力学约束，增加坝体的安全性和可靠性。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明解决如何从设计院获得的设计模型转换为施工单位方便使用的高精度施工模型，即通过行业既定的规则或是约束条件，并对BIM属性信息进行管理，自动划分便于实施的施工组织单元，实现项目施工组织的BIM模型自动生成，提高工程项目施工管理的精度和准确性，提高项目执行效率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明总体流程图；
图2是本发明实施例示意图；
图3是本发明另一实施例示意图；
图4是本发明建模效果图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
其中BIM(Building Information Modeling)技术为建筑信息建模，
如图1所示，本发明提供了一种基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，包括如下步骤：
S1，读入工程设计结果模型；按照工程施工及模型的用料特点，按照施工特点和属性对设计模型的属性进行拓展和管理，在设计模型的属性信息基础上，添加施工相关的属性信息；
S2，按照模型分层施工的特点，建立分层方向、厚度、偏差、规则的分层约束条件，生成分层面，再与工程设计结果模型进行分层布尔运算，获得一系列的分层模型；
S3，根据这些分层模型施工特点或参数，对这些分层模型进行属性配置和拓展，获得该分层模型施工的BIM模型及其属性；
S4，按照分幅模型施工的特点，设定分幅的方向、厚度、偏差和规则分幅约束条件，生成分幅面，再与分层模型进行分幅布尔运算，获得分幅模型；
S5，根据这些分幅模型施工的特点和参数，对这些分幅模型施工进行属性配置和拓展，获得该分幅模型施工的BIM模型及其属性；获得总体施工BIM 模型。
所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，优选的，所述S1包括：
S1-1，根据施工工程建设要求，形成设计施工工程基本数据信息，根据建设要求，依次从XY平面、YZ平面和XZ平面获取施工工程数据；
S1-2，根据三维方向获取工程本体的体量数据，工程本体的体量数据包括，坝体、心墙、上游围堰、坝底廊道、第一上游反滤层、第二上游反滤层、第一下游反滤层、第二下游反滤层、下游过渡料体、上游堆石区、下游堆石区、上游干砌石护坡和上游压重料数据；
S1-3，按照施工特点和属性进行拓展和管理，依次对工程本体的相关参数进行配置。
所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，优选的，所述S2包括：
S2-1，获取施工工程数据中对象模型的最大包围盒；
S2-2，根据施工工程模型的坐标数据，以及施工工程模型的地形需求，选择施工工程模型的拆分方向、设置施工工程模型的标准拆分距离d和施工工程模型的间距偏差范围ai，
S2-3，施工工程模型的约束条件为：
计算包围盒在拆分方向上的最大长度L；
约束计算公式：
L＝L1+L2+…+Li+…+Ln+L′
＝d*(1+α1％)+d*(1+α2％)+…+d*(1+αi％)+…+d*(1+αn％)+L′
其中，Li每i个分层的长度，L’为最后整分完成后的剩余长度，d为标准拆分距离，ai为每i个分层的间距偏差，下标n为正整数；
即获得剖分方向上的分层面高度坐标Hj；
其中j小于等于L/d的取整。
所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，优选的，所述S3包括：
S3-1，根据Hj的值，获得剖分方向上Hj对应的点坐标，然后通过该点生成垂直于剖分方向的剖分面，然后依次与剖分对象进行分层布尔运算，获得分层结果；
S3-2，对每个分层的实体进行属性配置，包括：颜色、透明度、施工类型、人员、时间进行赋值。
所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，优选的，所述S4包括：
S4-1，进行分层之后，选择施工工程模型中的某层或多层为分幅对象，计算这些对象模型的最小包围盒，进行分幅拆分；
S4-2，设置分条参数和分幅参数，在两条两幅条件下，选择分条和分幅方向；设置分条长度D1和分条长度浮动范围D1’；设置分幅长度D2和分幅长度浮动范围D2’；
S4-3，该施工工程模型的约束计算公式为：
定义第k层上的分条方向上的包围盒边长为A，分幅方向上的包围盒边长为B，
则分条方向上的A＝A1+A2＝[A/2-D1*(1+(-1)k*D1’％)]+[A/2-(-1)k*D1* (1-D1’％)]，
分幅方向上的B＝B1+B2＝[B/2-D2*(1+(-1)k*D2’％)]+[B/2+D2*(1-(-1) k*D2’％)]，
则通过上式，获得分条和分幅上的点，然后根据点且垂直于分条和分幅方向的剖分面，然后与对象模型进行布尔运算，获得每个分条分幅的模型；
通过(-1)k来对K层上模型的分条分幅偏移进行控制，以确保相邻层上的分条分幅相互错开，形成一定的力学约束，增加坝体的安全性和可靠性。
图2是本发明实施例示意图；
图3是本发明另一实施例示意图；
所述S1包括：
S1-1，根据施工工程建设要求，形成设计施工工程基本数据信息，根据建设要求，依次从XY平面、YZ平面和XZ平面获取施工工程数据；
S1-2，根据三维方向获取工程本体的体量数据，工程本体的体量数据包括，坝体、心墙、上游围堰、坝底廊道、第一上游反滤层、第二上游反滤层、第一下游反滤层、第二下游反滤层、下游过渡料体、上游堆石区、下游堆石区、上游干砌石护坡和上游压重料数据；
S1-3，按照施工特点和属性进行拓展和管理，依次对坝体的体积、重心、质量、表面积、坝体密度、坝体使用材料进行数据配置，根据坝体建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据坝体使用材料添加填料数据配置信息，填料数据包括，黏土数据、混凝土数据、钢筋数据、砂石数据；
S1-4，依次对心墙的体积、重心、质量、表面积、心墙密度、心墙使用材料进行数据配置，根据心墙建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据心墙使用材料添加填料数据配置信息；
S1-5，依次对上游围堰的体积、重心、质量、表面积、上游围堰密度、上游围堰使用材料进行数据配置，根据上游围堰建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据上游围堰使用材料添加填料数据配置信息；
S1-6，依次对坝底廊道的体积、重心、质量、表面积、坝底廊道密度、坝底廊道使用材料进行数据配置，根据坝底廊道建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据坝底廊道使用材料添加填料数据配置信息；
S1-7，依次对第一上游反滤层的体积、重心、质量、表面积、第一上游反滤层密度、第一上游反滤层使用材料进行数据配置，根据第一上游反滤层建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据第一上游反滤层使用材料添加填料数据配置信息；
S1-8，依次对第二上游反滤层的体积、重心、质量、表面积、第二上游反滤层密度、第二上游反滤层使用材料进行数据配置，根据第二上游反滤层建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据第二上游反滤层使用材料添加填料数据配置信息；
S1-9，依次对第一下游反滤层的体积、重心、质量、表面积、第一下游反滤层密度、第一下游反滤层使用材料进行数据配置，根据第一下游反滤层建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据第一下游反滤层使用材料添加填料数据配置信息；
S1-10，依次对第二下游反滤层的体积、重心、质量、表面积、第二下游反滤层密度、第二下游反滤层使用材料进行数据配置，根据第二下游反滤层建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据第二下游反滤层使用材料添加填料数据配置信息；
S1-11，依次对下游过渡料体的体积、重心、质量、表面积、下游过渡料体密度、下游过渡料体使用材料进行数据配置，根据下游过渡料体建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程，根据下游过渡料体使用材料添加填料数据配置信息；
S1-12，依次对上游堆石区的体积、表面积、上游堆石区使用材料进行数据配置，根据上游堆石区规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、底高程和顶高程；
S1-13，依次对下游堆石区的体积、表面积、下游堆石区使用材料进行数据配置，根据下游堆石区规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、底高程和顶高程；
S1-14，依次对上游干砌石护坡的体积、重心、质量、表面积、上游干砌石护坡密度、根据上游干砌石护坡建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程；
S1-15，依次对上游压重料的体积、重心、质量、表面积、上游压重料密度、根据上游压重料建筑规格获得其最大长度、最大宽度、最大高度、以及底面积和底面周长、顶面积和顶面周长、底高程和顶高程。
上述S1-3至S1-15的数据需要依次进行数据的获取操作，即，坝体、心墙、上游围堰、坝底廊道、第一上游反滤层、第二上游反滤层、第一下游反滤层、第二下游反滤层、下游过渡料体、上游堆石区、下游堆石区、上游干砌石护坡和上游压重料数据，这样才能够准确的得到施工每一阶段需要的工程材料数据，能够保证工程项目预算精度。而且针对不同的数据其配置内容并不相同，这需要根据不断的试验才能够得到上述工作方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，读入工程设计结果模型；按照工程施工及模型的用料特点，按照施工特点和属性对设计模型的属性进行拓展和管理，在设计模型的属性信息基础上，添加施工相关的属性信息；
S2，按照模型分层施工的特点，建立分层方向、厚度、偏差、规则的分层约束条件，生成分层面，再与工程设计结果模型进行分层布尔运算，获得一系列的分层模型；
S3，根据这些分层模型施工特点或参数，对这些分层模型进行属性配置和拓展，获得该分层模型施工的BIM模型及其属性；
S4，按照分幅模型施工的特点，设定分幅的方向、厚度、偏差和规则分幅约束条件，生成分幅面，再与分层模型进行分幅布尔运算，获得分幅模型；
S5，根据这些分幅模型施工的特点和参数，对这些分幅模型施工进行属性配置和拓展，获得该分幅模型施工的BIM模型及其属性；获得总体施工BIM模型。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，其特征在于，所述S1包括：
S1-1，根据施工工程建设要求，形成设计施工工程基本数据信息，根据建设要求，依次从XY平面、YZ平面和XZ平面获取施工工程数据；
S1-2，根据三维方向获取工程本体的体量数据，工程本体的体量数据包括，坝体、心墙、上游围堰、坝底廊道、第一上游反滤层、第二上游反滤层、第一下游反滤层、第二下游反滤层、下游过渡料体、上游堆石区、下游堆石区、上游干砌石护坡和上游压重料数据；
S1-3，按照施工特点和属性进行拓展和管理，依次对工程本体的相关参数进行配置。
3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，其特征在于，所述S2包括：
S2-1，获取施工工程数据中对象模型的最小包围盒；
S2-2，根据施工工程模型的坐标数据，以及施工工程模型的地形需求，选择施工工程模型的拆分方向、设置施工工程模型的标准拆分距离d和施工工程模型的间距偏差范围a，
S2-3，施工工程模型的约束条件为：
计算包围盒在拆分方向上的最大长度L；
约束计算公式：
L＝L1+L2+…+Li+…+Ln+L′
＝d*(1+α1％)+d*(1+α2％)+…+d*(1+αi％)+…+d*(1+αn％)+L′
其中，Li每i个分层的长度，L’为最后整分完成后的剩余长度，d为标准拆分距离，ai为每i个分层的间距偏差率，下标n为正整数；
即获得剖分方向上的分层面高度坐标Hj；
其中j小于等于L/d的取整。
4.根据权利要求3所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，其特征在于，所述S3包括：
S3-1，根据Hj的值，获得剖分方向上Hj对应的点坐标，然后通过该点生成垂直于剖分方向的剖分面，然后依次与剖分对象进行分层布尔运算，获得分层结果；
S3-2，对每个分层的实体进行属性配置，包括：颜色、透明度、施工类型、人员、时间进行赋值。
5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的土石坝施工单元划分方法，其特征在于，所述S4包括：
S4-1，进行分层之后，选择施工工程模型中的某层或多层为分幅对象，计算这些对象模型的最小包围盒，进行分幅拆分；
S4-2，设置分条参数和分幅参数，在两条两幅条件下，选择分条和分幅方向；设置分条长度D1和分条长度浮动范围D1’；设置分幅长度D2和分幅长度浮动范围D2’；
S4-3，该施工工程模型的约束计算公式为：
定义第k层上的分条方向上的包围盒边长为A，分幅方向上的包围盒边长为B，
则分条方向上的A＝A1+A2＝[A/2-D1*(1+(-1)k*D1’％)]+[A/2-(-1)k*D1*(1-D1’％)]，
分幅方向上的B＝B1+B2＝[B/2-D2*(1+(-1)k*D2’％)]+[B/2+D2*(1-(-1)k*D2’％)]，
则通过上式，获得分条和分幅上的点，然后通过点且垂直于分条和分幅方向的剖分面，然后与对象模型进行布尔运算，获得每个分条分幅的模型；
通过(-1)k来对K层上模型的分条分幅偏移进行控制，以确保相邻层上的分条分幅相互错开，形成一定的力学约束，增加坝体的安全性和可靠性。
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