CN108549748A - 基于catia的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于CATIA的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法；根据设计保护层厚度确定被选定的表面和第一条单线形钢筋的钢筋长度方向的参考线段，创建基准面；裁剪基准面获得钢筋基准面；创建并平移初始辅助配筋平创建基准辅助配筋平面；利用CATIA的相交功能，创建基准线段；在钢筋基准面上建立所有单线形钢筋的中心线；计算钢筋布置宽度控制点至基准辅助配筋平面之间的空间距离；计算钢筋间距个数；创建循环将所有单线形钢筋的中心线的总长度以累加形式计入到单线形钢筋总长度的全局参数；利用CATIA中用户定义特征功能，建立在构件表面批量布置的单线形钢筋的模板。本发明能在混凝土构件表面快速建立的单线形钢筋模型群组。

Description

基于CATIA的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计技术领域，特别涉及基于CATIA的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法。

背景技术

目前的BIM设计软件中，出现了针对民用建筑结构领域的混凝土构件钢筋建模功能，但由于民用建筑结构与桥梁结构在设计方法及习惯上的差异，上述相关钢筋建模功能并不适用。

当桥梁设计人员使用目前的BIM设计软件建立钢筋模型时，对于每种类型钢筋，只能先手动建立第一个模型，然后再使用软件的阵列功能或复制功能完成同种类型钢筋模型的建立。上述方法虽然能达到建模的目标，但是费时、费力，还容易出错，明显不能满足设计人员快速建模的需求。

本专利提出一种基于CATIA软件的混凝土桥梁构件表面的单线形钢筋的快速建模方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于CATIA的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法，实现的目的之一是能在混凝土构件表面快速建立某个方向的单线形钢筋模型群组。

为实现上述目的，本发明公开了基于CATIA的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法；步骤如下：

a.在混凝土构件中，选定需要配筋的表面，根据混凝土构件的钢筋的设计保护层厚度，偏移被所述表面，所述表面的偏移方向为所述混凝土构件的内侧，创建一张与所述表面大小相同的基准面，且所述基准面与所述表面保持平行；

b.根据所述设计保护层厚度，裁剪所述基准面的所有边缘，获得钢筋基准面，所述钢筋基准面用于放置所述钢筋的中心线；

c.将所述被选定的表面中最具有代表性的一条边作为第一条单线形钢筋的钢筋长度方向的参考线段；

d.创建初始辅助配筋平面，所述初始辅助配筋平面经过所述钢筋长度方向的参考线段；当所述被选定的表面为多边形平面时，所述初始辅助配筋平面应与所述被选定的表面垂直；当所述被选定的表面为多边形曲面时，所述初始辅助配筋平面可不与所述被选定的表面垂直。

e.根据所述设计保护层厚度，偏移所述初始辅助配筋平面，方向为向所述混凝土构件的内侧，创建一与所述初始辅助配筋平面平行的基准辅助配筋平面；

f.利用所述CATIA中的相交功能，求解所述基准辅助配筋平面与所述钢筋基准面的相交的线段，此线段为基准线段；

g.在所述钢筋基准面上建立所述第一条单线形钢筋的中心线，步骤如下：

g1.根据设计锚固长度，在所述基准线段的两个端点，分别朝所述基准线段的两个延伸线方向，绘制直线段，称为锚固长度线段；令所述锚固长度线段的长度等于所述设计锚固长度；如果所述设计锚固长度为零，则跳过此步骤；

g2.根据设计弯钩长度和设计弯钩角度，在每条所述锚固长度线段的外侧端点，分别绘制位于所述基准辅助配筋平面上的直线段，称为弯钩长度线段，令所述弯钩长度线段的长度等于所述设计弯钩长度，令所述弯钩长度线段与所述基准线段的较小夹角等于所述设计弯钩角度；如果所述设计锚固长度为零，则将所述弯钩长度线段的绘制起始点改为所述基准线段的两个端点，然后再根据所述设计弯钩长度和所述设计弯钩角度完成所述弯钩长度线段的绘制；

g3.籍由所述CATIA中的沿线拉伸实体功能，分别以所述基准线段、所述锚固长度线段、所述弯钩长度线段为拉伸线，以钢筋直径为轮廓，建立钢筋实体模型；

g4.计算第一条所述单线形钢筋的中心线的总长度，其量值等于1条所

述基准线段、2条所述锚固长度线段和2条所述弯钩长度线段的长度之和；

g5.为所述混凝土构件表面布置的所述单线形钢筋添加全局参数，即所述单线形钢筋总长度，所述单线形钢筋总长度的类型为长度，令所述单线形钢筋总长度的初始值为第一条所述单线形钢筋的中心线的总长度；

h.计算钢筋布置宽度控制点至基准辅助配筋平面之间的空间距离，该距离作为钢筋布置宽度的量值，所述钢筋布置宽度控制点是所述单线形钢筋需要布置到达的最远的端点；

i.将所述钢筋布置宽度除以所述钢筋布置间距，将所得结果取整数，得到钢筋间距个数；

j.利用所述CATIA中的知识工程阵列功能或基于C#语言编程功能或基于VBA语言编程功能，创建循环程序；所述循环程序的循环次数为所述钢筋间距个数，每个循环中的内容如下：

j1.根据所述钢筋布置间距，以当前的所述循环次数乘以所述钢筋布置间距的积为控制距离，偏移所述基准辅助配筋平面获得当前循环次数对应的辅助配筋平面；

j2.利用所述CATIA中的相交功能，求解所述当前循环次数对应的辅助配筋平面与钢筋基准面相交的线段，并将所述线段称为当前循环次数对应的基准线段；

j3.根据所述设计锚固长度，在所述当前循环次数对应的基准线段的两个端点，分别朝所述当前循环次数对应的基准线段的两个延伸线方向，绘制直线段，作为所述当前循环次数对应的锚固长度线段，所述当前循环次数对应的锚固长度线段的长度等于所述设计锚固长度；如果所述设计锚固长度为零，则跳过本步骤；

j4.根据所述设计弯钩长度和所述设计弯钩角度，在所述当前循环次数对应的锚固长度线段的外侧端点，分别作位于所述当前循环次数对应的辅助平面上的直线段，作为当前循环次数对应的弯钩长度线段”，所述当前循环次数对应的弯钩长度线段的长度等于所述设计弯钩长度，所述当前循环次数对应的弯钩长度线段与所述当前循环次数对应的基准线段较小的夹角等于所述设计弯钩角度；如果所述设计锚固长度为零，则将所述当前循环次数对应的弯钩长度线段的绘制起始点改为所述当前循环次数对应的基准线段的两个端点，然后再根据所述设计弯钩长度和所述设计弯钩角度完成所述当前循环次数对应的弯钩长度线段的绘制；

j5.利用所述CATIA中的沿线拉伸实体功能，分别以所述当前循环次数对应的基准线段、所述当前循环次数对应的锚固长度线段和所述当前循环次数对应的弯钩长度线段为拉伸线，以钢筋直径为轮廓，建立钢筋实体模型；

j6.计算所述当前循环次数对应的单线形钢筋的中心线的总长度，其量值等于1条所述当前循环次数对应的基准线段、2条所述当前循环次数对应的锚固长度线段和2条所述当前循环次数对应的弯钩长度线段”的长度之和；

j7.调用所述单线形钢筋总长度的全局参数，将所述当前循环次数对应的单线形钢筋的中心线的总长度以累加形式计入；

k.利用所述CATIA中的用户定义特征功能，以所述被选定的表面、所述钢筋长度方向的参考线段和所述钢筋布置宽度控制点作为输入条件，以所述设计保护层厚度、所述设计锚固长度、所述设计弯钩长度、所述设计弯钩角度、所述钢筋布置间距和所述单线形钢筋总长度作为控制参数，建立在混凝土桥梁构件表面批量布置某个方向的单线形钢筋的模板。

优选的，所述被选定的表面和所述基准面均为平面或单曲面。

本发明的有益效果：

1)能在混凝土构件表面快速建立某个方向的单线形钢筋模型群组，不再需要手动建立初始钢筋模型。

2)能建立单线形钢筋模型的锚固段和弯钩段，在工程材料数量统计能较完备地计量。

3)能获得每一根单线形钢筋模型的长度、单线形钢筋模型群组的总长度。

4)能应用于多边形平面、多边单曲面的单线形钢筋群组建模。

5)能应用于独立构件在某个表面的配筋。

6)能应用于某一端与其它构件连接的构件在某个表面的配筋，实现单侧锚固长度的设置。

7)能应用于两端均应其它构件连接的构件在某个表面的配筋，实现双侧锚固长度的设置。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1示出本发明一实施例的中基于CATIA软件的混凝土构件表面的单线形钢筋的建模基本原理图。

图2示出本发明图1中的单线形钢筋的示意图。

图3示出本发明一实施例中利用CATIA中的用户定义特征功能制作的模板能适用的三角形图形示意图。

图4示出本发明一实施例中利用CATIA中的用户定义特征功能制作的模板能适用的四边形图形示意图。

图5示出本发明一实施例中利用CATIA中的用户定义特征功能制作的模板能适用的六边形图形示意图。

图6示出本发明一实施例中利用CATIA中的用户定义特征功能制作的模板能适用的扇形图形示意图。

图7示出本发明一实施例中利用CATIA中的用户定义特征功能制作的模板能适用的曲面图形示意图。

图8示出本发明一实施例中独立构件在某个表面的配筋示意图。

图9示出本发明一实施例中单端连接构件在某个表面的配筋示意图。

图10示出本发明一实施例中两端连接构件在某个表面的配筋示意图。

具体实施方式

实施例

如图1至图10所示，基于CATIA的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法；步骤如下：

a.在混凝土构件中，选定需要配筋的表面，根据混凝土构件的钢筋的设计保护层厚度，偏移被选定的表面，该表面的偏移方向为所述混凝土构件的内侧，创建一张与该表面大小相同的基准面，且基准面与被选定的表面保持平行；

b.根据设计保护层厚度，裁剪基准面的所有边缘，获得钢筋基准面，钢筋基准面用于放置钢筋的中心线；

c.将被选定的表面中最具有代表性的一条边作为第一条单线形钢筋的钢筋长度方向的参考线段；

d.创建初始辅助配筋平面，初始辅助配筋平面经过钢筋长度方向的参考线段；

e.根据设计保护层厚度，偏移初始辅助配筋平面，方向为向混凝土构件的内侧，创建一与初始辅助配筋平面平行的基准辅助配筋平面；

f.利用CATIA中的相交功能，求解基准辅助配筋平面与钢筋基准面的相交的线段，此线段为基准线段；

g.在钢筋基准面上建立第一条单线形钢筋的中心线，步骤如下：

g1.根据设计锚固长度，在基准线段的两个端点，分别朝基准线段的两个延伸线方向，绘制直线段，称为锚固长度线段；令锚固长度线段的长度等于设计锚固长度；如果设计锚固长度为零，则跳过此步骤；

g2.根据设计弯钩长度和设计弯钩角度，在每条锚固长度线段的外侧端点，分别绘制位于基准辅助配筋平面上的直线段，称为弯钩长度线段，令弯钩长度线段的长度等于设计弯钩长度，令弯钩长度线段与基准线段的较小夹角等于设计弯钩角度；如果设计锚固长度为零，则将弯钩长度线段的绘制起始点改为基准线段的两个端点，然后再根据设计弯钩长度和设计弯钩角度完成弯钩长度线段的绘制；

g3.籍由CATIA中的沿线拉伸实体功能，分别以基准线段、锚固长度线段、弯钩长度线段为拉伸线，以钢筋直径为轮廓，建立钢筋实体模型；

g4.计算第一条单线形钢筋的中心线的总长度，其量值等于1条基准线段、2条锚固长度线段和2条弯钩长度线段的长度之和；

g5.为混凝土构件表面布置的单线形钢筋添加全局参数，即单线形钢筋总长度，单线形钢筋总长度的类型为长度，令单线形钢筋总长度的初始值为第一条单线形钢筋的中心线的总长度；

h.计算钢筋布置宽度控制点至基准辅助配筋平面之间的空间距离，该距离作为钢筋布置宽度的量值，钢筋布置宽度控制点是单线形钢筋需要布置到达的最远的端点；

i.将钢筋布置宽度除以钢筋布置间距，将所得结果取整数，得到钢筋间距个数；

j.利用CATIA中的知识工程阵列功能或基于C#语言编程功能或基于VBA语言编程功能，创建循环程序；循环程序的循环次数为钢筋间距个数，每个循环中的内容如下：

j1.根据钢筋布置间距，以当前的循环次数乘以钢筋布置间距的积为控制距离，偏移基准辅助配筋平面获得当前循环次数对应的辅助配筋平面；

j2.利用CATIA中的相交功能，求解当前循环次数对应的辅助配筋平面与钢筋基准面相交的线段，并将线段称为当前循环次数对应的基准线段；

j3.根据设计锚固长度，在当前循环次数对应的基准线段的两个端点，

分别朝当前循环次数对应的基准线段的两个延伸线方向，绘制直线段，作为当前循环次数对应的锚固长度线段，当前循环次数对应的锚固长度线段的长度等于设计锚固长度；如果设计锚固长度为零，则跳过本步骤；

j4.根据设计弯钩长度和设计弯钩角度，在当前循环次数对应的锚固长度线段的外侧端点，分别作位于当前循环次数对应的辅助平面上的直线段，作为当前循环次数对应的弯钩长度线段”，当前循环次数对应的弯钩长度线段的长度等于设计弯钩长度，当前循环次数对应的弯钩长度线段与当前循环次数对应的基准线段较小的夹角等于设计弯钩角度；如果设计锚固长度为零，则将当前循环次数对应的弯钩长度线段的绘制起始点改为当前循环次数对应的基准线段的两个端点，然后再根据设计弯钩长度和设计弯钩角度完成当前循环次数对应的弯钩长度线段的绘制；

j5.利用CATIA中的沿线拉伸实体功能，分别以当前循环次数对应的基准线段、当前循环次数对应的锚固长度线段和当前循环次数对应的弯钩长度线段为拉伸线，以钢筋直径为轮廓，建立钢筋实体模型；

j6.计算当前循环次数对应的单线形钢筋的中心线的总长度，其量值等于1条当前循环次数对应的基准线段、2条当前循环次数对应的锚固长度线段和2条当前循环次数对应的弯钩长度线段的长度之和；

j7.调用单线形钢筋总长度的全局参数，将当前循环次数对应的单线形钢筋的中心线的总长度以累加形式计入；

k.利用CATIA中的用户定义特征功能，以被选定的表面、钢筋长度方向的参考线段和钢筋布置宽度控制点作为输入条件，以设计保护层厚度、设计锚固长度、设计弯钩长度、设计弯钩角度、钢筋布置间距和单线形钢筋总长度作为控制参数，建立在混凝土桥梁构件表面批量布置某个方向的单线形钢筋的模板。

在某些实施例中，被选定的表面和基准面均为平面或单曲面。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.基于CATIA的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法；步骤如下：

a.在混凝土构件中，选定需要配筋的表面，根据混凝土构件的钢筋的设计保护层厚度，偏移被所述表面，所述表面的偏移方向为所述混凝土构件的内侧，创建一张与所述表面大小相同的基准面，且所述基准面与所述表面保持平行；

b.根据所述设计保护层厚度，裁剪所述基准面的所有边缘，获得钢筋基准面，所述钢筋基准面用于放置所述钢筋的中心线；

c.将所述被选定的表面中最具有代表性的一条边作为第一条单线形钢筋的钢筋长度方向的参考线段；

d.创建初始辅助配筋平面，所述初始辅助配筋平面经过所述钢筋长度方向的参考线段；当所述被选定的表面为多边形平面时，所述初始辅助配筋平面应与所述被选定的表面垂直；当所述被选定的表面为多边形曲面时，所述初始辅助配筋平面可不与所述被选定的表面垂直；

e.根据所述设计保护层厚度，偏移所述初始辅助配筋平面，方向为向所述混凝土构件的内侧，创建一与所述初始辅助配筋平面平行的基准辅助配筋平面；

f.利用所述CATIA中的相交功能，求解所述基准辅助配筋平面与所述钢筋基准面的相交的线段，此线段为基准线段；

g.在所述钢筋基准面上建立所述第一条单线形钢筋的中心线，步骤如下：

g1.根据设计锚固长度，在所述基准线段的两个端点，分别朝所述基准线段的两个延伸线方向，绘制直线段，称为锚固长度线段；令所述锚固长度线段的长度等于所述设计锚固长度；如果所述设计锚固长度为零，则跳过此步骤；

g2.根据设计弯钩长度和设计弯钩角度，在每条所述锚固长度线段的外侧端点，分别绘制位于所述基准辅助配筋平面上的直线段，称为弯钩长度线段，令所述弯钩长度线段的长度等于所述设计弯钩长度，令所述弯钩长度线段与所述基准线段的较小夹角等于所述设计弯钩角度；如果所述设计锚固长度为零，则将所述弯钩长度线段的绘制起始点改为所述基准线段的两个端点，然后再根据所述设计弯钩长度和所述设计弯钩角度完成所述弯钩长度线段的绘制；

g3.籍由所述CATIA中的沿线拉伸实体功能，分别以所述基准线段、所述锚固长度线段、所述弯钩长度线段为拉伸线，以钢筋直径为轮廓，建立钢筋实体模型；

g4.计算第一条所述单线形钢筋的中心线的总长度，其量值等于1条所述基准线段、2条所述锚固长度线段和2条所述弯钩长度线段的长度之和；

g5.为所述混凝土构件表面布置的所述单线形钢筋添加全局参数，即所述单线形钢筋总长度，所述单线形钢筋总长度的类型为长度，令所述单线形钢筋总长度的初始值为第一条所述单线形钢筋的中心线的总长度；

h.计算钢筋布置宽度控制点至基准辅助配筋平面之间的空间距离，该距离作为钢筋布置宽度的量值，所述钢筋布置宽度控制点是所述单线形钢筋需要布置到达的最远的端点；

i.将所述钢筋布置宽度除以所述钢筋布置间距，将所得结果取整数，得到钢筋间距个数；

j.利用所述CATIA中的知识工程阵列功能或基于C#语言编程功能或基于VBA语言编程功能，创建循环程序；所述循环程序的循环次数为所述钢筋间距个数，每个循环中的内容如下：

j1.根据所述钢筋布置间距，以当前的所述循环次数乘以所述钢筋布置间距的积为控制距离，偏移所述基准辅助配筋平面获得当前循环次数对应的辅助配筋平面；

j2.利用所述CATIA中的相交功能，求解所述当前循环次数对应的辅助配筋平面与钢筋基准面相交的线段，并将所述线段为当前循环次数对应的基准线段；

j3.根据所述设计锚固长度，在所述当前循环次数对应的基准线段的两个端点，分别朝所述当前循环次数对应的基准线段的两个延伸线方向，绘制直线段，作为所述当前循环次数对应的锚固长度线段，所述当前循环次数对应的锚固长度线段的长度等于所述设计锚固长度；如果所述设计锚固长度为零，则跳过本步骤；

j4.根据所述设计弯钩长度和所述设计弯钩角度，在所述当前循环次数对应的锚固长度线段的外侧端点，分别作位于所述当前循环次数对应的辅助平面上的直线段，作为当前循环次数对应的弯钩长度线段”，所述当前循环次数对应的弯钩长度线段的长度等于所述设计弯钩长度，所述当前循环次数对应的弯钩长度线段与所述当前循环次数对应的基准线段较小的夹角等于所述设计弯钩角度；如果所述设计锚固长度为零，则将所述当前循环次数对应的弯钩长度线段的绘制起始点改为所述当前循环次数对应的基准线段的两个端点，然后再根据所述设计弯钩长度和所述设计弯钩角度完成所述当前循环次数对应的弯钩长度线段的绘制；

j5.利用所述CATIA中的沿线拉伸实体功能，分别以所述当前循环次数对应的基准线段、所述当前循环次数对应的锚固长度线段和所述当前循环次数对应的弯钩长度线段为拉伸线，以钢筋直径为轮廓，建立钢筋实体模型；

j6.计算所述当前循环次数对应的单线形钢筋的中心线的总长度，其量值等于1条所述当前循环次数对应的基准线段、2条所述当前循环次数对应的锚固长度线段和2条所述当前循环次数对应的弯钩长度线段的长度之和；

j7.调用所述单线形钢筋总长度的全局参数，将所述当前循环次数对应的单线形钢筋的中心线的总长度以累加形式计入；

k.利用所述CATIA中的用户定义特征功能，以所述被选定的表面、所述钢筋长度方向的参考线段和所述钢筋布置宽度控制点作为输入条件，以所述设计保护层厚度、所述设计锚固长度、所述设计弯钩长度、所述设计弯钩角度、所述钢筋布置间距和所述单线形钢筋总长度作为控制参数，建立在混凝土桥梁构件表面批量布置某个方向的单线形钢筋的模板。

2.根据权利要求1所述的基于CATIA的混凝土构件表面单线形钢筋的建模方法，其特征在于，所述被选定的表面和所述基准面均为平面或单曲面。