CN108763727A - 一种基于bim的基坑工程量自动计算方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的基坑工程量自动计算方法，包括以下步骤：S1：在revit平台中构建和基坑工程有关的基坑建筑构件，包括地形构件、桩构件、锚杆构件、腰梁构件、横梁构件、支撑构件；S2：通过revit平台的数据库中提取所述基坑建筑构件的有效构件信息，包括所述基坑建筑构件的几何尺寸信息、属性信息和输入的技术参数信息；S3：将所述有效构件信息导入revit平台内嵌的数学模型，自动计算出所述基坑工程量；S4：通过所述revit平台将所述基坑工程量自动生成工程施工清单文档，并将所述工程施工清单文档发送给特定用户终端。基于计算方法的自动计算系统分为四个模块，通过四个模块对基坑工程量的计算和统计更加快速、智能和便捷。

Description

一种基于BIM的基坑工程量自动计算方法和系统

技术领域

本发明属于建筑工程的技术领域，具体涉及一种基于BIM的基坑工程量自动计算方法和系统。

背景技术

随着我国经济的发展，基坑及地下工程趋于大型化和复杂化，给基坑稳定性计算、分析和修正带来困难。基坑工程作为建筑工程重要组成部分，传统上，在进行建筑施工过程中，对于基坑工程在施工中仍然沿用传统的二维设计方式，将理正软件嵌入到CAD中，作为基坑工程的辅助类设计软件，对其工程量进行计算及预估，这种基于CAD软件的设计过程已经不能满足基坑工程科学化组织与管理的要求，因为，基于CAD软件设计的施工方法无法通过提取基坑模型的属性信息来自动计算工程量，无法自动生成施工报表，且一旦模型参数变动，计算结果无法自动调整，需要重新出图重新计算，极大地加大了建筑工作者设计、分析、修正的工作量。

例如，专利号为：201510130931.8的发明公开了一种基于BIM解决普通钢筋与预应力管道冲突的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，建立三维模型；步骤2，在步骤1建立的三维模型中检测冲突位置；步骤3，导出步骤2检测到的冲突位置的CAD图；步骤4，打开步骤3保存的冲突位置的CAD图，将插入预应力管道的普通钢筋在相应部位向外扩大以避开冲突。该方法将传统二维平面施工图纸中的混凝土构造信息、普通钢筋信息以及预应力管道信息三者集成到统一的三维BIM信息模型中，能够简单直观的找出普通钢筋与预应力管道冲突位置，预先提出冲突避绕方案，指导工人进行钢筋下料与绑扎，避免后期返工，保证施工质量，加快施工进度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于BIM的基坑工程量自动计算方法和系统，利用所述的计算方法可以自动统计出基坑建筑的工程量，且大大提高基坑工程的施工效率。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：

一种基于BIM的基坑工程量自动计算方法，包括以下步骤：

S1：在revit平台中构建和基坑工程有关的基坑建筑构件，包括地形构件、桩构件、锚杆构件、腰梁构件、横梁构件、支撑构件；

S2：通过revit平台的数据库中提取所述基坑建筑构件的有效构件信息，包括所述基坑建筑构件的几何尺寸信息、属性信息和输入的技术参数信息；

S3：将所述有效构件信息导入revit平台内嵌的数学模型，自动计算出所述基坑工程量；

S4：通过所述revit平台将所述基坑工程量自动生成工程施工清单文档，并将所述工程施工清单文档发送给特定用户终端。

进一步的，步骤S2中所述几何尺寸信息包括桩构件尺寸参数、锚杆构件尺寸参数、腰梁构件尺寸参数、横梁构件尺寸参数和支撑构件尺寸参数。

进一步的，步骤S2中所述属性信息包括地形构件的高程和土体属性、桩构件的混凝土标号、锚杆构件的钢筋类型、腰梁构件的用钢型号、横梁构件的混凝土标号和支撑构件的材质。

进一步的，步骤S2中所述技术参数信息包括基坑开挖类型、基坑支护结构类型、锚杆构件包含的钢筋数量和腰梁构件的层数。

进一步的，步骤S3中所述数学模型包括基坑开挖的土方量计算模型、桩构件的混凝土用量计算模型、锚杆构件的钢筋用量计算模型、腰梁构件的混凝土用量计算模型、支撑构件的总量计算模型。

进一步的，在计算土方量之前，通过revit平台自动对基坑开挖面进行分割，将基坑开挖面分割成若干近似的梯形、矩形和三角形。

进一步的，所述土方量计算模型为：

其中，T表示开挖土方量；a_i表示第i个梯形横截面上底长度；b_i表示第i个梯形横截面下底长度；h_i表示第i个梯形横截面高度；n_i表示被分割的梯形总数；p_i表示第i个梯形横截面的开挖深度；c_j表示第j个矩形横截面长度；d_j表示第j个矩形横截面宽度；n_j表示被分割的矩形总数；p_j表示第j个矩形横截面的开挖深度；m_p表示第p个三角形横截面底边长；k_p表示第p个三角形横截面截面高度；n_p表示被分割的三角形总数；p_p表示第p个三角形横截面的开挖深度。

进一步的，所述基坑开挖面进行分割包括以下步骤：

S301：利用revit平台提取开挖面形状，对开挖面边角利用revit平台近似为直角；

S302：当近似后的开挖面形状为三角形、矩形或梯形时，直接进行计算；当近似后的开挖面为不规则形状时，在所述不规则形状外选取一点，将该点作为面积分割的基准点，从基准点向所述不规则形状中的边角引连接线，将不规则形划分为若干三角形、矩形或梯形，再进行计算。

一种基于BIM的基坑工程量自动计算系统，包括：

基坑族库构建模块，其为在revit平台中构建和基坑工程有关的基坑建筑构件，包括地形构件、桩构件、锚杆构件、腰梁构件、横梁构件、支撑构件；

信息提取模块，用于提取所述基坑建筑构件的有效构件信息，并将所述有效构件信息作为基坑工程量自动计算的基础数据；

工程量自动识别模块，用于自动识别所述有效构件信息的参数及属性，利用revit平台内嵌的数学模型自动计算基坑的工程量；

信息反馈模块，用于将所述工程量自动识别模块的计算结果自动生成工程量施工清单文档，并将所述工程量施工清单文档发送给特定用户终端，方便用户查看和下载。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明公开了一种基于BIM的基坑工程量自动计算方法和系统，所述计算方法通过构建和基坑工程有关的基坑建筑构件，然后通过revit平台提取基坑建筑构件的有效构件信息来自动计算工程量，并自动生成工程量施工清单文档，计算及工程量施工清单文档生成过程完全智能，并且一旦基坑建筑构件参数变动，计算结果也会自动调整，无需重新出图重新计算，极大地简化设计工作者设计、分析、修正的工作量。基于计算方法的自动计算系统分为四个模块，通过四个模块对基坑工程量的统计更加快速、智能和便捷。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的公开的基于BIM的基坑工程量自动计算方法的步骤流程图；

图2是本发明的公开的基于BIM的基坑工程量自动计算系统的结构示意图。

图中：

1-基坑族库构建模块；2-信息提取模块；3-工程量自动识别模块；4-信息反馈模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

在本实施例叙述之前，先介绍本发明中涉及的一些技术术语。

BIM的英文全称是Building Information Modeling，中文名称为建筑信息化模型。是一个完备的信息模型，能够将工程项目在全寿命周期中各个不同阶段的工程信息、过程和资源集成在一个模型中，方便被工程各参与方使用。通过三维数字技术模拟建筑物所具有的真实信息，为工程设计和施工提供相互协调、内部一致的信息模型，使该模型达到设计施工的一体化，各专业协同工作，从而降低了工程生产成本，保障工程按时按质完成。

Revit是Autodesk公司一套系列软件的名称。Revit系列软件是为建筑信息模型(BIM)构建的，可帮助建筑设计师设计、建造和维护质量更好、能效更高的建筑。Revit是我国建筑业BIM体系中使用最广泛的软件之一。

实施例一：

如图1所示，本发明所述的基坑工程量自动计算方法的步骤流程图，从图中可以看出所述计算方法包括以下步骤：S1：在revit平台中构建和基坑工程有关的基坑建筑构件，包括地形构件、桩构件、锚杆构件、腰梁构件、横梁构件、支撑构件；S2：通过revit平台的数据库中提取所述基坑建筑构件的有效构件信息，包括所述基坑建筑构件的几何尺寸信息、属性信息和输入的技术参数信息；S3：将所述有效构件信息导入revit平台内嵌的数学模型，自动计算出所述基坑工程量；S4：通过所述revit平台将所述基坑工程量自动生成工程施工清单文档，并将所述工程施工清单文档发送给特定用户终端。

优选地，步骤S2中所述几何尺寸信息包括桩构件尺寸参数、锚杆构件尺寸参数、腰梁构件尺寸参数、横梁构件尺寸参数和支撑构件尺寸参数。进一步的，在实际施工过程中，对于上述的构件尺寸参数具体包括以下部分：桩构件包括两个尺寸参数，桩长及桩半径；锚杆构件尺寸参数包括：杆长、锚托长度及宽度、钢筋直径及外露长度；腰梁包括两种类型，工字型腰梁和槽型腰梁，工字型腰梁尺寸参数包括：腹板高度、上翼缘宽度、下翼缘宽度、两个工字钢之间的距离；横梁尺寸参数包括：横梁长度、宽度和高度；支撑尺寸参数包括：支撑长度、宽度、高度及旋转角度。上述尺寸参数均可调整，用户可根据实际工程尺寸，调整上述构件尺寸参数，构建与实际工程1:1的三维模型。通过提取这些具体参数，为基坑工程量自动计算提供基础数据

优选地，步骤S2中所述属性信息包括地形构件的高程和土体属性、桩构件的混凝土标号、锚杆构件的钢筋类型、腰梁构件的用钢型号、横梁构件的混凝土标号和支撑构件的材质。其中，上述的属性信息都是基坑工程中围绕各个基坑建筑构件中关键因素，通过提取这些属性信息进一步方便了整个基坑工程的工程量计算。

优选地，步骤S2中所述技术参数信息包括基坑开挖类型、基坑支护结构类型、锚杆构件包含的钢筋数量和腰梁构件的层数。这些技术参数是用户后期根据基坑工程的实际施工过程输入进去的，针对不同的基坑工程会出现参数的不同。

优选地，步骤S3中所述数学模型包括基坑开挖的土方量计算模型、桩构件的混凝土用量计算模型、锚杆构件的钢筋用量计算模型、腰梁构件的混凝土用量计算模型、支撑构件的总量计算模型。

优选地，在计算土方量之前，通过revit平台自动对基坑开挖面进行分割，将基坑开挖面分割成若干近似的梯形、矩形和三角形。所述土方量计算模型为：

其中，T表示开挖土方量；a_i表示第i个梯形横截面上底长度；b_i表示第i个梯形横截面下底长度；h_i表示第i个梯形横截面高度；n_i表示被分割的梯形总数；p_i表示第i个梯形横截面的开挖深度；c_j表示第j个矩形横截面长度；d_j表示第j个矩形横截面宽度；n_j表示被分割的矩形总数；p_j表示第j个矩形横截面的开挖深度；m_p表示第p个三角形横截面底边长；k_p表示第p个三角形横截面截面高度；n_p表示被分割的三角形总数；p_p表示第p个三角形横截面的开挖深度。

优选地，桩构件的混凝土用量计算模型如下：Z＝n×2πrt，其中：Z桩混凝土用量总额；r表示桩底面圆半径；t表示桩高；n表示桩数；锚杆构件的钢筋用量计算模型如下：M＝z×s×o_i，其中：M表示锚杆钢筋总用量；z表示锚杆总数；s表示每个锚杆包含的钢筋数量；腰梁构件的混凝土用量计算模型如下：其中：Y表示腰梁总长度；l_i表示第i根腰梁的长度；y表示腰梁层数；n表示腰梁总数；支撑构件的总量计算模型如下：其中：P支撑总长度；t_i表示第i根腰梁的长度；m表示腰梁总数。将各个构件的计算模型得到的计算结果通过所述revit平台自动计算出整个基坑工程的工程量。

优选地，所述基坑开挖面进行分割包括以下步骤：S301：利用revit平台提取开挖面形状，对开挖面边角利用revit平台近似为直角；S302：当近似后的开挖面形状为三角形、矩形或梯形时，直接进行计算；当近似后的开挖面为不规则形状时，在所述不规则形状外选取一点，将该点作为面积分割的基准点，从基准点向所述不规则形状中的边角引连接线，将不规则形划分为若干三角形、矩形或梯形，再进行计算。

实施例二：

本实施例和实施例一在整个基坑工程的计算上原理相同，但在在计算土方量之前，通过revit平台自动对基坑开挖面进行分割时，当平台识别开挖面为梯形，土方量计算模型：其中，a为梯形横截面上底长度，b为梯形横截面下底长度，h为梯形横截面高度，p为梯形横截面的开挖深度。即该实施例中的土方量计算和实施例一存在差异。

实施例三：

本实施例和实施例一在整个基坑工程的计算上原理相同，但在在计算土方量之前，通过revit平台自动对基坑开挖面进行分割时，当平台识别开挖面为矩形时，土方量计算模型为：T＝(c+d)×2×p，其中：c为矩形横截面长度，d为矩形横截面宽度，p为矩形横截面的开挖深度。即该实施例中的土方量计算和实施例一存在差异。

实施例四：

通过上述三个实施例介绍的基坑工程量的自动计算方法可以得出本发明所述的一种基于BIM的基坑工程量自动计算系统，如图2所示，所述系统包括：基坑族库构建模块1，其为在revit平台中构建和基坑工程有关的基坑建筑构件，包括地形构件、桩构件、锚杆构件、腰梁构件、横梁构件、支撑构件；信息提取模块2，用于提取所述基坑建筑构件的有效构件信息，并将所述有效构件信息作为基坑工程量自动计算的基础数据；工程量自动识别模块3，用于自动识别所述有效构件信息的参数及属性，利用revit平台内嵌的数学模型自动计算基坑的工程量；信息反馈模块4，用于将所述工程量自动识别模块的计算结果自动生成工程量施工清单文档，并将所述工程量施工清单文档发送给特定用户终端，方便用户查看和下载。其中，从图中可以看出整个基坑工程的工程量的先后顺序，在施工过程中，施工人员首先操作的是基坑族库构建模块1，在依次操作信息提取模块2、工程量自动识别模块3，最后通过信息反馈模块4将具体的工程量发送给需要接受工程量具体结果的用户终端，方便不同的人员了解整个施工具体的工程量。

本发明所述一种基于BIM的基坑工程量自动计算方法和系统的其它结构参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于BIM的基坑工程量自动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在revit平台中构建和基坑工程有关的基坑建筑构件，包括地形构件、桩构件、锚杆构件、腰梁构件、横梁构件、支撑构件；

S2：通过revit平台的数据库中提取所述基坑建筑构件的有效构件信息，包括所述基坑建筑构件的几何尺寸信息、属性信息和输入的技术参数信息；

S3：将所述有效构件信息导入revit平台内嵌的数学模型，自动计算出所述基坑工程量；

S4：通过所述revit平台将所述基坑工程量自动生成工程施工清单文档，并将所述工程施工清单文档发送给特定用户终端。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的基坑工程量自动计算方法，其特征在于，步骤S2中所述几何尺寸信息包括桩构件尺寸参数、锚杆构件尺寸参数、腰梁构件尺寸参数、横梁构件尺寸参数和支撑构件尺寸参数。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的基坑工程量自动计算方法，其特征在于，步骤S2中所述属性信息包括地形构件的高程和土体属性、桩构件的混凝土标号、锚杆构件的钢筋类型、腰梁构件的用钢型号、横梁构件的混凝土标号和支撑构件的材质。

4.根据权利要求1所述的基于BIM的基坑工程量自动计算方法，其特征在于，步骤S2中所述技术参数信息包括基坑开挖类型、基坑支护结构类型、锚杆构件包含的钢筋数量和腰梁构件的层数。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的基坑工程量自动计算方法，其特征在于，步骤S3中所述数学模型包括基坑开挖的土方量计算模型、桩构件的混凝土用量计算模型、锚杆构件的钢筋用量计算模型、腰梁构件的混凝土用量计算模型、支撑构件的总量计算模型。

6.根据权利要求5所述的基于BIM的基坑工程量自动计算方法，其特征在于，在计算土方量之前，通过revit平台自动对基坑开挖面进行分割，将基坑开挖面分割成若干近似的梯形、矩形和三角形。

7.根据权利要求5所述的基于BIM的基坑工程量自动计算方法，其特征在于，所述土方量计算模型为：

其中，T表示开挖土方量；a_i表示第i个梯形横截面上底长度；b_i表示第i个梯形横截面下底长度；h_i表示第i个梯形横截面高度；n_i表示被分割的梯形总数；p_i表示第i个梯形横截面的开挖深度；c_j表示第j个矩形横截面长度；d_j表示第j个矩形横截面宽度；n_j表示被分割的矩形总数；p_j表示第j个矩形横截面的开挖深度；m_p表示第p个三角形横截面底边长；k_p表示第p个三角形横截面截面高度；n_p表示被分割的三角形总数；p_p表示第p个三角形横截面的开挖深度。

8.根据权利要求6所述的基于BIM的基坑工程量自动计算方法，其特征在于，所述基坑开挖面进行分割包括以下步骤：

S301：利用revit平台提取开挖面形状，对开挖面边角利用revit平台近似为直角；

S302：当近似后的开挖面形状为三角形、矩形或梯形时，直接进行计算；当近似后的开挖面为不规则形状时，在所述不规则形状外选取一点，将该点作为面积分割的基准点，从基准点向所述不规则形状中的边角引连接线，将不规则形划分为若干三角形、矩形或梯形，再进行计算。

9.一种基于BIM的基坑工程量自动计算系统，其特征在于，包括：

基坑族库构建模块，其为在revit平台中构建和基坑工程有关的基坑建筑构件，包括地形构件、桩构件、锚杆构件、腰梁构件、横梁构件、支撑构件；

信息提取模块，用于提取所述基坑建筑构件的有效构件信息，并将所述有效构件信息作为基坑工程量自动计算的基础数据；

工程量自动识别模块，用于自动识别所述有效构件信息的参数及属性，利用revit平台内嵌的数学模型自动计算基坑的工程量；

信息反馈模块，用于将所述工程量自动识别模块的计算结果自动生成工程量施工清单文档，并将所述工程量施工清单文档发送给特定用户终端，方便用户查看和下载。