CN110909407A - 一种基于bim的山洞实验室及竖井bim模型创建方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，包括：S100、根据项目的设计图，确定BIM模型中的整体平面图和衬砌类型立面图；S200、将BIM模型分为多个单元，包括开挖土体、初期支护、钢拱架、锚杆单元、二衬单元、路面结构单元、二衬钢筋单元、超前支护；根据设计图中各单元的轮廓线，利用参数化建模建立各单元的族模型；S300、根据整体平面图和衬砌类型立面图，将各单元的族模型进行拼接。本发明得到的BIM模型包含着项目设计的全部信息，既可以通过精准的计算和分析，为设计人员提供规划、设计、变更等过程中的依据，也可以通过图纸联动更改和自动输出，提高工作效率，减少设计人员重复劳动。

Description

一种基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法

技术领域

本发明涉及建筑结构设计领域，特别涉及一种基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法。

背景技术

BIM技术是指基于先进三维数字设计解决方案所构建的可视化数字建筑模型(Building Information Modeling,简称BIM)。BIM技术应用于桥梁、隧道、建筑工程的设计阶段，可以快速建模、模型计算、图纸输出、工程量统计、协同设计、数字信息化施工、施工模拟、创建包含完整工程信息的三维数字模型，实现与施工现场完全一致。在建设工程领域，参数化模型一直都是BIM应用领域必不可或缺的基础模型之一，BIM技术作为一种全新的工作思路，其全面辅助管理、全生命周期跟进的理念为公路行业的发展带来全新的契机。

目前，目前隧道、竖井模型建立大多都采用的软件有Bentley(奔特利)、DassultSystem(达索系统)、Autodesk(欧特克)。但Bentley(奔特利)主要是在于水利、水电应用比较成熟；以及对各专业交互性较强，但对于数据录入，参数化方程变量控制较弱，对于多重复多类型隧道以及竖井后期建模工作量较大。Dassult System(达索系统)主要运用于汽车制造、精细零件行业，但其操作大多都是机械工程习惯和用语，对于建模人员自身素质要求较高，且对于依附于模型的项目信息添加繁琐。Autodesk(欧特克)所具有的参数化建模能力能够满足隧道建模可以根据需要对模型进行信息添加，但没有程序化建模流程以及参数添加具有重复性、繁琐性，对于电脑硬件要求也较高。

Dassult System(达索系统)引进软件模型费用高昂，不太适用于建筑行业，且操作性较有难度，需要其操作人员熟知其软件建模逻辑、曲线段仿真等软件特性后才能熟练掌握，相比较于Autodesk(欧特克)而言，Autodesk(欧特克)引进软件费用低，操作性简单容易上手，相比较软件而言，两者差别微小。

Bentley(奔特利)、Dassult System(达索系统)两款软件的引进成本相对较高，其在后期在模型展示、工程量统计、辅助出图等都存在一定问题。

因此，现阶段在隧道及竖井的BIM模型建设期阶段，模型质量受人为因素影响较大，重复劳动较多、工作效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的模型质量受人为因素影响较大，重复劳动较多、工作效率较低的不足，提供一种基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，在BIM工作平台上，项目被分解成一个信息化、可视化的单元，然后拼装成一个完整的虚拟现实项目模型，该模型包含着项目设计的全部信息，既可以通过精准的计算和分析，为设计人员提供规划、设计、变更等过程中的依据，也可以通过图纸联动更改和自动输出，提高工作效率，减少设计人员重复劳动。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，包括：

S100、根据项目的CAD底图(设计图)，确定BIM模型中的整体平面图和衬砌类型立面图；

S200、将BIM模型分为多个单元，包括开挖土体、初期支护、钢拱架、锚杆单元、二衬单元、路面结构单元、二衬钢筋单元、超前支护；根据CAD底图中各单元的轮廓线，利用参数化建模建立各单元的族模型；

S300、根据整体平面图和衬砌类型立面图，将各单元的族模型进行拼接。

优选的，所述步骤S100，确定BIM建模标准，确定CAD底图在BIM模型中的整体平面图和衬砌类型立面图。

优选的，所述步骤S200中，所述族模型的命名规则包括衬砌类型、构建单元类型、特性描述。

优选的，所述步骤S200中，所述开挖土体、所述初期支护、所述二衬单元、所述路面结构单元、二衬钢筋单元的族模型参数化建模方法：利用基于线的常规模型创建模型，进入前立面导入单元立面图，利用包括拉伸、放样、融合的操作命令，拾取对应的轮廓线生成单元的族模型并添加数据参数进行控制，进入平面图把前端参照线和后端参照线锁定。

优选的，所述步骤S200中，所述钢拱架的族模型参数化建模方法：使用常规模型族，进入前立面导入钢拱架立面图，进行放样，拾取钢拱架路径，得到其轮廓线生成的钢拱架单元添加参数信息后添加螺栓；其中，螺栓采用Revit族库中螺栓模型进行添加。

优选的，所述步骤S200中，所述锚杆单元、超前支护的族模型参数化建模方法：使用常规模型族，在其平面、立面导入锚杆大样图，设置对应参数，建立2榀交错分布的锚杆模型，将2榀锚杆按照设计间距沿纵向排列，完成锚杆单元梅花形布置的参数化模型。

优选的，锚杆模型包括锚头模型、杆体模型、钢垫板模型、螺母模型。

优选的，1榀锚杆模型的建模方法：

使用常规模型族拉伸功能建立单根锚杆族模型，通过放样建立单根锚杆中的杆体模型、钢垫板模型、螺母模型；通过放样融合建立锚头模型；将各个构件的几何尺寸添加标注；根据设计图确定各构件的相对位置关系，在构件放样路径中标注其距离；为各个构件添加材质属性，得到参数化的单根锚杆模型；将单根锚杆模型沿衬砌断面轮廓阵列，标注锚杆的数量、阵列半径，得到参数化的1榀锚杆模型。

优选的，所述步骤S300，包括：

S310将各单位的族模型导入CAD，得到各单位的平面图、立面图；

S320在平面布置CAD图中，将各单位的平面图与整体平面图进行对齐；

S330在剖面图中，将各单元的立面图与衬砌类型立面图进行对齐，完成建模。

一种基于BIM的山洞实验室及竖井的设计施工方法，包括如下步骤：

步骤一、完成山洞实验室及竖井的设计图；

步骤二、根据以上任一项所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，利用所述步骤一中的所述设计图进行BIM建模，得到山洞实验室及竖井的BIM模型；

步骤三、根据所述的山洞实验室及竖井的BIM模型，分别进行山洞实验室和竖井的现场施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

在BIM工作平台上，项目被分解成一个信息化、可视化的单元，然后拼装成一个完整的虚拟现实项目模型，该模型包含着项目设计的全部信息，既可以通过精准的计算和分析，为设计人员提供规划、设计、变更等过程中的依据，也可以通过图纸联动更改和自动输出，提高工作效率，减少设计人员重复劳动。形象直观表现隧道整体形象，其具有的三维可视化直观的展示方式，有效解决项目挑战多部门协调难度大的问题并实时表现出工程进度情况。建模过程中进行图纸校核，实现结构设计细部三维图表达，提高施工效率。利用模型统计工程量，与设计数量进行复核，减少成本误差。可切取任意里程剖面图，结合方案出现场施工图配合现场施工。利用部分模型，针对复杂工点进行工序模拟，制作三维施工工序模拟进行可视化交底，辅助现场施工。项目的建设中，需要应用到大量的数据，信息储存量比较大，此时模型就可以建立起一个信息交流应用平台，在此平台上进行资料共享，使得建筑施工人员、设计人员和业主更好进行信息交流。

附图说明：

图1为本发明的流程图示意图。

图2为竖井整体模型示意图。

图3为第一种竖井整体模型示意图。

图4为参数族建立示意图。

图5为初支隐蔽模型示意图。

图6为模型部分明细表。

图7为第二种竖井整体模型示意图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

如图1，一种基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，具体建模步骤：

(1)确定山洞实验室隧道及竖井BIM建模标准，确定CAD底图在BIM模型中的整体平面图和衬砌类型立面图；

(2)如图4，确定模型命名规则:衬砌类型_构建单元类型_特性描述，建立“族”——开挖土体、初期支护、钢拱架、锚杆单元、二衬单元、路面结构单元、二衬钢筋单元、超前支护。

(3)建立各单元模型，利用参数化建模，避免重复性建模工作。

如图4(a)，路面结构单元：利用基于线的常规模型创建模型，在revit中导入路面结构单元立面图，通过拉伸命令拾取轮廓生成模型，并输入参数进行控制。

如图4(b)，局部钢拱架单元：利用基于线的常规模型创建模型，在revit中导入局部钢拱架单元整体外轮廓族，通过放样命令拾取路径后再进入revit立面图导入其钢拱架轮廓线，生成模型，并输入参数进行控制。

如图4(c)，锚杆单元：使用常规模型族，在锚杆单元的平面、立面导入锚杆大样图，设置对应参数，建立2榀交错分布的锚杆模型，将2榀锚杆按照设计间距沿纵向排列。1榀锚杆模型的建模方法：锚杆模型包括锚头模型、杆体模型、钢垫板模型、螺母模型；使用常规模型族拉伸功能建立单根锚杆族模型，通过放样建立单根锚杆中的杆体模型、钢垫板模型、螺母模型；通过放样融合建立锚头模型；将各个构件的几何尺寸添加标注；根据设计图确定各构件的相对位置关系，在构件放样路径中标注其距离；为各个构件添加材质属性，得到参数化的单根锚杆模型；将单根锚杆模型沿衬砌断面轮廓阵列，标注锚杆的数量、阵列半径，得到参数化的1榀锚杆模型。

如图4(d)，超前支护：使用常规模型族，在超前支护的平面、立面导入锚杆大样图，设置对应参数，建立2榀交错分布的锚杆模型，将2榀锚杆按照设计间距沿纵向排列。其中，1榀锚杆模型的建模方法同上。

如图4(e)，二衬单元：利用基于线的常规模型创建模型，在revit中导入二衬单元立面图，通过拉伸命令拾取轮廓生成模型，并输入参数进行控制。

如图4(f)，整体钢拱架单元：由钢拱架通过A、B、C三个局部钢拱架拼接而成，使用常规模型族，进入前立面导入钢拱架立面图，使用放样功能拾取钢拱架路径，然后绘制其轮廓线生成钢拱架单元添加参数信息后添加螺栓单元，螺栓采用Revit族库中螺栓模型进行添加。

如图5，初期支护：利用基于线的常规模型创建模型，进入前立面导入初期支护立面图，利用拉伸命令拾取开挖外轮廓线生成初期支护模型，进入平面图把前端参照线和后端参照线锁定，即可在项目中实现参数化。

(4)模型拼接

首先创建项目文件，导入隧道及竖井平面布置CAD图，加载已创建的各单位参数族，点选各单元“族”对齐平面布置图，然后建立剖面图，导入各单元立面图，使各单元对齐轮廓线，最终各单元构建紧密贴合，完成隧道及竖井的建模，如图2、图3、图7。

如图6，最后利用模型统计工程量，与设计数量进行复核，减少成本误差。

Claims (10)

1.一种基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，包括：

S100、根据项目的设计图，确定BIM模型中的整体平面图和衬砌类型立面图；

S200、将BIM模型分为多个单元，包括开挖土体、初期支护、钢拱架、锚杆单元、二衬单元、路面结构单元、二衬钢筋单元、超前支护；根据设计图中各单元的轮廓线，利用参数化建模建立各单元的族模型；

S300、根据整体平面图和衬砌类型立面图，将各单元的族模型进行拼接。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，所述步骤S100，确定BIM建模标准，确定设计图在BIM模型中的整体平面图和衬砌类型立面图。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述族模型的命名规则包括衬砌类型、构建单元类型、特性描述。

4.根据权利要求1所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述开挖土体、所述初期支护、所述二衬单元、所述路面结构单元、二衬钢筋单元的族模型参数化建模方法：利用基于线的常规模型创建模型，进入前立面导入单元立面图，利用包括拉伸、放样、融合的操作命令，拾取对应的轮廓线生成单元的族模型并添加数据参数进行控制，进入平面图把前端参照线和后端参照线锁定。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述钢拱架的族模型参数化建模方法：使用常规模型族，进入前立面导入钢拱架立面图，进行放样，拾取钢拱架路径，得到其轮廓线生成的钢拱架单元添加参数信息后添加螺栓；其中，螺栓采用Revit族库中螺栓模型进行添加。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，所述步骤S200中，所述锚杆单元、超前支护的族模型参数化建模方法：使用常规模型族，在其平面、立面导入锚杆大样图，设置对应参数，建立2榀交错分布的锚杆模型，将2榀锚杆按照设计间距沿纵向排列。

7.根据权利要求6所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，锚杆模型包括锚头模型、杆体模型、钢垫板模型、螺母模型。

8.根据权利要求7所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，1榀锚杆模型的建模方法：

使用常规模型族拉伸功能建立单根锚杆族模型，通过放样建立单根锚杆中的杆体模型、钢垫板模型、螺母模型；通过放样融合建立锚头模型；将各个构件的几何尺寸添加标注；根据设计图确定各构件的相对位置关系，在构件放样路径中标注其距离；为各个构件添加材质属性，得到参数化的单根锚杆模型；将单根锚杆模型沿衬砌断面轮廓阵列，标注锚杆的数量、阵列半径，得到参数化的1榀锚杆模型。

9.根据权利要求1所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，其特征在于，所述步骤S300，包括：

S310将各单位的族模型导入CAD，得到各单位的平面图、立面图；

S320在平面布置CAD图中，将各单位的平面图与整体平面图进行对齐；

S330在剖面图中，将各单元的立面图与衬砌类型立面图进行对齐，完成建模。

10.一种基于BIM的山洞实验室及竖井的设计施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、完成山洞实验室及竖井的设计图；

步骤二、根据权利要求1-9任一项所述的基于BIM的山洞实验室及竖井BIM模型创建方法，利用所述步骤一中的所述设计图进行BIM建模，得到山洞实验室及竖井的BIM模型；

步骤三、根据所述的山洞实验室及竖井的BIM模型，分别进行山洞实验室和竖井的现场施工。

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