CN111143921A - 一种数字化空间衍生结构的自动化设计的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑设计及施工技术领域，公开了一种数字化空间衍生结构的自动化设计的方法，其主要步骤包括目标实体拆分、基本单元生成族、添加共享参数、模型线定位、可视化编程、目标实体模型形成、现场施工等。本发明是基于主流BIM设计软件Revit和其二次开发插件Dynamo，利用可视化编程技术，实现了不同长度和方向的空间基本结构与其衍生结构的自动化快速生成。本发明可以很好的提高空间衍生结构的设计速度，同时提高具有设计精度、提高施工效率、方便成本管理等优点。
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技术对数字化空间衍生结构的自动化设计的方法。
背景技术
建筑信息模型(Building Information Modeling)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，集成性，可模拟性，可优化性和可出图性五大特点。
BIM的设计功能是BIM技术应用的基础，正是因为有设计的模型才能完成后面的一系列BIM功能。因此BIM设计的效率以及精度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，虽然软件本身有强大的设计能力，但是就和施工现场结合的效率而言还需要改进，特别是空间衍生结构。模型中的大量的相同结构和其衍生结构，需要人工独立操作调整，耗费大量的人力物力，效率极低。
发明内容
本发明的目的是提出一种数字化空间衍生结构的自动化设计的方法，要解决现有BIM技术和施工结合中，费时费工效率低下的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种数字化空间衍生结构的自动化设计的方法，包括以下步骤：
步骤一：将目标实体拆分为各个单元，分为可复制元素和不可复制元素；
步骤二：将拆分的单元与设计平台中的待设计模型一一对应，也分为两种基本元素，分别是可复制元素和不可复制元素；
步骤三：将步骤二中拆分的单元制作成族，每一个单元生成一个对应的族，每一个族都可单独放置；
步骤四：在各个族中添加工程量族参数，并载入到设计平台中；
步骤五：在设计平台中，绘制模型线，确定目标实体位置、方向、长度等信息；
步骤六：在可视化编程平台中，输入数字驱动节点，通过Python语言编写自动化布置程序；
步骤七：运行自动化布置程序，生成目标实体模型；
步骤八：通过设计平台中的明细表工具统计出目标实体模型的工程量，生成材料清单；
步骤九：根据最终的目标实体模型生成CAD图纸加工构件；
步骤十：依据步骤九中的图纸和步骤八中的材料清单，在施工现场对构件进行施工安装，形成目标实体。
所述步骤二中的单元模型是利用Autodesk公司发布的BIM设计平台Revit软件进行设计的模型。
所述步骤三中的族是利用Revit软件进行设计的模型，每一个族都可独立的载入到不同的设计项目中。
所述步骤六中的可视化编程平台是基于BIM的主流设计软件revit的二次开发插件dynamo。
所述空间衍生结构包括多个相同基本结构和由基本结构衍生出的其他结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明是利用目前主流的BIM软件平台，通过计算机编程，智能地计算分析判断数据反馈结果，可以快速准确的生成数字化空间衍生结构，形成正确的模型结果。本发明与其他现有技术对比具有以下几点优势：
1、本发明采用的是平台中的复制命令进行相同结构设计，解决了现有技术采用的阵列命令中相同结构个数N要大于等于2的约束条件，本发明的使用限制条件更少，应用范围更广。
2、本发明在族中添加工程量的共享参数，可通过平台中明细表功能直接提取具体的工程量，套上价格信息算出总成本，无需开发软件计算成本，实现成本管理更方便。
3、本发明设计时首先进行放线定位，更贴近现场的工程习惯，设计方向更灵活，角度应用更简便。
4、本项目使用的族是可单独放置的族，避免了复杂的嵌套族的制作同时本技术中使用的自动化设计程序通用性高，使用更简易。
5、本发明中基本结构、其衍生结构以及之间间距等几何信息都可通过数字化驱动，适用性更广。
附图说明
图1是本发明的总流程图；
图2是空间衍生结构元素分析图；
图3是工程量参数图；
图4是可视化编程自动化设计流程图；
图5是目标实体模型完成图；
图6是工程量材料图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明技术方案，并不限于本发明。
实施例是以基础模板及其支撑结构的施工过程为例进行说明的。
本实施中的模型是利用Autodesk公司发布的BIM设计平台Revit软件和其二次开发平台dynamo进行设计的，操作步骤如下(参见图1)。
步骤一：将基础模板及其支撑结构的目标实体进行构件拆分，分为可复制元素和不可复制元素，本案例中可复制元素为单个基本结构、单个方料支撑框架，不可复制元素为单个衍生结构(参见图2)。
步骤二：将基础模板及其支撑结构的构件与在设计平台上待设计的模型一一对应，分析基础模板及其支撑结构的组成元素，也分为可复制元素和不可复制元素两种，可复制元素包括单个基本结构族和单个方料支撑框架族，不可复制族包括单个衍生结构族。
步骤三：将步骤二中拆分的元素生成族，每一个族都能在不同项目中单独放置，可复制元素和不可复制元素向一个或多个方向成直线规律排布，元素位置数据可由数学公式表达。
步骤四：在设计平台族编辑功能中，添加工程量信息参数，各工程量公示栏中添加相应的数学公式，自动计算出工程量。具体工程量参数(参见图3)：
1、不同尺寸方料根数：基本结构的实际方料根数。
2、不同面积模板块数：基本结构的实际模板块数。
3、方料的体积：各方料体积之和。
4、模板面积：各模板面积之和。
5、模板人工：模板面积/单位日工的模板工作量。
族参数添加完成后载入到设计项目文件中。
步骤五：在设计项目中放置模型线，确定模板及其支撑结构的方向和位置。
步骤六：在可视化编程平台中，输入数字驱动节点，通过Python语言编写自动化布置程序(参见图4)。
1、获取步骤五中要进行基础模板及其支撑结构设计的模型线的长度length；
2、通过模型线的起点坐标和终点坐标确定模型线的方向向量；
3、在几何控制变量入口输入数值：基本结构长度b、基本结构之间间距a，确定基本结构长度和基本结构之间间距。
4、利用python语句Math.Floor(length/(a+b))算得基本结构个数；
5、利用基本结构个数*(a+b)求得可复制长度；
6、利用length-可复制长度可确定衍生结构位置；
7、利用衍生结构的位置进行相应偏移，可确定方料支撑结构的位置；
8、利用Python循环判别语句geometry＝[imperative]{--for(循环条件){---if(判别条件){--else if(判别条件){---}}return{--}}，控制方料支撑间距，满足施工规范间距要求；
9、利用Python script编写计算机语句计算模型线方向与模型基线角度并自动完成偏移。
步骤七：在可视化编程平台中运行自动化设计程序，完成目标实体模型的设计(参见图5)；
步骤八：通过设计平台中的明细表工具统计出目标实体模型的工程量，生成材料清单(参见图6)；
步骤九：根据最终的目标实体模型生成CAD图纸加工构件；
步骤十：依据步骤九中的图纸和步骤八中的材料清单，在施工现场对构件进行施工安装，形成目标实体；
所述步骤中族文件设计是通过Autodesk公司发布的BIM设计平台Revit软件完成，自动化布置程序通过设计平台二次开发插件dynamo编写Python语句并调用设计平台的应用程序编程接口中的相关函数来实现的。
本发明可试用于所有成水平直线规律布置的空间基本结构和其衍生结构设计过程，不论基本结构个数多少，水平长度如何，水平直线的方向如何，都可以使用本发明进行快速设计，并依据设计模型施工。
以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (1)
1.一种数字化空间衍生结构的自动化设计的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将目标实体拆分为各个单元，分为可复制元素和不可复制元素；
步骤二：将拆分的单元与设计平台中的待设计模型一一对应，也分为两种基本元素，分别是可复制元素和不可复制元素；
步骤三：将步骤二中拆分的单元制作成族，每一个单元生成一个对应的族，每一个族都可单独放置；
步骤四：在各个族中添加工程量族参数，并载入到设计平台中；
步骤五：在设计平台中，绘制模型线，确定目标实体位置、方向、长度信息；
步骤六：在可视化编程平台中，输入数字驱动节点，通过Python语言编写自动化布置程序；
步骤七：运行自动化布置程序，生成目标实体模型；
步骤八：通过设计平台中的明细表工具统计出目标实体模型的工程量，生成材料清单；
步骤九：根据最终的目标实体模型生成CAD图纸加工构件；
步骤十：依据步骤九中的图纸和步骤八中的材料清单，在施工现场对构件进行施工安装，形成目标实体。
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