CN111395520B - 一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法 - Google Patents

一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法 Download PDF

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Abstract

一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，属于智能建筑技术领域，该方法包括如下步骤：步骤1：建立纵筋、箍筋、拉筋参数化数字模型；步骤2：创建柱配筋表；步骤3：识别梁柱平法施工图，提取梁的定位及平法信息、柱定位信息及柱配筋表信息；步骤4：布置梁端钢筋动态块；步骤5：绘制柱纵筋；步骤6：在平面施工图中进行梁柱节点钢筋避让设计；步骤7：提取梁柱节点钢筋避让设计信息，生成梁柱构件数据库及二维码；步骤8：批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图；步骤9：批量生成基于Web的预制柱和叠合梁深化设计模型。本发明可有效地提高装配式结构预制柱和叠合梁深化设计的质量和效率。

Description

一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计 方法
技术领域
本发明属于智能建筑技术领域，具体涉及一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法。
背景技术
结构设计中普遍采用建筑结构施工图平面整体设计方法(平法)表达，它将结构构件的尺寸和配筋以平面注写的方式简洁的表示出来，但梁柱节点处钢筋未做深化设计，钢筋信息表达不完整，造成装配式结构预制柱和叠合梁深化设计困难。
受传统二维 CAD设计模式的局限，装配式结构设计中，预制柱和叠合梁交汇处设计结果不可避免的存在钢筋碰撞、现场安装无法进行等问题。深化设计的合理与否，直接关系着项目的整体成本、后期施工的进度、工程质量，以及后期运营维护的难度。因此需要设计人员不但能够准确绘制深化设计图，还要了解每种类型构件的加工成型工艺和预制构件装配方案，并确保设计数据在成本核算、工厂加工、现场安装及运营维护等环节达到深度共享。所有这些对以二维CAD为基础的设计方式提出了挑战。
WebGl是一种用来在网页上绘制和渲染复杂三维图形，并允许用户与之交互的技术，Three.js是JavaScript编写的WebGl第三方库，提供了非常多的3D显示功能和参数化建模功能，可以用它创建各种装配式结构的三维场景，安装模拟、参数化驱动、碰撞检验及数据信息共享。WebGl技术为在网页上完成装配式结构预制柱和叠合梁深化设计提供了可能。
目前，装配式结构预制柱和叠合梁深化设计多采用人工方式进行，不利于工业化生产，且设计质量受个人的因素影响较大。
发明内容
为了克服现有技术中存在的以上缺陷，本发明提出一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，可有效地提高装配式结构预制柱和叠合梁深化设计的质量和效率。
本发明采用如下技术方案：
一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：建立适用于CAD与WebGl的5节点纵筋端部动态块参数化模型，5节点纵筋端部动态块库，10节点纵筋参数化模型，箍筋412节点参数化模型，拉筋26节点参数化模型；
步骤2：创建柱配筋表；
步骤3：识别梁柱平法施工图，提取梁的定位及平法信息，提取柱定位信息及柱配筋表信息；
步骤4：在梁柱平法施工图中布置梁端钢筋动态块；
步骤5：在梁柱平法施工图中绘制柱纵筋；
步骤6：通过钢筋动态块的参数化设计进行平法施工图中梁柱节点钢筋避让设计；
步骤7：通过图形识别，提取梁柱节点钢筋避让设计信息，生成梁柱构件数据库及二维码；
步骤8：批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图；
步骤9：批量生成基于Web的预制柱和叠合梁深化设计模型。
进一步地，所述步骤1中5节点纵筋端部动态块库是由抗震等级、混凝土强度和钢筋直径确定的单个5节点纵筋端部动态块库的集合，其参数为伸入支座长度、水平偏移距离、竖向偏移距离和弯折长度；
所述10节点纵筋参数化模型是指任意纵向钢筋都可以由起端5节点纵筋动态块和末端5节点纵筋动态块组成；
所述箍筋412节点参数化模型，其参数为4个定位点、12个形状控制点、定位点处的弯折半径、箍筋直径及弯折后平直段长度；
所述拉筋26节点参数化模型，其参数为2个定位点、6个控制描述点、定位点处的弯折半径、拉筋直径及弯折后平直段长度。
进一步地，所述步骤4中所述在梁柱平法施工图中布置梁端钢筋动态块，梁的每一根纵筋为10节点纵筋参数化模型，纵筋两个端部的节点参数是由对应的动态块参数确定；其形成过程如下：根据梁的宽度、钢筋直径、根数、保护层及箍筋确定出纵筋间距；由梁的定位关系确定出钢筋位置坐标；根据混凝土强度、抗震等级和钢筋直径在钢筋动态库找到相应的钢筋动态块。
进一步地，所述步骤5中所述在梁柱平法施工图中绘制柱纵筋，其形成过程如下：根据柱的宽度、钢筋直径、根数、保护层及箍筋确定出柱各面纵筋间距；由柱的定位关系确定出钢筋位置坐标；在相应的位置画柱纵筋。
进一步地，所述步骤6中所述钢筋动态块的参数化设计平法施工图中梁柱节点钢筋避让设计，其操作过程如下：点选钢筋动态块、弹出参数对话框、点选参数相应的值。
进一步地，步骤7中所述梁柱构件数据库和二维码中包含梁柱几何坐标信息、钢筋坐标信息及材料信息；所述二维码中的数据用于模型生成和材料统计。
进一步地，步骤8中所述批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图，其形成过程如下：遍历数据库中的所有构件；再根据梁柱配筋确定箍筋的数量及分布；再由数据绘制10节点纵筋、412节点箍筋、26节点拉筋、最终完成梁柱详图绘制。
进一步地，步骤9中所述生成批量生成基于web的预制柱和叠合梁深化设计模型，其形成过程如下：遍历数据库中的所有构件；再根据梁柱配筋确定箍筋的数量及分布；再由数据生成12节点纵筋模型、412节点箍筋模型、26节点拉筋模型、梁柱几何模型。
进一步地，所述步骤8中叠合梁深化设计图包含顶视图、侧视图、纵向剖面图、横截面图、水平剖面图、梁两端视图、梁定位图、材料表及二维码；所述预制柱深化设计图包含四个面侧视图、纵向剖面图、水平剖面图、柱上端视图、柱下端视图、柱定位图、材料表及二维码。
与现有技术相比，本发明将二维CAD图形和三维WebGl模型有机结合，充分利用CAD图形的简单便捷和WebGl模型的可视化、参数化和轻量化，既保证了方法的易推广，又保证了设计结果的精准；发明中采用5节点钢筋动态块，利用程序在CAD原位成梁柱钢筋，通过动态块钢筋参数的调整，实现基于CAD的钢筋避让，操作简单有效，符合设计者的习惯；发明中通过插件，利用CAD钢筋避让后的数据和WebGl的Three.js库直接在网页自动生成梁柱深化设计三维模型，并可实现三维钢筋的动态调整；本发明深化设计结果为二维CAD深化设计图、三维WebGl模型和存放所有设计参数的二维码，为装配式楼板的工厂加工钢筋下料、钢筋材料统计、混凝土用量及模板用量提取、运维和项目现场安装的安装运维提供了二维图纸、模型和数据支撑。本发明可批量完成梁柱深化设计，可有效地提高装配式结构梁柱深化设计质量、设计效率和智能建造水平。
本发明提供的装配式梁柱建模WebGl技术开发，无需安装插件即可在网页中进行梁柱模型三维浏览及详细属性信息的查询，并可对模型进行交互参式数化调整等功能，实现了信息共享，最大化协同设计，同时为工厂加工和现场安装、运维管理提供了网页支撑。
附图说明
图1是本发明实施流程图；
图2是5节点纵筋端部动态块参数化模型图；
图3是纵筋10节点参数化模型图；
图4是箍筋412节点参数化模型图；
图5是拉筋26节点参数化模型图；
图6是柱配筋表图；
图7是梁端钢筋动态块和柱纵筋平面布置图；
图8是梁柱节点钢筋避让平面布置图；
图9是叠合梁深化设计图；
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施实例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，主要包括：
步骤1：5节点纵筋端部动态块参数化模型，纵筋10节点参数化模型，箍筋412节点参数化模型，拉筋26节点参数化模型；
步骤2：具有完整信息的柱配筋表；
步骤3：识别梁柱平法施工图，提取梁的定位及平法信息，提取柱定位信息及柱配筋表信息；
步骤4：由程序在梁柱平法施工图中布置梁端钢筋动态块；
步骤5：由程序在梁柱平法施工图中绘制柱纵筋；
步骤6：通过钢筋动态块的参数化设计完成平法施工图中所有梁柱节点钢筋避让设计；
步骤7：通过图形识别，提取梁柱节点钢筋避让设计信息，生成梁柱构件数据库及二维码；
步骤8：批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图；
步骤9：批量生成基于Web的预制柱和叠合梁深化设计模型。
所述步骤1中5节点纵筋动态块，其参数为伸入支座长度、水平偏移距离、竖向偏移距离和弯折长度。
所述步骤1中5节点纵筋动态块库是由抗震等级、混凝土强度和钢筋直径确定的单个5节点钢筋动态块的集合。
所述步骤1中纵筋10节点参数化模型是指任意纵向钢筋都可以由起端5节点纵筋动态块和末端5节点纵筋动态块组成。
所述步骤1中箍筋412节点参数化模型，其参数为4个定位点、12个形状描述点、定位点处的弯折半径、箍筋直径及弯折后平直段长度。
所述步骤1中拉筋26节点参数化模型，其参数为2个定位点、6个形状描述点、定位点处的弯折半径、拉筋直径及弯折后平直段长度。
所述步骤2中具有完整信息的柱配筋表，表内包含柱各侧面上的钢筋强度、直径及分布，柱内箍筋强度、直径、箍筋形状及箍筋间距。
所述步骤4中所述由程序在梁柱平法施工图中布置梁端钢筋动态块，其形成过程如下：首先，根据梁的宽度、钢筋直径、根数、保护层及箍筋确定出纵筋间距；再由梁的定位关系确定出钢筋位置坐标；最后根据混凝土强度、抗震等级和钢筋直径在钢筋动态库找到相应的钢筋动态块。
所述步骤5中所述由程序在梁柱平法施工图中绘制柱纵筋，其形成过程如下：首先，根据柱的宽度、钢筋直径、根数、保护层及箍筋确定出柱各面纵筋间距；再由柱的定位关系确定出钢筋位置坐标；最后在相应的位置画柱纵筋。
所述步骤6中所述钢筋动态块的参数化设计完成平法施工图中所有梁柱节点钢筋避让设计，其形成过程如下：点选钢筋动态块、弹出参数对话框、点选参数相应的值。
所述步骤7中所述梁柱构件数据库和二维码中包含梁柱几何坐标信息、钢筋坐标信息及材料信息。
所述步骤8中所述批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图，其形成过程如下：遍历数据库中的所有构件；再根据梁柱配筋确定箍筋的数量及分布；再由数据绘制10节点纵筋、412节点箍筋、26节点拉筋、最终完成梁柱详图绘制。
所述步骤9中所述生成批量生成基于web的预制柱和叠合梁深化设计模型，其形成过程如下：遍历数据库中的所有构件；再根据梁柱配筋确定箍筋的数量及分布；再由数据生成12节点纵筋模型、412节点箍筋模型、26节点拉筋模型、梁柱几何模型。
所述步骤8中所述批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图，叠合梁深化设计图包含顶视图、侧视图、纵向剖面图、横截面图、水平剖面图、梁两端视图、梁定位图、材料表及二维码。
所述步骤8中所述批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图，预制柱深化设计图包含四个面侧视图、纵向剖面图、水平剖面图、柱上端视图、柱下端视图、柱定位图、材料表及二维码。
所述步骤7中所述二维码，二维码中的数据可用于模型生成和材料统计。
实施例1
如图1所示，本发明实施实例提供了一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，该方法分为
步骤1：在CAD平台中创建如图2所示5节点纵筋动态块参数化模型，通过参数值可实现钢筋锚固长度变化、钢筋水平偏移操作、竖向偏移操作和弯折长度调整操作；
创建基于CAD平台的如图3所示纵筋10节点参数化模型，通过参数值可实现纵筋两端锚固长度变化、钢筋水平偏移操作、竖向偏移操作和弯折长度调整操作。图3中参数a为起端弯锚长度，b为起端深入支座长度、c为起端水平偏移距离、f为末端弯锚长度、e为末端深入支座长度、d为末端水平偏移距离。
创建基于CAD平台的如图4所示箍筋412节点参数化模型，箍筋的位置可有4个定位点确定，箍筋的形状可由12个具体控制点确定，12个控制点和4个定位点之间通过定位点旋转半径参数、箍筋直径及平直段的长度及角度建立关联。
创建基于CAD平台的如图5所示拉筋26节点参数化模型，拉筋的位置可有2个定位点确定，拉筋的形状可由6个具体控制点确定，6个控制点和2个定位点之间通过定位点旋转半径参数、箍筋直径及平直段的长度及角度建立关联。
步骤2：创建基于CAD平台的如图6所示具有完整信息的柱配筋表，在柱配筋表内填写柱钢筋及截面信息；
步骤3：识别梁柱平法施工图，提取梁的定位及平法信息，提取柱定位信息及柱配筋表信息；
步骤4：通过CAD二次开发编写程序，由程序在梁柱平法施工图中布置如图7所示梁端钢筋动态块；
步骤5：通过CAD二次开发编写程序，由程序在梁柱平法施工图中绘制如图7所示柱纵筋；
步骤6：通过钢筋动态块的参数化设计完成平法施工图中所有梁柱节点钢筋避让设计；结果如图8所示。
步骤7：通过CAD二次开发编写程序，通过图形识别，提取梁柱节点钢筋避让设计信息，生成梁柱构件数据库及二维码；
步骤8：通过CAD二次开发编写程序，由程序批量生成基于CAD的如图9所示叠合梁深化设计图；
步骤9：通过Web网页开发编写程序，由程序批量生成基于Web的预制柱和叠合梁深化设计模型。

Claims (9)

1.一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤1：建立适用于CAD与WebGl的5节点纵筋端部动态块参数化模型，5节点纵筋端部动态块库，10节点纵筋参数化模型，箍筋412节点参数化模型，拉筋26节点参数化模型；
步骤2：创建柱配筋表；
步骤3：识别梁柱平法施工图，提取梁的定位及平法信息，提取柱定位信息及柱配筋表信息；
步骤4：在梁柱平法施工图中布置梁端钢筋动态块；
步骤5：在梁柱平法施工图中绘制柱纵筋；
步骤6：通过钢筋动态块的参数化设计进行平法施工图中梁柱节点钢筋避让设计；
步骤7：通过图形识别，提取梁柱节点钢筋避让设计信息，生成梁柱构件数据库及二维码；
步骤8：批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图；
步骤9：批量生成基于Web的预制柱和叠合梁深化设计模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于：所述步骤1中5节点纵筋端部动态块库是由抗震等级、混凝土强度和钢筋直径确定的单个5节点纵筋端部动态块库的集合，其参数为伸入支座长度、水平偏移距离、竖向偏移距离和弯折长度；
所述10节点纵筋参数化模型是指任意纵向钢筋都可以由起端5节点纵筋动态块和末端5节点纵筋动态块组成；
所述箍筋412节点参数化模型，其参数为4个定位点、12个形状控制点、定位点处的弯折半径、箍筋直径及弯折后平直段长度；
所述拉筋26节点参数化模型，其参数为2个定位点、6个控制描述点、定位点处的弯折半径、拉筋直径及弯折后平直段长度。
3.根据权利要求1所述的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于，所述步骤4中所述在梁柱平法施工图中布置梁端钢筋动态块，梁的每一根纵筋为10节点纵筋参数化模型，纵筋两个端部的节点参数是由对应的动态块参数确定；其形成过程如下：根据梁的宽度、钢筋直径、根数、保护层及箍筋确定出纵筋间距；由梁的定位关系确定出钢筋位置坐标；根据混凝土强度、抗震等级和钢筋直径在钢筋动态库找到相应的钢筋动态块。
4.根据权利要求1所述的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于，所述步骤5中所述在梁柱平法施工图中绘制柱纵筋，其形成过程如下：根据柱的宽度、钢筋直径、根数、保护层及箍筋确定出柱各面纵筋间距；由柱的定位关系确定出钢筋位置坐标；在相应的位置画柱纵筋。
5.根据权利要求1所述的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于，所述步骤6中所述钢筋动态块的参数化设计平法施工图中梁柱节点钢筋避让设计，其操作过程如下：点选钢筋动态块、弹出参数对话框、点选参数相应的值。
6.根据权利要求1所述的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于，步骤7中所述梁柱构件数据库和二维码中包含梁柱几何坐标信息、钢筋坐标信息及材料信息；所述二维码中的数据用于模型生成和材料统计。
7.根据权利要求1所述的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于，步骤8中所述批量生成基于CAD的预制柱和叠合梁深化设计图，其形成过程如下：遍历数据库中的所有构件；再根据梁柱配筋确定箍筋的数量及分布；再由数据绘制10节点纵筋、412节点箍筋、26节点拉筋、最终完成梁柱详图绘制。
8.根据权利要求1所述的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于，步骤9中所述批量生成基于web的预制柱和叠合梁深化设计模型，其形成过程如下：遍历数据库中的所有构件；再根据梁柱配筋确定箍筋的数量及分布；再由数据生成12节点纵筋模型、412节点箍筋模型、26节点拉筋模型、梁柱几何模型。
9.根据权利要求1所述的一种基于CAD与WebGl的装配式结构预制柱和叠合梁深化设计方法，其特征在于，所述步骤8中叠合梁深化设计图包含顶视图、侧视图、纵向剖面图、横截面图、水平剖面图、梁两端视图、梁定位图、材料表及二维码；所述预制柱深化设计图包含四个面侧视图、纵向剖面图、水平剖面图、柱上端视图、柱下端视图、柱定位图、材料表及二维码。
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