CN111400812B - 一种基于bim的装配式结构剪力墙加工图设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，属于智能建筑技术领域，该方法主要包括剪力墙建模族、加工图族、BIM建模和生成加工图四部分组成。建模过程为剪力墙配筋参数表格建立、不含配筋的剪力墙BIM建立、通过名称建立BIM模型中剪力墙与剪力墙配筋参数表格建立一一对应关系、获取BIM模型中剪力墙的几何坐标和剪力墙配筋参数表格的数据、将几何坐标和配筋表格数据与剪力墙建模族相互关联，完成剪力墙内钢筋模型的建立，交互式调整BIM模型中的钢筋，实现钢筋避让设计；生成加工图包括BIM模型识别、生成数据二维码、与加工图族参数关联批量生成加工图。

Description

一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法

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BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法。

背景技术

构件加工图的设计是装配式结构设计中的重要环节，加工图要求精细、表达全面、不允许出现设计错误和遗漏，以免现场安装无法进行。加工图设计的合理与否，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。加工图的设计数据贯穿于构件成本、材料采购、工厂加工及现场安装等环节，要求数据具有较好的共享性。装配式结构设计中构件加工图设计不但要求设计人员能够准确绘制出构件加工图，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，BIM技术逐渐成为装配式剪力墙结构加工图设计的有效方法。

与传统的基于CAD设计过程进行对比，基于BIM技术的加工图设计过程中构件以族的形式存在，具有强大的参数化建模功和可视化功能，在BIM中可进行多个深化设计方案对比，可以自动统计工程量信息，更节约时间，提高设计效率。在各个构件模型模拟装配完成后，可进行碰撞检测，检查每个节点，是否有碰撞和错误。目前结合BIM技术进行装配式结构设计的软件有鸿业、PKPM、盈建科等。

目前，BIM软件中钢筋建模操作复杂、建模效率低下，无法实现装配式剪力墙结构加工图的批量设计，现有BIM软件未提供加工图的出图、无法实现构件信息深度共享。

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BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，可有效地提高装配式结构剪力墙加工图设计的质量和效率。

本发明采用如下技术方案：

一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，该方法主要包括剪力墙建模族、加工图族、BIM建模和生成加工图四部分组成。所述建模族包括连梁族、暗柱族、墙体族、构造墙族；所述加工图族包括图框族、墙体剖面族、洞口处以及洞口上下墙体剖面族、洞口处以及洞口左右墙体配筋族、外叶墙族、材料表族及二维码族。

进一步的所述的建模过程为剪力墙配筋参数表格建立、不含配筋的剪力墙BIM建立、通过名称建立BIM模型中剪力墙与剪力墙配筋参数表格的一一对应关系、获取BIM模型中剪力墙的几何坐标和剪力墙配筋参数表格的数据、将几何坐标和配筋参数表格数据与剪力墙建模族相互关联，完成剪力墙内钢筋模型的建立，交互式调整BIM模型中的钢筋，实现钢筋避让设计。

进一步的所述的生成加工图包括BIM模型识别、生成数据二维码、与加工图族参数关联批量生成加工图。

所述的建模族建立采用三维构件族库形式构建参数化构件，首先对剪力墙体根据内外叶构造和内墙组成进行划分，其次采用BIM中的“公制常规模型”放样族属性对整个剪力墙体进行参数化的建模部分。采用嵌套以及构件显示隐藏性来保证构件族之间的连接，利用尺寸约束和结构约束对族参数进行标注和约束关系。另外参数部分包括墙体中暗柱尺寸、箍筋长和宽、混凝土保护层厚度、上部下部水平钢筋排布间距、腰筋拉筋排布间距、竖向钢筋间距、各类钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长等，最后也应关注各类钢筋之间的排布方式和间距等问题。

所述的加工图族的建立采用二维图集的形式构建参数化图集，利用BIM 中的族属性对整个图框、各类剖面、材料表和二维码建立族类型，并赋予参数，保证参数与建模族的参数一一对应关系。其中参数部分除了要考虑所述剪力墙建模族需用的参数外还应关注材料表族涉及的参数，材料表中包括钢筋的编号、位置、加工尺寸、直径、基本形状、个数、重量等。

另外的二维码族包含的参数叠合板几何坐标信息、混凝土信息，桁架坐标信息、吊点坐标信息、两个方向上钢筋布置坐标信息及材料用量信息等。另外，二维码族根据上述加工图所提供的参数信息自动生成并储存内容，二维码信息可用于模型创建、钢筋下料、混凝土用量及模板用量提取。

所述的建模过程中剪力墙配筋参数表格建立是利用外部的Excel建立构件外部的参数列表清单，输入的参数包括墙体混凝土自身部分和墙内各划分处的钢筋排布部分。

所述的建模过程中不含配筋的剪力墙BIM模型的建立包含无洞口墙、单洞口墙、双洞口墙以及其他特殊墙类型。其中剪力墙的BIM模型可以为无洞口、单洞口或者双洞口等。

所述的建模过程中通过名称建立BIM模型中剪力墙与剪力墙配筋参数表格的一一对应关系，将剪力墙配筋参数表格所描述的构件信息利用Revit二次开发插件形式或者共享参数的形式添加至不含配筋的剪力墙BIM模型中，保证两个部分的参数相统一。

所述的建模过程中获取BIM模型中剪力墙的几何坐标和剪力墙配筋参数表格的数据、将几何坐标和配筋表格数据与剪力墙建模族完成剪力墙内钢筋模型的建立，所述剪力墙配筋参数表格的建立为墙内钢筋实例化和配筋数据的支持，所述不含配筋的剪力墙BIM模型的建立为墙内钢筋实例化提供了外置混凝土墙体的坐标参数的支持，利用二次开发的手段以及上述操作提供的钢筋信息参数和混凝土剪力墙的坐标参数调用第一部分所建立的剪力墙建模族，使得剪力墙建模族中的各部分实体钢筋根据调用参数的控制和改变，逐个附着在步骤二所建立的剪力墙BIM模型中，达到钢筋实例化。

所述的建模交互式调整BIM模型中的钢筋，实现钢筋避让设计，是利用三维显示模式以及各处立面、剖面视图检查墙内钢筋的排布情况，三维模式及时发现钢筋碰撞问题，利用修改参数的方式轻松解决碰撞问题，实现钢筋的避让。

所述的生成加工图，是在建立好剪力墙BIM模型的配筋问题以及实现钢筋避让的前提下，进行加工图的出图以及批量生产。

所述的BIM模型识别，对已经实现墙内配筋的剪力墙BIM模型进行识别，利用Revit二次开发代码工具对带有配筋的剪力墙BIM模型进行自动的扫描，内容包括模型的位置以及模型内部配筋的情况。

所述的生成数据二维码是根据已的识别结果，生成二维码，此处的二维码不同于传统意义上的二维码，传统意义上的二维码只是一个地址的跳转工具和媒介，这里生成的数据二维码只是一个数据存储的信息库，针对每一面墙生成唯一的二维码，将各类数据参数存储在其中。

优选的，当加工作业的机器或者施工人员想要运用该图纸的相关参数以及模型时，扫描位于图纸上的二维码即可得到所有的参数数据。若是加工的机器则数据直接存储于加工机器中无需人工操作，实现自动化操作；若是人的扫描则需要利用专门的APP的扫描功能对图纸进行扫描。

所述的与加工图族参数关联批量生成加工图纸，此处与所述的加工图族相关联。模型识别结束后，系统将会把识别到的一面墙的各类信息参数传输到加工图族，信息通过名称与加工图族中相对应的位置参数一一对应，达到一个信息添加的目的，实时的将参数设定和修改信息发送到加工图族并绑定，随构件加工的要求的需要，最终实现任意调取任意墙的加工图并进行加工图的批量生产。

本发明的优点与效果为：

本发明针对装配式剪力墙深化设计的特点提出了混凝土和钢筋分离的参数化建模方法，剪力墙划分为无洞口墙、单洞口墙、双洞口墙以及其他特殊墙类型，将复杂的钢筋建模拆分成相对独立的连梁族、暗柱族、墙体族、构造墙族、外叶墙族，墙的类型和钢筋族关联，墙的参数和钢筋参数通过Excel录入、再利用插件将表格数据与BIM模型关联、实现钢筋族实例化。发明中利用钢筋族的参数化可实现本层水平筋及上下层竖向筋的三维可视化避让，消除安装中的钢筋碰撞隐患。加工图族中二维码存储的数据参数可直接用于生成三维模型和数据的读取，省去了人为输入参数和参数对接的麻烦，真正达到了智能化的建造和智能化出图。本发明提出的装配式剪力墙深化设计方法、建模简单，可操作性强、数据可重复利用，同时较好的解决了钢筋碰撞和批量出图问题，提高了设计的质量和效率。

附图说明

图1是本发明实施的流程图；

图2是本发明设计的连梁建模族模板；

图3是本发明设计的暗柱族模板；

图4是本发明设计的墙体族建模族；

图5是本发明设计的外叶墙族模板；

图6是本发明设计的墙体剖面加工图族；

图7是本发明设计的洞口处以及洞口上下部分的剪力墙剖面图；

图8是本发明设计的洞口处以及洞口左右部分的剪力墙剖面图；

图9是本发明设计的加工图样例；

图10是本发明设计的墙体划分图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施案例对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。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。

本发明将装配式结构剪力墙加工图设计分为剪力墙钢筋建模族、加工图族、BIM建模和生成加工图四部分组成。各部分之间的交互工作流程可参照图1发明实施流程图所示。

1、剪力墙建模族方法如下：

建模族族包括连梁族、暗柱族、墙体族、构造墙族、外叶墙族

（1）连梁族（如图2连梁建模族模板）利用Revit中“公制常规模型”放样得到，并添加参数信息。参数包括箍筋长和宽、混凝土保护层厚度、上部下部水平钢筋排布间距、腰筋拉筋排布间距、各类钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长等，最后也应关注各类钢筋之间的排布方式和间距等问题。

（2）暗柱族（如图3暗柱族模板）利用Revit中“公制常规模型”放样得到，并添加参数信息。墙体中暗柱尺寸、箍筋长和宽、混凝土保护层厚度、竖向钢筋间距和个数、各类钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长等。

（3）墙体族（如图4墙体族建模族）利用Revit中“公制常规模型”放样得到，并添加参数信息。混凝土保护层厚度、水平和竖向钢筋间距、个数、各类钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长等。

（4）构造墙族利用（如图5外叶墙族模板）Revit中“公制常规模型”放样得到，并添加参数信息。混凝土保护层厚度、水平和竖向钢筋间距、个数、各类钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长等。

2、加工图族（如图9）包括图框族、墙体剖面族、洞口处以及洞口上下墙体剖面族、洞口处以及洞口左右墙体剖面族、外叶墙族、材料表族。

（1）连图框组利用revit软件中利用“样板文件”中的标题栏图纸建立图框族，添加参数包括项目名称、构件编号、出图日期等。

（2）墙体剖面族（如图6墙体剖面加工图族）是在revit软件中利用常规模型放样建立混凝土部分及钢筋实体部分、设定参数。参数包括墙体结合参数，暗柱钢筋、连梁钢筋、墙体钢筋及构造墙体配筋等钢筋参数。其中除上述的图框族以及各类的剖面图之外，还应建立外叶墙加工图族，参数包括竖向钢筋。水平钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长等, 考虑到各类钢筋的结构作用的问题，适当添加固定钢筋、拉筋等，并对其设置参数。

建立材料表族，材料表中包括钢筋的编号、位置、加工尺寸、直径、基本形状、个数、重量等参数。

建立二维码族。二维码内储存了叠合板几何坐标信息、混凝土信息，桁架坐标信息、吊点坐标信息、两个方向上钢筋布置坐标信息及材料用量信息等。

进一步的在revit软件中对图框族中利用常规标题栏建立钢筋材料表二维码族，二维码族根据上述加工图所提供的参数信息自动生成并储存内容，二维码信息可用于模型创建、钢筋下料、混凝土用量及模板用量提取。

（3）洞口处以及洞口上下墙体剖面族（如图7）是在Revit中利用常规模型中的放样操作建立二维图族，参数包括墙体中暗柱尺寸、箍筋长和宽、混凝土保护层厚度、上部下部水平钢筋排布间距、腰筋拉筋排布间距、竖向钢筋间距、各类钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长等。

（4）洞口处以及洞口左右墙体剖面族（如图8）建族方式和设参方式同所述（3）。

（5）外叶墙族是在Revit中利用常规模型中的放样操作建立二维图族，与建模族中的构造墙族相对应，参数包括竖向钢筋。水平钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长等, 考虑到各类钢筋的结构作用的问题，适当添加固定钢筋、拉筋等，并对其设置参数。

（6）材料表族是利用revit软件中利用“样板文件”中的标题栏图纸建立，材料表中包括钢筋的编号、位置、加工尺寸、直径、基本形状、个数、重量等参数。

（7）二维码族内储存了叠合板几何坐标信息、混凝土信息，桁架坐标信息、吊点坐标信息、两个方向上钢筋布置坐标信息及材料用量信息等。同时，二维码族根据上述加工图所提供的参数信息自动生成并储存内容，二维码信息可用于模型创建、钢筋下料、混凝土用量及模板用量提取。

3.建模过程

（1）剪力墙配筋参数表格建立是用Excel建立构件外部的参数列表清单，输入墙体所需的参数信息，包括墙体混凝土自身部分和墙内各划分处的钢筋排布部分。

（2）不含配筋的剪力墙BIM建立是利用Revit结构模板建立新项目，其中剪力墙的BIM模型可以为无洞口、单洞口或者双洞口等。

（3）通过名称建立BIM模型中剪力墙与剪力墙配筋参数表格的一一对应关系用Revit二次开发插件形式或者共享参数的形式添加进不含配筋的剪力墙BIM模型中。

（4）获取BIM模型中剪力墙的几何坐标和剪力墙配筋参数表格的数据、将几何坐标和配筋表格数据与剪力墙建模族完成剪力墙内钢筋模型的建立，所述剪力墙配筋参数表格提供墙内钢筋排布和配筋数据，不含配筋的剪力墙BIM模型的建立提供坐标参数，即混凝土墙体的长、宽、高、洞口高、洞口宽、洞口位置属性、连梁高、构造墙高以及左右暗柱的长宽高、左右墙体的长宽高等。利用二次开发的手段和上述操作中提供的钢筋信息参数和混凝土剪力墙的坐标参数调用建立的剪力墙建模族，使得剪力墙建模族中的各部分实体钢筋根据调用参数的控制和改变，逐个附着在无配筋的剪力墙BIM模型中，达到钢筋实例化，即为剪力墙BIM模型进行配筋。

（5）交互式调整BIM模型中的钢筋，实现钢筋避让设计，利用三维显示模式以及各处立面、剖面视图检查墙内钢筋的排布情况，三维模式及时发现钢筋碰撞问题，利用修改参数的方式轻松解决碰撞问题，实现钢筋的避让。

4、生成加工图包括

（1）BIM模型识别，对已经实现墙内配筋的剪力墙BIM模型进行识别，利用Revit二次开发代码工具对带有配筋的剪力墙BIM模型进行自动的扫描，内容包括模型的位置以及模型内部配筋的情况。

（2）生成数据二维码，根据识别结果，生成二维码，此处的二维码不同于传统意义上的二维码，传统意义上的二维码只是一个地址的跳转工具和媒介，这里生成的数据二维码只是一个数据存储的信息库，针对每一面墙生成唯一的二维码，将各类数据参数存储在其中。

（3）与加工图族参数关联批量生成加工图，模型识别结束后，系统将会把识别到的一面墙的各类信息参数传输到加工图族，信息通过名称与加工图族中相对应的位置参数一一对应，达到一个信息添加的目的，实时的将参数设定和修改信息发送到加工图族并绑定，随构件加工的要求的需要，便可任意调取任意墙的加工图并进行加工图的批量生产。

Claims (6)

1.一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，其特征在于：所述方法包括在Revit中建立剪力墙建模族、加工图族，在Revit中进行BIM建模并生成加工图；所述建模族包括连梁族、暗柱族、墙体族、构造墙族；所述加工图族包括图框族、墙体剖面族、洞口处以及洞口上下墙体剖面族、洞口处以及洞口左右墙体配筋族、外叶墙族、材料表族及二维码族；所述的建模过程为建立剪力墙配筋参数表格、建立不含配筋的剪力墙BIM模型、通过名称建立BIM模型中剪力墙与剪力墙配筋参数表格的一一对应关系、获取BIM模型中剪力墙的几何坐标和剪力墙配筋参数表格的数据、将几何坐标和配筋参数表格数据与剪力墙建模族相互关联，建立剪力墙内钢筋模型，交互式调整BIM模型中的钢筋，进行钢筋避让设计；所述的生成加工图包括BIM模型识别、生成数据二维码、与加工图族参数关联批量生成加工图；

所述建立剪力墙建模族是采用三维构件族库形式构建参数化构件，对剪力墙体根据内外叶构造和内墙组成进行划分，采用BIM中的族属性对整个剪力墙体进行参数化的建模，采用嵌套以及构件显示隐藏性来保证构件族之间的连接，利用尺寸约束和结构约束对族参数进行标注和约束关系；参数部分包括墙体中暗柱尺寸、箍筋长和宽、混凝土保护层厚度、上部下部水平钢筋排布间距、腰筋拉筋排布间距、竖向钢筋间距、各类钢筋长、直径、弯钩角度和弯钩长，各类钢筋之间的排布方式和间距涵盖在考虑范围之内；

所述加工图族的建立采用二维图集的形式构建参数化图集，利用BIM中的族属性对整个图框、剖面、材料表和二维码建立族类型，并给出参数，所述参数与建模族的参数一一对应，其中参数部分包括剪力墙建模族参数、材料表族参数；

所述通过名称建立BIM模型中剪力墙与剪力墙配筋参数表格的一一对应关系为将剪力墙配筋参数表格所描述的构件信息利用Revit二次开发插件形式或者共享参数的形式添加至不含配筋的剪力墙BIM模型中，使两个部分的参数相统一。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，其特征在于：所述建立剪力墙配筋参数表格为墙内钢筋提供实例化和配筋数据的支持；所述建立不含配筋的剪力墙BIM模型为墙内钢筋实例化提供了外置混凝土墙体的坐标参数的支持，利用二次开发的手段以及钢筋信息参数和混凝土剪力墙的坐标参数调用建立的剪力墙建模族，使得剪力墙建模族中的实体钢筋根据调用参数的控制和改变，逐个附着在建立的剪力墙BIM模型中，达到钢筋实例化。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，其特征在于：建立交互式调整BIM模型中的钢筋，进行钢筋避让设计是利用三维显示模式以及各处立面、剖面视图检查墙内钢筋的排布情况，通过修改参数进行钢筋避让设计。

4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，其特征在于：所述BIM模型识别为对已经实现墙内配筋的剪力墙BIM模型进行识别，利用Revit二次开发代码工具对带有配筋的剪力墙BIM模型进行自动的扫描，内容包括模型的位置以及模型内部配筋的情况。

5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，其特征在于：所述生成数据二维码是根据已识别结果生成二维码，所述二维码为一个数据存储的信息库，针对每一面墙生成唯一的二维码，将数据参数存储在其中。

6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式结构剪力墙加工图设计方法，其特征在于：所述与加工图族参数关联批量生成加工图为模型识别结束后，系统将会把识别到的墙的信息参数传输到加工图族，信息通过名称与加工图族中相对应的位置参数一一对应，实时将参数设定和修改信息发送到加工图族并绑定，调取墙的加工图并进行加工图的批量生产。

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