CN111753356B - 一种梁平法配筋图计算机识别分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种梁平法配筋图计算机识别分析方法，采用计算机自动化手段，可有效降低结构设计人员的工作量、提高了图纸的分析校核速度，提高了规范校核的全面性和准确性。本发明全过程模拟结构设计人员对图纸的阅读、分析，将梁平法配筋图中的线条、文字的布置关系转化为结构构件之间、各部分内容之间的组织逻辑关系，并建立方便计算机查询、修改的数据模型，自动分析和校核获得结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种梁平法配筋图计算机识别分析方法，属于建筑工程结构专业领域。
背景技术
梁平法配筋图是一种建筑结构专业中，国家标准的、通过几何图形、文字标注按照一定布置规则来简化表达特定含义的表示方法所形成的图纸。其主要包含混凝土结构、钢筋配筋两方面布置内容。
现有技术中，针对普通的梁平法配筋图纸，没有方法或手段可令计算机自动化识别、理解图纸表达的完整含义，进一步分析其逻辑合理性与规范合规性。
计算机自动识别、分析的实现难点在于，如何模拟人工实现对图纸的阅读、分析、理解。形象地举例来讲，如果梁图纸中提供一条线段，人和计算机都不知道它代表什么；给人两条平行的线段，理解的概率仍然很低；两条平行线两端均附着封闭矩形，人开始猜测这是一段框架梁，两端表示框架柱，并寻求更多信息验证这一猜想。如果在适当位置提供文字标注，人准确理解的概率更高。但是，如若随意选取直线并将其组合，形成的图形无任何实际代表意义。而这一过程如何令计算机理解且自动进行却是个难点，何况图纸复杂、多变、庞大。
当前市面上的结构计算软件，其设计均仅考虑正向输出图纸的方法，而缺少将作为结果呈现的梁平法配筋图，识别、分析并转化为计算机可直接使用的数据模型的方法。因此，当前图纸分析工作在实践中均是由一名经验丰富的结构专业人员担任，人工阅读理解图纸表达的内容，理解后对梁截面、各部分配筋按照国家规范进行逐一条文的验证。人工手段进行理解、分析、计算并检验相关条文所规定的内容需要耗费非常多的精力，设计院也由此需要配备大量的人力，何况，人工处理方法效率低下，疏忽较多且较难避免。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的梁平法配筋图计算机识别分析方法，采用计算机自动化手段，可有效降低结构设计人员的工作量、提高了图纸的分析校核速度，提高了规范校核的全面性和准确性。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A：图纸内容的自动识别与数据模型建立，具体包括以下子步骤：
1)子步骤A1：图元分类：通过分析图纸内图元对象，将图元对象转化为自定义类型的实例的分类集合；按照内容类型划分，有集中标注范畴、几何对象范畴、原位标注范畴、分析无需用到的图形文字四个大类；
2)子步骤A2：创建梁单元，以子步骤A1中得到的集中标注范畴的集合为切入点，具体包括以下子步骤：
a.子步骤A21：确定识别参数：从集中标注范畴的集合中，确定一组集中标注单元，提取各相关个体间的定位参数值作为识别参数值；
b.子步骤A22：分析获得所有集中标注单元：依据子步骤A21得到的识别参数值尝试验证所有分类集合个体的相关性，令相关的个体形成一个集中标注单元；
c.子步骤A23：建立梁单元索引表：为每一个集中标注单元初始化一个梁单元，建立所有梁单元的索引表；
d.子步骤A24：梁单元初步赋值：将集中标注单元个体的内容，赋值给梁单元；
3)子步骤A3：梁线识别、分析：遍历梁单元索引表，识别建立梁单元与梁线的隶属关系，拓展梁单元的实体属性，分析梁单元具体的几何形态，具体包括以下子步骤：
e.子步骤A31：方向、偏移量匹配：从子步骤A1的梁线集合中为每一梁单元筛选满足偏移、方向条件的梁线，将其划入候选集合；
f.子步骤A32：映射配对验证：对子步骤A31获得的候选集合内部进行映射配对验证并筛选，多重配对的按距离优先排序筛选，获得进一步筛选后的梁线集合；
g.子步骤A33：分析梁-墙、梁-柱节点相交属性：检查梁线端点处与分类集合中墙线、柱线碰撞情形，认定相交的，为梁线端点赋值节点相交属性；
h.子步骤A34：连续性分析、标序、计算投影值：通过节点相交属性、中断距离判定梁线中断性质，为符合连续性要求的区间的梁线的标定顺序、计算投影；
i.子步骤A35：基点、梁线在位复核：复核梁单元的基点在子步骤A31～A34获得的梁线区间的投影关系，复核未通过时须进入子步骤A4重分配；
j.子步骤A36：梁单元补充赋值：将满足子步骤A35的梁线分配给当前梁单元，作为它的实体梁线属性值；
4)子步骤A4：梁线重分配：为子步骤A3中未获取梁线的梁单元重新分配梁线，包括以下子步骤：
k.子步骤A41：先序梁单元集合中确定嫌疑目标：针对未获取梁线的梁单元，在先序梁单元集合中筛选几何解析式参数一致的对象；
l.子步骤A42：支座分析，重分配梁线：查询相关梁所有梁线的节点相交属性，分析墙支座处划界错误，重新划界后将梁线重新分配给双方梁单元；
m.子步骤A43：梁线标序、投影值修正。受重分配过程影响的梁单元，重新进行子步骤A34中的标序、投影值计算工作；
5)子步骤A5：分析梁-梁节点相交属性，具体包括以下子步骤：
n.子步骤A51：梁-梁相交分析：遍历所有梁单元，通过其基点、方向、投影界限的计算，罗列所有梁-梁相交情形；
o.子步骤A52：确定相交位置的梁线：利用子步骤A51向量计算得到的相交投影值，得到相交点位处的梁线；
p.子步骤A53：节点相交属性赋值；相交处的梁线，互相查询对方的抗震属性，为各自的节点相交属性赋值；
6)子步骤A6：原位标注分配，确定梁跨单元：通过梁线节点相交属性与原位标注分类集合，分析包含的梁跨单元组织结构，具体包含以下子步骤：
q.子步骤A61：初步分配原位标注至梁单元层面：依据梁单元的基点、方向和投影界限属性确定图纸空间范围，从分类集合中筛选满足要求的原位标注，分配至梁单元；
r.子步骤A62：确定当前梁单元划分梁跨所需的判断条件：查询当前梁单元是否参与抗震，确定作为梁跨划分依据的决定性、非决定性两类判断条件；
s.子步骤A63：初步确定梁跨并验证：依据决定性判断条件确定支座位置，随即验证梁跨单元数目是否缺失；
t.子步骤A64：细分梁跨单元：验证跨数存有缺失的，进行梁跨单元细分，即分析非决定性条件和梁线投影值判断新的支座位置，从而获得细分的新的梁跨；
u.子步骤A65：形成梁跨单元链表，实现数据传递；
v.子步骤A66：梁单元属性表明有悬挑梁端的，分析悬挑梁端位置；
7)子步骤A7：同名从梁内容映射：将同名主梁的截面、配筋信息，映射至同名从梁，具体包含以下子步骤：
w.子步骤A71：建立分析对：查询梁单元索引表，确定每一同名从梁对应的同名主梁，建立分析对，以便实现主梁至从梁的内容的映射；
x.子步骤A72：匹配分析：同名主梁与同名从梁进行梁线层面的匹配，包括梁线数目、长度、各节点相交属性；
y.子步骤A73：内容映射：按照匹配关系将同名主梁的截面、配筋信息映射至同名从梁。
本发明在步骤A之后，还包括步骤B：复核配筋是否满足计算要求：为步骤A获得的梁单元集合逐一判定其各处配筋是否满足计算软件得到的最小配筋数值的要求，具体包括以下步骤：
子步骤B1：配筋结果文件导入：将计算软件生成的配筋结果文件中的相关内容导入至当前模型空间，作为配筋满足计算的合格标准；
子步骤B2：配筋数值匹配：为每一梁单元及其具体包含的梁跨单元，通过几何位置获取与其相关的配筋计算结果数值，并排列；
子步骤B3：确定配筋控制值：将子步骤B2中的多个计算结果数值，转化为各自的单一的控制值；
子步骤B4：配筋比较：比较实际配筋和子步骤B3中的控制值。
本发明在步骤B之后，还包括步骤C：复核是否满足规范条文：为步骤A获得的梁单元集合逐一判定其各处配筋是否满足国家规范相关条文中的计算、构造要求。
本发明在步骤C之后，还包括步骤D：分析报告输出：按照类型、编号顺序，有组织层次地依次输出步骤A中梁单元的内容，并在各处配筋文字邻近位置，标识步骤B、步骤C在各点位的分析结果，对识别、分析存在异常的梁单元，在异常处标明异常原因。
本发明在子步骤A1中，图元按照类型需要分为4大类23小类：一、集中标注范畴：(1)集中标注梁名称文字，(2)集中标注箍筋文字，(3)集中标注纵筋文字，(4)集中标注侧向钢筋文字，(5)集中标注其他文字，(6)集中标注线；二、几何对象范畴：(7)梁线，(8)墙线，(9)柱线，(10)洞口线，(11)填充图案；三、原位标注范畴：(12)梁顶左侧支座原位标注，(13)梁顶右侧支座原位标注，(14)梁顶中部通长筋标注，(15)梁底跨中通长筋原位标注，(16)梁底跨中箍筋原位标注，(17)梁底跨中截面原位标注，(18)梁底跨中侧向钢筋原位标注，(19)梁底跨中标高标注；四、分析无需用到的图形文字：(20)附加箍筋图形和文字，(21)附加吊筋图形与文字，(23)其他图形文字。
本发明在子步骤A33中，碰撞检查具体操作如下：取墙、柱线的数学解析式，代入梁线某一端点坐标，验证点线重合或点点重合的，认定相交。
本发明在子步骤A7后，还包括子步骤A8：可靠性评价，包含三部分内容：(1)子步骤A6、A7过程中的异常；(2)以几何偏差距离表达的原位标注与梁跨的匹配契合度；(3)异常有修正预案的，修正情形；将结果记录在产生上述问题所对应的单元中。
本发明子步骤A62中，决定性条件有：(1)梁-柱相交节点、梁-墙相交节点；(2)容许偏位范围内的上钢筋原位标注，本跨的或相邻梁跨的；(3)相邻梁跨的跨中原位标注，已经得到确认的；非决定性条件有：(1)梁-梁相交节点，相交对象属于抗震梁的；(2)梁-梁相交节点，本身属于非抗震梁的，相交对象属于非抗震梁的；(3)跨中原位标注，并与左右两处决定性/非决定性条件呈近似居中布置的。
本发明子步骤A65中，链是梁跨相互连接的逻辑特性，为模拟这一特性，将梁跨单元按所含梁线的投影值进行排序，形成链表，从而实现链表节点上下的支座属性、原位标注信息的传递。
本发明子步骤A66中，依据最远端支座条件与原位标注信息判断悬挑端位置。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明全过程模拟结构设计人员对图纸的阅读、分析，可将梁平法配筋图中的线条、文字的布置关系转化为结构构件之间、各部分内容之间的组织逻辑关系，并建立方便计算机查询、修改的数据模型，自动分析和校核获得结果，从而极大地降低结构专业人员的分析计算工作量，提高了图纸的分析校核速度，提高了校核的全面性和准确性。
附图说明
图1和2为本发明实施例的路线图。
图3-6是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
名词定义：
集中标注单元：同属于一根梁的集中标注层面的各方面要素，如标注线、梁名称、箍筋、配筋等，提取其内容、组织关系形成的单一研究对象。
梁单元：计算机自定义类的实例，某一梁经过结构化分析后在内存中的具体代表，包含完整的从属对象的内容信息和组织逻辑关系。
梁跨单元：计算机自定义类的实例，是梁单元的子对象，是经过结构化分析后某一梁跨在内存中的具体代表，包含某一跨的所有从属的内容信息和组织逻辑关系。
基点：特指梁单元具体几何图形上引出集中标注线的点。
投影值：梁单元基点为原点，方向同梁单元一致的向量上，某特定点的投影点对应的一维坐标值。
数据模型：特指梁平法配筋图识别分析后获得的结构化的数据库，是梁单元的实例集合，包含图纸中所有的内容和组织逻辑关系。
同名主梁、同名从梁：通常的图纸中，名称相同的多根梁应仅有一根具备完整的集中标注和原位标注，其余梁的标注全部省略；有完整标记的，定义为同名主梁；省略标记的，定义为同名从梁；同名从梁各处的截面、配筋等信息均依靠查询同名主梁对应位置而获得。
本发明实施例包括如下步骤：
1.步骤A：图纸内容的自动识别与数据模型建立。具体包括以下子步骤：
1)子步骤A1：图元分类。在CAD平台中用户打开图纸文件，程序在内存中主动获取图纸模型空间内所有的图元实例，按照类型进行分类。对于文本性质的图元，进一步采用正则表达式对文本内容进行匹配分类。若所有图元已经对图层进行过标准化，可依据图层进行更准确的分类和筛选。说明一下几点：
a.图元按照类型需要分为4大类23小类：一、集中标注范畴：(1)集中标注梁名称文字，(2)集中标注箍筋文字，(3)集中标注纵筋文字，(4)集中标注侧向钢筋文字，(5)集中标注其他文字，(6)集中标注线；二、几何对象范畴：(7)梁线，(8)墙线，(9)柱线，(10)洞口线，(11)填充图案；三、原位标注范畴：(12)梁顶左侧支座原位标注，(13)梁顶右侧支座原位标注，(14)梁顶中部通长筋标注，(15)梁底跨中通长筋原位标注，(16)梁底跨中箍筋原位标注，(17)梁底跨中截面原位标注，(18)梁底跨中侧向钢筋原位标注，(19)梁底跨中标高标注；四、分析无需用到的图形文字：(20)附加箍筋图形和文字，(21)附加吊筋图形与文字，(23)其他图形文字。其中原位标注(12)～(19)的分析还将可能需要文字对齐属性。
b.此处得到的分类集合中的个体，不再是图元实例本身，而是轻量化的自定义类型实例，其包含了图元必要的部分属性，和后续需要的其他拓展属性，如子步骤A33中的节点相交属性。
c.此处各分类集合是所有图元按照性质、内容不同进行的分类。可以通过集合中的各个对象，得到各自代表的内容，但是无法直接读取获得他们之间的组织逻辑关系，组织逻辑关系需要后续一点一点建立。
2)子步骤A2：创建梁单元。梁单元组成了未来的数据模型，其内容信息须逐步获取。这部分工作从子步骤A1中的集中标注范畴集合入手。具体包括以下子步骤：
a.子步骤A21：确定识别参数。识别参数是验证各个图元之间相关性的手段，目的是利用该参数快速、有针对性的扫略所有集中标注范畴集合的对象，识别出一个集中标注单元的个体间的组织关系。从步骤A1的第(6)小类中，抓取一集中标注线，搜索第(1)小类中与该标注线两端距离最近的个体，并要求第(2)、(3)小类中必须存在和它呈一定样式整齐排布的集中标注箍筋文字、集中标注纵筋文字等个体，满足后，提取它们之间的边距和间距作为定位参数值，作为本图中匹配剩余所有的集中标注单元的识别参数值。
b.子步骤A22：分析获得所有集中标注单元。当获取了子步骤A21的识别参数后，就可以快速识别其余集中标注单元。具体操作如下，当准备确定一个集中标注时，首先取步骤A1的第(6)小类一个标注线成员，和子步骤A21得到的识别参数去匹配第(1)小类的梁名称文字，匹配后，再尝试依次匹配第(2)小类的箍筋文字、第(3)小类的纵筋文字、第(4)小类的侧向钢筋文字、第(5)小类其他文字。其中，后面三类的匹配允许失败，失败后关闭该集中标注单元的匹配，自动进入下一集中标注单元的匹配。匹配的成员将从原有的集合中移除避免重复匹配。完成所有集中标注范畴内个体的匹配，令相关的个体形成一个集中标注单元。
c.子步骤A23：建立梁单元索引表。索引表的建立明确了对象总体，同时为梁单元之间的互相联系时的数据查询提供便利。具体从每一个识别获取的集中标注初始化一个梁单元，其绝大部分成员属性暂缺，生成索引表；建立所有梁单元的索引表。
d.子步骤A24：梁单元初步赋值。梁单元的最基本信息，可从集中标注信息中获取，获取这些信息后，梁单元获得了大概面貌。梁单元定义中，可由集中标注确定的属性有以下几类：(1)基点、(2)方向、(3)名称、(4)配筋。其中(1)(2)项为必须项，分别为集中标注线的某一特定端点和方向的法向，(3)项为必须项，由正则表达式自动抓取确定，同时也为跨数、悬挑、截面、抗震等自动属性提供数据，如果为同名从梁，部分属性值空缺，(4)项为可选项。由自定义配筋分析类识别，具体分为梁顶通长筋、梁底通长筋、箍筋、侧向钢筋四个方面的内容。如果为同名从梁，属性值空缺。另外还存在其他多种合理的属性值空缺的情形。对于(3)项正则表达式自动识别与参数抓取的具体举例如下：以下正则表达式能实现对合法有效的梁名称的识别和属性值的抓取：^\s*(？<type>\D*L)-？(？<seg>\D*)-？[xyXY]？(？<idx>\d+)(？<sub>[a-z]？)(\s*\((？<span>\d+)(？<ovh>[AB]？)\))？(\s+(？<sec>\d{3,}[xX]\d{3,}))？\s*(？<psv>\S*)\s*$。其中“type”标签定义的表达式“\D*L”和它所处的位置决定了它捕获的必定是代表梁类型的字符串，“seg”返回的是梁所属的区块字符(可空缺)，“idx”返回的是梁序号，“sub”返回的是梁序号的子编号(可空缺)；“span”返回的是跨数字符串，“ovh”返回的是跨数字符串中悬挑部分字母代码(可空缺)，“sec”返回的是截面尺寸部分字符串，“psv”返回附加信息内容(可空缺)。
3)子步骤A3：梁线识别、分析。子步骤A24初步识别的梁单元仅有基本的属性定义，距离一根在图纸中真实存在的具有实体形态的梁还缺少很多信息。其中，至关重要的是梁线的几何形态分布。因此需要以下操作：遍历梁单元索引表，识别建立梁单元与梁线的隶属关系，拓展梁单元的实体属性，分析梁单元具体的几何形态。包括以下子步骤：
a.子步骤A31：方向、偏移量匹配。方向和偏移量是筛选梁线的最基本要素。依据梁单元的基点和方向属性，在子步骤A1的梁线集合中每一梁单元筛选筛选满足方向条件的梁线，其中该方向条件为与集中标注线正交，查询梁单元的宽度信息，进一步筛选满足偏移量要求的梁线，作为候选梁线集合。
b.子步骤A32：映射配对验证。梁单元的实体形态应有多段几何图形表示，每一段几何图形均应由平行且投影大致一致的两条线段组成。对以上性质进行验证，要求对子步骤A31获得的候选集合内部逐一进行映射配对验证，映射采用向量的方法，控制阈值。筛离未满足投影要求的孤立梁线，多重配对时的按距离优先排序筛选，获得进一步筛选后的梁线集合。
c.子步骤A33：分析梁-墙、梁-柱节点相交属性。墙、柱与梁线相交时迫使梁线在画图时断开，其具体断开距离多少影响后续子步骤A34的连续性判断。对子步骤A32的梁线集合与子步骤A1中的墙线、柱线分类集合中的个体成员进行碰撞检查，采用向量的方法。碰撞检查具体操作如下：取墙、柱线的数学解析式，代入梁线某一端点坐标，验证点线重合或点点重合的，认定相交，于是为该处梁线端点赋值节点相交属性，即“与墙相交”、或“与柱相交”。这部分梁线通过节点相交属性表明它们和墙、柱的连接关系。
d.子步骤A34：连续性分析、标序、计算投影值。逻辑上一根梁应有明确的起止范围且连续。而绘图时，相邻梁段间存在与结构柱、墙、梁等相交对象时，线段中断是合理的。连续性验证通过分析其节点相交属性、中断距离综合判定梁线中断性质，保护绘图原因产生的合理断点，放弃不满足连续性要求的梁线集合。同时，符合连续性要求的区间的梁线自动标定顺序、计算投影值。梁单元将自动获取并分析梁线投影值的上下界，作为投影界限属性的数值。
e.子步骤A35：基点、梁线在位复核。复核梁单元的基点在子步骤A31～A34获得的梁线区间的投影关系，集中标注应在梁上，因此梁单元的基点投影应在子步骤A31～A34获得的梁线集合最大起止范围内，若不满足，复核未通过，判定子步骤A31～A34分配内容无效，其所有梁线回归子步骤A1的分类集合，梁单元等待子步骤A4重分配；复核通过时进行子步骤A36。
f.子步骤A36：梁单元补充赋值。将满足子步骤A3的梁线分配给当前梁单元，作为它的实体梁线属性值。需要说明的是，当此梁单元成为后续子步骤A4中的嫌疑目标时，此次赋值有审查修改的可能。同时赋值获得的梁线也缺少节点相关的分析，大部分的节点相交属性为空，也就是说，不清楚这些梁线与谁存在相交。需要后续进一步补充信息。
4)子步骤A4：梁线重分配。子步骤A3中，部分梁单元未能获取任何梁线，多数由先序梁单元的误分配造成。而误分配由支座划界错误导致，支座划界错误因多跨梁各跨的划界未按照标准进行产生。划界是主观问题，无法从源头控制。因此，必须尝试理解这种主观错误，本环节将尝试纠正支座划界，为子步骤A3中未获取梁线的梁单元重新分配梁线。包括以下子步骤：
a.子步骤A41：先序梁单元中确定嫌疑目标。针对未获取梁线的梁单元，在先序梁单元的集合中筛选几何解析式参数一致的梁单元。此类梁单元之间存在重新划分确定界限的可能性。
b.子步骤A42：支座分析，重分配梁线。即重分配情形下的梁单元补充赋值。梁线节点相交属性标记与墙相交的，意味着此处为墙支座。墙支座给梁线带来的间隔较大，此处多为正确的划界位置。查询所有梁线的节点相交属性，分析墙支座处划界错误，重新划界后将梁线重新分配给双方梁单元。
c.子步骤A43：梁线标序、投影值修正。受重分配过程影响的梁单元，重新进行子步骤A34中的标序、投影值计算工作。
5)子步骤A5：分析梁-梁节点相交属性。子步骤A33中分析并标记了与墙线、柱线相交的梁线。对于其他类型的相交，在完成子步骤A3后才能利用其分析结果继续分析。具体包括以下子步骤：
a.子步骤A51：梁-梁相交分析。梁单元层面的相交分析，相比梁线层面的相交分析计算量大大降低。遍历所有梁单元，通过其基点、方向、投影界限的计算，罗列所有梁-梁相交情形。
b.子步骤A52：确定相交位置的梁线。相交的直线梁单元，必定仅存在一处交点。利用子步骤A51向量计算得到的相交投影值，快速定位相交位置，得到相交点位处的梁线。
c.子步骤A53：节点相交属性赋值。梁-梁节点相交属性，其关注点在与对方是否是框架梁、连梁或者其他形式的参与抗震的主梁。相交处的梁线，互相查询对方的抗震属性，为各自的节点相交属性赋值。抗震属性通过前序子步骤A24确定。
6)子步骤A6：原位标注分配，确定梁跨单元。梁单元应包含一个或多个连续的梁跨单元。通过子步骤A3、A4获得的梁线节点相交属性，结合待分配的原位标注分类集合，分析包含的梁跨单元组织结构。具体包含以下子步骤：
a.子步骤A61：初步分配原位标注至梁单元层面。分配仅针对同名的梁单元中具有完整集中标注信息的个体，即同名主梁进行。分配依据梁单元的基点、方向和通过子步骤A3、A4获得的投影界限属性确定的图纸空间范围，在子步骤A1获得的分类集合中按照几何方法筛选。满足要求的原位标注，初步分配至该梁单元。对于无完整集中标注信息的个体，即同名从梁，跳过子步骤A6。
b.子步骤A62：确定当前梁单元划分梁跨所需的判断条件。查询当前梁单元是否参与抗震，确定作为梁跨划分依据的决定性、非决定性两类判断条件。这两类条件的判断因梁而异，取决于梁是否参与抗震这个属性。决定性条件指条件一旦存在，此处必定是梁跨分界点。非决定性条件指，条件满足后此处存在梁跨分界点的可能性。非决定性条件无法做单一满足情形下的判断，需要其他条件或因素同时考虑才能做出判断。决定性条件有：(1)梁-柱相交节点、梁-墙相交节点；(2)容许偏位范围内的上钢筋原位标注，本跨的或相邻梁跨的；(3)相邻梁跨的跨中原位标注，已经得到确认的；非决定性条件有：(1)梁-梁相交节点，相交对象属于抗震梁的；(2)梁-梁相交节点，本身属于非抗震梁的，相交对象属于非抗震梁的；(3)跨中原位标注，并与左右两处决定性/非决定性条件呈近似居中布置的。
c.子步骤A63：初步确定梁跨并验证。依据决定性条件初步确定支座位置，划分梁跨。将梁跨单元与集中标注中记录的跨数进行比较，判断是否缺失。
d.子步骤A64：细分梁跨单元。验证跨数存有缺失的，进行梁跨单元细分，即分析非决定性条件和梁线投影值判断新的支座位置，从而获得细分的新的梁跨。无法得到预期细分的，标记异常。
e.子步骤A65：形成梁跨单元链表，实现数据传递。链是梁跨相互连接的逻辑特性，为模拟这一特性，将梁跨单元按所含梁线的投影值进行排序，形成链表，从而实现链表节点上下的支座属性、原位标注信息的传递。需要说明的是，梁跨单元各处的配筋、截面按照以下方式确定优先级：(1)本跨原位标注存在的，以本跨原位标注中的截面、钢筋为准；(2)支座顶面钢筋本跨原位配筋标记缺失的，而相邻跨对应位置存在的，通过梁跨单元链表自动获取相邻数值，并标记来源；(3)其余的情况下的配筋、截面通过父对象梁单元中的数值确定；
f.子步骤A66：分析悬挑梁端位置。若梁单元属性存在悬挑梁标记，依据最远端支座条件与原位标注信息判断悬挑端位置。典型的悬挑梁端应当存在以下情形中的一种或多种：(1)加密箍筋原位标注；(2)远端支座为空；(3)无远端支座原位钢筋标注；(4)特别标注的截面原位标注；其中情形(1)(2)可作为较为确定的判断条件。评估悬挑梁端的可能性，并标记。
7)子步骤A7：同名从梁内容映射。同名从梁没有具体的标注，须要通过同名主梁处获得截面、配筋等信息。映射时须要保证点位的一一对应。将同名主梁的截面、配筋信息，映射至同名从梁。具体包含以下子步骤：
a.子步骤A71：建立分析对。查询梁单元索引表，确定每一根同名从梁所对应的同名主梁，建立分析对，以便实现主梁至从梁的内容的映射。
b.子步骤A72：匹配分析。要求同名主梁和同名从梁具有极其相似的几何特征。于是，同名主梁与同名从梁进行梁线层面的匹配，包括梁线数目、长度、各节点相交属性。
c.子步骤A73：内容映射。满足匹配时，将同名主梁截面、配筋等信息映射至同名从梁。若不满足匹配，同名从梁在梁单元层面标识异常。
8)子步骤A8：可靠性评价。设计目的是为用户采用分析结果提供建议。包含三部分内容：(1)子步骤A6、A7过程中的异常；(2)以几何偏差距离表达的原位标注与梁跨的匹配契合度；(3)异常有修正预案的，修正情形；将结果记录在产生上述问题所对应的单元中。
2.步骤B：复核配筋是否满足计算要求。完成图纸的识别分析后，计算机可直接利用内存中的数据模型，操作起来非常方便。复核的对象是数据模型中的配筋数值，也就是实际配筋，复核的标准是计算软件得到的各处最小配筋数值，即可为步骤A获得的梁单元集合逐一判断其各处配筋是否满足计算软件得到的最小配筋数值的要求。具体包括以下步骤：
1)子步骤B1：配筋结果文件导入。用户按照需要，选择打开计算软件生成的一个或若干个CAD格式的配筋结果文件，对结果文件的模型空间进行坐标转换，制作块参照，导入至步骤A所在的模型空间，作为配筋满足计算的合格标准。
2)子步骤B2：配筋数值匹配。遍历数据模型中的所有梁单元，针对它的子对象梁跨单元为分析单元，通过基点、方向、投影值等几何位置属性划定图纸范围，搜索子步骤B1块参照中该范围内的配筋计算结果文字，获得后，将文字转化为数值，按照其在梁单元方向上的投影值排列。
3)子步骤B3：确定配筋控制值。子步骤B2获得的数值是多个点位的数值，比较需要单一控制值，不同位置的纵筋、箍筋、扭筋按照自身原则确定，需要不同的控制策略以确定其控制值，具体有：
a.梁顶支座钢筋、抗震梁加密区箍筋：各自对应取所有梁顶的配筋数值中位置最接近支座位置的，即首项或者末项作为控制值；
b.梁顶通长筋、抗震梁非加密区箍筋：各自对应取梁顶的配筋数值中除首末项以外的最大值作为控制值；
c.梁底通长筋、受扭钢筋：各自对应取所有梁底的配筋数值中的最大值作为控制值；
d.非抗震梁箍筋：对应取梁顶的配筋数值中的最大值作为控制值。
4)子步骤B4：配筋比较。比较实际配筋和子步骤B3的配筋控制值。
3.步骤C：复核是否满足规范条文，可选。为步骤A获得的梁单元集合逐一判定其各处配筋是否满足国家规范相关条文中的计算、构造要求。复核过程中所需的参数，除全局参数外，均可方便地直接或者间接从复核对象自身处获得。利用这些参数，按照条文的规定进行计算，即可获得复核结果。
1)子步骤C1：确定适用条文。对每一个梁单元依据其属性确定需要验算的条文范围。每一个梁单元的属性不同，所需验算的条文也不同。例如非抗震次梁、框架梁、连梁、悬挑梁等。可以且应当进行验证的规范有：《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-20106.3.2-1～4、6.3.3-1～3、6.3.5-1、7.2.25，以及《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)类似条文。
2)子步骤C2：复核验算。对梁单元每一处的配筋，逐一进行条文的验算。下面举例一框架梁支座处的配筋，特定条文的复核验证过程：
复核案例：某支座上钢筋处，条文JGJ3-2010第6.3.2-1：
“6.3.2框架梁设计应符合下列要求：
1抗震设计时，计入受压区钢筋作用的梁端截面混凝土受压区高度与有效高度之比值，一级不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。”
本条文属于计算要求，该条文的复核过程如下：
a.支座所属的梁跨单元，查询其父对象梁单元的属性——是否参与抗震属性。值为“是”：继续；“否”：无需复核；
b.全局设置中获取以下参数：抗震等级G，墙混凝土牌号Cw，梁混凝土牌号Cb，钢筋牌号R；
c.查询梁跨单元两端支座节点相交属性，确定用于计算的混凝土牌号C。两端均为“与墙相交”时，采用墙混凝土牌号Cw，其余：采用梁混凝土牌号Cb；
d.计算机自动查表获得混凝土牌号C对应的轴心抗压强度设计值fc，系数a1，详GB50010-2010条文4.1.4、6.2.6；
e.计算机自动查表获得钢筋牌号R对应的抗拉强度设计值fy，详GB50010-2010条文4.2.3；
f.查询梁跨单元中以下属性：(1)目标支座处纵筋As1(其钢筋层数属性值La1)，(2)跨中通长筋As2(其钢筋层数属性值La2)，(3)截面宽度B，(4)截面高度H，(5)箍筋直径Dh；
g.取As为As1、As2两者的较大值，La为对应的钢筋层数La1或La2。Asc为As1、As2的较小值；
h.计算比值ζ＝fy×(As-Asc)/[a1×fc×B×(H-Dh-La×30)]。
i.判定。若抗震等级G为特一级或者一级时，ξ≤0.25验算满足；若抗震等级G为二级或三级时，ξ≤0.35验算满足；若抗震等级为四级时，任意值验算满足；其它情形验算不满足。
4.步骤D：分析报告输出。按照类型、编号顺序，有组织层次地依次输出步骤A中识别得到的梁单元的内容，并在各处配筋文字邻近位置，标识步骤B、步骤C在各点位的分析结果。对识别、分析存在异常的梁单元，在异常处标明异常原因。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤A：图纸内容的自动识别与数据模型建立，具体包括以下子步骤：
1)子步骤A1：图元分类：通过分析图纸内图元对象，将图元对象转化为自定义类型的实例的分类集合；按照内容类型划分，有集中标注范畴、几何对象范畴、原位标注范畴、分析无需用到的图形文字四个大类；
2)子步骤A2：创建梁单元，以子步骤A1中得到的集中标注范畴的集合为切入点，
具体包括以下子步骤：
a.子步骤A21：确定识别参数：从集中标注范畴的集合中，确定一组集中标注单元，提取各相关个体间的定位参数值作为识别参数值；
b.子步骤A22：分析获得所有集中标注单元：依据子步骤A21得到的识别参数值尝试验证所有分类集合个体的相关性，令相关的个体形成一个集中标注单元；
c.子步骤A23：建立梁单元索引表：为每一个集中标注单元初始化一个梁单元，建立所有梁单元的索引表；
d.子步骤A24：梁单元初步赋值：将集中标注单元个体的内容，赋值给梁单元；
3)子步骤A3：梁线识别、分析：遍历梁单元索引表，识别建立梁单元与梁线的隶属关系，拓展梁单元的实体属性，分析梁单元具体的几何形态，具体包括以下子步骤：
a.子步骤A31：方向、偏移量匹配：从子步骤A1的梁线集合中为每一梁单元筛选满足偏移、方向条件的梁线，将其划入候选集合；
b.子步骤A32：映射配对验证：对子步骤A31获得的候选集合内部进行映射配对验证并筛选，多重配对的按距离优先排序筛选，获得进一步筛选后的梁线集合；
c.子步骤A33：分析梁-墙、梁-柱节点相交属性：检查梁线端点处与分类集合中墙线、柱线碰撞情形，认定相交的，为梁线端点赋值节点相交属性；
d.子步骤A34：连续性分析、标序、计算投影值：通过节点相交属性、中断距离判定梁线中断性质，为符合连续性要求的区间的梁线的标定顺序、计算投影；
e.子步骤A35：基点、梁线在位复核：复核梁单元的基点在子步骤A31～A34获得的梁线区间的投影关系，复核通过时进行子步骤A36，复核未通过时须进入子步骤A4重分配；
f.子步骤A36：梁单元补充赋值：将满足子步骤A35的梁线分配给当前梁单元，作为它的实体梁线属性值；
4)子步骤A4：梁线重分配：为子步骤A3中未获取梁线的梁单元重新分配梁线，包括以下子步骤：
a.子步骤A41：先序梁单元集合中确定嫌疑目标：针对未获取梁线的梁单元，在先序梁单元集合中筛选几何解析式参数一致的对象；
b.子步骤A42：支座分析，重分配梁线：查询相关梁所有梁线的节点相交属性，分析墙支座处划界错误，重新划界后将梁线重新分配给双方梁单元；
c.子步骤A43：梁线标序、投影值修正；受重分配过程影响的梁单元，重新进行子步骤A34中的标序、投影值计算工作；
5)子步骤A5：分析梁-梁节点相交属性，具体包括以下子步骤：
a.子步骤A51：梁-梁相交分析：遍历所有梁单元，通过其基点、方向、投影界限的计算，罗列所有梁-梁相交情形；
b.子步骤A52：确定相交位置的梁线：利用子步骤A51向量计算得到的相交投影值，得到相交点位处的梁线；
c.子步骤A53：节点相交属性赋值；相交处的梁线，互相查询对方的抗震属性，为各自的节点相交属性赋值；
6)子步骤A6：原位标注分配，确定梁跨单元：通过梁线节点相交属性与原位标注分类集合，分析包含的梁跨单元组织结构，具体包含以下子步骤：
a.子步骤A61：初步分配原位标注至梁单元层面：依据梁单元的基点、方向和投影界限属性确定图纸空间范围，从分类集合中筛选满足要求的原位标注，分配至梁单元；
b.子步骤A62：确定当前梁单元划分梁跨所需的判断条件：查询当前梁单元是否参与抗震，确定作为梁跨划分依据的决定性、非决定性两类判断条件；
c.子步骤A63：初步确定梁跨并验证：依据决定性判断条件确定支座位置，
随即验证梁跨单元数目是否缺失；
d.子步骤A64：细分梁跨单元：验证跨数存有缺失的，进行梁跨单元细分，即分析非决定性条件和梁线投影值判断新的支座位置，从而获得细分的新的梁跨；
e.子步骤A65：形成梁跨单元链表，实现数据传递；
f.子步骤A66：梁单元属性表明有悬挑梁端的，分析悬挑梁端位置；
7)子步骤A7：同名从梁内容映射：将同名主梁的截面、配筋信息，映射至同名从梁，具体包含以下子步骤：
a.子步骤A71：建立分析对：查询梁单元索引表，确定每一同名从梁对应的同名主梁，建立分析对，以便实现主梁至从梁的内容的映射；
b.子步骤A72：匹配分析：同名主梁与同名从梁进行梁线层面的匹配，包括梁线数目、长度、各节点相交属性；
c.子步骤A73：内容映射：按照匹配关系将同名主梁的截面、配筋信息映射至同名从梁。
2.根据权利要求1所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：在步骤A之后，还包括步骤B：复核配筋是否满足计算要求：为步骤A获得的梁单元集合逐一判定其各处配筋是否满足计算软件得到的最小配筋数值的要求，具体包括以下步骤：
子步骤B1：配筋结果文件导入：将计算软件生成的配筋结果文件中的相关内容导入至当前模型空间，作为配筋满足计算的合格标准；
子步骤B2：配筋数值匹配：为每一梁单元及其具体包含的梁跨单元，通过几何位置获取与其相关的配筋计算结果数值，并排列；
子步骤B3：确定配筋控制值：将子步骤B2中的多个计算结果数值，转化为各自的单一的控制值；
子步骤B4：配筋比较：比较实际配筋和子步骤B3中的控制值。
3.根据权利要求2所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：在步骤B之后，还包括步骤C：复核是否满足规范条文：为步骤A获得的梁单元集合逐一判定其各处配筋是否满足国家规范相关条文中的计算、构造要求。
4.根据权利要求3所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：在步骤C之后，还包括步骤D：分析报告输出：按照类型、编号顺序，有组织层次地依次输出步骤A中梁单元的内容，并在各处配筋文字邻近位置，标识步骤B、步骤C在各点位的分析结果，对识别、分析存在异常的梁单元，在异常处标明异常原因。
5.根据权利要求1所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：在子步骤A1中，图元按照类型需要分为4大类23小类：一、集中标注范畴：(1)集中标注梁名称文字，(2)集中标注箍筋文字，(3)集中标注纵筋文字，(4)集中标注侧向钢筋文字，(5)集中标注其他文字，(6)集中标注线；二、几何对象范畴：(7)梁线，(8)墙线，(9)柱线，(10)洞口线，(11)填充图案；三、原位标注范畴：(12)梁顶左侧支座原位标注，(13)梁顶右侧支座原位标注，(14)梁顶中部通长筋标注，(15)梁底跨中通长筋原位标注，(16)梁底跨中箍筋原位标注，(17)梁底跨中截面原位标注，(18)梁底跨中侧向钢筋原位标注，(19)梁底跨中标高标注；四、分析无需用到的图形文字：(20)附加箍筋图形和文字，(21)附加吊筋图形与文字，(23)其他图形文字。
6.根据权利要求1所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：在子步骤A33中，碰撞检查具体操作如下：取墙、柱线的数学解析式，代入梁线某一端点坐标，验证点线重合或点点重合的，认定相交。
7.根据权利要求1所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：在子步骤A7后，还包括子步骤A8：可靠性评价，包含三部分内容：(1)子步骤A6、A7过程中的异常；(2)以几何偏差距离表达的原位标注与梁跨的匹配契合度；(3)异常有修正预案的，修正情形；将结果记录在产生上述异常问题所对应的单元中。
8.根据权利要求1所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：子步骤A62中，决定性条件有：(1)梁-柱相交节点、梁-墙相交节点；(2)容许偏位范围内的上钢筋原位标注，本跨的或相邻梁跨的；(3)相邻梁跨的跨中原位标注，已经得到确认的；非决定性条件有：(1)梁-梁相交节点，相交对象属于抗震梁的；(2)梁-梁相交节点，本身属于非抗震梁的，相交对象属于非抗震梁的；(3)跨中原位标注，并与左右两处决定性/非决定性条件呈近似居中布置的。
9.根据权利要求1所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：子步骤A65中，链是梁跨相互连接的逻辑特性，为模拟这一特性，将梁跨单元按所含梁线的投影值进行排序，形成链表，从而实现链表节点上下的支座属性、原位标注信息的传递。
10.根据权利要求1所述的梁平法配筋图计算机识别分析方法，其特征在于：子步骤A66中，依据最远端支座条件与原位标注信息判断悬挑端位置。
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