CN112257137A - 一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑结构设计技术领域，具体公开了一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，包括以下步骤：1)生成中间数据文件；2)创建BIM模型；3)储存计算数据；4)自动绘制施工图；5)同步导出施工图。为了解决现有的建筑结构BIM正向设计因以人工绘图为主要设计方法而消耗过多时间且信息化程度较低的问题，本发明通过生成中间数据文件、创建BIM模型、储存计算数据、自动绘制施工图以及导出施工图，实现了计算模型构件与BIM模型构件的一一关联，能够同步计算模型增量更新，以及完成建筑结构BIM正向自动化设计。

Description

一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法

技术领域

本发明涉及建筑结构设计技术领域，具体是一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法。

背景技术

建筑结构设计一般是指建筑承重构件(如柱、梁、墙、楼板等)的布置与计算，以及构件使用的材料、形状、大小及内部钢筋构造的工程图样的绘制工作。其中，建筑信息模型(BIM，即Building Information Modeling)作为一种以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计，在建筑结构设计中有着重要地位。

目前，大多设计单位在进行建筑结构BIM正向设计时，其设计方式还是传统的以人工绘图为主的设计方法，消耗的时间远多于传统的二维CAD设计，同时其设计成果的信息化程度也较低，无法为下游生产环节提供可靠的信息数据。因此，设计一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，成为目前亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)生成中间数据文件：读取YJK软件或PKPM软件的计算模型信息并生成中间数据文件；其中，所述YJK软件即北京盈建科软件股份有限公司的YJK建筑结构设计软件，所述PKPM软件即中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所研发的PKPM工程管理软件，所述中间数据文件包括几何数据文件和配筋数据文件(即设计相关数据文件)；

2)创建BIM模型：读取步骤1)中生成的几何数据文件并进行优化，再在Revit中自动生成三维BIM模型以及各楼层平面视图；

3)储存计算数据：读取步骤1)中生成的配筋数据文件，通过从严到松匹配方法将计算模型配筋数据存入与之匹配的BIM模型的各个构件当中并生成计算数据进行储存；

4)自动绘制施工图：读取步骤3)中储存的计算数据，根据设计方案生成符合要求的结构施工图；

5)同步导出施工图：利用Revit导出接口将步骤4)中得到的结构施工图导出为Dwg文件，同时通过对各图层、线型进行编辑处理，将各文字转换为对应的文字样式及图层，进而可以将施工图信息准确储存于Dwg文件中。

作为本发明进一步的方案：步骤2)中，所述优化包括坐标的标准化优化、不规则梁段的数据化关联以及剪力墙与普通墙的分类。

作为本发明进一步的方案：所述坐标的标准化优化，用以解决计算模型精度不足的问题，包括以下步骤：

a)求解所有墙线、梁线、柱线相对于X轴正向的夹角；

b)将角度偏差在允许范围内的构件归为一组；

c)确定同一分组中的典型角度，当接近0°或90°时取0°或90°，当接近其他角度时，以出现最多的角度作为该分组的典型角度；

d)将每组构件按该组的典型角度进行修正，柱构件在宽度和高度方向同时进行角度修正；

e)以提供典型角度的构件作为基准，修正该分组中所有构件与该构件(提供典型角度的构件)的距离，使距离为整数；

f)将角度与距离修正后的数据保存回BIM构件，作为最终的定位坐标，即可。

作为本发明进一步的方案：所述不规则梁段的数据化关联，用于解决折线梁、变截面梁、不规则弧形梁等难以用按单跨建模的问题，包括以下步骤：

a)根据弯矩、剪力及周边梁相互关系，完成梁段识别，其中，不规则梁段由多个梁单元组成，但是力学上仍为一跨；

b)建模时按组成不规则梁段的梁单元依次建模，同时在每个梁单元交接位置记录与之连接的梁单元的索引编号，通过索引编号联系各个梁单元，常规梁段索引编号为空；

c)当从BIM模型中提取梁段数据时，若索引编号不为空，则按编号查找指定梁单元，直到组成完整梁段为止。

作为本发明进一步的方案：所述剪力墙与普通墙的分类，包括以下步骤：

a)通过计算模型信息，确定地下室顶板所在标高，在此定义该标高为Lev；

b)将Lev以上的墙体定义为数组A，将Lev以下的墙体定义为数组B；

c)遍列数组B中的每一个元素，当数组B中的墙体局部或全部在数组A中找不到对应元素时，则认为该墙体的局部或全部未伸出地面，未伸出地面的部分被定义为普通墙体，以此为原则，将墙体进行分类建模；用于解决由于计算模型导出的墙体未对剪力墙、挡土墙、人防墙进行明确区分，当施工图绘制时，各类构件配筋方式不同，按同一类型建模会导致后续施工图无法完成的问题。

作为本发明再进一步的方案：步骤3)中，所述从严到松匹配方法包括以下步骤：

a)读取中间数据文件，生成源于计算模型的构件类数组A；其中，所述构件包括梁、板、墙、柱和支撑；

b)读取BIM模型，生成源于BIM模型的构件类数组B；

c)按照从严到松的匹配法则对构件类数组A中的构件与构件类数组B中的构件之间进行匹配；具体的，先给予一个非常严的容差条件a进行计算模型构件与BIM模型构件之间的匹配，对已经匹配成对的构件，进行标识；如果有构件在容差a条件下未完成匹配，则将容差条件a放松到容差条件b，对在容差条件a下未完成配对的构件继续进行匹配；如果在容差条件b下，仍然有构件未完成匹配，则继续放松容差条件，重复上述过程直至将容差条件放松到容差上限Max；由于计算模型与BIM模型之间可能存在部分偏差，计算模型构件与BIM模型构件之间难以完全精确的一一映射，通过采用从严到松的匹配法则进行计算模型与BIM模型的匹配，保证了设计文件的准确性与可靠性；

d)将完成匹配的数组A中构件信息写入与之匹配的数组B中对应的构件当中。

作为本发明再进一步的方案：步骤4)中，所述结构施工图包括楼板施工图、柱施工图、墙施工图、梁施工图以及节点施工图。

作为本发明再进一步的方案：所述楼板施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据(包括各个梁、墙中储存的楼板支座设计所需数据)，在支座两侧各取一参考点，通过射线法遍历楼板信息，判断参考点是否在其中某楼板中，同时分析支座两侧是否存在楼板、楼板板厚、楼板标高、楼板是否采用通长筋设计等信息，并根据行业规范要求及楼板设计方案，进行支座钢筋的初步设计；

b)读取各个楼板中的所储存的楼板板底钢筋设计所需数据，然后根据行业规范要求及楼板设计方案进行楼板板底钢筋的初步设计；

c)分析相邻支座的间距、钢筋面积、相连楼板标高等信息，将支座钢筋、板底钢筋的初步设计结果进行归并；其中，所述支座钢筋的归并策略为：当相邻支座间距小于给定值，并且角度小于给定值，相互间存在投影重叠，则按照投影重叠区作为可归并区段进行归并；

d)将支座钢筋、板底钢筋存在位置冲突的地方进行避让设计。

作为本发明再进一步的方案：所述柱施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据，同时读取BIM模型中的柱单元信息，按照几何关系将竖向投影位置一致的柱单元合并形成整柱数组；

b)将整柱数组中段数相同、标高相同、截面相同、抗震措施相同、计算配筋相似的整柱进行归并为一个整柱设计组，将各个整柱设计组中的同段柱单元的计算钢筋面积进行包络，形成一根虚拟的设计参考整柱；

c)根据截面大小、抗震等级、截面类型的不同，将设计参考整柱自下而上区分为若干设计子段；

d)将设计参考整柱的各个设计子段按照计算面积的差异划分为若干设计柱单元，对各个设计柱单元进行初步设计，即根据纵筋间距、纵筋直径、箍筋类型、箍筋直径的不同，依照行业规范和柱设计方案，得到若干组设计结果备选项，然后根据一系列权重系数计算出各个设计结果备选项的权重值，并对其权重值进行排序；

e)对设计参考整柱的同一个设计子段进行遍历选择各设计柱单元的设计结果备选项，组成当前设计子段的设计结果备选项，根据一系列竖向协调权重系数计算出整个子段协调后的若干设计子段设计结果备选项的权重值，并取权重值最大的结果为最终设计方案；

f)根据各单元柱的最终设计方案进行截面大样详图绘制。

作为本发明再进一步的方案：所述墙施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据，并建立墙、柱节点关联；

b)计算墙肢直线长度，为边缘构件的划分提供数据依据；

c)补充墙元隶属的边缘构件类型信息，确定墙元类型，约束边缘构件或构造边缘构件；

d)墙元两两进行求交点运算，在墙元相交的位置增加节点并记录相交节点的类型；

e)根据规范要求进行墙体拆分，形成边缘构件墙元；

f)对拆分完成后的边缘构件墙元进行分析，对发生相交关系的墙元归并为一个新的边缘构件，并将边缘构件信息完整存放于数据类中；

g)根据形状特征对边缘构件进行分类，然后提取几何数据信息用于创建详图，提取配筋数据信息用于配筋设计，对每个边缘构件形状创建对应的参数化边缘构件族，每一个形状对应一个边缘构件族；

h)根据提取的边缘构件特征在平面视图中绘制边缘构件平面布置图，此时可以人为对边缘构件形状进行调整，此调整结果仍然被记录在边缘构件当中；

i)根据最终的边缘构件平面布置图，依照行业规范和墙设计方案，分析并完成边缘构件详图设计。

作为本发明再进一步的方案：所述梁施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据，并建立梁、柱、墙节点关联；

b)以墙、柱裁剪梁线为原则，完成梁线裁剪；

c)根据梁与墙、柱的支撑关系以及梁与梁的支撑关系，确定各梁段结构类型；

d)搜索相互连接且角度偏差在允许范围内的各梁段，形成梁串；

e)确定梁串的分类，其中所述分类包括：X向梁，Y向梁，抗震梁，次梁；

f)按交叉梁打断原则对梁串进行分段，在各分段交叉点形成吊筋及附加箍筋配筋点；

g)通过配筋倾向表获取配筋习惯，通过分析学习并依据行业规范完成梁纵筋配筋设计；

h)对梁段的各分段进行箍筋配筋，并根据给定的条件进行配筋合并；

i)汇总梁串中各梁段的纵筋、箍筋、截面、标高等数据，确定梁串集中标注内容，然后绘制梁配筋并进行文字避让。

作为本发明再进一步的方案：所述节点施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据，将混凝土墙身节点抽象的概括为支承部件(即梁、柱、墙)、混凝土翻边、混凝土吊板以及混凝土挑板的组合，为每种部件建立数据类，通过类型数据、几何数据、配筋数据、空间定位数据来完整的对各部件以及各部件组成的整体进行描述；

b)通过可视化的窗口在节点库中创建任意形状的墙身节点，将可视化的图形按步骤a)中的规则转化为数据进行储存，并形成墙身节点库；

c)将墙身节点库中的节点选中并布置到三维BIM模型中的指定位置，自动创建相应的墙身节点模型，同时记录已创建模型的UniqueID；当修改节点库中的墙身节点时，自动查找三维BIM模型中的对应节点并根据变更进行调整，以此达到通过管理节点库联动管理三维BIM模型中的所有节点的目的；

d)在平面墙身节点处放置剖切索引，根据已保存的数据库数据，创建满足规范要求的节点配筋详图。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过生成中间数据文件、创建BIM模型、储存计算数据、自动绘制施工图以及导出施工图，实现了计算模型构件与BIM模型构件的一一关联，能够同步计算模型增量更新，以及完成建筑结构BIM正向自动化设计，解决了现有的建筑结构BIM正向设计因以人工绘图为主要设计方法而消耗过多时间且信息化程度较低的问题；

2)本发明大幅度提高了建筑结构BIM正向设计的效率，同时有效保证了设计结果的正确性；

3)本发明设计成果可以方便便捷的导出dwg文件并完成编辑，使设计师能够平滑的从传统二维CAD设计过渡到BIM正向设计；

4)本方法易学易懂，能让设计师快速便捷的掌握并应用，提高了建筑结构BIM正向设计成果的信息化水平，为后续生产环节进行信息化升级提供了可靠的信息数据来源。

附图说明

图1为本发明一实施例基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法的流程图。

图2为本发明另一实施例基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法中生成的三维BIM模型的示意图。

图3为本发明另一实施例基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法中生成的楼层平面视图。

图4为本发明另一实施例基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法中生成的柱施工图二维详图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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和改进。这些都属于本发明的保护范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，请参考图1，包括以下步骤：

1)生成中间数据文件：读取YJK软件或PKPM软件的计算模型信息并生成中间数据文件；其中，所述YJK软件即北京盈建科软件股份有限公司的YJK建筑结构设计软件，所述PKPM软件即中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所研发的PKPM工程管理软件，所述中间数据文件包括几何数据文件和配筋数据文件(即设计相关数据文件)。

2)创建BIM模型：读取步骤1)中生成的几何数据文件并进行优化，再在Revit中自动生成三维BIM模型以及各楼层平面视图；其中，所述优化包括坐标的标准化优化、不规则梁段的数据化关联以及剪力墙与普通墙的分类。

3)储存计算数据：读取步骤1)中生成的配筋数据文件，通过从严到松匹配方法将计算模型配筋数据存入与之匹配的BIM模型的各个构件当中并生成计算数据进行储存；

其中，所述从严到松匹配方法包括以下步骤：

a)读取中间数据文件，生成源于计算模型的构件类数组A；其中，所述构件包括梁、板、墙、柱和支撑；

b)读取BIM模型，生成源于BIM模型的构件类数组B；其中，所述构件包括梁、板、墙、柱和支撑；

c)按照从严到松的匹配法则对构件类数组A中构件与构件类数组B中的构件之间进行匹配；具体的，先给予一个非常严的容差条件a进行计算模型构件与BIM模型构件之间的匹配，对已经匹配成对的构件，进行标识；如果有构件在容差a条件下未完成匹配，则将容差条件a放松到容差条件b，对在容差条件a下未完成配对的构件继续进行匹配；如果在容差条件b下，仍然有构件未完成匹配，则继续放松容差条件，重复上述过程直至将容差条件放松到容差上限Max，若此时尚有构件未完成匹配，则使用标识符号进行标识；由于计算模型与BIM模型之间可能存在部分偏差，计算模型构件与BIM模型构件之间难以完全精确的一一映射，通过采用从严到松的匹配法则进行计算模型与BIM模型的匹配，保证了设计文件的准确性与可靠性；

d)将完成匹配的数组A中构件信息写入与之匹配的B数组中对应的构件当中。

4)自动绘制施工图：读取步骤3)中储存的计算数据，根据设计方案生成符合要求的结构施工图；所述结构施工图包括楼板施工图、柱施工图、墙施工图、梁施工图以及节点施工图；

其中，所述楼板施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据(包括各个梁、墙中储存的楼板支座设计所需数据)，在支座两侧各取一参考点，通过射线法遍历楼板信息，判断参考点是否在其中某楼板中，同时分析支座两侧是否存在楼板、楼板板厚、楼板标高、楼板是否采用通长筋设计等信息，并根据行业规范要求及楼板设计方案，进行支座钢筋的初步设计；

b)读取各个楼板中的所储存的楼板板底钢筋设计所需数据(包括但不限于：计算钢筋面积、通长筋面积以及附加筋间距)，然后根据行业规范要求及楼板设计方案进行楼板板底钢筋的初步设计；

c)分析相邻支座的间距、钢筋面积、相连楼板标高等信息，将支座钢筋、板底钢筋的初步设计结果进行归并；其中，所述支座钢筋的归并策略为：当相邻支座间距小于给定值，并且角度小于给定值，相互间存在投影重叠，则按照投影重叠区作为可归并区段进行归并；

d)将支座钢筋、板底钢筋存在位置冲突的地方进行避让设计；

所述柱施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据，同时读取BIM模型中的柱单元信息，按照几何关系将竖向投影位置一致的柱单元合并形成整柱数组；

b)将整柱数组中段数相同、标高相同、截面相同、抗震措施相同、计算配筋相似的整柱进行归并为一个整柱设计组，将各个整柱设计组中的同段柱单元的计算钢筋面积进行包络，形成一根虚拟的设计参考整柱；

c)根据截面大小、抗震等级、截面类型的不同，将设计参考整柱自下而上区分为若干设计子段；

d)将设计参考整柱的各个设计子段按照计算面积的差异划分为若干设计柱单元，对各个设计柱单元进行初步设计，即根据纵筋间距、纵筋直径、箍筋类型、箍筋直径的不同，依照行业规范和柱设计方案，得到若干组设计结果备选项，然后根据一系列权重系数计算出各个设计结果备选项的权重值，并对其权重值进行排序；

e)对设计参考整柱的同一个设计子段进行遍历选择各设计柱单元的设计结果备选项，组成当前设计子段的设计结果备选项，根据一系列竖向协调权重系数计算出整个子段协调后的若干设计子段设计结果备选项的权重值，并取权重值最大的结果为最终设计方案；

f)根据各单元柱的最终设计方案进行截面大样详图绘制；其中，截面详图采用参数化族表达，根据出图方式的不同，柱的设计信息注写分别采用原位大样法和列表法进行二维施工详图的表达；

其中，所述参数化族包括以下步骤：1)矩形柱详图大样由B和H两个方向的详图组件族构成，详图组件族根据该方向的箍筋、拉筋的拉结方式分为8类(纵筋根根拉结类型、纵筋隔一拉一类型、纵筋隔一拉二类型、纵筋隔一拉一组合隔一拉二类型、纵筋隔一拉二组合隔一拉一类型、5根纵筋时外围大箍筋套内部小箍筋类型、相邻角筋的纵筋拉结其余纵筋隔一拉一型、相邻角筋的纵筋拉结其余纵筋隔一拉二型；前述“拉”或“拉结”是指采用箍筋或拉筋将对应的纵向钢筋连接)；2)圆形柱详图大样采用环形整列方式排布纵筋，所考虑方案为纵筋根数是4的倍数的情况，箍筋采用对称箍筋方式进行设置；3)梯形柱大样族由三个详图组件族组成(分别为中间详图组件、左三角详图组件、右三角详图组件)，由此三个组件组合成为左直角梯形、右直角梯形、非直角梯形，其中左三角详图组件和右三角详图组件中平行于底边的非矩形箍筋由4个部分组成：左上转角箍筋组件、左下转角箍筋组件、右上转角箍筋组件、右下转角箍筋组件，此4个箍筋转角组件的形状由梯形的角度进行驱动；4)L形柱大样由一个参数化族表达：通过各边长度的参数驱动修改其外轮廓线形状，通过控制其中的箍筋、纵筋的隐藏与显示来表达所有L型柱大样；5)T形柱大样由一个参数化族表达：通过各边长度的参数驱动修改其外轮廓线，通过显示与隐藏其中的箍筋、纵筋的显示来达到表达所有L型柱大样的目的；6)十字形柱大样由一个参数化族表达：通过各边长度的参数驱动修改其外轮廓线，通过显示与隐藏其中的箍筋、纵筋的显示来达到表达所有L型柱大样的目的；需要说明的是，上述所有的参数化族中的二维线条均采用规定的线型名称表达，以便在导出为dwg格式时保证图层的准确区分和处理；

所述墙施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据(包括墙、柱几何信息、配筋信息、标高信息)，并建立墙、柱节点关联；

b)计算墙肢直线长度，为边缘构件的划分提供数据依据；

c)补充墙元隶属的边缘构件类型信息，确定墙元类型，约束边缘构件或构造边缘构件；

d)墙元两两进行求交点运算，在墙元相交的位置增加节点并记录相交节点的类型(T形或L形)；

e)根据规范要求进行墙体拆分，形成边缘构件墙元；

f)对拆分完成后的边缘构件墙元进行分析，对发生相交关系的墙元归并为一个新的边缘构件，并将边缘构件信息完整存放于数据类中；

g)根据形状特征对边缘构件进行分类(边缘构件的形状包含但不限于：L字形、一字形、T字形、十字形、Z字形、类F字形、F字形)，然后提取几何数据信息用于创建详图，提取配筋数据信息用于配筋设计，对每个边缘构件形状创建对应的参数化边缘构件族，每一个形状对应一个边缘构件族；其中，所述边缘构件族的特征是：随着外形的拉升，自动调整钢筋数量，随着配筋数据的变化，自动调整配筋的显示；边缘构件作为一个平面详图的整体，通过参数化的方式可实现详图需要的所有平面修改操作；

h)根据提取的边缘构件特征在平面视图中绘制边缘构件平面布置图，此时可以人为对边缘构件形状进行调整，此调整结果仍然被记录在边缘构件当中；

i)根据最终的边缘构件平面布置图，依照行业规范和墙设计方案，分析并完成边缘构件详图设计；

所述梁施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据(包括梁柱墙的几何信息、配筋信息以及标高信息)，并建立梁、柱、墙节点关联；

b)以墙、柱裁剪梁线为原则，完成梁线裁剪；

c)根据梁与墙、柱的支撑关系以及梁与梁的支撑关系，确定各梁段结构类型；

d)搜索相互连接且角度偏差在允许范围内的各梁段，形成梁串；

e)确定梁串的分类，其中所述分类包括：X向梁，Y向梁，抗震梁，次梁；

f)按交叉梁打断原则对梁串进行分段，在各分段交叉点形成吊筋及附加箍筋配筋点；

g)通过配筋倾向表获取配筋习惯，通过分析学习并依据行业规范完成梁纵筋配筋设计；

h)对梁段的各分段进行箍筋配筋，并根据给定的条件进行配筋合并；

i)汇总梁串中各梁段的纵筋、箍筋、截面、标高等数据，确定梁串集中标注内容，然后绘制梁配筋并进行文字避让；

所述节点施工图的生成步骤为：

a)读取步骤3)中储存的计算数据，将混凝土墙身节点抽象的概括为支承部件(即梁、柱、墙)、混凝土翻边、混凝土吊板以及混凝土挑板的组合，为每种部件建立数据类，通过类型数据、几何数据、配筋数据、空间定位数据来完整的对各部件以及各部件组成的整体进行描述；

b)通过可视化的窗口在节点库中创建任意形状的墙身节点，将可视化的图形按步骤a)中的规则转化为数据进行储存，并形成墙身节点库；

c)将墙身节点库中的节点选中并布置到三维BIM模型中的指定位置，自动创建相应的墙身节点模型，同时记录已创建模型的UniqueID；当修改节点库中的墙身节点时，自动查找三维BIM模型中的对应节点并根据变更进行调整，以此达到通过管理节点库联动管理三维BIM模型中的所有节点的目的；

d)在平面墙身节点处放置剖切索引，根据已保存的数据库数据，创建满足规范要求的节点配筋详图。

5)同步导出施工图：利用Revit导出接口将步骤4)中得到的结构施工图导出为Dwg文件，同时通过对各图层、线型进行编辑处理，将各文字转换为对应的文字样式及图层，进而可以将施工图信息准确储存于Dwg文件中。

进一步的，在本实施例中，所述坐标的标准化优化(用以解决计算模型精度不足的问题)，包括以下步骤：

a)求解所有墙线、梁线、柱线相对于X轴正向的夹角；

b)将角度偏差在允许范围内的构件归为一组；

c)确定同一分组中的典型角度，当接近0°或90°时取0°或90°，当接近其他角度时，以出现最多的角度作为该分组的典型角度；

d)将每组构件按该组的典型角度进行修正，柱构件在宽度和高度方向同时进行角度修正；

e)以提供典型角度的构件作为基准，修正该分组中所有构件与之的距离，使距离为整数；

f)将角度与距离修正后的数据保存回BIM构件，作为最终的定位坐标，即可。

进一步的，在本实施例中，所述不规则梁段的数据化关联(用于解决折线梁、变截面梁、不规则弧形梁等难以用按单跨建模的问题)，包括以下步骤：

a)根据弯矩、剪力及周边梁相互关系，完成梁段识别，不规则梁段由多个梁单元组成，但是力学上仍为一跨；

b)建模时按组成不规则梁段的梁单元依次建模，同时在每个梁单元交接位置记录与之连接的梁单元的索引编号，通过索引编号联系各个梁单元，常规梁段索引编号为空；

c)当从BIM模型中提取梁段数据时，若索引编号不为空，则按编号查找指定梁单元，直到组成完整梁段为止。

进一步的，在本实施例中，所述剪力墙与普通墙的分类(用于解决由于计算模型导出的墙体未对剪力墙、挡土墙、人防墙进行明确区分，当施工图绘制时，各类构件配筋方式不同，按同一类型建模会导致后续施工图无法完成的问题)，包括以下步骤：

a)通过计算模型信息，确定地下室顶板所在标高，在此定义该标高为Lev；

b)将Lev以上的墙体定义为数组A，将Lev以下的墙体定义为数组B；

c)遍列数组B中的每一个元素，当数组B中的墙体局部或全部在数组A中找不到对应元素时，则认为该墙体的局部或全部未伸出地面，未伸出地面的部分被定义为普通墙体，以此为原则，将墙体进行分类建模。

本实施例中，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该程序指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。

实施例2

一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，包括以下步骤：

1)生成中间数据文件：读取YJK软件的ydb文件或者PKPM软件的PDB文件，生成中间数据文件；其中，所述中间数据文件包括几何数据文件和配筋数据文件。

2)创建BIM模型：读取步骤1)中生成的几何数据文件并进行优化，再在Revit中自动生成三维BIM模型以及各楼层平面视图，具体如图2与图3所示。

3)储存计算数据：读取步骤1)中生成的配筋数据文件，通过从严到松匹配方法将计算模型配筋数据存入与之匹配的BIM模型的各个构件当中并生成计算数据进行储存。

4)楼板施工图设计，具体包括以下步骤：

a)读取计算模型中各个楼板的设计所需的相关数据，包括：①读取楼板各个角点坐标、楼板厚度、楼板标高、楼板板底两个方向的计算配筋面积；②读取楼板各边支座的起、止点坐标，支座两侧的计算钢筋面积；

b)将步骤a)中读取的楼板设计所需的相关数据储存入BIM模型的对应构件中；其中：

步骤①中所读取的信息，存放于与之对应的BIM模型的楼板中，匹配法则为：BIM模型的楼板中心点位于计算模型的对应楼板边界内，计算模型的楼板中心点位于BIM模型的对应楼板边界内；

步骤②中读取的支座信息，存放于BIM模型中几何坐标与之匹配的梁、墙构件中，匹配法则为从严到松匹配法则；

c)将步骤b)中储存的数据读入楼板、支座数组中，具体包括：

①读取BIM模型中当前楼层的所有楼板，将其储存为楼板数组A；读取BIM模型中的当前层的墙、梁，将其储存为支座数组B；

②将B数组中的墙、梁线根据相交、相连关系分解为节点间的小线段，将储存的对应坐标点范围的配筋数据储存入形成的数组B中；

d)进行楼板数组A与支座数组B的匹配：将数组B与数组A进行匹配，匹配思路如下：对B数组中的每一个墙、梁小段，对称取梁、墙线两侧与梁、墙线段存在比较小的一个间距的两个参考点LeftP点、RightP点；然后取数组A中与当前梁、墙线相距较近的楼板根据射线法原理与此两个参考点进行匹配，以判断其中某个参考点是否位于此楼板中，如果位于则完成该参考点的匹配；根据此匹配结果即可得到当前梁、墙线两侧的楼板有无、标高、板厚、通长筋设置情况、楼板跨度等信息；

e)进行楼板支座钢筋、板底钢筋的设计，对数组B中的支座进行初步设计，此初步设计的方法为：

根据可选钢筋直径、间距，对可能选用的配筋方案进行配筋面积从小到大排序；然后根据得到的当前支座左右计算钢筋面积，选择上述排序中大于此计算值并与之最为接近的配筋值作为此支座的初步设计结果；

对间距过小，满足合并条件的支座钢筋进行合并。当相邻支座间距小于给定值，并且角度小于给定值，相互间存在投影重叠，则按照投影重叠区作为可归并区段进行归并；

对数组A中的楼板板底钢筋进行初步设计，然后将相邻楼板板厚、标高相同、且板底钢筋配筋相同的楼板的板底钢筋进行合并；

f)对支座钢筋与板底钢筋、支座钢筋的文字符号间出现重叠的区域进行文字避让，完成最终楼板施工图。

5)楼板施工图设计，具体包括以下步骤：

a)读取计算模型中各根柱单元的设计所需的相关数据，并储存入BIM模型的对应柱单元中；具体的，读取计算模型中柱单元数据，其数据内容包括而不限于：柱的上下节点坐标、柱的截面类型、柱的截面尺寸、柱的抗震等级、纵筋计算面积、箍筋计算面积、是否属于嵌固层下一层柱；将读取到的柱设计所需数据储存入与之匹配的BIM模型的柱构件中，匹配法则为从严到松匹配法则；

b)读取BIM模型数据：读取BIM模型中柱构件及其各参数数据，储存入柱数组A中；搜索BIM模型中每根柱单元上下节点相连的梁截面、标高、方向信息，计算得到当前柱段的净高长度；

c)将各单元柱分组合并，具体包括以下步骤：

将竖向投影在同一个区域范围内且相互间上下相连的柱单元归入一个整柱中，并按照竖向坐标从下往上排序；

将同个整柱内的各个单元柱按照截面、抗震等级等的不同再划分若干子段；

将各个整柱进行按照归并原则归并为一个设计组，归并原则为：每一个对应标高的单元柱的截面、抗震等级等一致，计算钢筋面积差异在给定的范围内；柱归并之后整根柱的钢筋增大体积在在给定范围内；

将各个子段范围内的各个单元柱按照计算钢筋面积的不同，归并为若干组设计单元柱；

对每组设计单元柱，进行初步设计，并计算各个备选设计方案的权重值(其中，初步设计步骤如下：对矩形柱和梯形柱，先按照B和H方向独立进行设计，设计出该方向的备选配筋方案，然后将B和H方向的设计结果进行合并，并计算各合并后的配筋方案的权重值；对圆形柱，根据该柱的截面尺寸，选择可能的纵筋根数方案，然后根据纵筋方案选择可行的箍筋方案；然后计算上述各个设计方案的权重值；对L形、T形、十字形柱，根据该柱的截面尺寸选择可行的纵筋根数方案，然后根据纵筋方案选择可行的箍筋方案；然后计算上述各个设计方案的权重值)；

对每各设计子段进行竖向协调，具体的，按照相邻单元柱间角筋、纵筋尽量协调，钢筋用量尽量省的原则，进行竖向协调权重计算，遍历计算得到的各个设计方案进行配对，最终的竖向设计方案的权重值为所选各设计单元柱的中的设计方案的权重值之和加上竖向协调权重，然后选择权重值最高的一组设计方案作为最终的设计结果；

绘制截面详图大样，具体如图4所示，具体的，根据上述得到的设计结果，选择与之匹配的参数化详图族，在族实例中写入其相关信息，绘制其二维截面详图，采用原位注写或柱表方式，补充设计相关信息。

6)墙施工图设计，具体包括以下步骤：

a)读取计算模型的墙体、柱的设计相关数据，包括而不限于：墙、柱几何信息、配筋信息、标高信息，然后根据墙与柱的几何关系，判断与墙体相连的柱信息；

b)根据墙体的形状、所在楼层、上下层投影位置对应的墙体形状，以判断墙体是属于抗震墙，还是人防墙或挡土墙；在±0.00标高下，下层墙体长度原长于上层墙体的位置，一般可认为下层比上层多余的延伸部分为人防墙或挡土墙，然后结合其余判定规则，即可完成抗震墙、人防墙或挡土墙的判断与划分；

c)计算同一个方向内，相连的墙肢的总长度，以作为边缘构件的划分提供数据依据；

d)根据墙与墙、墙与柱、墙与梁的相交情况，并依据行业规范及指定信息，进行初步墙元划分，将抗震墙初步划分为普通墙段、约束边缘构件或构造边缘构件、暗柱；

e)分析初步划分的约束边缘构、构造边缘构件、暗柱的几何关系进行分析，对于相互相连，或相互间普通墙段长度小于给定值的进行合并；

f)根据形状特征对边缘构件进行分类(边缘构件的形状包含但不限于：L字形，一字形，T字形，一字型+端柱，T字形+端柱，L字形+端柱，十字形，Z字形，类F字形，F字形)，然后提取几何数据信息用于创建详图，提取配筋数据信息用于配筋设计，对每个边缘构件形状，创建对应的参数化边缘构件族，每一个形状对应一个边缘构件族，边缘构件族的特征是：随着外形的拉升，自动调整钢筋数量，随着配筋数据的变化，自动调整配筋的显示，边缘构件作为一个平面详图的整体，通过参数化的方式，可实现详图需要的所有平面修改操作；

g)根据提取的边缘构件特征在平面视图中绘制边缘构件平面布置图，然后人为对边缘构件形状进行局部微调，此调整结果仍然被记录在边缘构件当中；

h)根据最终的边缘构件平面布置图，依照行业规范和墙设计方案，分析并完成边缘构件详图设计。

7)梁施工图设计，具体包括以下步骤：

a)取梁、柱、墙几何信息、配筋信息、标高信息，并建立梁、柱、墙节点关联；

b)根据梁与墙、柱的支撑关系以及梁与梁的支撑关系，确定各梁段结构类型；

c)搜索相互连接且角度偏差在允许范围内的各梁段，形成梁串；

d)确定梁串的分类，分类包括：X向梁，Y向梁，抗震梁，次梁；

e)按交叉梁打断原则对梁串进行分段，在各分段交叉点形成吊筋及附加箍筋配筋点；

f)通过配筋倾向表获取配筋习惯，并通过分析，学习，提炼，并依据行业规范完成梁纵筋配筋设计；

g)对梁段的各分段进行箍筋配筋，并根据给定的条件进行配筋合并；

h)汇总梁串中各梁段的纵筋、箍筋、截面、标高等数据，确定梁串集中标注内容，绘制梁配筋并进行文字避让。

8)节点施工图设计，具体包括以下步骤：

a)将墙身节点分离为翻边、吊板、跳板的组合，并根据分解结果通过可视化的窗口在节点库中创建对应的墙身节点，然后将其转为标准数据格式进行储存，并形成墙身节点库；

b)将墙身节点库中的节点选中并布置到BIM三维模型中的指定位置，在BIMI模型中自动创建相应的墙身节点模型，同时记录已创建模型的UniqueId；当修改节点库中的墙身节点时，根据记录的UniqueId自动查找BIM三维模型中的对应节点进行同步修改，以此达到通过管理节点库联动管理BIM三维模型中的所有节点的目的；

c)在平面墙身节点处放置剖切索引。根据节点智库中存储的对应节点的信息，依据行业规范要求和节点设计方案，自动创建节点配筋详图。

9)图纸导出为Dwg格式并自动编辑，具体包括以下步骤：

a)制定Revit族中各线型的名称命名规则和图层命名规则，在Revit模板中根据线型命名规则和图层命名规则，对导出接口进行设置；

b)制定Revit族中文字高度规则，在标准文字高度位置，对部分需要特别制定图层的文字进行高度略微调整；

c)制作一个dwg的最终图层列表文件，此文件包含在CAD创建图层所需要的全部信息，包括而不限于：图层名称、线型、颜色；

d)制作一个Revit线型图层的处理方案文件，此文件包含而不限于下述内容：revit导出时图层名，该图层曲线的处理方式，该图层最终归入a)中所制定的CAD图层名称；

e)制作一个Revit文字处理文件，此文件包含而不限于下述内容：Revit文字高度与CAD图层名称对应方式，Revit文字高度与CAD文字形式对应方式；

f)导出Dwg文件：利用Revit导出接口，将Revit中的施工图导出为Dwg文件；

g)曲线成组：将上述的需要转换为多段线的图层最终的曲线，根据其相连、相交关系，划分为不同的曲线组，然后根据数学射线法，求取各曲线组的外围轮廓环，然后将曲线转换为对应图层、线宽的多段线；

h)梁线修剪：将梁线中伸入墙柱轮廓环的部分进行裁剪，将两梁相交时产生的小段虚线删除；

i)将各文字转换为对应的文字样式及图层，将各标准转化为对应的标注样式及图层。

本发明有益效果是，本发明通过生成中间数据文件、创建BIM模型、储存计算数据、自动绘制施工图以及导出施工图，实现了计算模型构件与BIM模型构件的一一关联，能够同步计算模型增量更新，以及完成建筑结构BIM正向自动化设计，同时通过对设计文件的自动导出为Dwg文档并编辑，实现与传统二维CAD设计的友好兼容，解决了现有的建筑结构BIM正向设计因以人工绘图为主要设计方法而消耗过多时间，同时其设计成果的信息化程度也较低的问题，具有以下的优点：

1)在BIM设计过程中兼容当前行业二维CAD设计的习惯及修改需求；

2)通过从严到松匹配法则实现计算模型与BIM模型、二维详图与三维信息化模型的关联，保证了计算模型、BIM三维模型、BIM二维施工图的信息一致性，保证了设计文件的准确性与可靠性；

3)通过权重系数对结果评价以及设计倾向收集、学习、提炼，解决普通自动化设计设计结果与个人设计风格不一致的问题；

4)通过自动设计减少了当前建筑结构BIM正向设计过程中大量的人力重复劳动，大幅提高效率同时减少设计错误；

5)使用本方法得到的高度信息化的设计文件成果，是建筑行业设计、施工、运维全链条实现信息化、精细化升级的可靠保证，具有广阔的市场前景。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储器、寄存器等。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)生成中间数据文件：读取YJK软件或PKPM软件的计算模型信息并生成中间数据文件；其中，所述中间数据文件包括几何数据文件和配筋数据文件；

2)创建BIM模型：读取步骤1)中生成的几何数据文件并进行优化，再在Revit中自动生成三维BIM模型以及各楼层平面视图；

3)储存计算数据：读取步骤1)中生成的配筋数据文件，通过从严到松匹配方法将计算模型配筋数据存入与之匹配的BIM模型的各个构件当中并生成计算数据进行储存；

4)自动绘制施工图：读取步骤3)中储存的计算数据，根据设计方案生成符合要求的结构施工图；

5)同步导出施工图：利用Revit导出接口将步骤4)中得到的结构施工图导出为Dwg文件，同时通过对各图层、线型进行编辑处理，将各文字转换为对应的文字样式及图层。

2.根据权利要求1所述的一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，其特征在于，步骤2)中，所述优化包括坐标的标准化优化、不规则梁段的数据化关联以及剪力墙与普通墙的分类。

3.根据权利要求2所述的一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，其特征在于，所述坐标的标准化优化包括以下步骤：

a)求解所有墙线、梁线、柱线相对于X轴正向的夹角；

b)将角度偏差在允许范围内的构件归为一组；

c)确定同一分组中的典型角度；

d)将每组构件按该组的典型角度进行修正，柱构件在宽度和高度方向同时进行角度修正；

e)以提供典型角度的构件作为基准，修正该分组中所有构件与该构件的距离；

f)将角度与距离修正后的数据保存回BIM构件，作为最终的定位坐标，即可。

4.根据权利要求2所述的一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，其特征在于，所述不规则梁段的数据化关联包括以下步骤：

a)根据弯矩、剪力及周边梁相互关系完成梁段识别；

b)建模时按组成不规则梁段的梁单元依次建模，同时在每个梁单元交接位置记录与之连接的梁单元的索引编号，通过索引编号联系各个梁单元；

c)当从BIM模型中提取梁段数据时，若索引编号不为空，则按编号查找指定梁单元，直到组成完整梁段为止。

5.根据权利要求2所述的一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，其特征在于，所述剪力墙与普通墙的分类包括以下步骤：

a)通过计算模型信息，确定地下室顶板所在标高，并定义该标高为Lev；

b)将Lev以上的墙体定义为数组A，将Lev以下的墙体定义为数组B；

c)遍列数组B中的每一个元素，当数组B中的墙体局部或全部在数组A中找不到对应元素时，则认为该墙体的局部或全部未伸出地面，且未伸出地面的部分定义为普通墙体，然后将墙体进行分类建模。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，其特征在于，步骤3)中，所述从严到松匹配方法包括以下步骤：

a)读取中间数据文件，生成源于计算模型的构件类数组A；

b)读取BIM模型，生成源于BIM模型的构件类数组B；

c)按照从严到松的匹配法则对构件类数组A中的构件与构件类数组B中的构件之间进行匹配；

d)将完成匹配的数组A中构件信息写入与之匹配的数组B中对应的构件当中。

7.根据权利要求6所述的一种基于Revit的建筑结构BIM正向自动设计方法，其特征在于，步骤4)中，所述结构施工图包括楼板施工图、柱施工图、墙施工图、梁施工图以及节点施工图。

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