CN112560143A - 水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法及系统，包括在BIM软件中导入大体积混凝土的三维BIM模型以及分层分块数据，根据三维BIM模型和分层分块数据创建水平面的切割平面和竖直面的切割平面，执行预先创建的切割节点，切割节点以三维BIM模型、水平面的切割平面和竖直面的切割平面作为输入，利用循环语句自动切割得到分仓模型，计算各个分仓模型的工程数据。本发明把大量的有规律的，重复的工作交给计算机完成，速度快，准确度高，极大地减少工作人员根据二维图纸手动计算的时间，降低管理成本，提高了效率，保证工程质量等，直接经济效益显著，在大体积混凝土分层分块中应用优势显著。

Description

水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法及系统
技术领域
本发明涉及水利水电工程领域，具体涉及一种水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法及系统。
背景技术
在水工结构物中，大体积混凝土工程量少则几万方，多则上百万方混凝土，一个工程可能会分层分块成成百上千个仓面，如果根据二维图纸进行手动计算，工程量非常大；如果后续分层分块进行了调整，工作人员需全部重新手动计算一遍，这样费时费力。其次，由于大坝体型结构复杂，不是每一个仓位都是规则的几何实体，依靠二维图纸在分析坝体内孔洞、廊道、金结部位的几何尺寸、空间位置等数据时有很大难度，导致仓面设计不准确，影响后续施工。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法及系统，本发明是在现有水工大体积混凝土传统三维建模的基础进一步优化，把大量的有规律的，重复的工作交给计算机完成，速度快，准确度高，极大地减少工作人员根据二维图纸手动计算的时间，降低管理成本，提高了效率，保证工程质量等，直接经济效益显著，在大体积混凝土分层分块中应用优势显著。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，包括：
1)在BIM软件中导入大体积混凝土的三维BIM模型以及分层分块数据；
2)在BIM软件中根据三维BIM模型和分层分块数据创建水平面的切割平面和竖直面的切割平面；
3)在BIM软件中执行预先创建的切割节点，所述切割节点以三维BIM模型、水平面的切割平面和竖直面的切割平面作为输入，利用循环语句自动切割得到分仓模型；
4)在BIM软件中计算各个分仓模型的工程数据。
可选地，步骤1)之前还包括根据大体积混凝土的二维施工图纸创建得到大体积混凝土的三维BIM模型、并导出大体积混凝土的三维BIM模型的步骤。
可选地，所述创建得到大体积混凝土的三维BIM模型之后、导出大体积混凝土的三维BIM模型之前还包括针对大体积混凝土的三维BIM模型取出内部孔洞、廊道、金结部位以及后浇带的步骤。
可选地，所述导出大体积混凝土的三维BIM模型为SAT模型文件，步骤1)中在BIM软件中导入大体积混凝土的三维BIM模型是指首先利用BIM软件的File Path和File.FromPath节点，拾取指定路径上的大体积混凝土的三维BIM模型的SAT模型文件，再利用BIM软件的Geometry.ImportFromSAT节点提取SAT模型文件中的大体积混凝土的三维BIM模型。
可选地，步骤1)中在BIM软件中导入大体积混凝土的分层分块数据为Excel数据文件。
可选地，步骤3)中预先创建的切割节点以三维BIM模型、水平面的切割平面和竖直面的切割平面作为输入，利用循环语句自动切割得到分仓模型的步骤包括：
3.1)将切割节点的输入内容存储为列表IN，使得三维BIM模型为列表IN中的第一个输入项IN[0]、水平面的切割平面和竖直面的切割平面为列表IN中的第二个输入项IN[1]；
3.2)将三维BIM模型Geometry赋值为第一个输入项IN[0]、切割平面pa赋值为第二个输入项IN[1]，列表gs为空；
3.3)针对水平面的切割平面和竖直面的切割平面pa中的每一个元素i执行下述处理：首先针对三维BIM模型Geometry针对元素i进行分割得到分割结果g1，然后将分割结果g1的第二项元素g1[1]赋值给列表gs、将分割结果g1的第一项元素g1[0]赋值给三维BIM模型Geometry，若执行出错则忽略跳转到下一个元素i的处理；
3.4)将列表gs中的元素分别作为分仓模型的分割结果OUT输出。
可选地，步骤3)中预先创建的切割节点为Dynamo中Python脚本定义的节点。
可选地，步骤4)在BIM软件中计算各个分仓模型的工程数据是指利用BIM软件中的Solid.Volume和Topology.Faces节点实时计算分仓模型的分割结果OUT中每一仓的混凝土工程量、仓面面积、控制点坐标数据。
此外，本发明还提供一种水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行所述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的计算机程序。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的计算机程序。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：
1、本发明是在现有水工大体积混凝土传统三维建模的基础进一步优化，把大量的有规律的，重复的工作交给计算机完成，速度快，准确度高，极大地减少工作人员根据二维图纸手动计算的时间，降低管理成本，提高了效率，保证工程质量等，直接经济效益显著，在大体积混凝土分层分块中应用优势显著。
2、如果后续设计修改了该项目的分层分块信息，只需对分层分块数据进行相应的替换，便能快速完成任务，从而能够节约工作人员大量时间。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程图。
图2为本发明实施例中某一水利水电工程溢流坝三维模型示意图。
图3为本发明实施例中导入三维BIM模型的实现示意图。
图4为本发明实施例中导入Excel数据文件的实现示意图。
图5为本发明实施例中创建水平面的切割平面和竖直面的切割平面的实现示意图。
图6为本发明实施例中自动切割得到分仓模型的实现示意图。
图7为本发明实施例中切割节点的循环语句代码示例。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本实施例水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法包括：
1)在BIM软件中导入大体积混凝土的三维BIM模型以及分层分块数据；
2)在BIM软件中根据三维BIM模型和分层分块数据创建水平面的切割平面和竖直面的切割平面；
3)在BIM软件中执行预先创建的切割节点，所述切割节点以三维BIM模型、水平面的切割平面和竖直面的切割平面作为输入，利用循环语句自动切割得到分仓模型；
4)在BIM软件中计算各个分仓模型的工程数据。
图2所示为本实施例中的大体积混凝土的三维模型实例(某一水利水电工程溢流坝)。下文将结合图2为实例，对本实施例水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法进行进一步的详细说明。
本实施例中，步骤1)之前还包括根据大体积混凝土的二维施工图纸创建得到大体积混凝土的三维BIM模型、并导出大体积混凝土的三维BIM模型的步骤。
本实施例中，创建得到大体积混凝土的三维BIM模型之后、导出大体积混凝土的三维BIM模型之前还包括针对大体积混凝土的三维BIM模型取出内部孔洞、廊道、金结部位以及后浇带的步骤。
本实施例中，导出大体积混凝土的三维BIM模型为SAT模型文件，如图3所示，步骤1)中在BIM软件中导入大体积混凝土的三维BIM模型是指首先利用BIM软件的File Path和File.FromPath节点，拾取指定路径上的大体积混凝土的三维BIM模型的SAT模型文件，再利用BIM软件的Geometry.ImportFromSAT节点提取SAT模型文件中的大体积混凝土的三维BIM模型。
本实施例中，步骤1)中在BIM软件中导入大体积混凝土的分层分块数据为Excel数据文件。如图4所示，首先利用BIM软件的File Path和File.FromPath节点，拾取指定路径上的Excel数据文件，然后利用BIM软件的Data.ImportExcel节点提取数据，提取的数据包括分层高度、纵缝宽度、仓面名称等信息。在准备分层分块数据时，需要将分层分块数据手动提取到Excel表格中，提取时使用公式链接，提取完成后核对数据是否准确。
如图5所示，步骤2)中在BIM软件中根据三维BIM模型和分层分块数据创建水平面的切割平面和竖直面的切割平面包括：以分层分块数据中分层宽度值为X值，分层高度值为Z值创建坐标点，利用节点Plane.ByOriginNormal在坐标点处分别创建水平面的切割平面和竖直面的切割平面。
如图6所示，步骤3)中预先创建的切割节点以三维BIM模型、水平面的切割平面和竖直面的切割平面作为输入，利用循环语句自动切割得到分仓模型(图中Solid列表为多个分仓模型)。本实施例步骤3)中预先创建的切割节点以三维BIM模型、水平面的切割平面和竖直面的切割平面作为输入，利用循环语句自动切割得到分仓模型的步骤包括：
3.1)将切割节点的输入内容存储为列表IN，使得三维BIM模型为列表IN中的第一个输入项IN[0]、水平面的切割平面和竖直面的切割平面为列表IN中的第二个输入项IN[1]；参见图7中的第4行，图7中第1行为导入clr库，第2行为将clr库增加参数‘ProtoGeometry’，第3行为导入Autodesk.DesignScript.Geometry的所有库。
3.2)将三维BIM模型Geometry赋值为第一个输入项IN[0]、切割平面pa赋值为第二个输入项IN[1]，列表gs为空；参见图7中的第5～7行，
3.3)针对水平面的切割平面和竖直面的切割平面pa中的每一个元素i(高程、桩号等分层分块信息)执行下述处理：首先针对三维BIM模型Geometry针对元素i进行分割得到分割结果g1，然后将分割结果g1的第二项元素g1[1]赋值给列表gs、将分割结果g1的第一项元素g1[0]赋值给三维BIM模型Geometry，若执行出错则忽略跳转到下一个元素i的处理(参见体14行的pass语句)；参见图7中的第8～14行，
3.4)将列表gs中的元素分别作为分仓模型的分割结果OUT输出，参见图7中第15行。
在BIM软件中，要对模型进行分层分块，需重复使用切割命令切割模型，以族的形式生成每一仓的模型，然后再把全部仓面进行整体组装，这样既费时费力，而且精度不高。本实施例中，步骤3)中预先创建的切割节点为Dynamo中Python脚本定义的节点。该切割节点的作用是利用了一个循环语句，制定了一个依次用切割平面切割模型，并输出切割后的模型组的程序，能够实现快捷方便、高精度的分仓。计算机将自动运行该切割节点程序，快速的将模型进行切割。
本实施例中，步骤4)在BIM软件中计算各个分仓模型的工程数据是指利用BIM软件中的Solid.Volume和Topology.Faces节点实时计算分仓模型的分割结果OUT中每一仓的混凝土工程量、仓面面积、控制点坐标数据。
综上所述，本实施例水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法是在现有水工大体积混凝土传统三维建模的基础进一步优化，把大量的有规律的，重复的工作交给计算机完成，速度快，准确度高，极大地减少工作人员根据二维图纸手动计算的时间，降低管理成本，提高了效率，保证工程质量等，直接经济效益显著，在大体积混凝土分层分块中应用优势显著。本实施例水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法具有速度快、精度高、可动态修改等优点。如果后续设计修改了该项目的分层分块信息，只需对Excel表中数据进行相应的替换，便能快速完成，可节约工作人员大量时间。
此外，本实施例还提供一种水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行前述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行前述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的计算机程序。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，其特征在于，包括：
1)在BIM软件中导入大体积混凝土的三维BIM模型以及分层分块数据；
2)在BIM软件中根据三维BIM模型和分层分块数据创建水平面的切割平面和竖直面的切割平面；
3)在BIM软件中执行预先创建的切割节点，所述切割节点以三维BIM模型、水平面的切割平面和竖直面的切割平面作为输入，利用循环语句自动切割得到分仓模型；
4)在BIM软件中计算各个分仓模型的工程数据。
2.根据权利要求1所述的水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，其特征在于，步骤1)之前还包括根据大体积混凝土的二维施工图纸创建得到大体积混凝土的三维BIM模型、并导出大体积混凝土的三维BIM模型的步骤。
3.根据权利要求2所述的水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，其特征在于，所述创建得到大体积混凝土的三维BIM模型之后、导出大体积混凝土的三维BIM模型之前还包括针对大体积混凝土的三维BIM模型取出内部孔洞、廊道、金结部位以及后浇带的步骤。
4.根据权利要求1所述的水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，其特征在于，所述导出大体积混凝土的三维BIM模型为SAT模型文件，步骤1)中在BIM软件中导入大体积混凝土的三维BIM模型是指首先利用BIM软件的File Path和File.FromPath节点，拾取指定路径上的大体积混凝土的三维BIM模型的SAT模型文件，再利用BIM软件的Geometry.ImportFromSAT节点提取SAT模型文件中的大体积混凝土的三维BIM模型。
5.根据权利要求1所述的水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，其特征在于，步骤1)中在BIM软件中导入大体积混凝土的分层分块数据为Excel数据文件。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，其特征在于，步骤3)中预先创建的切割节点以三维BIM模型、水平面的切割平面和竖直面的切割平面作为输入，利用循环语句自动切割得到分仓模型的步骤包括：
3.1)将切割节点的输入内容存储为列表IN，使得三维BIM模型为列表IN中的第一个输入项IN[0]、水平面的切割平面和竖直面的切割平面为列表IN中的第二个输入项IN[1]；
3.2)将三维BIM模型Geometry赋值为第一个输入项IN[0]、切割平面pa赋值为第二个输入项IN[1]，列表gs为空；
3.3)针对水平面的切割平面和竖直面的切割平面pa中的每一个元素i执行下述处理：首先针对三维BIM模型Geometry针对元素i进行分割得到分割结果g1，然后将分割结果g1的第二项元素g1[1]赋值给列表gs、将分割结果g1的第一项元素g1[0]赋值给三维BIM模型Geometry，若执行出错则忽略跳转到下一个元素i的处理；
3.4)将列表gs中的元素分别作为分仓模型的分割结果OUT输出。
7.根据权利要求6所述的水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，其特征在于，步骤3)中预先创建的切割节点为Dynamo中Python脚本定义的节点。
8.根据权利要求7所述的水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法，其特征在于，步骤4)在BIM软件中计算各个分仓模型的工程数据是指利用BIM软件中的Solid.Volume和Topology.Faces节点实时计算分仓模型的分割结果OUT中每一仓的混凝土工程量、仓面面积、控制点坐标数据。
9.一种水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的计算机程序。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述水利水电工程大体积混凝土快速分层分块的方法的计算机程序。
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