CN113806837B - 一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，本发明能够实现不同平台间配筋结果的转换，方便设计人员根据需要对项目进行平台的更改。本发明的技术方案是：一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其包括以下步骤：S1、从平法图提取混凝土结构信息及钢筋参数信息，结构信息包括定位信息和构件截面信息，钢筋参数信息包括混凝土施工图中钢筋的直径、型号等信息；S2、根据所提取信息分析计算出钢筋位置信息，并按构件类型生成墙钢筋位置信息，梁钢筋位置信息，板钢筋位置信息，柱钢筋位置信息；S3、根据结构信息、钢筋参数信息及计算出的钢筋位置信息自动创建钢筋三维模型。

Description

一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法

技术领域

本发明涉及一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，适用于需要使用钢筋混凝土结构的可采用三维设计的土木工程行业，包括水利水电建设、工民建、路桥等行业。

背景技术

平法图就是直接在结构平面图上把构件的信息（截面，钢筋，跨度，编号等）标在旁边，整体直接表达在各类构件的结构平面布置图上，再与标准构造详图相配合，即构成一套新型完整的结构设计。它改变了传统的那种将构件从结构平面布置图中所引出来，再逐个绘制配筋详图的繁琐方法，减少了许多剖面图，即“混凝土结构施工图平面整体表示方法”的简称。

目前市场上配筋软件也有多家，但是因为基础平台的区别，无法直接进行不同平台间的模型读取，在某些项目上，不同单位间的沟通也因为平台之间的壁垒而无法进行，因此，一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法对于钢筋三维模型平台间转换是必需的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，以满足配筋结果在不同平台间的转换。

本发明所采用的技术方案是：一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于步骤如下：

S1：从平法图提取混凝土结构信息及钢筋参数信息，结构信息包括定位信息和构件截面信息，钢筋参数信息包括混凝土施工图中钢筋的直径、型号等信息；

S2：根据所提取混凝土结构信息及钢筋参数信息计算钢筋位置信息，按构件类型进行钢筋起止点计算得出墙钢筋位置信息，梁钢筋位置信息，板钢筋位置信息，柱钢筋位置信息；

S3：根据混凝土结构信息、钢筋参数信息及计算出的钢筋位置信息自动创建钢筋三维模型；

所述步骤S1，模型数据库包括轴网信息、自然层标高和层高信息、构件类型信息以及墙、梁、板、柱等构件的布置信息。钢筋参数信息包括墙、梁、板、柱等构件施工图信息。数据存储过程中，方法按照信息类型将数据区分并排序，将序号作为数据信息的唯一标识。方法根据点的序号进行标准层、自然层、轴网之间的关联。获取所有构件信息以及对应的顶点序号，通过遍历所有轴线，网格信息，对比构件和轴网的顶点序号，获取构件对应的轴网信息。

所述步骤S2, 墙钢筋位置信息的计算有以下步骤：S21、根据高程的线性变化进行钢筋层与自然层的映射，存储到钢筋层的表格中。S22、墙身配筋时通过分布筋排数、墙长度以及层高计算出钢筋在水平方向与纵向的间距。S23、墙梁配筋时若无侧面配筋结果，则根据墙梁的定点位置，计算出对应的相邻墙身，在侧面筋上使用该墙身的水平分布筋。

所述步骤S2, 梁钢筋位置信息的计算过程中，按照梁跨组序号在连续梁数据中找到所对应的连续梁以及在连续梁中的编号，获得对应的网格以及起止点。对梁跨组进行逐一数据整合，除去冗余数据，保留序号，起止点，钢筋类型，钢筋具体值等四个数据，每个梁跨组序号可以对应多个钢筋类型，每个钢筋类型对应一个钢筋具体值。

所述步骤S2,板钢筋位置信息的计算过程中，首先需要对轴网进行判断，当轴网转折时，首先需要将局部坐标系按照轴网的转折方向进行相应转折。在获取普通钢筋和拉通钢筋的过程中，根据对应的房间序号，支座序号，或者是多个房间序号，支座序号，将各个房间支座对应的起止点根据坐标进行排列，获得起止点，再根据钢筋布置角度，将起止点进行对应的坐标转换，即可获得钢筋所画位置的起终点坐标。

所述步骤S2,柱钢筋位置信息的计算过程中，对于矩形柱截面，B边为其横向方向，H边为其纵向方向，经过该截面的两根互相垂直的轴线会将其分成四份，横向两段宽度分别为B1，B2，纵向两段高度分别为H1，H2，根据轴线及截面尺寸，获取几何参数代号B1，B2，H1，H2的具体数值，当轴线与截面的某一边重叠或偏到另一侧时，则默认对应方向的几何参数为0；

所述步骤S3, 钢筋三维模型的创建需要计算锚固长度。在平法图规定的锚固长度上，当钢筋为环氧树脂涂层带肋钢筋以及纵向受拉钢筋易扰动时，需要分别乘以默认系数a、b，均默认为1，当为环氧树脂涂层带肋钢筋时，a为1.25，当纵向受拉钢筋在施工过程中易受扰动，b为1.1。锚固长度的计算还需要计算出锚固长度需要根据保护层厚度与钢筋直径的线性变化，当保护层厚度为钢筋直径的3倍则系数为0.8，当保护层厚度为钢筋直径的5倍则系数为0.7，再根据保护层厚度获取0.7到0.8之间的内插值，作为锚固长度的第三个系数c，且最终锚固长度不小于200mm。

假定基础长度l，保护层厚度是钢筋直径的n倍，则根据公式可求最终长度结果L

所述步骤S3, 钢筋三维模型的创建需要包含定位和钢筋类型信息。在混凝土结构信息及钢筋参数信息中，相同节点的序号，相同梁、柱的序号并不相同，需要先计算节点相对于基础面的高程，根据高程来进行节点分类，再根据对应网格的平面坐标计算出对应的节点序号，从而进行数据库间节点的映射。

本发明的有益效果是：本发明使计算机能够提取平法图配筋信息并将其分析，获取配筋信息，并且根据配筋信息完成自动三维钢筋建模，解决配筋信息在平台间转换接口缺失的问题。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为实施例中梁构件的定位信息表。

图3为实施例中提取到的平法图梁配筋信息表。

图4为实施例中梁构件钢筋可能出现的类型。

图5为实施例中混凝土框架设计模型图。

图6为实施例中提取平法图信息分析后生成的混凝土三维模型图。

图7为实施例中提取平法图信息分析后生成的混凝土三维配筋模型图。

图8为实施例中提取平法图信息分析后生成的钢筋层与自然层的映射关系图。

具体实施方式

原平台计算出的某混凝土大楼的钢筋配筋信息，生成墙、梁、板、柱等四个方面的平法图信息数据库，其中混凝土模型的梁配筋信息表如图3所示。进行平台转换时需要对原平台的平法图信息表进行分析提取，本示例选取一种经典框架配筋案例，结合附图来对本发明技术方案进行详细说明。

如图1所示，本发明基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法包括提取混凝土结构信息及钢筋参数信息、计算钢筋位置信息、自动创建钢筋三维模型等三个主要过程。

S1：从平法图提取混凝土结构信息及钢筋参数信息；

混凝土结构信息包括定位信息和构件截面信息，钢筋参数信息包括混凝土施工图中钢筋的直径、型号等信息。混凝土结构定位信息包括模型的标准层参数、自然层参数、轴线参数、网格参数、节点参数。如图5所示，本实施例中，获取标准层与自然层各四层，轴线60根，网格100个，节点125个；构件信息数据包括墙、梁、板、柱等构件的布置信息以及类型定义信息，如图2所示，即为梁构件的定位信息表。本实施例中，提取墙构件信息88面，墙厚度定义1种，提取梁构件信息88根，共有3种梁截面定义，提取板构件信息32块，板厚度定义1种，提取柱构件信息48根，共有2种柱截面定义。

读取钢筋参数信息，用于获取墙、梁、板、柱的施工图信息。墙施工图信息包括钢筋层信息、墙跨信息、边框柱段信息、墙肢信息、边缘构件信息及配筋组信息、墙身信息及配筋组信息、墙梁信息及配筋组信息，本次实施例中，提取到1个钢筋层信息。梁施工图信息包括钢筋层信息、梁段网格信息、连续梁信息、连续梁组信息、梁跨组信息、梁钢筋信息以及梁跨组参数信息，如图3所示，即为实施例中混凝土模型的梁配筋信息表，本次实施例中，提取出7个连续梁，9个连续梁组，9个梁跨组，55份梁钢筋信息，每个梁跨组对应着5-7个梁钢筋信息。板施工图信息包括板底计算信息、支座计算信息、钢筋表信息、普通钢筋信息、拉通钢筋信息、任意钢筋信息以及房间合并信息。柱施工图信息包括连续柱信息、配筋连续柱组信息、柱跨表信息、配筋柱跨组表信息，柱段信息以及钢筋层信息。

S2：根据所提取混凝土结构信息及钢筋参数信息计算钢筋位置信息。

分别对步骤S1中获取的墙、梁、板、柱的钢筋参数信息进行分析。平台在建模阶段和计算阶段位置信息的序号以及构件的序号是不一致的，所以需要在分析配筋信息时，使用Oracle DBLINK完成平法图信息中的点坐标到模型位置信息中的点坐标的链接，从而获得两份信息中点序号与点序号之间的链接关系，进而根据序号之间的链接，解决平法图信息中点坐标不完整的问题。钢筋信息表与模型数据中的自然层数据类型基本一致，只是多了与钢筋层的映射关系。该映射用于自然层与钢筋层的对位，映射结果如图8 所示。

S3：自动创建钢筋三维模型，分别对墙、梁、板、柱进行钢筋信息分析并创建钢筋三维模型。首先根据定位信息确定混凝土模型整体框架，再根据构件信息，通过点与点的比对，基于框架将墙、梁、板、柱等构件的三维模型的添加到框架的指定位置，从而完成混凝土三维模型的创建。墙构件和梁构件需要根据对应的标准层获取到强的高度以及Z坐标，在根据对应的网格找到对应的两个定点，从而将墙构件创建出来；板构件则需要获取对应的标准层，网格和对应的定点的坐标，从而完成板构架的创建；柱构件则是通过对应的标准层和定位节点的位置进行构件的创建。墙梁板柱构件均放置好后，即得到提取平法图信息分析后生成的混凝土三维模型，如图6所示。

本次实施例中，在钢筋信息获取时，均为矩形截面，所以需要读取的是角筋、B边配筋、H边配筋，B边箍筋和H边箍筋。在钢筋信息获取时，如果配筋组中保存的是按柱配筋的边框柱边缘构件，数据格式可能有些变化：本实施例中，柱构件多为矩形柱，其中一个矩形柱的主筋通过用逗号隔开的三组配筋进行存储，形如“4B18,3B18,2B18”，三组配筋分别代表角筋、B边钢筋、H边钢筋。异形柱的主筋变为用逗号隔开的两组配筋，分别代表固定筋、分布筋。矩形柱的箍筋字段增加肢数表示，形如“A10@100/150{4x4}”，其中用花括号{}括起来的两个数分别为B边、H边箍筋肢数。在钢筋信息获取时，每根梁构件需要考虑以下11种钢筋，如图4所示：通长负筋，左支座负筋，右支座负筋，架立筋，入支座梁下筋，不入支座梁下筋，腰筋，挑耳同通筋，箍筋 ，腰拉筋，挑耳拉筋，表层钢筋网片。梁构件中约22%只需要考虑通长负筋，左支座负筋，右支座负筋，入支座梁下筋和箍筋；剩余约78%则还需要考虑腰筋以及腰拉筋。在计算锚固时，需要根据钢筋类型进行判断与计算，例如本次实施例中一根钢筋等级为C30，钢筋种类为HRB400的纵向受拉钢筋需要计算锚固长度，其直径d为20mm，基础锚固长度为40d，纵向受拉钢筋施工时易受扰动，乘以系数1.1，保护层都读为3倍钢筋直径，乘以系数0.8，因此该纵向受拉钢筋的锚固长度为20*40*1.1*0.8=704mm。 将所有钢筋类型考虑齐全并创建后，就得到了提取平法图信息分析后生成的混凝土钢筋三维模型，如图7所示。

综上，经过上述步骤，即可实现基于平法图信息生成钢筋三维模型。该技术直接读取平法图信息，无需人工干预，依据提取的数据，首先进行混凝土三维建模，再通过平法图信息将钢筋在三维软件中创建出来，完成配筋信息从平法图信息到钢筋三维模型的自动转换，基本满足实际需要。

Claims (8)

1.一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于，包括步骤：

S1：从平法图提取混凝土结构信息及钢筋参数信息，结构信息包括定位信息和构件截面信息，钢筋参数信息包括混凝土施工图中钢筋的直径、型号；

S2：根据所提取混凝土结构信息及钢筋参数信息计算钢筋位置信息，按构件类型进行钢筋起止点计算得出墙钢筋位置信息，梁钢筋位置信息，板钢筋位置信息，柱钢筋位置信息；

S3：根据混凝土结构信息、钢筋参数信息及计算出的钢筋位置信息自动创建钢筋三维模型；

步骤S2中，墙数据的计算过程需要进行以下计算：S21、根据高程的线性变化进行钢筋层与自然层的映射，存储到钢筋层的表格中；S22、墙身配筋时通过分布筋排数、墙长度以及层高计算出钢筋在水平方向与纵向的间距；S23、墙梁配筋时若无侧面配筋结果，则根据墙梁的定点位置，计算出对应的相邻墙身，在侧面筋上使用该墙身的水平分布筋；根据计算出的钢筋锚固，间距结果，结合构件的定位信息，计算生成包含墙构件信息、定位信息、钢筋类型及墙钢筋位置信息；

步骤S2中，梁数据的计算过程中，将梁跨组由0开始进行排序，并根据获得的梁跨组序号在连续梁数据中找到所对应的连续梁以及在连续梁中的位置，获得对应的网格以及起止点；对梁跨组进行逐一数据整合，除去冗余数据，保留梁跨组序号；获得对应的钢筋类型，钢筋具体值数据，每个梁跨组对应多个钢筋类型，每个钢筋类型对应一个钢筋具体值；依据钢筋类型和具体值，计算出间距、保护厚度、锚固信息，结合构件的定位信息，计算生成包含梁构件信息、定位信息、钢筋类型及起止点信息的梁钢筋位置信息；

步骤S2中，板数据的分析过程中，首先需要对轴网进行判断，当轴网转折时，首先需要将局部坐标系按照轴网的转折方向进行相应转折；在获取普通钢筋和拉通钢筋的过程中，根据对应的房间的位置和支座位置，或者是多个房间位置和支座位置，将各个房间支座对应的起止点根据坐标进行排列，获得起止点坐标，即钢筋的中轴线起止点坐标，再根据钢筋布置角度，将起止点进行对应的坐标转换，即可获得钢筋实际位置的起终点坐标；结合锚固计算，生成包含板构件信息、定位信息、钢筋类型及起止点信息的板钢筋位置信息；

步骤S2中，柱数据的分析过程中，对于矩形柱截面，B边为其横向方向，H边为其纵向方向，经过该截面的两根互相垂直的轴线会将其分成四份，横向两段宽度分别为B1，B2，纵向两段高度分别为H1，H2，根据轴线及截面尺寸，获取几何参数代号B1、B2、H1、H2的具体数值，当轴线与截面的某一边重叠或偏到另一侧时，则默认对应方向的几何参数为0；对柱跨组进行逐一数据整合，获得对应的钢筋类型，钢筋具体值数据，每个柱跨组对应多个钢筋类型，每个钢筋类型对应一个钢筋具体值；依据钢筋类型和具体值，计算出间距、保护厚度、锚固信息，结合构件的定位信息，计算生成包含柱构件信息、定位信息、钢筋类型及起止点信息的柱钢筋位置信息。

2.如权利要求1所述的一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于所述步骤S1中，在从平法图提取混凝土结构信息，需包括轴网信息、自然层标高和层高信息、构件类型信息，以及构件布置信息；在从平法图提取钢筋参数信息，需包括墙、梁、板、柱构件施工图信息；数据存储过程中，所述方法按照信息类型将数据区分并排序，将序号作为数据信息的唯一标识；所述方法根据点序号进行标准层、自然层、轴网之间的关联；获取所有构件信息以及对应的顶点序号，通过遍历所有轴线，网格信息，对比构件和轴网的顶点序号，获取构件对应的轴网信息。

3.如权利要求1所述的一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于所述步骤S2中，根据提取信息分析计算钢筋位置信息，步骤S1从平法图中提取到的混凝土结构信息及钢筋参数信息包含墙构件的厚度，长度，对应网格位置以及墙柱、墙梁、墙身三类构件的配筋信息，墙柱、墙梁、墙身为墙施工图中三种最基本的配筋单位。

4.如权利要求1所述的一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于所述步骤S2中，根据提取信息分析计算钢筋位置信息，步骤S1从平法图中提取到的混凝土结构信息及钢筋参数信息包含梁构件的截面类型、对应的截面参数、布置信息、钢筋层信息、连续梁信息、连续梁组信息、梁跨组信息、梁钢筋信息；梁跨组是保存钢筋的基本单位。

5.如权利要求1所述的一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于所述步骤S2中，根据提取信息分析计算钢筋位置信息，步骤S1从平法图中提取到的混凝土结构信息及钢筋参数信息包含板构件的轮廓点坐标、厚度、是否全房间洞、房间形状、支座信息、普通钢筋信息、拉筋信息以及房间合并信息。

6.如权利要求1所述的一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于所述步骤S2中，根据提取信息分析计算钢筋位置信息，步骤S1从平法图中提取到的混凝土结构信息及钢筋参数信息包含柱构件的截面类型、对应的截面参数、布置信息、连续柱信息、连续柱组信息、柱跨信息、柱跨组信息，柱段信息以及钢筋层信息；柱跨组是柱构件中保存钢筋的基本单位。

7.如权利要求1所述的一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于所述步骤S2中，钢筋三维模型的创建需要计算锚固长度；在平法图规定的锚固长度上，当钢筋为环氧树脂涂层带肋钢筋以及纵向受拉钢筋易扰动时，需要分别乘以默认系数a，b；锚固长度的计算还需要计算出锚固长度根据保护层厚度与钢筋直径的线性变化，再根据保护层厚度获取0.7到0.8之间的内插值，作为锚固长度的第三个系数c，且最终锚固长度不小于200mm。

8.如权利要求1所述的一种基于平法图信息自动生成钢筋三维模型的方法，其特征在于所述步骤S3中，根据结构信息、钢筋信息及计算出的钢筋位置信息自动创建钢筋三维模型，钢筋三维模型的创建需要包含定位和钢筋类型信息；步骤S2中计算生成的墙钢筋位置信息，梁钢筋位置信息，板钢筋位置信息，柱钢筋位置信息中则包含墙梁板柱构件的定位信息和钢筋类型及起止点信息，依据计算得出的钢筋信息即可自动创建钢筋三维模型。