CN114943106B - 一种盾构区间管片模型快速建立方法 - Google Patents
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Abstract
一种盾构区间管片模型快速建立方法，包括步骤1)创建盾构区间自适应管片族；2)创建盾构区间中心线三维曲线；3)获取盾构区间中心线三维曲线每环管片坐标点；4)通过三维曲线每环管片的三维坐标创建圆；5)根据圆形确定自适应管片族的封顶块点位和定位点位；6)形成完整的盾构区间管片模型。通过上述方法，能够通过revit软件建立复杂的盾构区间曲线模型，操作方法简单，效率高，且能够实现参数化建模，根据实际坐标生成模型，只需要改动坐标值，模型自动更新调整，方便快捷，此外，自适应管片族可根据实际需要进行任意编辑，满足不同施工阶段的管理需求，而且该模型自带模型信息，便于后续的运营管理。
Description
技术领域
本发明涉及BIM建模领域，具体涉及到一种盾构区间管片模型快速建立方 法。
背景技术
BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的 数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期的过程中进行 共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对。
近几年，BIM技术得到快速发展，各类基于BIM的平台不断涌现，对施工现 场管理起到了很大的促进作用，但在盾构区间应用普及率远远低于平均水平，盾 构区间的建模难度较大是限制其发展的一个重要原因。区别于房建等模型，盾构 区间有其自身的复杂性，本身盾构区间即为三维空间曲线，给建模增加了很大的 难度，一般的模型可通过revit软件就可建模完成，并达到不错的效果，但基于 revit本身软件的局限性，采用常规的revit软件建模方法进行盾构区间建模存 在建模难度大，数据不精准，效率低下，无法参数化等问题，且最关键问题是暂 时无法实现复杂三维空间的曲线建模，难于应用于盾构区间的曲线建模。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供了一种盾构区间管片模型快速建立方 法，本方法能够实现盾构区间的曲线建模，且具有操作简单，效率高，能够实现 参数化建模的特点。
本发明为了实现上述目的，所采用的技术方案为：一种盾构区间管片模型快 速建立方法，包括以下步骤：
1)创建盾构区间自适应管片族：在revit软件中，根据管片尺寸创建一环 完整的常规管片族，在常规管片族上标记出管片中心点位和位于管片环线上的封 顶块点位和定位点位，根据管片中心点位、封顶块点位和定位点位三点确认一个 平面创建自适应管片族；
2)创建盾构区间中心线三维曲线：将盾构区间中心线每米位置的三维坐标 点导入到revit软件中形成三维空间点，然后将三维空间点连成Nurbs曲线，拟 合成盾构区间中心线三维曲线；
3)获取盾构区间中心线三维曲线每环管片坐标点：将三维曲线按照管片的 宽度和/或管片总环数均分以获得三维坐标作为每环管片的管片中心点位；
4)通过三维曲线每环管片的三维坐标创建圆：以管片的管片中心点位为圆 心，并基于该圆心于三维曲线上的垂直方向为法向量，根据管片的半径创建圆形， 该圆形垂直于三维曲线；
5)根据圆形确定自适应管片族的封顶块点位和定位点位：按照每环管片上 的封顶块点位旋转角度获取圆形上的三维坐标作为自适应管片族的封顶块点位 和定位点位；
6)形成完整的盾构区间管片模型：根据步骤3)中获取的管片中心点位和步 骤5)中获取的封顶块点位和定位点位将自适应管片族导入到三维曲线上拟合成 完整的盾构区间管片模型。
作为本发明的进一步改进，步骤2)中，盾构区间中心线每米位置的三维坐 标点根据以下两种方式或者两种方式之一获得：一、施工前根据设计图纸所给线 路的特征点，用AutoCAD成图，通过捕捉功能得知盾构区间中心线每米位置的三 维坐标；二、施工完毕后根据现场测量得出盾构区间中心线每米位置的实际三维 坐标。
作为本发明的进一步改进，步骤2)中，打开revit软件中的dynamo插件， 利用节点命令Point.ByCoordinates (x:double＝0,y:double＝0,z:double＝0):Point将全部三维坐标引入revit软件 中变成三维空间点，再利用节点命令NurbsCurve.ByPoints(points：point[]):NurbsCurve将三维空间点连成Nurbs曲线。
作为本发明的进一步改进，步骤3)中，打开revit软件中的dynamo插件， 利用节点命令 Curve.PointsAtEquanSegmentLength(segmentlength:double＝0):point将三维 曲线按照管片的宽度和/或管片总环数进行一系列取点，并获取该系列点的三维 坐标作为每环管片的管片中心点位。
作为本发明的进一步改进，步骤4)中，打开revit软件中的dynamo插件， 利用节点命令Curve.TangentAtParamenter(param:double＝0):Vector确定每环 管片的圆心于三维曲线上的垂直方向；管片的半径为管片内外径的平均值。
作为本发明的进一步改进，步骤5)中，每环管片的封顶块点位旋转角度根 据以下两种方式或者两种方式之一获得：一、施工前根据设计图纸模拟并测算得 出每环管片的封顶块点位旋转角度；二、施工完毕后根据现场测量得出每环管片 的封顶块点位旋转角度。
作为本发明的进一步改进，步骤5)中，打开revit软件中的dynamo插件， 利用节点命令Curve.PointAtParameter(param:double＝0):Point将全部封顶块 点位旋转角度导入以获取一系列圆形上的封顶块点位和定位点位。
作为本发明的进一步改进，步骤1)中，所述自适应管片族中的封顶块点位 和定位点位之间的夹角固定，步骤5)中，根据封顶块点位旋转角度确定圆形上 的封顶块点位，然后再根据夹角大小将该封顶块点位旋转与夹角相同的角度以得 出圆形上的定位点位。
作为本发明的进一步改进，步骤6)中，打开revit软件中的dynamo插件， 利用节点命令 AdaptiveComponent.ByPoints(points:Point[][],familyType:FamilyType):AdaptiveComponent[]...[]将管片中心点位、封顶块点位和定位点位拟合成完整的 盾构区间管片模型。
作为本发明的进一步改进，还包括步骤7)添加构件参数：根据实际需要， 在dynamo插件中设置需要的图元参数，满足模型信息的要求，便于后续工程管 理，具体地，打开revit软件中的dynamo插件，利用节点命令 Element.SetParameterByName(paramenterName:string,value:var):Element 添加构件参数。
作为本发明的进一步改进，以下一种或者多种数据按照盾构掘进方向进行排 序记录形成Excel表格，包括：盾构区间中心线每米位置的三维坐标，每环管片 的管片中心点位三维坐标，每环管片的封顶块点位旋转角度，每环管片的封顶块 点位和定位点位的三维坐标。
本发明的有益效果为：
一、本方法能够通过revit软件建立复杂的盾构区间曲线模型，操作方法简 单，效率高。
二、本方法可根据实际测量坐标进行建模，真实反应现场实际情况，大大提 高了建模的精度。
三、本方法能够实现参数化建模，只需要改动坐标值，模型自动更新调整， 方便快捷。
四、本方法中的自适应管片族可根据实际需要进行任意编辑，满足不同施工 阶段的管理需求。
五、本方法建立的模型自带模型信息，便于后续的运营管理。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种盾构区间管片模型快速建立方法，包括以下步骤：
1)创建盾构区间自适应管片族：
盾构区间由一环一环通用管片拼装而成，管片为等腰楔形，管片可通过封顶 块位置的改变，即选择不同的拼装点位来达到转弯或竖曲线的目的。采用计算机 在revit软件中打开常规模型族文件，根据实际管片尺寸创建一环完整的常规管 片族，在常规管片族上标记出管片中心点位和位于管片环线上的封顶块点位和定 位点位。封顶块点位和定位点位之间夹角角度固定，定位点位为将封顶块点位以 管片中心点位为中心顺时针旋转90度所得。根据管片中心点位、封顶块点位和定 位点位三点确认一平面创建自适应管片族。通过该三点确认一平面的方式能够确 保后续管片拼装中管片始终沿着中心轴线前进。
2)创建盾构区间中心线三维曲线：
施工前根据设计图纸所给线路的特征点，用AutoCAD成图，通过捕捉功能得 知盾构区间中心线每米位置的三维坐标。打开revit软件中的dynamo插件，利 用节点命令Point.ByCoordinates (x:double＝0,y:double＝0,z:double＝0):Point将全部三维坐标引入revit软件 中变成三维空间点。再利用节点命令NurbsCurve.ByPoints(points：point[]):NurbsCurve将三维空间点连成Nurbs曲线，拟合成盾构区间中心线 三维曲线。
盾构掘进过程中，由于盾构姿态、管片偏差、地面及隧道沉降等因素，必然 会导致实际盾构区间中心线与设计盾构区间中心线存在偏差。在施工完毕后，为 交付给后期运维，须对盾构区间中心三维曲线进行必要的调整，此时可根据现场 测量得出盾构区间中心线每米位置的实际三维坐标，然后再根据上述步骤创建盾 构区间中心线三维曲线，此时的三维曲线必然完全贴近实际掘进中心线。
3)获取盾构区间中心线三维曲线每环管片坐标点：
本方法的原理是按照每环管片实际三维坐标进行管片放置，即模拟实际施工 管片拼装情况进行管片布置，经过步骤2)创建的三维区间仅仅只是一根曲线， 软件并不能根据这样的曲线自动进行管片布置，此时，需要对管片进行进一步处 理，即确定三维空间曲线上每环管片的位置及坐标。
利用dynamo插件中的节点命令 Curve.PointsAtEquanSegmentLength(segmentlength:double＝0):point将三维 曲线按照管片的宽度和/或管片总环数进行一系列均分取点，并获取该系列点的 三维坐标作为每环管片的管片中心点位。
4)通过三维曲线每环管片的三维坐标创建圆：
通过步骤3)已经确定了每环管片中心点所在的三维坐标，此时，以每环管 片的管片中心点位为圆心，利用dynamo插件中的节点命令 Curve.TangentAtParamenter(param:double＝0):Vector确定每环管片的圆心于 三维曲线上的垂直方向。以管片的管片中心点位为圆心，并基于该圆心于三维曲 线上的垂直方向为法向量，根据实际管片内外径平均值为半径创建圆形，这样创 建出来的圆形完全垂直于三维曲线，符合实际管片摆放位置。
5)根据圆形确定自适应管片族的封顶块点位和定位点位：
通过步骤1)创建的自适应管片族是需要三个自适应点来确定一个平面从而 固定自适应管片族，同时，因为通用性管片是楔形管片，需要通过封顶块位置的 改变来完成盾构区间的转弯操作，所以需要在圆形上添加必要的控制点，一是确 定管片摆放位置，二是控制封顶块位置旋转角度，达到转弯目的。
施工前根据设计图纸模拟并测算得出每环管片的封顶块点位旋转角度或者 施工完毕后根据现场测量得出每环管片的封顶块点位旋转角度。然后利用 dynamo插件的节点命令Curve.PointAtParameter(param:double＝0):Point将全 部封顶块点位旋转角度导入以获取一系列圆形上的封顶块点位和定位点位作为 自适应管片族的封顶块点位和定位点位。其中，封顶块点位通过封顶块点位旋转 角度来获取，而定位点位根据封顶块点位顺时针旋转90度获得。
6)形成完整的盾构区间管片模型：
利用dynamo插件中的节点命令 AdaptiveComponent.ByPoints(points:Point[][],familyType:FamilyType):Ad aptiveComponent[]...[]，使自适应管片族根据步骤3)中获取的管片中心点位 和步骤5)中获取的封顶块点位和定位点位导入到三维曲线上拟合成完整的盾构 区间管片模型。
7)添加构件参数：
BIM模型不仅可以携带物理信息，还可以携带非物理信息，通过添加必要的 信息可以给下一阶段管理提供必要的数据支撑。根据实际需要，在dynamo插件 中设置需要的图元参数，满足模型信息的要求，便于后续工程管理，具体地，利 用dynamo插件的节点命令Element.SetParameterByName(paramenterName:string,value:var):Element 添加构件参数。
为了便于参数化管理，以下全部数据按照盾构掘进方向进行排序记录形成 Excel表格，包括：盾构区间中心线每米位置的三维坐标，每环管片的管片中心 点位三维坐标，每环管片的封顶块点位旋转角度，每环管片的封顶块点位和定位 点位的三维坐标。
以上所举实施例仅用来方便举例说明本发明，并非对本发明作任何形式上的 限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的 范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且 未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (11)
1.一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于包括以下步骤：
1)创建盾构区间自适应管片族：在revit软件中，根据管片尺寸创建一环完整的常规管片族，在常规管片族上标记出管片中心点位和位于管片环线上的封顶块点位和定位点位，根据管片中心点位、封顶块点位和定位点位三点确认一个平面创建自适应管片族；
2)创建盾构区间中心线三维曲线：将盾构区间中心线每米位置的三维坐标点导入到revit软件中形成三维空间点，然后将三维空间点连成Nurbs曲线，拟合成盾构区间中心线三维曲线；
3)获取盾构区间中心线三维曲线每环管片坐标点：将三维曲线按照管片的宽度和/或管片总环数均分以获得三维坐标作为每环管片的管片中心点位；
4)通过三维曲线每环管片的三维坐标创建圆：以管片的管片中心点位为圆心，并基于该圆心于三维曲线上的垂直方向为法向量，根据管片的半径创建圆形，该圆形垂直于三维曲线；
5)根据圆形确定自适应管片族的封顶块点位和定位点位：按照每环管片上的封顶块点位旋转角度获取圆形上的三维坐标作为自适应管片族的封顶块点位和定位点位；
6)形成完整的盾构区间管片模型：根据步骤3)中获取的管片中心点位和步骤5)中获取的封顶块点位和定位点位将自适应管片族导入到三维曲线上拟合成完整的盾构区间管片模型。
2.根据权利要求1所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：步骤2)中，盾构区间中心线每米位置的三维坐标点根据以下两种方式或者两种方式之一获得：一、施工前根据设计图纸所给线路的特征点，用AutoCAD成图，通过捕捉功能得知盾构区间中心线每米位置的三维坐标；二、施工完毕后根据现场测量得出盾构区间中心线每米位置的实际三维坐标。
3.根据权利要求1或2所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：步骤2)中，打开revit软件中的dynamo插件，利用节点命令Point.ByCoordinates(x:double＝0,y:double＝0,z:double＝0):Point将全部三维坐标引入revit软件中变成三维空间点，再利用节点命令NurbsCurve.ByPoints(points：point[]):NurbsCurve将三维空间点连成Nurbs曲线。
4.根据权利要求1所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：步骤3)中，打开revit软件中的dynamo插件，利用节点命令Curve.PointsAtEquanSegmentLength(segmentlength:double＝0):point将三维曲线按照管片的宽度和/或管片总环数进行一系列取点，并获取该系列点的三维坐标作为每环管片的管片中心点位。
5.根据权利要求1所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：步骤4)中，打开revit软件中的dynamo插件，利用节点命令Curve.TangentAtParamenter(param:double＝0):Vector确定每环管片的圆心于三维曲线上的垂直方向；管片的半径为管片内外径的平均值。
6.根据权利要求1所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：步骤5)中，每环管片的封顶块点位旋转角度根据以下两种方式或者两种方式之一获得：一、施工前根据设计图纸模拟并测算得出每环管片的封顶块点位旋转角度；二、施工完毕后根据现场测量得出每环管片的封顶块点位旋转角度。
7.根据权利要求1或6所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：步骤5)中，打开revit软件中的dynamo插件，利用节点命令Curve.PointAtParameter(param:double＝0):Point将全部封顶块点位旋转角度导入以获取一系列圆形上的封顶块点位和定位点位。
8.根据权利要求1所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：步骤1)中，所述自适应管片族中的封顶块点位和定位点位之间的夹角固定，步骤5)中，根据封顶块点位旋转角度确定圆形上的封顶块点位，然后再根据夹角大小将该封顶块点位旋转与夹角相同的角度以得出圆形上的定位点位。
9.根据权利要求1所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：步骤6)中，打开revit软件中的dynamo插件，利用节点命令AdaptiveComponent.ByPoints(points:Point[][],familyType:FamilyType):AdaptiveComponent[]...[]将管片中心点位、封顶块点位和定位点位拟合成完整的盾构区间管片模型。
10.根据权利要求1所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：还包括步骤7)添加构件参数：打开revit软件中的dynamo插件，利用节点命令Element.SetParameterByName(paramenterName:string,value:var):Element添加构件参数。
11.根据权利要求1所述的一种盾构区间管片模型快速建立方法，其特征在于：以下一种或者多种数据按照盾构掘进方向进行排序记录形成Excel表格，包括：盾构区间中心线每米位置的三维坐标，每环管片的管片中心点位三维坐标，每环管片的封顶块点位旋转角度，每环管片的封顶块点位和定位点位的三维坐标。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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