CN115147440A - 一种基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，包括以下具体步骤：S1、获取基础构件面域参数，生成基础构件面域；S2、将各基础构件的面域投影到水平面，基于二维水平投影求重叠区域；S3、对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪，获得裁剪后的各基础构件面域；S4、对裁剪后的各基础构件面域进行围合，生成三维实体构件和二维放坡线。通过将各基础构件各个面抽象为面域，依据三维实体关系对各构件水平投影重叠区域进行自动裁剪，将裁剪后面域围合成三维实体构件，投影后得到各基础构件放坡线，有效解决传统基础构件放坡线绘制方法对设计人员能力水平依赖性强，绘制过程繁杂易出错，人工手动绘制耗时长，工程修改适应性差的问题。

Description

一种基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法。

背景技术

在含有地下室建筑的基础设计时，通常需进行基础构件(底板、独立基础、条形基础、筏板基础、集水坑、电梯基坑等)放坡以满足设计和施工需求。基础构件放坡在设计图纸中以放坡线的形式表示，目前基础构件放坡线通常使用绘图软件如CAD进行人工手动绘制，这种方法需要设计人员具备良好的三维空间想象能力，尤其是在涉及多个基础构件相交时，其空间关系非常复杂，需要花费大量的时间，并且绘制过程易出错。此外，由于业主需求变化或不同专业间配合导致工程修改的情况时有发生，此时一个基础构件修改会导致所有相关基础构件的放坡线重新绘制。可见，传统基础构件放坡线绘制方法对设计人员能力水平依赖性强，绘制过程繁杂易出错，人工手动绘制耗时长，对工程修改适应性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是传统基础构件放坡线生成方法对设计人员依赖性强，绘制过程繁杂易出错，耗时较长，目的在于提供一种基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，通过将各基础构件的各个面抽象为面域，依据三维实体信息对各构件的水平投影重叠面域进行自动裁剪，将裁剪后面域围合成三维实体构件，投影后得到各基础构件放坡线，有效解决传统基础构件放坡线绘制方法对设计人员能力水平依赖性强，绘制过程繁杂易出错，人工手动绘制耗时长，对工程修改适应性差的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，包括以下具体步骤：

S1、获取基础构件面域参数，生成基础构件面域；

S2、将各基础构件的面域投影到水平面，基于二维水平投影求重叠区域；

S3、对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪，获得裁剪后的各基础构件面域；

S4、对裁剪后的各基础构件面域进行围合，生成三维实体构件和二维放坡线。

本发明获取基础构件面域参数，生成基础构件面域；将各基础构件的面域投影到水平面，基于二维水平投影求重叠区域；对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪，获得裁剪后的各基础构件面域；对裁剪后的各基础构件面域进行围合，生成三维实体构件和二维放坡线。通过面域裁剪法自动生成基础构件放坡线，减少了基础构件放坡线绘制对设计人员三维空间想象能力的依赖，提升绘图准确性，有效解决传统基础构件放坡线绘制方法对设计人员能力水平依赖性强，绘制过程繁杂易出错，人工手动绘制耗时长，对工程修改适应性差的问题。

进一步的，所述获取基础构件面域参数具体包括：将各基础构件的各个面抽象为面域，所述各基础构件包括基础底板、独立基础、条形基础、筏板基础、集水坑和电梯基坑，所述各个面包括底面、顶面和放坡斜面。

进一步的，所述基础底板的面域生成方法具体包括：通过底板厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数建立基础底板底面、顶面和放坡斜面。

进一步的，所述独立基础的面域生成方法具体包括：通过阶数、基顶标高、阶长、阶宽、阶高、放坡角度和独基转角7个参数建立独立基础底面、顶面和放坡斜面。

进一步的，所述条形基础的面域生成方法具体包括：通过基顶标高、条基宽度、条基高度、放坡角度4个参数建立条形基础底面、顶面和放坡斜面。

进一步的，所述筏板基础的面域生成方法具体包括：通过基础厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数建立筏板基础底面、顶面和放坡斜面。

进一步的，所述集水坑的面域生成方法具体包括：通过坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和集水坑转角7个参数建立集水坑底面、顶面和放坡斜面。

进一步的，所述电梯基坑的面域生成方法具体包括：通过坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和基坑转角7个参数建立电梯基坑底面、顶面和放坡斜面。

进一步的，所述对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪具体包括：根据水平投影重叠区域所属基础构件的底面标高进行裁剪，获取水平投影重叠区域对应的基础构件底面标高高的基础构件，对标高高的基础构件的水平投影重叠区域进行面域裁剪，对标高低的基础构件的水平投影重叠区域保留。

进一步的，所述对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪还包括：根据基础构件相交关系，对每一个面域相交的面域重叠区域进行裁剪，对裁剪后的各基础构件面域进行围合生成三维实体构件，对三维实体构件投影自动生成基础构件放坡线。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、将各基础构件的各个面抽象为面域，依据三维实体信息对各构件的水平投影重叠面域进行裁剪，将裁剪后面域围合成三维实体构件，投影后得到各基础构件放坡线，有效解决基础构件放坡线绘制过程繁杂易出错，耗时较长的问题；

2、减少基础构件放坡线绘制对设计人员三维空间想象能力的依赖，提升绘图准确性；

3、通过面域裁剪法自动生成放坡线，使得设计人员可从反复绘制、修改的工作中解放出来，提升设计质量和工作效率；

4、基于面域裁剪生成的三维实体模型具有数字化特点，为进一步数字化拓展应用奠定数据基础。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法；

图2为本发明实施例中的面域投影求重叠区域示意图；

图3为本发明实施例中的基于面域底面标高的面域裁剪示意图一；

图4为本发明实施例中的基于面域底面标高的面域裁剪示意图二；

图5为本发明实施例中的裁剪后的面域示意图；

图6为本发明实施例中的计算模型基础底板示意图；

图7为本发明实施例中的局部底板加厚或局部降板示意图；

图8为本发明实施例中的具有真实的三维实体参数的独立基础示意图；

图9为本发明实施例中的具有真实的三维实体参数的条形基础示意图；

图10为本发明实施例中的具有真实的三维实体参数的集水坑示意图；

图11为本发明实施例中的基于面域裁剪法自动生成的基础构件放坡线示意图；

图12为本发明实施例中的集水坑位置移动后自动裁剪生成的放坡线示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

10-构件A，11-构件A放坡斜面，12-构件A裁剪后的放坡斜面；

20-构件B，21-构件B放坡斜面，22-构件B底面；

30-重叠区域C，31-第一区域，32-第二区域；

40-重叠区域D，41-第三区域，42-第四区域；

51-局部降板，52-局部底板加厚；

61-局部降板的底板，62-独立基础示例，63-条形基础示例，64-集水坑示例。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，包括以下具体步骤：

S1、获取基础构件面域参数，生成基础构件面域；

S2、将各基础构件的面域投影到水平面，基于二维水平投影求重叠区域；

S3、对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪，获得裁剪后的各基础构件面域；

S4、对裁剪后的各基础构件面域进行围合，生成三维实体构件和二维放坡线。

通过将各基础构件的各个面抽象为面域，依据三维实体信息对各构件的水平投影重叠面域进行裁剪，将裁剪后面域围合成三维实体构件，投影后得到各基础构件放坡线，减少了基础构件放坡线绘制对设计人员三维空间想象能力的依赖，提升绘图准确性，有效解决传统基础构件放坡线绘制方法对设计人员能力水平依赖性强，绘制过程繁杂易出错，人工手动绘制耗时长，对工程修改适应性差的问题。

在一些可能的实施例中，获取基础构件面域参数具体包括：将各基础构件的各个面抽象为面域，各基础构件包括基础底板、独立基础、条形基础、筏板基础、集水坑和电梯基坑，各个面包括底面、顶面和放坡斜面。针对不同的基础构件，采用不同的基础构件面域参数进行底面面域、顶面面域和放坡斜面面域的定义。基础底板的面域生成方法具体包括：通过底板厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数建立基础底板底面、顶面和放坡斜面。独立基础的面域生成方法具体包括：通过阶数、基顶标高、阶长、阶宽、阶高、放坡角度和独基转角7个参数建立独立基础底面、顶面和放坡斜面。条形基础的面域生成方法具体包括：通过基顶标高、条基宽度、条基高度、放坡角度4个参数建立条形基础底面、顶面和放坡斜面。筏板基础的面域生成方法具体包括：通过基础厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数建立筏板基础底面、顶面和放坡斜面。集水坑的面域生成方法具体包括：通过坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和集水坑转角7个参数建立集水坑底面、顶面和放坡斜面。电梯基坑的面域生成方法具体包括：通过坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和基坑转角7个参数建立电梯基坑底面、顶面和放坡斜面。

本方法中获取的基础构件面域参数有多个，由于本方法中的基础构件有多种，不同的基础构件需获取的面域参数不同，因此针对不同的基础构件需要获取不同的基础构件参数来生成不同的基础构件面域：

其中：

基础底板的面域生成时，需要获取底板厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数；

独立基础的面域生成时，需要获取阶数、基顶标高、阶长、阶宽、阶高、放坡角度和独基转角7个参数；

条形基础的面域生成时，需要获取基顶标高、条基宽度、条基高度、放坡角度4个参数；

筏板基础的面域生成时，需要获取基础厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数；

集水坑的面域生成时，需要获取坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和集水坑转角7个参数；

电梯基坑的面域生成时，需要获取坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和基坑转角7个参数。

在一些可能的实施例中，对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪具体包括：根据水平投影重叠区域所属基础构件的底面标高进行裁剪，获取水平投影重叠区域对应的基础构件底面标高高的基础构件，对标高高的基础构件的水平投影重叠区域进行面域裁剪，对标高低的基础构件的水平投影重叠区域保留。

在一些可能的实施例中，对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪还包括：根据基础构件相交关系，对每一个面域相交的面域重叠区域进行裁剪，对裁剪后的各基础构件面域进行围合生成三维实体构件，对三维实体构件投影自动生成基础构件放坡线。

实施例2

如图2所示，对构件A10与构件B20进行基础放坡线生成：

对构件A10和构件B20的面域参数进行定义，将构件A10和构件B20的顶面、底面和放坡斜面抽象为面域；

将构件A10和构件B20的各个面域进行水平投影，基于二维水平投影求获取构件A10与构件B20的重叠区域：

根据构件A10和构件B20的水平投影重叠区域进行裁剪，将构件A放坡斜面11与构件B20的相交面域进行遍历裁剪：

如图3所示，将构件A放坡斜面11与构件B底面21提取出来，获取两个面域的水平投影重叠区域：根据重叠区域所属于构件底面标高进行面域裁剪，保留标高较低区域，裁剪标高较高区域，由于重叠区域C30中的第一区域31所在构件的底面标高大于第二区域32所在构件的底面标高，故对第一区域31进行裁剪，保留第二区域32。

如图4所示，将构件A放坡斜面11与构件B底面22提取出来，获取两个面域的水平投影重叠区域：重叠区域所属于构件底面标高进行面域裁剪，保留标高较低区域，裁剪标高较高区域，由于重叠区域D40中的第三区域41所在构件的底面标高大于第四区域42所在构件的底面标高，故对第三区域41进行裁剪，保留第四区域42。

其中将构件A放坡斜面11与构件B20的相交面域进行遍历裁剪具体操作流程为：

首先，构件A放坡斜面11和构件B放坡斜面21相交，根据水平投影重叠区域对应的基础构件的底面标高进行裁剪，同时，构件A放坡斜面11和构件B底面22相交，根据水平投影重叠区域对应的基础构件的底面标高进行裁剪。以此类推，每一个和构件A放坡斜面11相交的面都进行遍历裁剪。当放坡斜面相交关系遍历裁剪完以后，对下一个面域执行上述操作。

如图5所示，该图为对构件A的放坡斜面11进行裁剪后得到的构件A裁剪后的放坡斜面12；

如图2所示，根据构件A10和构件B20的相交关系，对每一个面域相交的面域重叠区域重复上述步骤面域裁剪，将裁剪后的面域围合，生成三维实体构件和二维放坡线。

实施例3

如图6所示，以本专利所述方法为原理进行计算机编程，结合BIM技术实现软件层面基础构件放坡线自动生成，以验证本方法的实用性，以下为具体案例：

1.如图7所示，从PKPM等结构分析软件导入计算模型基础底板或输入底板参数，通过底板厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数建立基础底板底面、顶面和放坡斜面，手动绘制基础底板，绘制一多边形底板边界，建立具有真实的三维实体参数的基础底板，用于进行后续的放坡裁剪；

当基础底板有局部降板51或局部底板加厚52的情况时，按真实的底板厚度、底板标高绘制底板即可，根据本专利所述方法自动生成放坡线。

2.如图8所示，从PKPM等结构分析软件导入独立基础或输入独立基础参数，通过阶数、基顶标高、阶长、阶宽、阶高、放坡角度和独基转角7个参数建立独立基础底面、顶面和放坡斜面，手动插入独立基础，通过单点布置设置独立基础，建立具有真实的三维实体参数的独立基础，当独立基础布置到基础底板范围内时，根据独立基础与基础底板的面域重叠区域和底面标高进行面域裁剪，生成放坡线。

当无计算模型或计算模型绘制不规范时，人工输入独基参数，依次手动绘制单个独立基础，依次建立独立基础的真实三维实体。当独立基础布置到底板范围内时，根据独立基础与底板的关系，依次自动生成放坡线。

可见，当独立基础数量较大时，通过批量导入计算模型独基参数可快速建立所有独立基础三维实体，进而快速自动生成放坡线，相较人工单个绘制，绘图效率进一步提升。

3.如图9所示，输入条形基础参数，通过基顶标高、条基宽度、条基高度、放坡角度4个参数建立条形基础底面、顶面和放坡斜面，手动绘制条形基础，通过两点布置确定条形基础长度及位置，建立具有真实的三维实体参数的条形基础，当条形基础布置到基础底板范围内时，根据条形基础与基础底板的面域重叠区域和底面标高进行面域裁剪，生成放坡线。

4.如图10所示，输入集水坑参数，通过坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和集水坑转角7个参数建立集水坑底面、顶面和放坡斜面，手动插入集水坑，通过单点布置确定集水坑位置，建立具有真实的三维实体参数的集水坑，当集水坑布置到基础底板范围内时，根据集水坑与基础底板的面域重叠区域和底面标高进行面域裁剪，生成放坡线。

5.各基础构件如两两相交或者多个基础构件之间相交：

如图11所示，局部降板的底板61、独立基础示例62、条形基础示例63和集水坑示例64相互交叉设置，则根据上述1-4中布置的基础底板、独立基础、条形基础和集水坑的各个面域的水平投影重叠区域以及底面标高，对水平投影重叠区域进行自动裁剪，生成放坡线。

如图12所示，若基础构件存在位置或形状的修改，采用传统的CAD绘制方式，只能一条线一条线地进行修改，效率非常低下，且容易出现遗漏或错误，但采用基于面域裁剪法的自动生成方法，若基础构件存在位置或形状的修改，如集水坑示例64位置改变时，根据集水坑示例64与局部降板的底板61、独立基础示例62和条形基础示例63的面域水平投影的相交关系对底面标高较高区域进行裁剪，获得裁剪后的面域，并进行围合，得到三维实体和二维放坡线，因此，在本方法中只需要实时更新基础构件的面域水平投影相交关系，通过对更新后的基础构件面域的水平投影重叠区域进行裁剪，自动生成放坡线，通过面域裁剪法生成放坡线的方法快速准确，效率高，能够有效解决传统基础构件放坡线生成方法对设计人员依赖性强，绘制过程繁杂易出错，耗时较长的问题。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，包括以下具体步骤：

S1、获取基础构件面域参数，生成基础构件面域；

S2、将各基础构件的面域投影到水平面，基于二维水平投影求重叠区域；

S3、对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪，获得裁剪后的各基础构件面域；

S4、对裁剪后的各基础构件面域进行围合，生成三维实体构件和二维放坡线。

2.根据权利要求1所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述获取基础构件面域参数具体包括：将各基础构件的各个面抽象为面域，所述各基础构件包括基础底板、独立基础、条形基础、筏板基础、集水坑和电梯基坑，所述各个面包括底面、顶面和放坡斜面。

3.根据权利要求2所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述基础底板的面域生成方法具体包括：通过底板厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数建立基础底板底面、顶面和放坡斜面。

4.根据权利要求2所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述独立基础的面域生成方法具体包括：通过阶数、基顶标高、阶长、阶宽、阶高、放坡角度和独基转角7个参数建立独立基础底面、顶面和放坡斜面。

5.根据权利要求2所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述条形基础的面域生成方法具体包括：通过基顶标高、条基宽度、条基高度、放坡角度4个参数建立条形基础底面、顶面和放坡斜面。

6.根据权利要求2所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述筏板基础的面域生成方法具体包括：通过基础厚度、底面标高、放坡角度和放坡扩底4个面域参数建立筏板基础底面、顶面和放坡斜面。

7.根据权利要求2所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述集水坑的面域生成方法具体包括：通过坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和集水坑转角7个参数建立集水坑底面、顶面和放坡斜面。

8.根据权利要求2所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述电梯基坑的面域生成方法具体包括：通过坑底标高、坑的长度、坑的宽度、坑底板厚、放坡角度、放坡扩底和基坑转角7个参数建立电梯基坑底面、顶面和放坡斜面。

9.根据权利要求1所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪具体包括：根据水平投影重叠区域所属基础构件的底面标高进行裁剪，获取水平投影重叠区域对应的基础构件底面标高高的基础构件，对标高高的基础构件的水平投影重叠区域进行面域裁剪，对标高低的基础构件的水平投影重叠区域保留。

10.根据权利要求1所述的基于面域裁剪法的基础放坡线自动生成方法，其特征在于，所述对基础构件水平投影重叠区域进行裁剪还包括：根据基础构件相交关系，对每一个面域相交的面域水平投影重叠区域进行裁剪，对裁剪后的各基础构件面域进行围合生成三维实体构件，对三维实体构件投影自动生成基础构件放坡线。

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