CN115525955A - 一种特种结构数字化设计产品的智能化生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，包括：基于BIM软件平台开发适用于特种结构的计算程序；基于BIM软件平台开发适用于特种结构的建模程序；分析总结特种结构，确定特种结构的结构施工图需要表达的内容，并创建标准化结构施工图模板；按照数字化正向设计流程，依据流程并利用计算程序和建模程序生成BIM数字化模型；根据BIM数字化模型以及标准化结构施工图模板生成特种结构的结构施工图；利用计算程序生成特种结构的结构计算书；制作其他用于项目建设必须的文件和资料；将BIM数字化模型、结构施工图、结构计算书、及其他文件和资料打包成数字化设计产品，并外发。本发明能够智能化生成特种结构数字化设计产品。

Description

一种特种结构数字化设计产品的智能化生成方法

技术领域

本发明涉及建筑业BIM技术领域，具体而言，涉及一种特种结构数字化设计产品的智能化生成方法。

背景技术

在加速数字化发展、建设数字中国的浪潮中，建筑行业将面对数字化带来的挑战和机遇。行业数字化转型已经全面启动，作为建筑业数字化初级阶段的设计领域，数字化转型尤为迫切。

在此背景下，从业者应与时俱进、转变传统的思维模式，从资源组织和利用，产品设计和交付方式等大胆尝试和变革，保持新技术不断被创新、应用和迭代更新，利用新技术提高生产效率，优化数据在建筑物全生命周期的传递，为建筑行业的智能建造、智慧化运营等提供强力支撑，促进建筑业的数字化转型及推广应用。

特种结构比如筒仓、地下结构、大型设备基础等，多采用钢筋混凝土作为结构主材，被广泛用于各行各业的多个领域。特种结构作为重要的结构类型，有以下特点：

1、专业性。特种结构往往用于满足一种或几种专门的使用需求，因此，不同的特种结构有不同的技术要求，同种特种结构在不同的应用场景下也有不同的技术要求，特种结构的应用，往往需要根据其功能要求定制使用；

2、复杂性。为了满足不同的使用需求，特种结构往往由多个不同的形体组成，整体结构形状组成复杂，这样，混凝土内部的钢筋形状和种类多，施工难度大，技术要求高；

3、单一性。当一种特种结构使用功能少时，在满足使用功能、承载力需求、耐久性的前提下，整体结构可以选用具有单一力学性能的多构件组成，这样钢筋布置方式趋于单一，即大多数情况下可以基于结构的每个外表面来进行钢筋布置。

4、形体大。有的特种结构承受的载荷大，需要足够大的结构主体才能满足承载力要求，所以特种结构往往体形较大；

5、现场浇筑施工。因其特殊性和复杂性，目前特种结构的建造实施方案多采用现场浇筑。

虽然数字化设计在建筑业得到了广泛的应用，但是特种结构的设计，目前大多还是以二维设计为主，交付的设计产品是二维平面施工图。究其原因，主要还是受了特种结构的复杂特性的影响，同时特种结构的设计在数字化的转型应用中，遇到了以下技术难题：

1、没有成套的完整解决方案。特种结构的复杂性，客观上没有一个具有完整解决方案的设计软件。现有的设计软件只能提供部分数字化设计的功能需求，不能为特种结构的数字化设计提供全面的解决方案，并且基于数字化模型高效准确地形成数字化设计产品。

2、专门的设计软件欠缺。特种结构具有的特性，往往在不同行业被深度定制，导致其标准化程度低，重复利用率低，软件开发需要针对单一结构进行，研发成果使用人群少，软件的回报低，公司开发投入的意愿低，造成现阶段成熟的软件比较欠缺。

3、传统二维设计图纸不适应数字化设计。采用数字化设计后，结构的钢筋信息如果仍然采用传统的二维图纸普遍采用的平面、立面、剖面表达方式，虽然可以通过现有BIM软件来自动生成，但是使施工图质量满足现有二维设计技术要求时，后期图纸的修改工作量大，这个问题往往是数字化设计推进的主要阻力。

4、材料统计、可直接用于施工用的制造图缺失。二维设计提供的设计施工图不是基于一体化数字模型生成，设计施工图中的图素不带有材料属性，无法自动进行材料统计。现阶段，材料统计和用于施工用的制造图，主要通过人工去提取二维设计施工图的图面信息来完成。此项工作的工作量大，效率低，且易出现遗漏和错误，导致现场施工时返工多，给施工带来诸多不便。

5、信息传递效率低。二维设计专业间的协同弱，设计完成后交付的设计产品仅仅是二维图纸，不能形成全专业协同且贯穿全生命周期全流程的一体化数字化模型，给后序各环节的信息采集、利用、数据再传递造成极大的困难，阻碍了智能建造、智慧运营的实现。

综上所述，特种结构的现有设计方式亟待创新和改进，数字化设计需要在特种结构的设计中得到推广和应用。

发明内容

本发明旨在针对现阶段特种结构的数字化设计存在一些亟待解决的问题，提供一种特种结构数字化设计产品的智能化生成方法。

本发明提供的一种特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，包括如下步骤：

S1000、基于BIM软件平台开发适用于特种结构的计算程序；

S2000、基于BIM软件平台开发适用于特种结构的建模程序；

S3000、分析总结特种结构，确定特种结构的结构施工图需要表达的内容，并创建标准化结构施工图模板；

S4000、按照数字化正向设计流程，依据设计的流程并利用计算程序和建模程序生成BIM数字化模型；

S5000、根据BIM数字化模型以及标准化结构施工图模板自动生成特种结构的结构施工图；

S6000、利用计算程序生成特种结构的结构计算书；

S7000、制作其他用于项目建设必须的文件和资料；

S8000、将BIM数字化模型、结构施工图、结构计算书、及其他文件和资料打包成数字化设计产品，并外发。

进一步的，步骤S4000包括如下子步骤：

S4100、读取上游专业的BIM数字化模型，并在BIM数字化模型上布置特种结构的主体结构构件，从而创建初步BIM数字化模型；

S4200、通过计算程序自动读取初步BIM数字化模型中特种结构的设计信息；

S4300、在计算程序中补充输入特种结构的设计信息或独立输入特种结构的全部设计信息，完成特种结构计算分析后得到结构计算分析结果；

S4400、基于计算程序得到的结构计算分析结果，用有限元计算软件进行计算分析，并作软件间的结果交叉复核，得到特种结构的最终计算结果，将得到的最终计算结果输入到计算程序，然后将模型信息和最终计算结果传递到建模程序；

S4500、通过建模程序读取计算程序传递过来的模型信息和最终计算结果；

S4600、建模程序根据模型信息和最终计算结果对初步BIM数字化模型进行修改和创建：

对初步BIM数字化模型中已经包含的部分将按照新的输入参数进行修改；

对初步BIM数字化模型中没有包含的部分将进行增量创建；

S4700、通过建模程序对特种结构中进行增量创建的部分补充设计内容，从而完成BIM数字化模型全部的设计内容；

S4800、基于BIM软件平台对特种结构的BIM数字化模型进行专业内部校审和全专业协同检查，通过校审和检查后最终完成特种结构的BIM数字化模型的创建。

进一步的，所述计算程序的功能实现如下：

S4310、BIM软件平台内启动计算程序后，通过程序界面窗口按钮拾取特种结构数字化模型；

S4320、读取特种结构的设计信息，包括：特种结构的几何信息、材料信息和荷载信息，生成计算程序的输入数据，并将生成的输入数据保存到计算机硬盘；

S4330、计算程序根据输入数据，进行特种结构上荷载及单工况荷载产生的结构内力计算，并将结构内力计算结果数据保存到计算机硬盘；

S4340、计算程序根据不同的荷载工况组合进行结构内力的荷载组合计算，生成每种工况组合下的结构内力组合值，并将荷载组合计算结果数据保存到计算机硬盘；

S4350、计算程序读取硬盘上的数据，按照不同的荷载工况组合下的内力组合值对特种结构的承载力极限状态或正常使用极限状态进行计算校核，并将校核结果数据保存到计算机硬盘；

S4360、在计算程序的界面显示特种结构的校核结果数据：

当校核结果数据不满足设计要求时，计算程序将返回步骤S4320，修改特种结构的设计信息，重复步骤S4330～S4360，直至计算结果满足设计要求为止；

当校核结果数据满足设计要求时，得到结构计算分析结果。

进一步的，步骤S6000中，选择在当校核结果数据满足设计要求时，计算程序基于结构计算分析结果生成特种结构的结构计算书。

进一步的，所述建模程序的功能实现如下：

S4610、BIM软件平台内启动建模程序，读取计算程序传递过来的模型信息和最终计算结果；

S4620、判断BIM软件平台内是否已存在混凝土结构模型：

如果不存在混凝土结构模型，则建模程序读取特种结构的几何信息、定位信息和材质信息建立混凝土结构模型，并赋予标识属性；

如果已存在混凝土结构模型，则判断已存在的混凝土结构模型的标识属性与参数是否与最终计算结果一致：如果不一致则更新参数；如果一致则进行下一步操作；

S4630、根据已生成的混凝土结构模型和钢筋信息，生成钢筋模型，并对钢筋模型赋予标识属性，从而完成结构模型；

S4640、针对曲面，等待用户操作是否生成平面展开模型：

如果不需要生成平面展开模型，则建模程序结束；如果需要生成平面展开模型，则判断是否已存在平面展开模型；

如果不存在平面展开模型，则将带曲面的实体模型展开为平面展开模型；

如果已存在平面展开模型，则判断已存在的平面展开模型的标识属性及参数是否一致；

如果不一致则更新参数；如果一致则结束建模程序并进行下一步操作。

进一步的，步骤S3000包括如下子步骤：

S3100、制定标准图纸模板，包括：选择图框大小，制作标准化图框、图签、会签栏；标准化线型；标准化尺寸标注；标准化字符标注；标准化视图样式；

S3200、根据特种结构的类型，预先确定图纸表达的内容和详图数量，根据详图数量，确定此特种结构需要的图纸数量；

S3300、定制每张图纸的内容，根据特种结构的详图和详图按图纸编号呈现的顺序，将详图分配到每张图纸上，在每张图纸的图面上固定放置每个详图；

S3400、定制每张图纸的图面上详图的内容和样式，设定详图的出图比例：

当详图为立面或剖面时，每个详图在BIM数字化模型中的剖切位置和视角通过指定其在BIM数字化模型中的定位坐标来确定，详图索引与数字模型的指定坐标锁定；

当详图为三维轴测图时，指定每个详图的视角位置参数，详图索引与数字模型的指定坐标锁定；

修改每个详图中图素的显示属性，线性类型；

根据每个详图需要表达的设计内容，进行必要的标注尺寸及注释，使图面表达的信息清晰明确；然后为每个详图标注详图图名以及必要的文字说明；

S3500、当详图有钢筋显示需求时，在该详图对应的图面上放置钢筋下料表，钢筋下料表内的钢筋对应本张图面的详图内显示的钢筋；

S3600、当模型显示有预埋构件时，在图纸上放置预埋铁件制作表；

S3700、依次对每张图纸做步骤S3400～S3600，完成对特种结构的标准化结构施工图模板的制定。

进一步的，步骤S5000包括如下子步骤：

S5100、具有标准化结构施工图模板的BIM软件平台读取特种结构的设计信息；

S5200、通过建模程序对标准化结构施工图模板的参数进行设定；

S5300、进行特种结构的特殊部位的节点大样设计，以及必要细节设计图和技术说明；

S5400、对每张图纸进行检查后，检查无误后，将图纸提交审核审定和专业会签；

S5500、最终完成结构施工图。

进一步的，当特种结构的BIM数字化模型发生变化时，则根据标准化结构施工图模板自动重新生成结构施工图。

进一步的，所述结构施工图包括：

特种结构在总平面布置图中的定位坐标；

整体结构3D轴测图；

平面模板图；

立剖面模板图；

基于特种结构外表面或内表面的单个面的配筋轴测图或曲面展开图；

钢筋下料表；

预埋铁件的制作表；

特殊部位的节点大样；

以及必要细节设计图和技术说明。

进一步的，所述特殊部位的节点大样以及必要细节设计图和技术说明在有必要时绘制。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明依托现有的技术成果，通过优化设计流程和结构施工图表达方式，开发与之配套的计算程序和建模程序，按照BIM正向设计流程，实现数字化设计的图模联动，一模到底，结构施工图通过BIM数字化模型自动生成的效果。

2、本发明为特种结构数字化设计提供了一套完整的解决方案。通过分析特种结构的特点，少量投入，依托BIM软件平台开发配套的程序，定制特种结构的标准化设计的每个步骤，包括特种结构计算，数字化模型建立，以及施工图自动生成，结构计算书制作等。

3、本发明特种结构的数字化设计采用标准化设计流程，开发直接面向设计师需求和设计习惯的程序，可以使得复杂的特种结构设计更加高效，大大提高了劳动效率，将特种结构的设计周期缩短至原来的25％，甚至更少。

4、本发明可以为施工现场提供详尽且准确的施工用图(比如钢筋下料表和预埋铁件制作表)指导现场施工，方便施工，提高了建设效率，另外可以有效避免因人工抽取钢筋出现的错误。

5、本发明通过把特种结构的设计流程标准化，统一特种结构的做法，设计过程可以加强对每个过程的控制，提高设计质量，保证结构的安全性，通过设计优化，避免材料的浪费，可以获得更好的社会经济效益。

6、本发明开发的程序可以根据使用情况和技术更新需求，灵活、及时、自主地对开发的程序进行局部修订，快速实现技术迭代升级，实现了自主可控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中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。

图1为本发明实施例中特种结构数字化设计产品的主要组成示意图。

图2为本发明实施例中特种结构数字化设计产品的智能化生成方法的流程图。

图3为本发明实施例中生成特种结构的结构施工图的流程图。

图4为本发明实施例中生成特种结构的BIM数字化模型生成的流程图。

图5为本发明实施例中基于BIM软件平台开发适用于特种结构的计算程序的功能实现流程图。

图6为本发明实施例中基于BIM软件平台开发适用于特种结构的建模程序的功能实现流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

针对特种结构，本实施例提出一种特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，来生成特种结构数字化设计产品；如图1所示，数字化设计产品包括BIM数字化模型、结构施工图、结构计算书。

如图2所示，所述特种结构数字化设计产品的智能化生成方法包括如下步骤：

S1000、基于BIM软件平台开发适用于特种结构的计算程序；依据现行的国家及行业标准、规范进行计算程序的编制，依托于BIM软件平台提供的二次开发接口开发；

S2000、基于BIM软件平台开发适用于特种结构的建模程序；依据现行的国家及行业标准、规范进行建模程序的编制，依托于BIM软件平台提供的二次开发接口开发；

S3000、分析总结特种结构，确定特种结构的结构施工图需要表达的内容，并创建标准化结构施工图模板，如图3所示，具体包括：

S3100、制定标准图纸模板，包括：选择图框大小，制作标准化图框、图签、会签栏；标准化线型；标准化尺寸标注；标准化字符标注；标准化视图样式；

S3200、根据特种结构的类型，预先确定图纸表达的内容和详图数量，根据详图数量，确定此特种结构需要的图纸数量；

S3300、定制每张图纸的内容，根据特种结构的详图和详图按图纸编号呈现的顺序，将详图分配到每张图纸上，在每张图纸的图面上固定放置每个详图；

S3400、定制每张图纸的图面上详图的内容和样式，设定详图的出图比例：

当详图为立面或剖面时，每个详图在BIM数字化模型中的剖切位置和视角通过指定其在BIM数字化模型中的定位坐标来确定，详图索引与数字模型的指定坐标锁定；

当详图为三维轴测图时，指定每个详图的视角位置参数，详图索引与数字模型的指定坐标锁定；

修改每个详图中图素的显示属性，线性类型；

根据每个详图需要表达的设计内容，进行必要的标注尺寸及注释，使图面表达的信息清晰明确；然后为每个详图标注详图图名以及必要的文字说明；

S3500、当详图有钢筋显示需求时，在该详图对应的图面上放置钢筋下料表，钢筋下料表内的钢筋对应本张图面的详图内显示的钢筋；

S3600、当模型显示有预埋构件时，在图纸上放置预埋铁件制作表；

S3700、依次对每张图纸做步骤S3400～S3600，完成对特种结构的标准化结构施工图模板的制定。

S4000、按照数字化正向设计流程，依据设计的流程并利用计算程序和建模程序生成BIM数字化模型，BIM数字化模型，具有如下特性：

基于BIM协同平台，完成全专业协同，满足全专业的技术要求；

BIM数字化模型囊括全专业设计内容和数据信息；

BIM数字化模型将贯穿特种结构全生命周期，是信息和数据的载体，是其他数字化产品产生的基础。

如图4所示，步骤S4000包括如下子步骤：

S4100、读取上游专业的BIM数字化模型，并在BIM数字化模型上布置特种结构的主体结构构件，从而创建初步BIM数字化模型；

S4200、通过计算程序自动读取初步BIM数字化模型中特种结构的设计信息；

S4300、在计算程序中补充输入特种结构的设计信息或独立输入特种结构的全部设计信息(BIM软件平台自动读取设计信息或通过计算程序的UI界面输入或修改设计信息，设计信息包括几何信息、材料信息、荷载信息等)，完成特种结构计算分析后得到结构计算分析结果；

S4400、基于计算程序得到的结构计算分析结果，用有限元计算软件(比如SAP2000、Midas等)进行计算分析，并作软件间的结果交叉复核，得到特种结构的最终计算结果(包括特种结构的几何信息、材料信息、配筋信息等)，将得到的最终计算结果输入到计算程序，然后将模型信息和最终计算结果传递到建模程序；

S4500、通过建模程序读取计算程序传递过来的模型信息和最终计算结果；

S4600、建模程序根据模型信息和最终计算结果对初步BIM数字化模型进行修改和创建：

对初步BIM数字化模型中已经包含的部分将按照新的输入参数进行修改；

对初步BIM数字化模型中没有包含的部分将进行增量创建；

S4700、通过建模程序对特种结构中进行增量创建的部分补充设计内容，从而完成BIM数字化模型全部的设计内容；

S4800、基于BIM软件平台对特种结构的BIM数字化模型进行专业内部校审和全专业协同检查，通过校审和检查后最终完成特种结构的BIM数字化模型的创建。

上述过程中，如图5所示，所述计算程序的功能实现如下：

S4310、BIM软件平台内启动计算程序后，通过程序界面窗口按钮拾取特种结构数字化模型；

S4320、读取(输入或修改)特种结构的设计信息，包括：特种结构的几何信息、材料信息和荷载信息，生成计算程序的输入数据，并将生成的输入数据保存到计算机硬盘；

S4330、计算程序根据输入数据，进行特种结构上荷载及单工况荷载产生的结构内力计算，并将结构内力计算结果数据保存到计算机硬盘；

S4340、计算程序根据不同的荷载工况组合进行结构内力的荷载组合计算，生成每种工况组合下的结构内力组合值，并将荷载组合计算结果数据保存到计算机硬盘；

S4350、计算程序读取硬盘上的数据，按照不同的荷载工况组合下的内力组合值对特种结构的承载力极限状态或正常使用极限状态进行计算校核，并将校核结果数据保存到计算机硬盘；

S4360、在计算程序的界面显示特种结构的校核结果数据：

当校核结果数据不满足设计要求时，计算程序将返回步骤S4320，修改特种结构的设计信息，重复步骤S4330～S4360，直至计算结果满足设计要求为止；

当校核结果数据满足设计要求时，得到结构计算分析结果。完成上述步骤后，可以选择基于结构计算分析结果生成特种结构的结构计算书。

上述过程中，如图6所示，所述建模程序的功能实现如下：

S4610、BIM软件平台内启动建模程序，读取计算程序传递过来的模型信息和最终计算结果；

S4620、判断BIM软件平台内是否已存在混凝土结构模型：

如果不存在混凝土结构模型，则建模程序读取特种结构的几何信息、定位信息和材质信息建立混凝土结构模型，并赋予标识属性；

如果已存在混凝土结构模型，则判断已存在的混凝土结构模型的标识属性与参数是否与最终计算结果一致：如果不一致则更新参数；如果一致则进行下一步操作；

S4630、根据已生成的混凝土结构模型和钢筋信息，生成钢筋模型，并对钢筋模型赋予标识属性，从而完成结构模型；

S4640、针对曲面，等待用户操作是否生成平面展开模型：

如果不需要生成平面展开模型，则建模程序结束；如果需要生成平面展开模型，则判断是否已存在平面展开模型；

如果不存在平面展开模型，则将带曲面的实体模型展开为平面展开模型；

如果已存在平面展开模型，则判断已存在的平面展开模型的标识属性及参数是否一致；

如果不一致则更新参数；如果一致则结束建模程序并进行下一步操作。

S5000、根据BIM数字化模型以及标准化结构施工图模板自动生成特种结构的结构施工图。利用BIM软件平台自带的图纸生成功能，实现通过BIM数字化模型生成结构施工图，并将BIM数字化模型与结构施工图关联在一起，当特种结构的BIM数字化模型发生变化时，则根据标准化结构施工图模板自动重新生成结构施工图。如图3所示，具体包括：

S5100、具有标准化结构施工图模板的BIM软件平台读取特种结构的设计信息；

S5200、通过建模程序对标准化结构施工图模板的参数进行设定；

S5300、进行特种结构的特殊部位的节点大样设计，以及必要细节设计图和技术说明；

S5400、对每张图纸进行检查后，检查无误后，将图纸提交审核审定和专业会签；

S5500、最终完成结构施工图。所述结构施工图包括：

特种结构在总平面布置图中的定位坐标(x,y,z)，此定位坐标实现了特种结构在总平面上整体坐标系下的精确定位；进一步地，可以根据此坐标定位根据BIM数字化模型自动生成的结构施工图中的详图。

整体结构3D轴测图；所述整体结构3D轴测图为特种结构的总装图，可以是多个，呈现和表达特种结构的形体特征，结构构件的组成及放置位置，一般不进行尺寸标注，但可以根据需要进行字符标注，对特种结构的钢筋配置面进行编号，并在整体结构3D轴测图中进行字符标注。此整体结构3D轴测图需要和特种结构在总平面布置图中的定位坐标进行锁定，并且为结构施工图中的整体结构3D轴测图预先选择一个优化的视角角度。

平面模板图；所述平面模板图作为特种结构的分装图或零件详图，可以是多个，呈现和表达特种结构形体在不同水平面的几何尺寸，以及预埋铁件，孔洞及构件等包含在此平面模板图上的几何属性，所有的几何属性需要标注尺寸，和必要的字符标注。此平面模板图需要和特种结构在总平面布置图中的定位坐标进行锁定。

立剖面模板图；所述立剖面模板图作为特种结构的分装图或零件详图，可以是多个，呈现和表达特种结构形体在不同立剖面的几何尺寸，以及预埋铁件，孔洞及构件等包含在此立剖面模板图上的几何属性，所有的几何属性需要标注尺寸，和必要的字符标注。此立剖面模板图需要和特种结构在总平面布置图中的定位坐标进行锁定

基于特种结构外表面或内表面的单个面的配筋轴测图或曲面展开图；可以是多个，呈现和表达特种结构在此面的形体外形，纵横钢筋的布置及位置关系、钢筋规格和属性，钢筋需要进行编号，详图可以不标注尺寸，但必须有钢筋的布置信息和钢筋属性信息的字符标注。一般一个面一张详图，特殊情况下，当多个面的钢筋可以在一张详图中表达清楚时，也可以采用一张详图表达多个面的钢筋信息。每个详图的图名命名必须匹配整体结构3D轴测图中对应的钢筋配置面的编号信息。

钢筋下料表；所述钢筋下料表作为特种结构的零件详图，在每张包含钢筋信息的图纸内显示，为具有钢筋布置表达需求的详图提供对应的钢筋下料表，钢筋下料表包括：钢筋编号，钢筋形状和细部尺寸，钢筋规格，钢筋材质，此类钢筋的总数量，单根钢筋的总长度，单根钢筋的重量，以及此类钢筋的总重量等信息。

预埋铁件的制作表；所述预埋铁件的制作表作为特种结构的零件详图，有必要时绘制，可以为特种结构中所有预埋铁件的总列表，此列表需要包括以下内容：预埋铁件的编号，制作详图，零件的规格和数量，单个预埋铁件的重量，每类预埋铁件的总数量，每类预埋铁件的总重量，以及所有预埋铁件的总重量。

特殊部位的节点大样；特殊部位的节点大样作为特种结构的零件详图，有必要时绘制

以及必要细节设计图和技术说明，有必要时绘制。

S6000、利用计算程序生成特种结构的结构计算书；结构计算书满足现行的国家标准及行业标准的技术规定，内容包括特种结构计算的输入，荷载计算、内力计算、以及承载力校核等全计算过程文件，以满足审图需要的形式和深度要求。

S7000、制作其他用于项目建设必须的文件和资料；

S8000、将BIM数字化模型、结构施工图、结构计算书、及其他文件和资料打包成数字化设计产品，并外发。

通过上述内容可以看出，所述特种结构数字化设计产品的智能化生成方法具有如下改进和升级：

1、总结并利用特种结构的结构特点；

2、按照BIM正向设计流程，利用现有数字化设计BIM软件具有的功能；

3、依托BIM软件开放的二次开发的接口，开发基于BIM平台软件的计算程序和建模程序，补充现有设计软件功能上的不足，使数据在设计过程中能够有效传递和流转；

4、使用新的施工图实现路径，利用上一步骤的数据进行下一步骤，具体为：模型-计算-修改模型-专业协同-生成施工图-生成计算书的路径。

5、使用新的施工图的图纸表达内容和表达方式，结构整体轴测作为总装图，平面图、剖面图、立面图、以及带有钢筋信息的轴测图作为分装图或零件图。其中，结构的钢筋信息依托于形体的每个面，通过数字化模型生成的3D轴测图来展示设计内容；

6、预先针对具体的特种结构，制作标准化的图纸模板，并与其数字化模型联动，当数字化模型修改变化时，施工图也一起发生变化，生成新的结构施工图。

7、在生成施工图时，根据数字化模型和标准化图纸模板，自动生成材料清单，放置在相应的施工图中。

由此，通过以上的步骤和方法，来实现特种结构数字化产品的智能化生成，可以达到以下技术效果：

1、本发明依托现有的技术成果，通过优化设计流程和结构施工图表达方式，开发与之配套的计算程序和建模程序，按照BIM正向设计流程，实现数字化设计的图模联动，一模到底，结构施工图通过BIM数字化模型自动生成的效果。

2、本发明为特种结构数字化设计提供了一套完整的解决方案。通过分析特种结构的特点，少量投入，依托BIM软件平台开发配套的程序，定制特种结构的标准化设计的每个步骤，包括特种结构计算，数字化模型建立，以及施工图自动生成，结构计算书制作等。

3、本发明特种结构的数字化设计采用标准化设计流程，开发直接面向设计师需求和设计习惯的程序，可以使得复杂的特种结构设计更加高效，大大提高了劳动效率，将特种结构的设计周期缩短至原来的25％，甚至更少。

4、本发明可以为施工现场提供详尽且准确的施工用图(比如钢筋下料表和预埋铁件制作表)指导现场施工，方便施工，提高了建设效率，另外可以有效避免因人工抽取钢筋出现的错误。

5、本发明通过把特种结构的设计流程标准化，统一特种结构的做法，设计过程可以加强对每个过程的控制，提高设计质量，保证结构的安全性，通过设计优化，避免材料的浪费，可以获得更好的社会经济效益。

6、本发明开发的程序可以根据使用情况和技术更新需求，灵活、及时、自主地对开发的程序进行局部修订，快速实现技术迭代升级，实现了自主可控。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1000、基于BIM软件平台开发适用于特种结构的计算程序；

S2000、基于BIM软件平台开发适用于特种结构的建模程序；

S3000、分析总结特种结构，确定特种结构的结构施工图需要表达的内容，并创建标准化结构施工图模板；

S4000、按照数字化正向设计流程，依据设计的流程并利用计算程序和建模程序生成BIM数字化模型；

S5000、根据BIM数字化模型以及标准化结构施工图模板自动生成特种结构的结构施工图；

S6000、利用计算程序生成特种结构的结构计算书；

S7000、制作其他用于项目建设必须的文件和资料；

S8000、将BIM数字化模型、结构施工图、结构计算书、及其他文件和资料打包成数字化设计产品，并外发。

2.根据权利要求1所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，步骤S4000包括如下子步骤：

S4100、读取上游专业的BIM数字化模型，并在BIM数字化模型上布置特种结构的主体结构构件，从而创建初步BIM数字化模型；

S4200、通过计算程序自动读取初步BIM数字化模型中特种结构的设计信息；

S4300、在计算程序中补充输入特种结构的设计信息或独立输入特种结构的全部设计信息，完成特种结构计算分析后得到结构计算分析结果；

S4400、基于计算程序得到的结构计算分析结果，用有限元计算软件进行计算分析，并作软件间的结果交叉复核，得到特种结构的最终计算结果，将得到的最终计算结果输入到计算程序，然后将模型信息和最终计算结果传递到建模程序；

S4500、通过建模程序读取计算程序传递过来的模型信息和最终计算结果；

S4600、建模程序根据模型信息和最终计算结果对初步BIM数字化模型进行修改和创建：

对初步BIM数字化模型中已经包含的部分将按照新的输入参数进行修改；

对初步BIM数字化模型中没有包含的部分将进行增量创建；

S4700、通过建模程序对特种结构中进行增量创建的部分补充设计内容，从而完成BIM数字化模型全部的设计内容；

S4800、基于BIM软件平台对特种结构的BIM数字化模型进行专业内部校审和全专业协同检查，通过校审和检查后最终完成特种结构的BIM数字化模型的创建。

3.根据权利要求2所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，所述计算程序的功能实现如下：

S4310、BIM软件平台内启动计算程序后，通过程序界面窗口按钮拾取特种结构数字化模型；

S4320、读取特种结构的设计信息，包括：特种结构的几何信息、材料信息和荷载信息，生成计算程序的输入数据，并将生成的输入数据保存到计算机硬盘；

S4330、计算程序根据输入数据，进行特种结构上荷载及单工况荷载产生的结构内力计算，并将结构内力计算结果数据保存到计算机硬盘；

S4340、计算程序根据不同的荷载工况组合进行结构内力的荷载组合计算，生成每种工况组合下的结构内力组合值，并将荷载组合计算结果数据保存到计算机硬盘；

S4350、计算程序读取硬盘上的数据，按照不同的荷载工况组合下的内力组合值对特种结构的承载力极限状态或正常使用极限状态进行计算校核，并将校核结果数据保存到计算机硬盘；

S4360、在计算程序的界面显示特种结构的校核结果数据：

当校核结果数据不满足设计要求时，计算程序将返回步骤S4320，修改特种结构的设计信息，重复步骤S4330～S4360，直至计算结果满足设计要求为止；

当校核结果数据满足设计要求时，得到结构计算分析结果。

4.根据权利要求3所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，步骤S6000中，选择在当校核结果数据满足设计要求时，计算程序基于结构计算分析结果生成特种结构的结构计算书。

5.根据权利要求2所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，所述建模程序的功能实现如下：

S4610、BIM软件平台内启动建模程序，读取计算程序传递过来的模型信息和最终计算结果；

S4620、判断BIM软件平台内是否已存在混凝土结构模型：

如果不存在混凝土结构模型，则建模程序读取特种结构的几何信息、定位信息和材质信息建立混凝土结构模型，并赋予标识属性；

如果已存在混凝土结构模型，则判断已存在的混凝土结构模型的标识属性与参数是否与最终计算结果一致：如果不一致则更新参数；如果一致则进行下一步操作；

S4630、根据已生成的混凝土结构模型和钢筋信息，生成钢筋模型，并对钢筋模型赋予标识属性，从而完成结构模型；

S4640、针对曲面，等待用户操作是否生成平面展开模型：

如果不需要生成平面展开模型，则建模程序结束；如果需要生成平面展开模型，则判断是否已存在平面展开模型；

如果不存在平面展开模型，则将带曲面的实体模型展开为平面展开模型；

如果已存在平面展开模型，则判断已存在的平面展开模型的标识属性及参数是否一致；

如果不一致则更新参数；如果一致则结束建模程序并进行下一步操作。

6.根据权利要求1所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，步骤S3000包括如下子步骤：

S3100、制定标准图纸模板，包括：选择图框大小，制作标准化图框、图签、会签栏；标准化线型；标准化尺寸标注；标准化字符标注；标准化视图样式；

S3200、根据特种结构的类型，预先确定图纸表达的内容和详图数量，根据详图数量，确定此特种结构需要的图纸数量；

S3300、定制每张图纸的内容，根据特种结构的详图和详图按图纸编号呈现的顺序，将详图分配到每张图纸上，在每张图纸的图面上固定放置每个详图；

S3400、定制每张图纸的图面上详图的内容和样式，设定详图的出图比例：

当详图为立面或剖面时，每个详图在BIM数字化模型中的剖切位置和视角通过指定其在BIM数字化模型中的定位坐标来确定，详图索引与数字模型的指定坐标锁定；

当详图为三维轴测图时，指定每个详图的视角位置参数，详图索引与数字模型的指定坐标锁定；

修改每个详图中图素的显示属性，线性类型；

根据每个详图需要表达的设计内容，进行必要的标注尺寸及注释，使图面表达的信息清晰明确；然后为每个详图标注详图图名以及必要的文字说明；

S3500、当详图有钢筋显示需求时，在该详图对应的图面上放置钢筋下料表，钢筋下料表内的钢筋对应本张图面的详图内显示的钢筋；

S3600、当模型显示有预埋构件时，在图纸上放置预埋铁件制作表；

S3700、依次对每张图纸做步骤S3400～S3600，完成对特种结构的标准化结构施工图模板的制定。

7.根据权利要求6所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，步骤S5000包括如下子步骤：

S5100、具有标准化结构施工图模板的BIM软件平台读取特种结构的设计信息；

S5200、通过建模程序对标准化结构施工图模板的参数进行设定；

S5300、进行特种结构的特殊部位的节点大样设计，以及必要细节设计图和技术说明；

S5400、对每张图纸进行检查后，检查无误后，将图纸提交审核审定和专业会签；

S5500、最终完成结构施工图。

8.根据权利要求7所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，当特种结构的BIM数字化模型发生变化时，则根据标准化结构施工图模板自动重新生成结构施工图。

9.根据权利要求7所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，所述结构施工图包括：

特种结构在总平面布置图中的定位坐标；

整体结构3D轴测图；

平面模板图；

立剖面模板图；

基于特种结构外表面或内表面的单个面的配筋轴测图或曲面展开图；

钢筋下料表；

预埋铁件的制作表；

特殊部位的节点大样；

以及必要细节设计图和技术说明。

10.根据权利要求9所述的特种结构数字化设计产品的智能化生成方法，其特征在于，所述特殊部位的节点大样以及必要细节设计图和技术说明在有必要时绘制。

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