CN116049962A - 一种基于bim技术的支吊架自动设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑设计技术领域，公开了基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其包括步骤：导入三维底图，并获取三维底图中的构件信息；基于三维底图中预先设定的多个剖面节点和构件信息，为每个剖面节点自动生成相应的剖面三维模型；该剖面三维模型包括：至少一个第一构件模块的三维模型，第一构件模块包括按照第一排布方式布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第一构件；基于预设的第一建模规则和第一构件模块的所述构件信息，生成相应的支吊架方案；根据所述支吊架方案中各配件的位置信息放置各配件，得到支吊架三维模型。

Description

一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法

优先权申请

本申请将作为后续专利申请(包括，但不限于，中国发明专利申请、中国实用新型申请、PCT申请、基于巴黎公约的国外申请)的优先权基础。

技术领域

本发明涉及BIM技术领域，尤其涉及一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法。

背景技术

BIM(Building Information Modelling，建筑信息模型)，BIM技术是指：以无缝传递信息为目的，使用BIM软件创建建筑构件虚拟模型并与设计过程中输入的数据关联，最终完成设计阶段建筑信息模型的过程。BIM设计与传统设计的最大区别是BIM设计成果是建筑信息模型形式的数据库而传统设计成果仅仅是零散的图纸及表单等。BIM设计完成的建筑信息模型一般包含主体结构、公用动力管线等信息模型，这些构件模型除几何信息外还包含构件的空间定位、材质、管道系统、重量等信息。

因生产工艺要求工业建筑内部需敷设大量管线，这些管线集中固定在管道支架上。目前，传统的管道支吊架设计的流程：步骤1、接收公用动力专业提供的管线布置图纸资料；步骤2、确定管道支架的类型及布置位置；步骤3、根据管线布置图纸中的剖面图及管道荷载图表，手工或软件逐个计算管道支架各构件的受力并查阅型钢规格表确定管道支架各构件的规格；步骤4、依据步骤3中所有的二维图纸，在BIM设计软件中逐个创建管道支架信息模型。其中，步骤3通常是利用CAD软件实现的，例如，利用CAD软件的“提取剖面”功能导出管道多张二维剖面图，然后在每张二维剖面图中手动添加合适的支吊架(CAD软件数据库中有相应的支吊架模型)，并为每个二维剖面中所添加的支吊架构件配置支吊架中横担、吊杆、立柱等构件的规格及尺寸参数。

传统的支吊架设计中，通常由于线管结构比较简单，并且，要绘制三维支吊架非常难，需要耗费大量的时间，因此，为了便于绘制支吊架，在步骤3中都是通过导成二维的CAD文件，然后在二维CAD文件中绘制相应的支吊架。然而，随着科技的发展，各个建筑施工项目中的线管结构也越来越复杂，仅通过二维剖面图并不能够体现出线管结构的细节信息，例如，空间布局，从而无法获得线管的标高等细节信息，进而无法实现更加准确的支吊架设计方案，只能在三维底图中进行修改，然后在重新导出二维剖面图纸，再在二维剖面图纸中重新绘制，这将大大增加了设计人员的工作量，浪费资源。另一方面，当根据步骤3中的二维图纸施工图给施工团队进行施工时，在实际施工过程中，可能提出很多变更，一旦线管或结构更改，就需要重新更改三维底图，然后重新导出二维的剖面CAD文件，并在CAD文件中绘制新的支吊架，再出新的施工图，这也需要大量的人工操作。

发明内容

为部分地解决或缓解上述至少一个问题，本发明提供了一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其包括步骤：导入三维底图，并获取所述三维底图中的构件信息；所述构件信息包括布设在建筑设施中的每个构件的位置信息、基本属性；所述构件的位置信息包括所述构件在三维空间中的三维坐标；基于所述三维底图中预先设定的多个剖面节点和所述构件信息，为每个所述剖面节点在三维空间自动生成相应的剖面三维模型；所述剖面三维模型包括：至少一个第一构件模块的三维模型，所述第一构件模块包括按照第一排布方式布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第一构件；基于预设的第一建模规则和所述第一构件模块的所述构件信息，生成相应的支吊架设计方案；所述支吊架设计方案包括：支吊架配件的基本属性和位置信息；所述支吊架配件的位置信息包括基于所述构件信息，以及剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标和/或旋转角度；所述基本属性包括所述支吊架配件的长度；根据所述支吊架配件的所述放置点坐标和/或所述旋转角度放置所述支吊架配件，得到相应的支吊架三维模型；其中，所述第一排布方式为：多个所述第一构件位于不同水平面上，且位于顶部水平面的所述第一构件靠近建筑结构，其中，相邻两个水平面上的所述第一构件之间的间距大于横担的最大高度；所述第一建模规则为：针对所述第一构件模块，以所述建筑结构为宿主，建立双立柱支吊架设计方案。

本发明的一些实施例中，所述剖面三维模型还包括：位于所述第一构件模块的左侧和/或右侧的至少一个第二构件模块的三维模型，所述第二构件模块包括布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第二构件，多个所述第二构件位于不同水平面上，且位于相邻两个水平面上的所述第二构件沿之间的间距不同；相应地，生成所述支吊架三维模型之前，还包括步骤：根据预设的第二建模规则和所述第二构件模块的所述构件信息，生成相应的所述支吊架设计方案；其中，所述第二建模规则为：针对所述第二构件模块，以所述建筑结构为宿主，构建第一单立柱支吊架设计方案；所述第一单立柱支吊架设计方案包括基于所述第二构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度；根据所述第一单立柱支吊架设计方案中支吊架配件的放置点坐标和/或所述旋转角度放置所述支吊架配件，得到相应的支吊架三维模型。

本发明的一些实施例中，所述剖面三维模型还包括：位于所述第一构件模块和/或所述第二构件模块下方的至少一个第三构件模块的三维模型，所述第三构件模块包括布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第三构件；且所述第三构件模块的宽度大于所述第一构件模块的宽度或大于所述第二构件模块的宽度，相应地，所述方法还包括步骤：根据预设的第三建模规则，和所述第三构件模块的所述构件信息，生成相应的支吊架设计方案；其中，所述第三建模规则为：以所述双立柱支吊架设计方案或所述第一立柱支吊架设计方案中的横担为宿主，构建第二单立柱支吊架设计方案；所述第二单立柱支吊架设计方案包括基于所述第三构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度；根据所述第二单立柱支吊架设计方案中支吊架配件的放置点坐标和/或所述旋转角度放置所述支吊架配件，得到相应的支吊架三维模型。

本发明的一些实施例中，所述剖面三维模型还包括：位于所述第三构件模块的左侧和/或右侧的至少一个第四构件模块的三维模型，所述第四构件模块包括布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第四构件；相应地，所述方法还包括步骤：根据预设的第四建模规则，和所述第四构件模块的所述构件信息，生成相应的支吊架设计方案；其中，所述第四建模规则为：构建无立柱的横担支吊架设计方案；所述无单立柱支吊架设计方案包括基于所述第四构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度；根据所述无单立柱支吊架设计方案中支吊架配件的放置点坐标和/或所述旋转角度放置所述支吊架配件，得到相应的支吊架三维模型。

本发明的一些实施例中，根据所述构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面三维模型对应的剖面属性计算所述支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度的步骤，具体包括：获取所述双立柱支吊架设计方案中所述立柱的宽度，以及横担的高度；根据所述第一构件的基本属性中的宽度、所述立柱的宽度，以及所述剖面属性，确定用于对接所述建筑结构和所述立柱的底座在所述剖面三维模型所在三维空间中的放置点坐标；根据所述剖面属性和XYZ.Basis.X的余弦值计算所述底座的旋转角度；基于所述底座的放置点坐标、所述第一构件的位置信息、所述第一构件的基本属性中的高度，以及所述横担的高度确定所述立柱的三维坐标和长度；基于所述第一构件的位置信息和基本属性中宽度、高度、所述剖面属性确定所述横担的放置点坐标；基于两个所述底座的放置点坐标和两个所述立柱的长度，确定所述横担的长度；基于横担的放置点坐标、所述横担的高度和所述剖面属性确定连接件的放置点坐标。

本发明的一些实施例中，基于所述第二构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度时，将所述双立柱方案中靠近所述第二构件模块的立柱视为所述第二构件模块另一侧的立柱，以辅助计算所述第一单立柱支吊架设计方案中各支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度。

本发明的一些实施例中，基于所述第三构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度时，将所述双立柱支吊架设计方案或所述第一单立柱支吊架设计方案中靠近所述第三构件模块中的立柱向下延伸部分视为所述第三构件模块另一侧的立柱，以计算所述第二单立柱支吊架设计方案中各支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度；和/或，基于所述第四构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度时，将位于所述第四构件模块一侧的所述第二单立柱支吊架设计方案中的立柱，以及位于所述第四构件模块上方的所述双立柱支吊架设计方案或所述第一单立柱支吊架设计方案中，靠近所述第四构件模块的立柱向下延伸部分视为所述第四构件模块两侧的立柱，以计算所述无立柱支吊架设计方案中各支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度。

本发明的一些实施例中，所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法还包括步骤：自动成组；所述自动成组具体包括步骤：从待检测列表A中的第一个待检测对象或任一待检测对象S开始，逐一检查是否发生关联，得到一个关联列表R2；将基于待检测列表A生成的成组列表R1中与关联列表R2中相同的对象删除，同时，将关联列表R2中相同的对象删除；若关联列表R2中还存在元素，则这些元素加入成组列表R1中，得到新的成组列表，同时，对这些元素重新进行关联检测，得到新的关联列表；反复重复上述两个步骤新的关联列表中不存在任何元素，然后将最新的成组列表中的所有元素成组，并将其与待检测列表A进行比较，删除待检测列表A中与最新的成组列表中相同的元素，并清空成组列表；判断待检测列表A中是否还有待检测对象；若还有待检测对象，重复上述所有步骤直至待检测列表中无待检测对象。

本发明的一些实施例中，关联检测包括：对所述支吊架设计方案中相交的支吊架组件进行表面接触碰撞检测，和/或相交接触碰撞检查。

本发明的一些实施例中，所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法还包括合理性检测，所述合理性检测具体包括步骤：从待检测列表A中的第一个待检测对象或任一待检测对象S开始，逐一识别所述待检测对象的类型，若为底座，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的底座、横担和立柱的数量是否等于第一预设阈值，若是，将所述底座从待检测列表A中删除；否则，判定该底座对应的组件关系不合理；若为立柱，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的底座、立柱、横担、连接件的数量是否大于或等于第二预设阈值，若是，将所述立柱从待检测列表A中删除；否则，判定该立柱对应的组件关系不合理；若为横担，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的连接件数量的2％是否等于预设的第三阈值，以及立柱的数量是否等于预设的第四阈值，若是，将所述横担从待检测列表A中删除；否则判定该横担对应的组件关系不合理；若为连接件，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中是否包括构件，若是，判定该横担对应的组件关系不合理；否则将所述连接件从待检测列表A中删除。

实施本发明的支吊架设计方案的有益效果：1)传统方式的支吊架设计中，通常通过提取二维剖面图，并以俯视图的形式呈现，从而使得不仅丢失了构件自身的很多构件信息(例如，管道自身的标高、弯折程度)，甚至丢失了大量的构件与构件之间的空间关系。而本发明的支吊架设计方法中是直接生成了三维剖面模型，其不仅包含了该剖面中各个构件本身的属性，还包括各构件的空间位置关系，然后基于根据各构件的属性和空间位置关系等自动计算支吊架设计方案中各配件的位置信息(例如，放置点三维坐标和/或旋转角度)和基本属性(例如，长度)等，然后根据该基本属性在位置信息所标识的空间位置自动生成与各构件之间具有空间关系的支吊架三维模型(且该三维模型中的配件与配件之间也具有空间关系)，进而无需手动绘制并核算个配置的放置位置和方向等，进一步降低了设计人员的工作量。2)本发明的支吊架设计方法中的各标准配件是自动成组，无需手动绘制支吊架，大大降低了设计人员的工作量。3)传统的支吊架设计方式中，一旦施工过程发生变更，需要先在二维剖面图纸中进行修改，然后再根据二维剖面图纸出图，即从二维到二维，然而，由于二维剖面图中并不显示空间关系，因此，这将大大增加了设计人员的工作量，而且对项目的工期有一定影响。而本发明中由于是直接生成三维剖面模型，并在该三维剖面模型中构建支吊架三维模型，因此，当实际施工过程中有任何变更，都可直接在该三维剖面模型中进行修改，然后，直接出二维图纸即可，即从三维到二维进行降维出图，更加精确方便。4)虽然，随着各种工作软件的升级迭代，越来越多的三维建模软件越来越普及。然而，对于一些发展十几年甚至十几年来企业来说，原来的工作软件等系统，例如BIM，已经运行的非常成熟了且固化，若要更换新的系统，那么不仅要重新学习，而且需要相应的调整各个与之匹配的其他系统，故而，对于已经发展成熟，并且有一定历史的企业来说，更换系统来说，其成本太大。因此，如果能够在原始的BIM技术框架下就实现三维剖面模型的构建，无疑大大降低了企业的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法的流程图；

图2a为本发明一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法中自动成组的流程图；

图2b为双立柱支吊架设计方案中自动成组的流程图；

图3a为本发明一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法中计算各配件的位置信息和基本属性的流程图；

图3b为双立柱方案中合理性检测的流程图；

图4a为反映双立柱方案中两个底座位置坐标的示意图；

图4b为反映双立柱方案中两个立柱位置坐标的示意图；

图4c为反映双立柱方案中空间点Ptl的示意图；

图4d为反映双立柱方案中两个横担位置坐标的示意图；

图5a为反映本发明一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法中基于第一建模规则生成双立柱方案的示意图；

图5b为反映本发明一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法中基于第二建模规则生成单立柱方案的示意图；

图5c为一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法中基于第三建模规则生成单立柱方案的示意图；

图5d为一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法中基于第四建模规则生成无立柱方案的示意图；

图6a为基于第一建模规则生成双立柱方案后三维剖面模型的剖面视图；

图6b为将图6a所示三维剖面模型转换视角后的立体视图；

图6c为基于第二建模规则生成单立柱方案后三维剖面模型的剖面视图；

图6d为将图6c所示三维剖面模型转换视角后的立体视图；

图6e为基于第三建模规则生成双立柱方案后三维剖面模型的剖面视图；

图6f为将图6e所示三维剖面模型转换视角后的立体视图；

图6g为基于第一建模规则生成双立柱方案后三维剖面模型的剖面视图；

图6h为将图6g所示三维剖面模型转换视角后的立体视图；

图7为基于本发明一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法在一三维剖面模型中自动生成支吊架设计方案的剖面视图；

图8为反映三维底图中生成各种支吊架三维模型的示意图。

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。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。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。在本说明书中，某些实施方式可能以一种处于某个范围的格式公开。应该理解，这种“处于某个范围”的描述仅仅是为了方便和简洁，且不应该被解释为对所公开范围的僵化限制。因此，范围的描述应该被认为是已经具体地公开了所有可能的子范围以及在此范围内的独立数字值。无论该范围的广度如何，均适用以上规则。

名词释义：

构件：本文中的“构件”是指按照一定的排布方式排布在建筑设施中，并需要支吊架来承载的各种管道、电缆桥架等。

标准配件：本文中的“标准配件”是指组成支吊架的各个配件，例如，立柱、横担、吊杆、各种连接件、底座等。每种配件都有多种规格(即基本属性的一种)，其包括固定变量(即一旦选定相应的规格，该变量的值也就确定了，例如，高度和宽度)，以及可变变量(即选定相应的规格时，还需要根据其他配件或构件的空间关系来确定具体值，例如长度)。

三维底图：本文中的“三维底图”是指设计支吊架设计方案的一方所接收到的由上游所提供的各种建筑工程项目的三维模型图，而支吊架设计方案的一方将在该三维底图上进行支吊架设计。例如，上游提供了一个地铁项目的三维模型图，设计方将以该三维模型图作为支吊架设计的底图，并针对该三维模型中的各个构件设计相应的支吊架设计方案。

剖面节点：本文中的“剖面节点”是指在上述三维底图上设置的需要提取相应剖面的位置，因此，多个剖面节点将三维底图上的三维模型划分为多个单元。

三维剖面图：本文中“三维剖面图”是指每个剖面节点对应的剖面图，且该剖面图中各构件或支吊架的配件都是以三维模型的形式存在，因此，可通过不同的视角来查看具体的设计细节，例如，当以剖面视角来查看一个三维剖面图时，其将直接呈现剖面，如图4a-图6。

工作平面：本文中，“工作平面”是指放置横担或立柱的基准面。通常BIM系统中默认的工作平面为水平面，因此，当放置立柱时，可直接以水平面为工作平面。

放置点：若将三维空间中的任一点定义为Pt1，而“放置点”则是指为了将配件或构件正確地放置到三维空间中相应位置，需要在配件或者构件上预先定义一个点，该点即为放置点。参见图4a中，左右两个底座的放置点表示为Pt_Base_L和Pt_Base_R，图4b中，左右两个立柱的放置点表示为Pt_Column_L和Pt_Column_R，图4d中，横担的放置点Pt_CB和左右两个连接件的放置点表示为Pt_Connector_L和Pt_Connector_R。

成组：本文中的“成组”是指针对一个剖面三维模型中的各个构件，生成的用于承载各构件的各个标准配件所形成的一个支吊架设计方案。

参数定义：

剖面属性参数：Origin_1为剖面的原点；ViewDirection为剖面的法向量；RightDirection为与Z轴垂直并且朝向剖面的右侧的向量；

构件的位置信息和基本属性参数：Origin_2是电缆桥架中线的原点；Direction为电缆桥架中线的方向向量；L_Spacing是电缆桥架外侧和立柱内侧的距离；L_Cti_B为第i个电缆桥架的宽度；例如，L_Ct1_B、L_Ct2_B为分别为两个电缆桥架的宽度；L_Cti_H为第i个电缆桥架的高度；例如，L_Ct1_H和L_Ct2_H分别两个电缆桥架各自的高度；Pt_Cabletray为构件(例如，电缆桥架Cabletray)的中心线与剖面的交点(用于表示该构件在三维空间的位置坐标)；Pt_Cabletray_i为第i个构件的中心线与剖面的交点；例如，Pt_Cabletray_1和Pt_Cabletray_2分别为三维剖面模型中两个电缆桥架中心线各自与剖面的交点；v₁为两个电缆桥架中心线各自与剖面的交点之差；v₂是v₁在RightDirection上的投影长度；BoundingBox为楼板对象，楼板三维模型在剖面三维空间中的范围为：BoundingBox.Max—BoundingBox.Min；

配件位置信息和基本属性参数：Pt_Base为底部的基础实例的放置点，例如，Pt_Base_L和Pt_Base_R分别为双立柱支吊架设计方案中左右两个底座在三维空间中的放置点；L_width_i为第i个列实例的宽度，例如，L_width_1和L_width_2分别为双立柱支吊架设计方案中左右两根立柱各自的宽度；Pt_Column_i为第i个列实例的放置点；L_Column_H为立柱的长度；L_Extension为立柱的延伸长度；L_CB_H为横担的高度；Pt_CB为横担的放置点坐标；L_CB_B为横担的长度；L_CB_H为横担的高度；Pt_Connector为连接件的放置点，例如，Pt_Connector_L、Pt_Connector_R分别为横担两侧的两个连接件各自的放置点。

传统的支吊架设计方式，是针对三维底图中的每个剖面节点利用单独的软件(例如，CAD)来绘制对应的二维剖面图纸，然后在该二维剖面图纸中绘制相应的支吊架标准配件。然而，由于二维剖面图纸中已经丢失了大量的构件信息(例如，无法直接得到各个构件的标高等细节信息和空间关系)，因此，大大增加了绘制支吊架设计方案的难度(例如，设计支吊架设计方案时，需要反复在二维图纸和三维底图之间频繁切换，以确定构件信息和空间关系等)，从而使得工作效率较低。另一方面，在实际施工过程中，会不断对三维底图中的各个构件等进行更改，若一旦更改，则需要重新更改三维底图，再基于更改后的三维底图重新截图相应的二维剖面图纸，然后再在新的二维剖面图纸上绘制新支吊架，这无疑大大增加了工作量。

本发明通过基于该三维底图，针对每个剖面节点在三维空间自动生成相应的三维剖面模型，并根据该三维剖面模型中各构件的构件信息和预设的至少一种建模规则自动生成相应的支吊架设计方案，而不是传统方式中提取二维剖面图，再针对每一幅二维剖面图单独手动绘制各自的支吊架设计方案，从而无需人工手动绘制支吊架设计方案，并且，即使三维底图中的任何构件或结构发生变化，都可直接自动更新相应的三维剖面模型，进而自动更新支吊架设计方案。

具体实施时，由于不同三维剖面模型包括不同的构件模块(例如，多个第一构件按照第一排布方式布设的第一构件模块；多个第二构件按照第二排布方式布设的第二构件模块，且该第二构件模块位于该第一构件模块的左侧或右侧；多个第三构件按照第三排布方式布设的第三构件模块，且该第三构件模块位于第一构件模块下方；多个第四构件按照第四排布方式布设的第四构件模块，且该第四构件模块位于该第三构件模块的一侧，且位于第二构件模块的下方)，因此，针对不同的构件模块，提供了具有不同优先级的建模规则。例如，针对第一构件模块，以建筑结构为宿主，建立双立柱支吊架设计方案(即第一建模规则)；针对所述第二构件模块，以建筑结构为宿主，构建第一单立柱支吊架设计方案；针对第三构件模块，以双立柱支吊架设计方案中的横担为宿主，构建第二单立柱支吊架设计方案；针对第四构件模块，构件无立柱支吊架设计方案。

下面将结合具体实施例对本发明的方法和装置进行详细说明。

实施例1:双立柱支吊架设计方案

参见图1，为本发明一示例性实施例的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法的流程图。具体地，该方法包括步骤：

S11，导入三维底图，并获取该三维底图中的构件信息。

在一些实施例中，该三维底图是由上游提供的建筑工程项目的三维模型图，其包括：建筑设施的三维模型，以及位于该建筑设施中的构件信息，其中，该构件信息包括布设在建筑设施中的每个构件的位置信息(例如，在三维空间的位置坐标/放置点坐标)、基本属性(包括构件的类型，以及规格，例如长度、宽度、高度等等)。例如，地铁站(建筑设施)中各个线管(构件)的位置信息和规格等构件信息。

S12，基于步骤S11中导入的该三维底图中预先设定的剖面节点和步骤S11中所获取的构件信息，为每个剖面节点自动生成相应的三维剖面模型。

在一些实施例中，该三维剖面模型包括：剖面节点对应的建筑设施单元的三维模型，以及位于该建筑设施单元中的至少一个构件模块的三维模型；其中，每个构件模块包括按照相应排布方式的多个构件。

在一些实施例中，该剖面三维模型包括第一构件模块，该第一构件模块包括按照第一排布方式布设在建筑设施单元中的多个第一构件。其中，该第一排布方式为：多个第一构件位于不同高度的水平面上，且位于顶部水平面的第一构件靠近建筑结构，而相邻两个水平面上的第一构件之间的间距大于横担的高度(例如，大于所有规格中最大高度的横担的高度)。

S13，基于预设的第一建模规则和第一构件模块的构件信息，生成相应的支吊架设计方案。

在一些实施例中，参见图5a、图6a和图6b，第一建模规则为：针对第一构件模块，以建筑结构为宿主，建立双立柱支吊架设计方案。其中，该双立柱支吊架设计方案包括：支吊架标准配件(如立柱、横担、连接件和底座等)的数量(可自动根据数据库中相应的支吊架装配标准等计算得到)、位置信息和基本属性(例如，类型、规格)。

在一些实施例中，该位置信息包括基于第一构件的位置信息和基本属性，以及剖面属性计算得到的该支吊架配件在三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度。

在一些实施例中，配件的规格包括固定变量和不定变量，其中，固定变量是指一旦该配件的类型和型号等确定，该固定变量的值也就确定了，例如，立柱的宽度和横担的高度等；而该不定变量是指该变量的值是其他配件或构件的空间关系确定，例如，立柱的长度和横担的长度。

由于各个配件放置点的三维坐标和旋转角度/旋转弧度的确定是快速放置配件的先决条件。而复杂的空间关系是MEP吊架模型的一个特点，通过MEP和建筑模型计算构件的空间坐标更具挑战性。以Revit软件为例，Revit中的截面对象包含大量信息，例如RightDirection(截面对象中的右方向向量)，这有助于系统开发人员计算构件的空间坐标。因此，本申请从MEP模型、建筑模型和截面对象信息中计算坐标，然后通过Revit API中的坐标信息和重载方法NewFamilyInstance()创建/生成MEP吊架模型。下面结合具体示例进行说明。

在一些实施例中，参见图3a，以双立柱支吊架设计方案为例，对各配件的位置信息和基本属性的计算进行说明。

参见图4a，该图显示了在Revit中创建MEP吊架模型的剖面视图(当调整视角时，则将呈现的是各构件和支吊架的三维模型)，其中，变量L_Spacing(单位：mm)是电缆桥架和立柱之间的距离；变量L_Ct1_B(单位：mm)和L_Ct2_B(单位：mm)为不同水平面上的两个电缆桥架(或电缆槽)的宽度，通过提取两个电缆桥架(或电缆槽)的基本属性获得；变量Pt_Cabletray_1(X，Y，Z)和Pt_Cabletray_2(X，Y，Z)是两个电缆桥架中心线和剖面视图所示表面(即剖面)之间的交点坐标，可通过中心线和表面方程计算；楼层的变量BoundingBox(属性)用于计算变量Pt_Base_L(X，Y，Z)和Pt_Base_R(X，Y，Z)(即双立柱支吊架设计方案中与立柱对接的两个底座放置点坐标)的Z值；变量L_width_1(单位：mm)和L_width_2(单位：mm)为双立柱支吊架设计方案中两个立柱的宽度，可通过提取列族的参数“列宽”获得；变量RightDirection(X，Y，Z)是与Z轴垂直并且朝向剖面的右侧的向量(为剖面的属性)。

S141，计算两个底座的放置点的三维坐标。

在一些实施例中，参见图4a，令在截面视图(或剖面视图)中的左右两个底座的放置点在三维空间中的三维坐标分别为Pt_Base_L(Pt_Base_L.xlocation，Pt_Base_L.ylocation，Pt_Base_L.zlocation)，Pt_Base_B(Pt_Base_R.xlocation，Pt_Base_R.ylocation，Pt_Base_R.zlocation)。

其中，对于靠近最左侧的第一构件，即电缆桥架，的左侧立柱的Pt_Base_L.xlocation的计算公式为：

(X是Pt_Base_L.xlocation的x轴坐标值)；

其中，Pt_Base_L.ylocation的计算公式为：

(Y是Pt_Base_L.ylocation的y轴坐标值)；

其中，Pt_Base_L.zlocation的计算公式为：

Pt_Base_L.zlocation＝BoundingBox.Min.Z(3)，(Z是Pt_Base_L.zlocation的z轴坐标值)。

同理，对于靠近最右侧的第一构件，即电缆桥架，的右侧立柱的Pt_Base_R.xlocation的计算公式为：

(X是Pt_Base_R.xlocation的x轴坐标值)；

其中，Pt_Base_R.ylocation的计算公式为：

(Y是Pt_Base_R.ylocation的y轴坐标值)；

其中，Pt_Base_R.zlocation的计算公式为：

Pt_Base_R.zlocation＝BoundingBox.Min.Z(6)(Z是Pt_Base_R.zlocation的z轴坐标值)。

其中，参数Pt_Cabletray_i表示三维剖面模型中第i个构件的中心线与剖面的交点，本实施例中，i＝1,2；BoundingBox为楼板对象，可通过BoundingBox.Max和BoundingBox.Min定义楼板三维模型在剖面三维空间中的范围，从而用于计算两个底座放置点Pt_Base_L和Pt_Base_R的Z值(即在Z轴的坐标)。

基础实例的放置方向是默认的，但它需要在Revit中沿Z轴旋转。因此，选择NewFamilyInstance(位置、符号、结构类型)创建基础族实例，选择RotateElement(文档、元素到旋转、轴、角度)旋转基础实例。而参数旋转角度(弧度)是通过计算向量RightDirection(x，y，z)和XYZ.BasicsX(x，y，z)的余弦值获得底座的旋转弧度。

在一些实施例中，令i＝1或2，则Pt_Cabletray_1和Pt_Cabletray_2为三维剖面模型中两个电缆桥架中心线各自与剖面的交点，通过线与面交点公式计算得到；令v₁为该两个电缆桥架中心线各自与剖面的交点之差；v₂为v₁在RightDirection上的投影长度；其中，

v₁＝Pt_Cabletray_1-Pt_Cabletray_2(7)；

当v₂满足公式(9)时，则上述公式(1)和公式(2)中Pt_Cabletray_i＝Pt_Cabletray_1，公式(4)和公式(5)中Pt_Cabletray_i＝Pt_Cabletray_2；

当v₂不满足公式(9)时，公式(1)和公式(2)中Pt_Cabletray_i＝Pt_Cabletray_2，公式(4)和公式(5)中Pt_Cabletray_i＝Pt_Cabletray_1。

在一些实施例中，获取剖面属性Origin_1(x_O1,y_O1,z_O1)和ViewDirection(x_v,y_v,z_v)，其中，Origin_1为剖面的原点，ViewDirection为剖面的法向量。通过剖面的原点和法向量可得面的方程：x_v(x-x_O1)+y_v(y-y_O1)+z_v(z-z_O1)＝0(10)。

由于电缆桥架的放置方式是基于线放置，获取电缆桥架中线的原点Origin_2(x_O2,y_O2,z_O2)和线的方向向量Direction(x_d,y_d,z_d)，并构建直线的参数方程：

其中，t是该方程的常量参数，用于求式中的x、y、z。

通过联立方程(10)和(11)即可分别求出电缆桥架中心线与剖面的交点Pt_Cabletray_1和Pt_Cabletray_2的坐标。

在另一些实施例中，当有三个或三个以上的电缆桥架对象时，需要遍历所有电缆桥架的中心线各自与剖面的交点Pt_Cabletray_i，找出沿RightDirection方向距离最大的两个坐标，分别作为Pt_Cabletray_1和Pt_Cabletray_2。

通常，族的默认放置方式是固定的，而族实例需要在模型空间中沿着Z轴的旋转，也即基础实例的放置方向是默认的，但它需要在Revit中沿Z轴旋转，因此，选择NewFamilyInstance(位置、符号、结构类型)创建基础族实例，选择RotateElement(文档、元素到旋转、轴、角度)旋转基础实例。例如，底座族实例的放置方式选用RevitAPI中的NewFamilyInstance(location,symbol,structuralType)方法，其中，位置参数location用Pt_Cabletray_i表示；符号参数symbol是族，在建模之前加载入当前项目；结构类型参数表示structuralType；族的旋转应调用RotateElement(document,elementToRotate,axis,angle)方法，其中，角度(或弧度)参数是通过计算向量RightDirection(x，y，z)和XYZ.BasicsX(x，y，z)的余弦值获得的基底的旋转弧度。document参数为模型文档；elementToRotate参数为需要旋转的元素；axis参数为旋转轴；angle参数为旋转角度：

其中，Basis.X是revitAPI中的方法，代表的是revit模型空间中朝向X的单位方向向量(例如，XYZ.BasisX表示朝向X轴的单位方向向量，XYZ.BasisY表示朝向Y轴的单位方向向量，XYZ.BasisZ表示朝向Z轴的单位方向向量)，方便后续计算。

S142，计算立柱的放置点坐标Pt_Column_L(X，Y，Z)、Pt_Column_R(X，Y，Z)和长度Pt_Column_H。

在一些实施例中，计算列实例的位置坐标(即放置点坐标)和长度。具体地，参见图4b，该图显示了用于计算列放置点坐标Pt_Column_L(X，Y，Z)、Pt_Column_R(X，Y，Z)、和列长度L_Column_H(单位：mm)的变量：变量L_Base_Spacing(单位：mm)通过提取基础族的参数“列垂直偏移距离”获得；电缆桥架族实例的高度变量L_Ct1_H(单位：mm)和L_Ct2_H(单位：mm)；电缆桥架族实例的高度变量L_CB_H(单位：mm)，通过提取横臂族的参数“横臂高度”获得的横臂高度；变量L-Extension(单位：mm)是立柱的延伸长度。然后，计算图4b中Pt_Column_L(X，Y，Z)的X、Y和Z坐标，以及L_Column_H的值。具体地：

Pt_Column_L＝Pt_Base_L-L_Base_Spacing·BasisZ(13)；

Pt_Column_R＝Pt_Base_R-L_Base_Spacing·BasisZ(14)。

其中，L_Base_Spacing为底座的基本属性，为一个固定参数，与底座的设计有关，以类型参数储存在底座族中。

在一些实施例中，遍历所有电缆桥架对应的交点Pt_Cabletray，找到Z值最小的点坐标，令Pt_Cabletray_i＝Pt_Cabletray_Min_Z，并将该点对应电缆桥架的高度值赋予L_Cti_H。

在一些实施例中，令Pt_Cabletray_i＝Pt_Cabletray_2，L_Cti_H＝L_Ct2_H；则可根据以下公式(15)、(16)和(17)计算得到立柱的长度Pt_Column_H：

v₃＝Pt1-Pt_Column_L(16)；

其中，参见图4c，Pt1是空间中的一点，用于计算立柱长度。

立柱族实例的默认方式、放置和旋转方法同底座。当生成立柱族实例之后，调用GetParameters()方法设置立柱的长度为L_Column_H。

S143，计算每个横担的放置点坐标Pt_CB、工作平面、长度L_CB_B，以及横担两侧的两个连接件的放置点坐标Pt_Connector_L、Pt_Connector_R。

在一些实施例中，为了便于计算，放置点统一设置在左立柱内侧，向右立柱内侧延伸，参见图4d，显示了用于计算横担的放置点坐标Pt_CB(X，Y，Z)和长度L_CB_B(单位：mm)的变量。

在一些实施例中，计算横担的放置点坐标之前，先确定放置横担的工作平面，具体地，该工作平面与剖面正交，且与Z轴平行。

在一些实施例中，横担的放置点坐标Pt_CB的计算公式为：

在一些实施例中，连接件的放置点坐标Pt_Connector_L、Pt_Connector_R的计算公式为：

Pt_Connector_R＝Pt_Connector_L+RightDirection·L_CB_B(20)。

在一些实施例中，横担的长度的计算公式为：

在一些实施例中，为了便于后续进行调整或修改，横担和连接件需要实现沿RightDirection方向的轴线旋转。故选取NewFamilyInstance(location,symbol,host,level,structuralType)基于面的放置方法。Location参数为组件的点坐标Pt_CB、Pt_Connector_L和Pt_Connector_R；symbol参数为族；host参数为宿主，本研究以创建的工作平面作为宿主元素；level为楼层参数，由过滤器获取。宿主工作平面由SketchPlaneCreate()方法创建。

在一些实施例中，支吊架设计方案中各配件的位置信息和不定变量(例如，需要根据构件的数量和分布情况而确定的变量，例如，长度)的计算具体包括：先计算底部基础实例(例如底座)的放置点坐标；然后，基于底部基础实例(例如立柱)的放置点坐标和构件信息(例如，电缆桥架的基本属性)计算列实例的放置点坐标和不定变量(例如，长度)；以及基于列实例的基本属性(例如立柱宽度)和构件信息计算横臂实例(例如横担)的放置点坐标和不定变量(例如，长度)；最后基于底部基础示例的放置点坐标、横臂示例的放置点坐标和基本属性(例如，长度和高度)计算连接件的放置点坐标。也即各种支吊架设置方案都可以参照上述双立柱支吊架设计方案中各配件的计算原理进行计算。

S14，根据步骤S13中的支吊架设计方案各配件在剖面三维模型中相应的位置信息放置相应的支吊架配件，得到支吊架三维模型。

在一些实施例中，参见图2a，生成该支吊架三维模型后，还包括步骤：自动成组，具体地，该自动成组的步骤包括：

S131，从待检测列表A中的第一个待检测对象或任一待检测对象开始，逐一检查是否发生关联，得到一个关联列表R2。

在一些实施例中，上述步骤S13中生成的双立柱支吊架设计方案中的各个标准配件作为待检测列表A，其中，各个标准配件即为待检测对象。例如，参见图2b，针对双立柱支吊架设计方案，将支吊架设计方案中的各配件赋予待检测列表A，则该待检测列表A为【底座I、底座II、立柱I、立柱II和横担I、横担II】，从该列表中的第一个待检测对象底座I开始，逐一检查其是否与其他对象(该其他对象可以是该双立柱支吊架设计方案中的标准配件，也可以不是该双立柱支吊架设计方案中的标准配件是)相关联，得到一个关联列表R2。其中，相关联是指两个对象相接触(例如，横担的端部与立柱的表面相接触)，或者相交(例如，立柱I的顶部插入底座I内)。

然后，从该待检测列表A中第一待检测对象：底座I开始，逐一进行关联性检测，得到其与楼板、立柱I相关联，则将楼板、立柱I存入关联列表R2；

然后检测底座II，得到其与楼板、立柱II相关联，则将楼板、立柱II存入关联列表R2；

检测立柱I，得到其与底座I、横担I相关联，则将底座I、横担I存入关联列表···；

检测横担II，得到其与立柱I、立柱II相关联，则将立柱I、立柱II存入关联列表R2。

最终得到的该关联列表R2为【楼板，立柱I；楼板、立柱II；底座I、横担I；···；立柱I、立柱II】。

进一步，将其中的非支吊架配件，例如，楼板过滤掉，得到关联列表R2为【立柱I；立柱II；底座I、横担I；···；立柱I、立柱II】。

S132，将关联列表R2与基于待检测列表A生成的成组列表R1进行比较，并将关联列表R2中与成组列表R1中相同的对象删除，同时，将关联列表R2中相同的对象删除。

在一些实施例中，预先声明成组列表R1，并将支吊架设计方案中的各配件赋予该成组列表：【底座I、底座II、立柱I、立柱II和横担I、横担II】，将上述关联列表R2【立柱I；立柱II；底座I、横担I；···；立柱I、立柱II】与该成组列表R1进行对比，并删除R2中与R1中相同的对象后，最终得到该关联列表R2为【Null】。

S133，判断关联列表R2中是否还有待检测对象，若还有待检测对象，将该待检测对象加入成组列表R1中，得到新的成组列表R1，并对该新的成组列表R中的各待检测对象重新进行关联检测，得到新的关联列表R2，并执行步骤S132；若关联列表R2中无待检测对象，将成组列表R1中的各个待检测对象进行自动成组。

S134，将成组列表R1与待检测列表A进行比较，删除待检测列表A中与成组列表R1中相同的元素，并清空成组列表。

S135，判断待检测列表A中是否还有待检测对象，若还有待检测对象，重复上述步骤S131-S135直至待检测列表A中无待检测对象。

在一些实施例中，根据支吊架设计方案各标准配件在剖面三维模型中相应的位置生成支吊架三维模型的过程中，需要先计算支吊架各配件的三维坐标，然后，基于计算的三维坐标生成相应配件的三维模型。

本实施例中，通过自动成组，使得若后续各个剖面节点中各个构件排布方式与当前剖面节点中各个构件排布方式相同时，可直接从数据库中调用当前剖面节点中自动成组的支吊架设计方案，并应用于后续各个剖面节点中，也即通过自动成组实现针对相同布局的模块化设计，从而使得无需针对每个剖面节点都单独设计和绘制相应的支吊架配件，大大提高了工作效率；另一方面，还可以根据自动成组的支吊架设计方案进行数量等在数据库中进行自动标注(例如，通过自动编号的形式)，从而便于后续直接根据自动成组的支吊架设计方案的组数等参数即可自动生成材料清单和造价核算等等后续环节，相较于单独针对每个剖面节点手动绘制支吊架设计方案的方式，无需逐一遍历来获得各个支吊架设计方案中的配件来生成材料清单和造价核算，大大提高了后续各个工作环节中的效率(例如，基于三维剖面模型直接导出二维大样图，如图7所示)。

在一些实施例中，当成组后，还需要对成组的支吊架设计方案的合理性进行检测，具体地，从成组列表中的第一个元素(对象)或任一元素开始，逐一对各类型配件进行碰撞检测，并将碰撞检测得到的碰撞列表中各配件的数量是否达到预设阈值，若达到，判定该配件对应的组件关系合理，否则，不合理。在一些具体实施例中，参见图3b，该合理性检测具体包括步骤：

从待检测列表A中的第一个待检测对象或任一待检测对象S开始，逐一识别所述待检测对象的类型；

若为底座，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的底座、横担和立柱的数量是否等于第一预设阈值，若是，将所述底座从待检测列表A中删除；否则，判定该底座对应的组件关系不合理；

若为立柱，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的底座、立柱、横担、连接件的数量是否大于或等于第二预设阈值，若是，将所述立柱从待检测列表A中删除；否则，判定该立柱对应的组件关系不合理；

若为横担，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的连接件数量的2％是否等于预设的第三阈值，以及立柱的数量是否等于预设的第四阈值，若是，将所述横担从待检测列表A中删除；否则判定该横担对应的组件关系不合理；

若为连接件，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中是否包括构件，若是，判定该横担对应的组件关系不合理；否则将所述连接件从待检测列表A中删除。

当待检测列表A和变量S为空时，完成一个组的合理性检测。

在一些实施例中，预先在三维底图中设置了相应的剖面节点，系统会自动根据该剖面节点提取到相应的三维剖面模型。具体地，其原理可参考现有各三维软件中的剖视工具，按照预设剖切参数对上述三维底图进行剖切，从而得到相应的三维剖面模型，这里不再赘述。由于考虑到剖切之后三维剖面模型中各个构件的复杂空间关系，以及后续将要绘制的各个支吊架配件之间的复杂空间关系，要得到三维剖面模型之上再绘制模型，是非常困难的，尤其是当项目中的设施和构件都非常复杂的情况时，并且，考虑传统已有计算机设备性能的限制，因此，现有的技术都是通过将复杂的三维空间关系转为二维平面关系，然后在二维基础上进行设计，也即从而三维剖面模型中导出二维剖面图，从而起到简化图纸，避免干扰信息的作用，使得绘图人员的关注点集中。也即现有技术路径是通过牺牲空间关系来换取支吊架设计方案设计的便捷性和设备运行的低功耗。

然而，虽然能够避免干扰信息，但同时也丢失了很多的细节信息(例如，标高等构件细节以及空间关系)，这就使得绘图人员无法准确得到构件和设施的空间关系，从而增加绘图难度(例如，需要同时打开三维底图进行反复确认)，进而降低绘图效率，或者直接忽略掉这些信息，进而导致绘图不准确，绘制完成后复核后需要重复修改。

本实施例中，完全采用相反的技术路径，通过牺牲设备的耗能，保留复杂的空间关系，并在该复杂空间关系基础上自动生成支吊架的三维模型，无需人工过多参与，大大提高了工作效率，并且由于保留了空间关系(如图6b、图6d、图6f和图6h)，使得设置的支吊架设计方案更加合理，同时，降低了因二维空间关系下设置方案时，因为丢失的信息而导致支吊架设计方案不合理(例如，配件和构件发生碰撞等情况)的概率大大降低；并且，还在后续环节基于空间关系来自动进行合理性的自动检测等。

众所周知，目前无法直接实现二维直接转三维的过程，因此，若需要预览具有支吊架的效果图，现有技术中只能够基于各个二维剖面视图中的支吊架设计方案来重新绘制三维支吊架。而实施例中，由于本身就是基于三维底图中的剖面三维模型进行绘制的三维模型，因此，最终得到的也是一个具有三维支吊架的三维底图，参见图8，无需再重新绘制，大大提高了工作效率。

实施例2：单立柱支吊架设计方案

本发明还提供了第二示例性实施例的支吊架设计方法。具体地，本实施例的该方法包括上述实施例1中的各个步骤，不同的是，本实施例中，该三维剖面模型中除了第一构件模块外，还包括位于该第一构件模块右侧的第二构件模块，参见图5b。

具体地，该第二构件模块包括：位于不同水平面，且位于第一构件模块右侧的至少一个第二构件，其中，相邻两个水平面上的第二构件沿之间的间距不同；相应地，自动生成支吊架设计方案时，除了按照上述第一建模规则针对该第一构件模块生成双立柱支吊架设计方案外，还按照预设的第二建模规则针对该第二构件模块生成相应的单立柱支吊架设计方案。

在一些实施例中，参见图5b、图6c和图6d，该第二建模规则为：针对第二构件模块，以建筑结构为宿主，构建第一单立柱支吊架设计方案。相应地，根据第二构件模块中第二构件的位置信息和基本属性对应的剖面属性计算该第一单立柱支吊架中支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度的原理与上述实施例1中计算各配件的原理相同。

具体地，将上述双立柱方案中靠近该第二构件模块的一个立柱视为本实施例中的立柱，从而视为一个双立柱方案进行计算。

例如，由于本实施例中采用的是单立柱设计方案，因此，若该第二构件模块位于第一构件模块的左侧，则可将双立柱方案中左侧的底座和立柱视为本方案中的右侧配件，因此，本方案中的底座的放置点坐标和旋转角度的计算原理与上述双立柱方案中左侧底座的放置点坐标和旋转角度的计算方式相同；本方案中的立柱放置点坐标和旋转角度、长度的计算原理与上述双立柱方案中左侧底座的放置点坐标和旋转角度、长度的计算方式相同；本方案中横担的放置点坐标、旋转角度和长度的计算原理与上述双立柱方案中横担的放置点坐标、旋转角度和长度的计算原理相同，连接件的放置点坐标的计算方式与上述双立柱方案中左侧连接件的放置点坐标的计算方式相同，因此，这里不再赘述。

当然，若该第二构件模块位于第一构件模块的右侧，可将双立柱方案中右侧的底座和立柱视为本方案中的左侧配件，因此，该单立柱方案中底座、立柱和连接件的各个待计算量(放置点坐标、旋转角度和/或长度等)可参考上述双立柱方案中右侧底座、右侧立柱和右侧连接件、横担的计算方式。

实施例3：单柱支吊架设计方案

本发明还提供第三示例性实施例的支吊架设计方法。具体地，本实施例的该方法包括上述实施例2中的各个步骤，不同的是，本实施例中，该三维剖面模型中除了第一构件模块和第二构件模块外，还包括位于该第一构件模块下方的第三构件模块，参见图5c。

具体地，该第三构件模块包括：位于不同水平面的至少一个第三构件，且同一水平面上的至少一个第三构件的排布宽度大于第一构件模块中同一水平面上至少一个第一构件的排布宽度，从而使得针对第一构件模块的双立柱支吊架设计方案中的立柱无法向下延伸；相应地，自动生成支吊架设计方案时，除了按照上述第一建模规则针对该第一构件模块生成双立柱支吊架设计方案、按照上述第二建模规则针对第二构件模块生成单立柱支吊架设计方案外，还按照预设的第三建模规则针对该第三构件模块生成相应的单立柱支吊架设计方案。

在一些实施例中，参见图5c、图6e和图6f，该第三建模规则为：以双立柱支吊架设计方案中的横担为宿主，构建第二单立柱支吊架设计方案。相应地，根据第二构件模块中各构件的位置信息和基本属性，以及剖面属性计算该第二单立柱支吊架设计方案中支吊架配件的放置点坐标和/或旋转角度计算原理与上述实施例1中计算各配件的原理相同。

具体地，将上述双立柱方案中向下延伸的一根立柱作为本方案中无立柱一侧的立柱，从而视为一个双立柱方案进行计算。

例如，由于本实施例中采用的是单立柱设计方案，因此，若该第三构件模块位于第一构件模块下方(而第二构件模块位于第一构件模块的右侧)，则直接用双立柱方案中底部的横担替换楼层的变量BoundingBox作为宿主变量来计算立柱的Z轴坐标；而双立柱方案中左侧的立柱可直接向下延伸作为右侧立柱，因此，只需要参考上述实施例1中左侧立柱的长度计算方式计算其延伸长度即可，而本方案中的其他配件的各待确定参数的计算方式与上述实施例1中相应配件的计算方式，这里不再赘述。

实施例4：无立柱支吊架设计方案

本发明还提供了第四示例性实施例的支吊架设计方法。具体地，本实施例的该方法包括上述实施例3中的各个步骤，不同的是，本实施例中，该三维剖面模型中除了第一构件模块、第二构件模块和第三构件模块外，还包括位于该第二构件模块下方，且位于第三构件模块右侧的第四构件模块，参见图5d。

具体地，该第四构件模块包括：位于不同水平面的至少一个第四构件；相应地，自动生成支吊架设计方案时，除了按照上述第一建模规则针对该第一构件模块生成双立柱支吊架设计方案、按照上述第二建模规则针对第二构件模块生成单立柱支吊架设计方案、按照上述第三建模规则针对第三构件模块生成单立柱支吊架设计方案外，还按照预设的第四建模规则针对该第四构件模块生成相应的无立柱支吊架设计方案。

在一些实施例中，参见图5d、图6g和图6h，该第四建模规则：构建无立柱的横担支吊架设计方案，即直接以左侧单立柱支吊架设计方案中的立柱，以及上方的双立柱支吊架设计方案中的立柱向下延伸为右侧立柱，并在两个立柱之间生成相应的横担。

根据所述构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面三维模型对应的剖面属性计算所述支吊架配件的放置点坐标和/或旋转角度的计算原理与上述实施例1中计算各配件的原理相同。具体地，虽然无需再增加立柱，但可将位于第四构件模块一侧的单立柱方案中的立柱，以及位于第四构件模块的双立柱方案/单立柱方案中的立柱向下延伸的部分视为该第四构件模块两侧的两根立柱，即可采用上述实施例1中双立柱方案进行各个配件相应的参数的计算，这里不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，包括步骤：

导入三维底图，并获取所述三维底图中的构件信息；所述构件信息包括布设在建筑设施中的每个构件的位置信息、基本属性；所述构件的位置信息包括所述构件在三维空间中的三维坐标；

基于所述三维底图中预先设定的多个剖面节点和所述构件信息，为每个所述剖面节点在三维空间自动生成相应的剖面三维模型；所述剖面三维模型包括：至少一个第一构件模块的三维模型，所述第一构件模块包括按照第一排布方式布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第一构件；

基于预设的第一建模规则和所述第一构件模块的所述构件信息，生成相应的支吊架设计方案；所述支吊架设计方案包括：支吊架配件的基本属性和位置信息；所述支吊架配件的位置信息包括基于所述构件信息，以及剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标和/或旋转角度；所述基本属性包括所述支吊架配件的长度；

根据所述支吊架配件的所述放置点坐标和/或所述旋转角度放置所述支吊架配件，得到相应的支吊架三维模型；

其中，所述第一排布方式为：多个所述第一构件位于不同水平面上，且位于顶部水平面的所述第一构件靠近建筑结构，其中，相邻两个水平面上的所述第一构件之间的间距大于横担的最大高度；

所述第一建模规则为：针对所述第一构件模块，以所述建筑结构为宿主，建立双立柱支吊架设计方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，所述剖面三维模型还包括：位于所述第一构件模块的左侧和/或右侧的至少一个第二构件模块的三维模型，所述第二构件模块包括布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第二构件，多个所述第二构件位于不同水平面上，且位于相邻两个水平面上的所述第二构件沿之间的间距不同；相应地，生成所述支吊架三维模型之前，还包括步骤：

根据预设的第二建模规则和所述第二构件模块的所述构件信息，生成相应的所述支吊架设计方案；

其中，所述第二建模规则为：针对所述第二构件模块，以所述建筑结构为宿主，构建第一单立柱支吊架设计方案；所述第一单立柱支吊架设计方案包括基于所述第二构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度；

根据所述第一单立柱支吊架设计方案中支吊架配件的放置点坐标和/或所述旋转角度放置所述支吊架配件，得到相应的支吊架三维模型。

3.根据权利要求2所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，所述剖面三维模型还包括：位于所述第一构件模块和/或所述第二构件模块下方的至少一个第三构件模块的三维模型，所述第三构件模块包括布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第三构件；且所述第三构件模块的宽度大于所述第一构件模块的宽度或大于所述第二构件模块的宽度，相应地，所述方法还包括步骤：

根据预设的第三建模规则，和所述第三构件模块的所述构件信息，生成相应的支吊架设计方案；其中，所述第三建模规则为：以所述双立柱支吊架设计方案或所述第一单立柱支吊架设计方案中的横担为宿主，构建第二单立柱支吊架设计方案；所述第二单立柱支吊架设计方案包括基于所述第三构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度；

根据所述第二单立柱支吊架设计方案中支吊架配件的放置点坐标和/或所述旋转角度放置所述支吊架配件，得到相应的支吊架三维模型。

4.根据权利要求3所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，所述剖面三维模型还包括：位于所述第三构件模块的左侧和/或右侧的至少一个第四构件模块的三维模型，所述第四构件模块包括布设在所述剖面节点对应的所述建筑设施中的多个第四构件；相应地，所述方法还包括步骤：

根据预设的第四建模规则，和所述第四构件模块的所述构件信息，生成相应的支吊架设计方案；其中，所述第四建模规则为：构建无立柱的横担支吊架设计方案；所述无单立柱支吊架设计方案包括基于所述第四构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度；

根据所述无单立柱支吊架设计方案中支吊架配件的放置点坐标和/或所述旋转角度放置所述支吊架配件，得到相应的支吊架三维模型。

5.根据权利要求4所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，根据所述第一构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面三维模型对应的剖面属性计算所述支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度的步骤，具体包括：

获取所述双立柱支吊架设计方案中所述立柱的宽度，以及横担的高度；

根据所述第一构件的基本属性中的宽度、所述立柱的宽度，以及所述剖面属性，确定用于对接所述建筑结构和所述立柱的底座在所述剖面三维模型所在三维空间中的放置点坐标；

根据所述剖面属性和XYZ.Basis.X的余弦值计算所述底座的旋转角度；

基于所述底座的放置点坐标、所述第一构件的位置信息、所述第一构件的基本属性中的高度，以及所述横担的高度确定所述立柱的三维坐标和长度；

基于所述第一构件的位置信息和基本属性中宽度、高度、所述剖面属性确定所述横担的放置点坐标；

基于两个所述底座的放置点坐标和两个所述立柱的长度，确定所述横担的长度；基于横担的放置点坐标、所述横担的高度和所述剖面属性确定连接件的放置点坐标。

6.根据权利要求5所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，基于所述第二构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度时，将所述双立柱方案中靠近所述第二构件模块的立柱视为所述第二构件模块另一侧的立柱，以辅助计算所述第一单立柱支吊架设计方案中各支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度。

7.根据权利要求6所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，基于所述第三构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度时，将所述双立柱支吊架设计方案或所述第一单立柱支吊架设计方案中靠近所述第三构件模块中的立柱向下延伸部分视为所述第三构件模块另一侧的立柱，以计算所述第二单立柱支吊架设计方案中各支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度；和/或，

基于所述第四构件的位置信息和基本属性，以及所述剖面属性计算得到的所述支吊架配件在所述三维空间中的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度时，将位于所述第四构件模块一侧的所述第二单立柱支吊架设计方案中的立柱，以及位于所述第四构件模块上方的所述双立柱支吊架设计方案或所述第一单立柱支吊架设计方案中，靠近所述第四构件模块的立柱向下延伸部分视为所述第四构件模块两侧的立柱，以计算所述无立柱支吊架设计方案中各支吊架配件的放置点坐标，和/或旋转角度，和/或长度。

8.根据权利要求7所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，还包括步骤：自动成组；所述自动成组具体包括步骤：

从待检测列表A中的第一个待检测对象或任一待检测对象S开始，逐一检查是否发生关联，得到一个关联列表R2；

将基于待检测列表A生成的成组列表R1中与关联列表R2中相同的对象删除，同时，将关联列表R2中相同的对象删除；

若关联列表R2中还存在元素，则这些元素加入成组列表R1中，得到新的成组列表，同时，对这些元素重新进行关联检测，得到新的关联列表；

反复重复上述两个步骤新的关联列表中不存在任何元素，然后将最新的成组列表中的所有元素成组，并将其与待检测列表A进行比较，删除待检测列表A中与最新的成组列表中相同的元素，并清空成组列表；

判断待检测列表A中是否还有待检测对象；

若还有待检测对象，重复上述所有步骤直至待检测列表中无待检测对象。

9.根据权利要求8所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，关联检测包括：对所述支吊架设计方案中相交的支吊架组件进行表面接触碰撞检测，和/或相交接触碰撞检查。

10.根据权利要求8所述的一种基于BIM技术的支吊架自动设计方法，其特征在于，还包括合理性检测，所述合理性检测具体包括步骤：

从待检测列表A中的第一个待检测对象或任一待检测对象S开始，逐一识别所述待检测对象的类型，

若为底座，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的底座、横担和立柱的数量是否等于第一预设阈值，若是，将所述底座从待检测列表A中删除；否则，判定该底座对应的组件关系不合理；

若为立柱，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的底座、立柱、横担、连接件的数量是否大于或等于第二预设阈值，若是，将所述立柱从待检测列表A中删除；否则，判定该立柱对应的组件关系不合理；

若为横担，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中的连接件数量的2％是否等于预设的第三阈值，以及立柱的数量是否等于预设的第四阈值，若是，将所述横担从待检测列表A中删除；否则判定该横担对应的组件关系不合理；

若为连接件，进行碰撞检测，并判断得到的碰撞检测列表R中是否包括构件，若是，判定该横担对应的组件关系不合理；否则将所述连接件从待检测列表A中删除。

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