CN116933369B - 一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统和方法，包括有参数化模型库、数据交互模块、架体智能预排模块、数据输出模块和架体精确算量模块；数据交互模块用于识别导入的二维结构图纸，并且自动进行三维建模，形成建筑结构的三维模型；架体智能预排模块用于调取参数化模型库中的构件模型并结合数据交互模块中生成的建筑结构的三维模型生成整个扣件式脚手架的三维模型；安全计算模块用于对扣件式脚手架的初设参数进行架体安全计算；人工修正模块在当初设参数安全计算不通过时，人为更改初设参数重新形成扣件式脚手架的三维模型，数据输出模块用于实现架体智能预排模块上最终的三维模型和工程量清单的导出。

Description

一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统和方法

技术领域

本发明属于智能施工技术领域，具体涉及到一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统和方法。

背景技术

外脚手架是工程施工中必不可少的安全防护措施，扣件式脚手架则是目前国内建筑领域外脚手架最常用的架体形式之一，其使用成本是工程造价中安全措施费的重要组成部分。扣件式脚手架没有标准模数限制，因此排布搭设具有高度灵活性，但这也给其设计和计量带来很大困难。传统情况下，扣件式脚手架需要技术人员按照二维图纸和规范要求进行排布设计和工程量统计，非常依赖设计者的专业能力和工程经验，同时由于规范针对扣件接头等构造要求较为繁琐，人工很难做到架体精确设计，这也导致钢管、扣件等主要构件用量难以精确统计，容易造成现场材料配给浪费。

近年来国内建筑市场出现了少量基于CAD或BIM的脚手架设计软件，但其功能原理通常只能实现架体主框架、剪刀撑、连墙件等主要构件的基本设计，无法实现扣件接头等细部构造要求的详细设计，而且难以实现复杂建筑造型的外架设计，同时材料计量功能方面也差强人意，例如钢管用量只能以延米为单位粗略统计，扣件数量统计与实际用量也差别较大，其建模及算量的智能化、精确化程度有待进一步加强。

发明内容

本发明提供了一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统和方法，目的是为了解决现有技术中的上述问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统，包括有参数化模型库，包括扣件式脚手架的模型库，模型库提供扣件式脚手架中所有构件模型及扣件式脚手架的参数信息；

数据交互模块，包括建筑识图模块、安全计算模块和人工修正模块，建筑识图模块用于识别导入的二维结构图纸，叠加识别二维结构图纸中每层的二维结构，并且自动进行三维建模，形成建筑结构的三维模型；安全计算模块用于对扣件式脚手架的初设参数进行架体安全计算；人工修正模块在当初设参数安全计算不通过时，人为更改初设参数重新形成扣件式脚手架的三维模型，当初设参数安全计算通过时，则不需要人工更改；

架体智能预排模块包括有主框架预排模块、剪刀撑预排模块、连墙件预排模块和附属构件预排模块；在数据交互模块中生成的建筑结构的三维模型上绘制脚手架基线；所述主框架预排模块根据脚手架基线用于完成对立杆、横杆和纵杆进行定位布置以及对立杆、横杆和纵杆之间的扣件接头布置，并生成扣件式脚手架模型；所述剪刀撑预排模块用于完成对架体竖向剪刀撑的定位布置以及对剪刀撑扣件接头的布置，并在扣件式脚手架模型上生成剪刀撑的模型；所述连墙件预排模块用于完成架体所有连墙件的定位布置，并在扣件式脚手架模型上生成连墙件的模型；附属构件预排模块用于完成架体上各类附件的定位布置，并在扣件式脚手架模型上生成附属构件的模型；架体智能预排模块用于调取参数化模型库中的构件模型并在数据交互模块中生成的建筑结构的三维模型上生成整个扣件式脚手架的三维模型；

架体精确算量模块用于完成对架体智能预排模块上各种构件的分类统计汇总，并生成所有构件的工程量清单；

数据输出模块用于实现架体智能预排模块上最终的三维模型和工程量清单的导出；

其中，初设参数包括架体标准步距、标准纵距、标准跨距、搭设高度、所有钢管规格、连墙件受力情况、恒荷载、施工荷载、风荷载、地基参数、结构重要性系数、钢管强度折减系数和架体加强措施；

所述安全计算模块用于对杆件的抗弯强度、挠度计算，扣件抗滑计算，立杆稳定性计算，地基承载力和楼板承载力的计算。

进一步的，所述主框架预排模块包括有主框架杆件预排算法和扣件接头布置算法；主框架杆件预排算法根据脚手架基线长度与标准跨距关系自动生成面单元跨度集；根据搭设高度与标准步距关系自动生成面单元步距集；通过单元跨度集和面单元步距集确定立杆、横杆和纵杆的位置，并根据预设的立杆、横杆和纵杆的钢管长度生成脚手架模型；扣件接头布置算法识别不同杆件之间的对接点，并在对接点处生成扣件。

更进一步的，主框架杆件预排算法中对面单元上的水平方向奇数的立杆、偶数位置的立杆和竖直方向奇数的横杆、偶数位置的横杆进行识别；在生成扣件时，对于奇数位置和偶数位置立杆上的扣件的搭接位置不同；对于奇数位置和偶数位置横杆上扣件的搭接位置不同；扣件包括有相邻立杆搭接点处的对接扣件、相邻横杆搭接点处的对接扣件以及立杆与横杆、立杆与纵杆和横杆与纵杆之间的直角扣件。

更进一步的，剪刀撑预排模块包括剪刀撑杆件预排算法和剪刀撑扣件接头布置算法，剪刀撑杆件预排算法根据脚手架基线长度、搭设高度和标准跨距，以基线的中心点为基点生成半剪刀单元的高度倍数、水平倍数和倾斜角度，确定剪刀撑的搭接排布位置，并生成剪刀撑的模型；剪刀撑扣件接头布置算法识别相邻剪刀撑之间的搭接点和剪刀撑与立杆之间的交接点，并在搭接点和交接点处生成旋转扣件。

更进一步的，连墙件预排模块通过连墙件预排模块算法，调用面单元跨度集和面单元步距集参数，依据连墙件布置参数，自动生成连墙件的步距集和阵列数。

更进一步的，附属构件预排模块通过附属构件预排模块算法，调用面单元跨度集和面单元步距集和标准纵距参数，自动生成所有面单元上的横向斜撑、防护栏杆、脚手板、安全网、挡脚板和木垫板附属构件的定位布置。

更进一步的，架体精确算量模块通过构件分类统计算法，对脚手架三维模型中所有构件进行全数统计，并生成记载构件种类、规格、单件长度、单件重量、总数量、总长度、总面积的工程量清单。

一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：在三维软件上录入每层建筑的结构图纸；通过系统建筑识图模块对图纸中的二维结构进行识别，并自动生成建筑结构三维模型；

步骤二：人工输入扣件式脚手架初设参数，通过安全计算模块对架体初设参数进行安全计算，如果安全计算通过则进行下一步；如果计算不通过，则通过人工修正模块调整初设参数，并进行安全计算迭代，直到计算通过为止，并进行下一步；

步骤三：在建筑结构平面视图中绘制脚手架定位基线；

步骤四：通过架体智能预排模块生成架体的主框架预排模型、剪刀撑预排模型、连墙件预排模型和附属构件的预排模型；

步骤五：生成脚手架整体三维模型后，通过人工检查脚手架三维模型是否调整；如果需要调整，则通过人工修正模块调整初设参数，系统自动对调整后的参数进行安全计算，并重复步骤四再次生成脚手架整体三维模型；如果对预排模型不进行修改并保存，则系统自动生成脚手架最终设计模型；

步骤六：通过架体精确算量模块自动完成脚手架最终设计模型中钢管、扣件、脚手板、挡脚板、防护栏杆、横向斜撑、木垫板和安全网的准确全数统计，生成并导出工程量清单；通过数据输出模块生成最终的脚手架三维模型并导出所有配件的工程量清单。

更进一步的，步骤四中架体智能预排模块中生成主框架预排模型的具体方法如下：

步骤1，选取对应的脚手架基线，并循环计算基线每段基线的线长；

步骤2，进行面单元基线长度判断，生成面单元跨距集；

步骤3，根据搭设高度及标准步距计算该面单元上的步数，并生成面单元步距集；

步骤4，判断搭设高度，生成面单元上奇数位置和偶数位置的立杆竖向长度集；

步骤5，判断面单元基线长度，生成面单元上奇数位置和偶数位置的横杆水平向长度集；

步骤6，根据面单元上跨距和步距的交点和横杆和相邻交点之间横杆的中心处确定纵杆的位置集；

步骤7，在该面单元上结合该面单元的基本参数，在场景中生成对应的面单元模型；

步骤8，组合所有面单元生成主框架预排模型。

其中，步骤4中，当脚手架基线长度大于两倍的标准跨距时，将大于两倍标准跨距的距离均分在该段基线长度的两端，该段基线长度的中间段按标准跨距进行等距分配，并且确定该段基线长度内的跨数及每跨的位置；当脚手架基线长度小于或等于两倍的标准跨距时，将该段长度平均分成两段。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明可以实现扣件式脚手架的高度自动化智能三维设计，仅需人工录入建筑结构图纸以及架体标准纵距、标准横距、标准步距等基本设计参数，通过智能设计算法，基本实现导入设计信息→架体自动设计建模→导出高精三维模型+工程量清单的便捷模式，极大提升脚手架设计及计量的工作效率和准确性。本发明基于国家及行业现行标准规范相关规定，同时结合国内建材市场现状和施工现场搭设习惯，利用计算机语言，实现扣件式脚手架的合理排布、所有扣件接头的精确定位和所有构配件用量的准确统计。该种智能设计算法有效解决了以往扣件式脚手架工程量统计不准确的难题，一定程度上减少现场脚手架用料浪费。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的主框架预排模块的杆件算法流程图；

图3为本发明的主框架预排模块的扣件接头算法流程图；

图4为本发明的剪刀撑预排模块中剪刀撑杆件算法流程图；

图5为本发明的剪刀撑预排模块中剪刀撑扣件接头算法流程图；

图6为本发明的连墙件预排模块算法流程图；

图7为本发明的附属构件预排模块算法流程图；

图8为本发明的构件分类统计算法流程图；

图9为本发明的系统流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述，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专利的限制。

实施例1

如图1所示，一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统，包括有参数化模型101、数据交互模块102、架体智能预排模块103、架体精确算量模块104和数据输出模块105。

参数化模型101包括扣件式脚手架的模型库；模型库提供扣件式脚手架中所有构配件模型及扣件式脚手架的参数信息，扣件式脚手架的参数信息包括钢管、扣件、连墙件、脚手板、安全网、挡脚板、木垫板等所有构配件模型及上述构配件的参数信息，扣件式脚手架的模型库为系统进行扣件式脚手架精确化三维建模提供基本条件。

数据交互模块102包括建筑识图模块、安全计算模块和人工修正模块，建筑识图模块用于识别导入的二维结构图纸，叠加识别二维结构图纸中每层的二维结构构件，并且自动进行三维建模，形成建筑结构的三维模型；安全计算模块用于对扣件式脚手架的初设参数进行架体安全计算；初设参数包括架体标准步距、标准纵距、标准跨距、搭设高度、所有钢管规格、连墙件形式、恒荷载、施工荷载、风荷载、地基参数、结构重要性系数、钢管强度折减系数和架体加强措施；所述安全计算模块用于对杆件的抗弯强度、挠度计算，扣件抗滑计算，立杆稳定性计算，地基承载力和楼板承载力的计算。人工修正模块在当上述初设参数安全计算不通过时，人为更改初设参数重新形成扣件式脚手架的三维模型，当初设参数安全计算通过时，则不需要人工更改。

架体智能预排模块103包括有主框架预排模块、剪刀撑预排模块、连墙件预排模块和附属构件预排模块，在数据交互模块102中生成的建筑结构的三维模型上绘制脚手架基线；所述主框架预排模块根据脚手架基线用于完成对立杆、横杆和纵杆进行定位布置以及对立杆、横杆和纵杆之间的扣件接头布置，并生成扣件式脚手架模型；所述剪刀撑预排模块用于完成对架体竖向剪刀撑的定位布置以及对剪刀撑扣件接头的布置，并在扣件式脚手架模型上生成剪刀撑的模型；所述连墙件预排模块用于完成架体所有连墙件的定位布置，并在扣件式脚手架模型上生成连墙件的模型；附属构件预排模块用于完成架体上各类附件的定位布置，并在扣件式脚手架模型上生成附属构件的模型；架体智能预排模块103用于调取参数化模型库101中的构配件模型并在数据交互模块中生成的建筑结构的三维模型上生成整个扣件式脚手架的三维模型。

架体精确算量模块104用于完成对架体智能预排模块上各种构件的分类统计汇总，并生成所有构配件的工程量清单。

数据输出模块105用于实现架体智能预排模块103上生成的最终的扣件式脚手架三维模型和工程量清单的导出。

本实施例中，如图2所示，所述主框架预排模块包括有主框架杆件预排算法和扣件接头布置算法；主框架杆件预排算法根据脚手架基线长度与标准跨距关系自动生成面单元跨度集；具体的，当脚手架基线长度大于两倍的标准跨距时，将大于两倍标准跨距的距离均分在该段基线长度的两端，该段基线长度的中间段按标准跨距进行等距分配，并且确定该段基线长度内的跨数及每跨的位置；当脚手架基线长度小于或等于两倍的标准跨距时，将该段长度平均分成两段，即为两个跨数；通过上述判断方法将绘制的每段脚手架基线长度上均生成脚手架面单元的水平方向上横杆位置的跨度位置集合，称为面单元跨度集；在竖向高度上在最下层水平杆上方，根据搭设高度与标准步距的倍数关系，得到竖向分段的面单元步距集；并且根据搭设的高度与立杆钢管长度进行判断，在面单元水平方向上分别得到奇数位置立杆和偶数位置立杆的位置集合即立杆竖向长度集；且使得奇数位置立杆和偶数位置处的相邻立杆之间的搭接部位不同；规范规定扣件式脚手架步距不能超过1.8m，扫地杆高度不超过0.2m，具体的，当搭设高度大于等于2m小于等于4m时，架体高度为2m时，只需一根钢管即可，当架体高度不大于4m时，起步立杆设计采用2m长和4m长两组规格间隔布置，并且要求相邻立杆接头不能在同一步距内，可以采用奇数位置组立杆使用4m杆到顶，偶数位置组的起步为2m杆上部再接1根非标杆到顶的方式搭设；当搭设长度大于4m时，需要多根钢管竖向拼接，通过搭设高度与标准步距的倍数关系和while循环函数在该面单元的水平方向上，在生成奇数位置立杆和偶数位置立杆的竖向长度集；如在奇数位置处采用4m杆和若干6m标准杆或非标杆，偶数位置处采用2m杆和若干6m标准杆或非标杆；

通过上述面单元跨度集能够得到该面单元上的跨数集合，根据该面单元上的脚手架基线长度判断得到该面单元上奇数位置和偶数位置的横杆水平向长度集；具体的，在基线长度大于6m时，当面单元跨度集中的跨数若大于6跨时，脚手架基线长度为12m以上，横杆由2根以上标准钢管+非标钢管排列组合对接形成，通过while循环函数依次判断横杆在水平方向上奇数和偶数位置的位置集合；在基线长度大于6m时，当跨数大于3并且小于等于6时，由于规范规定扣件式脚手架跨距不能超过2m，所以当跨数在3到6跨时，面单元长度最大控制在6至12m之间，仅需一根或两根钢管搭设而成；当基线长度不超过6m时，仅需一根钢管就可以完成横杆的搭设；

纵杆的位置集包括通过面单元上跨距和步距的交点，和以跨距和步距的交点为主节点，在相邻的主节点的中间位置处的位置点集；依次识别每根脚手架基线，并组合所有面单元上的位置集合，通过单元跨度集和面单元步距集和标准纵距共同确定立杆、横杆和纵杆的位置关系，并根据预设的立杆、横杆和纵杆的钢管长度生成脚手架模型。

扣件接头布置算法识别不同杆件之间的对接点，并在对接点处生成扣件；具体的，获取该面单元上立杆的竖向长度集能够得到竖向方向上相邻立杆之间的位置集合，生成面单元相邻立杆之间搭接部位的对接点集，在竖向相邻的立杆之间生成对接扣件，该面单元上水平相邻的立杆上、水平方向上对应的搭接部位处的对接扣件位置不同；获取该面单元上奇数位置和偶数位置的横杆水平向长度集，能够得到在水平方向上相邻横杆之间的位置集合，生成面单元相邻横杆之间搭接部位的对接点集，在水平相邻的横杆之间生成对接扣件，该面单元上竖向方向上相邻的横杆上、竖向方向上对应的搭接部位处的对接扣件位置不同；获取该面单元上纵杆的位置集，生成立杆与纵杆和横杆与纵杆相交部位的点集，并在纵杆的两端与相邻的横杆或者立杆之间生成直角扣件；获取面单元跨距集和面单元步距集，生成立杆与横杆相交部位的点集，并在该部位生成直角扣件。

本实施例中，剪刀撑预排模块包括剪刀撑杆件预排算法和剪刀撑扣件接头布置算法，剪刀撑杆件预排算法获取脚手架基线长度、搭设高度和标准跨距参数，生成半剪刀单元的高度倍数、水平倍数和倾斜角度，以基线的中心点为基点确定剪刀撑的搭接排布位置，并生成剪刀撑的模型。具体的，当脚手架基线长度小于等于两倍标准跨距时，在面单元的中心位置设置有一组剪刀撑单元；当脚手架基线长度大于两倍标准跨距时，以基线的中心点为基点，根据脚手架基线长度、搭设高度和标准跨距，得到半剪刀单元的高度倍数、水平倍数和倾斜角度。

例如，面单元长度25米；高度18米；架体跨距1.2米；

半剪刀水平倍数=面单元长度/跨距/2（取整）= (int)25/1.2/2=10；

半剪刀宽度= 面单元长度/半剪刀宽倍数=25/10=2.5；

半剪刀高度倍数=面单元高度/半剪刀宽= 18/2.5=7；

半剪刀高度= 面单元高度/高度倍数= 18/7；

倾斜角=atan(半剪刀高度/半剪刀宽度)= atan(18/7/2.5)。

本实施例中，根据以中心点为基点，基点两侧的剪刀撑对称设置；根据在半剪刀单元内，根据倾斜角度在基点左侧的左锐角线段点集和左钝角线段点集，位于基点右侧的右锐角线段点集、右钝角线段点集；根据相邻剪刀撑之间的搭接长度，在面单元上生成锐角搭接杆线段点集和钝角搭接杆线段点集；锐角搭接杆线段点集与立杆之间的交接处生成锐角斜杆与立杆交接点集，钝角搭接杆线段点集与立杆之间的交接处生成钝角斜杆与立杆交接点集；根据剪刀撑钢管的规格生成该面单元的剪刀撑模型，依次对脚手架基线判断生成所有面单元的剪刀撑模型；剪刀撑扣件接头布置算法识别相邻剪刀撑钢管之间的搭接点即锐角搭接杆线段点集和钝角搭接杆线段点集，在搭接点处生成旋转扣件；识别剪刀撑与立杆之间的交接点即锐角斜杆与立杆交接点集和钝角斜杆与立杆交接点集，并在交接点处生成旋转扣件。

本实施例中，连墙件预排模块通过连墙件预排模块算法，调用面单元跨度集和面单元步距集，依据连墙件受力情况，自动生成连墙件的步距集和阵列数；具体的，选取脚手架基线，对连墙件布置参数，连墙件布置参数为两步两跨、两步三跨、两跨三步或三步三跨，在扣件式脚手架上生成连墙件的步距集和阵列数，并依次在每个面单元上生成连墙件模型，组合所有面单元上的连接件模型完成架体上所有连接架的预排模型。

本实施例中，附属构件预排模块通过附属构件预排模块算法，调用面单元跨度集和面单元步距集和标准纵距的参数，自动生成面单元上的脚手板、挡脚板、防护栏杆、横向斜撑、木垫板和安全网附属构件的长度集合，并在架体智能预排模块103上生成附属构件模型，组合所有面单元上形成的附属构件模型。

本实施例中，架体精确算量模块104通过构件分类统计算法，对脚手架三维模型中所有构件进行全数统计，并生成记载构件种类、规格、单件长度、单件重量、总数量、总长度、总面积的工程量清单。

实施例2

一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统的方法，包括以下步骤：

步骤一：在三维软件上录入每层建筑的结构图纸；通过系统建筑识图模块对图纸中的二维结构进行识别，并自动生成建筑结构三维模型；

步骤二：人工输入扣件式脚手架初设参数，通过安全计算模块对架体初设参数进行安全计算，如果安全计算通过则进行下一步；如果计算不通过，则通过人工修正模块调整初设参数，并进行安全计算迭代，直到计算通过为止，确定安全的脚手架参数，并进行下一步；

步骤三：在建筑结构平面视图中绘制脚手架定位基线；

步骤四：通过架体智能预排模块生成架体的主框架预排模型、剪刀撑预排模型、连墙件预排模型和附属构件的预排模型；

步骤五：生成脚手架整体三维模型后，通过人工检查脚手架三维模型是否调整；如果需要调整，则通过人工修正模块调整初设参数，系统自动对调整后的参数进行安全计算，并重复步骤四再次生成脚手架整体三维模型；如果对预排模型不进行修改并保存，则系统自动生成脚手架最终设计模型；

步骤六：通过架体精确算量模块自动完成脚手架最终设计模型中钢管、扣件、脚手板、挡脚板、防护栏杆、横向斜撑、木垫板和安全网的准确全数统计，生成并导出工程量清单；通过数据输出模块生成最终的脚手架三维模型并导出所有配件的工程量清单。

在建筑识图模块中生成的建筑结构三维模型也可以通过人工检查对建筑结构三维模型进行修改。

本实施例中，步骤四中架体智能预排模块中生成主框架预排模型的具体方法如下：

步骤1，选取对应的脚手架基线，并循环计算基线每段基线的线长；

步骤2，进行面单元基线长度判断，生成面单元跨距集；

步骤3，根据搭设高度及标准步距计算该面单元上的步数，并生成面单元步距集；

步骤4，判断搭设高度，生成面单元上奇数位置和偶数位置的立杆竖向长度集；

步骤5，判断面单元基线长度，生成面单元上奇数位置和偶数位置的横杆水平向长度集；

步骤6，根据面单元上跨距和步距的交点和横杆和相邻交点之间横杆的中心处确定纵杆的位置集；

步骤7，在该面单元上结合该面单元的基本参数，在场景中生成对应的面单元模型；

步骤8，组合所有面单元生成主框架预排模型。

步骤4中，当脚手架基线长度大于两倍的标准跨距时，将大于两倍标准跨距的距离均分在该段基线长度的两端，该段基线长度的中间段按标准跨距进行等距分配，并且确定该段基线长度内的跨数及每跨的位置；当脚手架基线长度小于或等于两倍的标准跨距时，将该段长度平均分成两段，即为两个跨数。

本实施例中，步骤四中架体智能预排模块中生成剪刀撑预排模型具体方法如下：

步骤1，选取对应的脚手架基线，并循环获取基线每段基线所属面单元；

步骤2，判断基线长度，获取剪刀撑单元参数；

步骤3，结合剪刀撑搭接规范，生成锐角搭接杆线段点集和钝角搭接杆线段点集；

步骤4，调用面单元立杆竖向长度集，生成锐角斜杆与立杆交接点集和钝角斜杆与立杆交接点集；

步骤5，在该面单元上结合该面单元的基本参数，在场景中生成对应的剪刀撑单元模型；

步骤6，组合所有面单元上的剪刀撑单元模型，生成剪刀撑预排模型。

步骤2中，判断基线长度，基线长度小于等于两倍标准跨距时，在面单元的中心位置设置有一组剪刀撑单元；当脚手架基线长度大于两倍标准跨距时，以基线的中心点为基点，根据脚手架基线长度、搭设高度和标准跨距，得到剪刀撑单元参数有半剪刀单元的高度倍数、水平倍数和倾斜角度。步骤3，结合剪刀撑搭接规范，相邻剪刀撑之间的搭接长度不小于1m。

本实施例中，架体智能预排模块中生成连墙件预排模型具体方法如下：

步骤1，选取对应的基线，并循环获取基线所属面单元；

步骤2，判断连墙件布置参数；

步骤3，调用面单元步距集和面单元跨距集的参数，生成连墙件的步距集和阵列数；

步骤4，在该面单元上结合该面单元的基本参数，在场景中生成对应的面单元连墙件模型；

步骤5，组合所有面单元生成连墙件预排模型。

本实施例中，架体智能预排模块生成附属构件预排模型的具体方法如下，

步骤1，选取对应的基线，并循环获取基线所属面单元；

步骤2，获取面单元步距集、面单元跨距集、标准纵距参数、面单元立杆位置集、纵杆位置集和横杆位置集的参数；

步骤3，生成脚手板的长度集、挡脚板的长度集、防护栏杆的长度集、横向斜撑的长度集、木垫板的长度集和安全网的面积集；

步骤4，在该面单元上生成对应的脚手板、挡脚板、防护栏杆、横向斜撑、木垫板和安全网的模型；

步骤5、组合所有面单元生成附属构件预排模型。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (9)

1.一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统，其特征在于：包括有

参数化模型库，包括扣件式脚手架的模型库，模型库提供扣件式脚手架中所有构件模型及扣件式脚手架的参数信息；

数据交互模块，包括建筑识图模块、安全计算模块和人工修正模块，建筑识图模块用于识别导入的二维结构图纸，叠加识别二维结构图纸中每层的二维结构，并且自动进行三维建模，形成建筑结构的三维模型；安全计算模块用于对扣件式脚手架的初设参数进行架体安全计算；人工修正模块在当初设参数安全计算不通过时，人为更改初设参数重新形成扣件式脚手架的三维模型，当初设参数安全计算通过时，则不需要人工更改；

架体智能预排模块包括有主框架预排模块、剪刀撑预排模块、连墙件预排模块和附属构件预排模块；在数据交互模块中生成的建筑结构的三维模型上绘制脚手架基线；所述主框架预排模块根据脚手架基线用于完成对立杆、横杆和纵杆进行定位布置以及对立杆、横杆和纵杆之间的扣件接头布置，并生成扣件式脚手架模型；所述剪刀撑预排模块用于完成对架体竖向剪刀撑的定位布置以及对剪刀撑扣件接头的布置，并在扣件式脚手架模型上生成剪刀撑的模型；所述连墙件预排模块用于完成架体所有连墙件的定位布置，并在扣件式脚手架模型上生成连墙件的模型；附属构件预排模块用于完成架体上各类附件的定位布置，并在扣件式脚手架模型上生成附属构件的模型；架体智能预排模块用于调取参数化模型库中的构件模型并在数据交互模块中生成的建筑结构的三维模型上生成整个扣件式脚手架的三维模型；

架体精确算量模块用于完成对架体智能预排模块中生成的脚手架各种构件的分类统计汇总，并生成所有构件的工程量清单；

数据输出模块用于实现架体智能预排模块上最终的三维模型和工程量清单的导出；

其中，初设参数包括架体的标准步距、标准纵距、标准跨距、搭设高度、所有钢管规格、连墙件布置参数、恒荷载、施工荷载、风荷载、地基参数、结构重要性系数、钢管强度折减系数和架体加强措施；

所述安全计算模块用于对杆件的抗弯强度、挠度计算，扣件抗滑计算，立杆稳定性计算，连墙件形式，地基承载力和楼板承载力的计算；

所述主框架预排模块包括有主框架杆件预排算法和扣件接头布置算法；主框架杆件预排算法根据脚手架基线长度与标准跨距关系自动生成面单元跨度集；根据搭设高度与标准步距关系自动生成面单元步距集；通过单元跨度集和面单元步距集确定立杆、横杆和纵杆的位置，并根据预设的立杆、横杆和纵杆的钢管长度生成脚手架模型；扣件接头布置算法识别不同杆件之间的对接点，并在对接点处生成扣件。

2.根据权利要求1所述的一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统，其特征在于：主框架杆件预排算法中对面单元上的水平方向奇数的立杆、偶数位置的立杆和竖直方向奇数的横杆、偶数位置的横杆进行识别；在生成扣件时，对于奇数位置和偶数位置立杆上的扣件的搭接位置不同；对于奇数位置和偶数位置横杆上扣件的搭接位置不同；扣件包括有相邻立杆搭接点处的对接扣件、相邻横杆搭接点处的对接扣件以及立杆与横杆、立杆与纵杆和横杆与纵杆之间的直角扣件。

3.根据权利要求1所述的一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统，其特征在于：剪刀撑预排模块包括剪刀撑杆件预排算法和剪刀撑扣件接头布置算法，剪刀撑杆件预排算法根据脚手架基线长度、搭设高度和标准跨距，以基线的中心点为基点生成半剪刀单元的高度倍数、水平倍数和倾斜角度，确定剪刀撑的搭接排布位置，并生成剪刀撑的模型；剪刀撑扣件接头布置算法识别相邻剪刀撑之间的搭接点和剪刀撑与立杆之间的交接点，并在搭接点和交接点处生成旋转扣件。

4.根据权利要求1所述的一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统，其特征在于：连墙件预排模块通过连墙件预排模块算法，调用面单元跨度集和面单元步距集参数，依据连墙件布置参数，自动生成连墙件的步距集和阵列数。

5.根据权利要求1所述的一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统，其特征在于：附属构件预排模块通过附属构件预排模块算法，调用面单元跨度集和面单元步距集和标准纵距参数，自动生成所有面单元上的脚手板、挡脚板、防护栏杆、横向斜撑、木垫板和安全网的定位布置。

6.根据权利要求1所述的一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统，其特征在于：架体精确算量模块通过构件分类统计算法，对脚手架三维模型中所有构件进行全数统计，并生成记载构件种类、规格、单件长度、单件重量、总数量、总长度、总面积的工程量清单。

7.实现权利要求1-6中任意一项所述的一种扣件式脚手架智能化精确建模的算量系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在三维软件上录入每层建筑的结构图纸；通过系统建筑识图模块对图纸中的二维结构进行识别，并自动生成建筑结构三维模型；

步骤二：人工输入扣件式脚手架初设参数，通过安全计算模块对架体初设参数进行安全计算，如果安全计算通过则进行下一步；如果计算不通过，则通过人工修正模块调整初设参数，并进行安全计算迭代，直到计算通过为止；

步骤三：在建筑结构平面视图中绘制脚手架定位基线；

步骤四：通过架体智能预排模块生成架体的主框架预排模型、剪刀撑预排模型、连墙件预排模型和附属构件的预排模型；

步骤五：生成脚手架整体三维模型后，通过人工检查脚手架三维模型是否调整；如果需要调整，则通过人工修正模块调整初设参数，系统自动对调整后的参数进行安全计算，并重复步骤四再次生成脚手架整体三维模型；如果对脚手架预排模型不进行修改并保存，则系统自动生成脚手架最终设计模型；

步骤六：通过架体精确算量模块自动完成脚手架最终设计模型中钢管、扣件、脚手板、挡脚板、防护栏杆、横向斜撑、木垫板和安全网的准确全数统计，生成并导出工程量清单；通过数据输出模块生成最终的脚手架三维模型并导出所有配件的工程量清单。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤四中架体智能预排模块中生成主框架预排模型的具体方法如下：

步骤1，选取对应的脚手架基线，并循环计算基线每段基线的线长；

步骤2，进行面单元基线长度判断，生成面单元跨距集；

步骤3，根据搭设高度及标准步距计算该面单元上的步数，并生成面单元步距集；

步骤4，判断搭设高度，生成面单元上奇数位置和偶数位置的立杆竖向长度集；

步骤5，判断面单元基线长度，生成面单元上奇数位置和偶数位置的横杆水平向长度集；

步骤6，根据面单元上跨距和步距的交点和横杆和相邻交点之间横杆的中心处确定纵杆的位置集；

步骤7，在该面单元上结合该面单元的基本参数，在场景中生成对应的面单元模型；

步骤8，组合所有面单元生成主框架预排模型。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤4中，当脚手架基线长度大于两倍的标准跨距时，将大于两倍标准跨距的距离均分在该段基线长度的两端，该段基线长度的中间段按标准跨距进行等距分配，并且确定该段基线长度内的跨数及每跨的位置；当脚手架基线长度小于或等于两倍的标准跨距时，将该段长度平均分成两段。