基于AutoCAD动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法与流程

基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法
技术领域
1.本发明涉及一种工程结构构配件参数化设计方法，特别是一种基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法。


背景技术：

2.目前bim技术在交通土建工程设计方面取得了很多新的突破，正在向三维正向设计迈进，但由于此次二维到三维的进程是跨越式的，所以在二维参数化设计方面，在交通土建领域基本还是空白。我部通过实践发现，二维参数化设计的应用是三维bim技术的重要补充，利用autocad的动态块功能建立隧道结构构配件库，通过构配件图块添加自定义参数和约束的方式，可实现隧道衬砌、钢筋、钢架、洞口挡墙、端墙、明洞、明洞门、辅助坑道衬砌、辅助坑道洞门、洞室、水沟、弃渣挡墙等结构构配件的参数化设计，可以降低bim技术的应用难度，让设计者在熟悉的二维autocad软件环境下实现参数化设计，提高设计的标准化、模块化、参数化，提高设计质量的同时，提高设计文件的整体性、通用性和易修改性，极大的提高了工作效率，降低了工作难度，具有广泛应用价值和推广意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法。通过利用autocad的动态块功能实现工程结构构配件的参数化设计，提高了设计效率的同时，也极大的减少了复核审查的工作量，进一步缩短了设计周期，提高了设计的智能化水平，为全面实现bim正向设计打下了坚实的基础。
4.本发明的技术方案：一种基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法，其特征在于：利用autocad软件2014以上版本自带的动态块及属性块功能完成工程结构构配件的标准件参数化模型设计，再将标准件参数化模型拼装成结构构配件的方法，参数化后的构配件具备通过调整外部参数实现构配件尺寸的动态调整功能，通过提前预置的参数集批量修改参数的功能以及通过提前预设在构配件内的属性获得参数修改后的构配件属性变化值的功能。
5.前述的基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法中，具体包括有以下步骤：
6.步骤一、将工程结构构配件中外观形状接近的部分从主体结构中拆分出来，单独制作为主体结构的标准件，分析各个标准件的几何关系，将基本几何关系预置在标准件的动态块中，确定制图基准点，并分析标准件各节点与制图基点之间的关系，依据命名规则设置自定义变量，并赋默认值；
7.步骤二、利用autocad参数化功能中的几何约束功能，将分析得到几何关系添加到标准件上，利用参数化功能中标注约束功能将角度、长度、宽长度和高长度参数赋值给标准件，直到实现标准件的动态块全约束，完成各个构配件的标准件制作；
8.步骤三、利用autocad参数化功能中的块特性表功能，将相互关联的参数分成组，预置在块特性表中，附着于标准件动态块内；
9.步骤四、利用autocad参数化功能中的属性定义功能，将需要提取的标准件属性赋值给属性块，附着于标准件动态块内；
10.步骤五、将构配件的各个标准件根据需要组装起来，通过调整参数测试参数对构配件的驱动是否与预想的功能一致，调试无误后完成工程结构构配件的制作；
11.步骤六、为构配件添加标注、注释及附属线条，完善构配件的参数化模型。
12.前述的基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法中，所述步骤一中，分析各个标准件的几何关系：包括平行、共线、对称、水平、垂直、角度、长、宽和高。
13.前述的基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法中，所述步骤二中，在为标准件添加约束时模拟制图过程，分层次分步骤添加约束，约束添加完后通过autocad软件中的bconstatusmode命令检查约束是否添加完全。
14.前述的基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法中，所述步骤三中，利用块特性表功能将相互关联的参数打包管理，通过块特性表下拉菜单选择预置好的参数集合实现标准件动态块的快速修改。
15.前述的基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法中，所述步骤四中，利用属性定义功能为标准件赋值的功能是为了后期标准件使用时实现其属性查询预留的数据接口，赋值的属性包括标准件的面积、材质、外观几何尺寸、说明，当根据出图需要构配件未按实际比例制作时，其比例换算关系通过属性定义功能进行调整。
16.前述的基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法中，所述步骤一之前，需要制定标准化参数集合，制定标准化参数集时详细分析设计所涉及参数，参数命名要符合《铁路bim标准汇编》中的命名规则，同时结合设计实际，对命名参数进行系统管理，建立参数对照清单。
17.前述的基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法中，所谓拼装式是将工程结构构配件中外观形状接近的部分从主体结构中拆分出来，单独制作为主体结构的标准件，利用二维或三维软件制作成参数化的标准件，再将标准件拼装为构配件的方法。
18.本发明的有益效果：与现有技术相比，通过本发明所述的方法，创建工程结构构配件库，可实现工程结构构配件的二维或三维参数化设计，为bim技术的推广打下基础，利用动态块创建的工程结构构配件具有标准化、模块化、参数化等特点，可以通过修改参数、选择预置参数集合、拖拽预置夹点等方式实现工程结构构件模型的快速设计及快速修改，同时本发明最大的优势在于提高了设计效率的同时，也极大的减少了复核审查的工作量，进一步缩短了设计周期，提高了设计的智能化水平，为全面实现bim正向设计打下了坚实的基础。
19.本发明的设计方法中将构配件拆分为各个标准件可以提高标准件的通用性，因为在二维或三维模型创建的过程中，我们会发现很多构配件是由多种不同的几何标准件通过不同的组合方式拼装而成，类似于搭积木，所以将构配件拆分为若干小的标准件，在通过约束、设置共同插入点等方式将标准件拼装为构配件，不但可以实现构配件参数模型的快速创建，也可以减小各个标准件动态块的体量，降低参数化设计对计算机硬件的配置要求，为
企业节约成本。
附图说明
20.图1为本发明的实施流程图；
21.图2为本发明完全约束的结构构配件标准件动态块及参数；
22.图2中：
①
标准件的基点；
②
标准件对应中线所施加的对称约束、垂直约束和锁定基点约束；
③
利用参数管理器自定义的参数，图中标记的为参数名为h210、默认值为21.2的自定义参数；
④
为标准件施加的距离约束；
⑤
为标准件施加的角度约束；
⑥
标准件施加的对称约束和相切约束；
⑦
对标准件拱圈施加的半径约束；
⑧
对标准件施加的共线约束和垂直约束；
⑨
标准件内部添加的块特性表。
23.图3为本发明利用块属性表定义的参数集；
24.图4为本发明利用属性定义功能为标准件赋值属性；
25.图4中：
①
在标准件动态块内部添加到属性块；
②
利用属性块定义的属性标记名称；
③
为属性初始值，该初始值可通过右侧的交互提取功能在图形中提取，也可附固定值；
④
插入字段功能，用于提取图形属性值；
⑤
属性块字段功能选项卡。
26.图5为利用autocad动态块功能完成隧道钢架构配件各部分标准件；
27.图5中：
①
隧道钢架构配件的拱部钢架标准件；
②
隧道钢架构配件的拱腰钢架标准件；
③
隧道钢架构配件的边墙钢架标准件。
28.图6为将图5中的
①
、
②
、
③
部分标准件组装在一起完成隧道钢架构配件的创建。
29.图7为通过调整参数对结构构配件进行检测；
30.图8为通过特性表下拉菜单完成构配件的参数的快速修改。
具体实施方式
31.下面结合附图1-附图8和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
32.本发明的实施例：一种基于autocad动态块的拼装式工程结构构配件参数化设计方法，本方法是利用autocad动态块及属性块的功能完成工程结构构配件的标准件参数化模型设计，动态块及属性块功能为autocad软件2014以上版本自带功能，本方法着重于利用其自带的动态块及属性块功能完成工程结构构配件的标准件参数化模型设计，再将标准件参数化模型拼装成结构构配件的方法，如可应用于隧道结构构配件的设计，隧道结构构配件包括但不限于隧道衬砌、钢筋、钢架、洞口挡墙、端墙、明洞、明洞门、辅助坑道衬砌、辅助坑道洞门、洞室、水沟、弃渣挡墙等。参数化后的构配件具备通过调整外部参数可实现构配件尺寸的动态调整功能，通过提前预置的参数集批量修改参数的功能以及通过提前预设在构配件内的属性获得参数修改后的构配件属性变化值的功能等。
33.所谓拼装式是将工程结构构配件中外观形状接近的部分从主体结构中拆分出来，单独制作为主体结构的标准件，利用二维或三维软件制作参数化的标准件，再将标准件拼装为构配件的方法。
34.具体包括有以下步骤：
35.步骤1：将工程结构构配件中外观形状接近的部分从主体结构中拆分出来，单独制
作为主体结构的标准件，并分析各个标准件的几何关系，几何关系包括平行、共线、对称、相切、水平、垂直、角度、长、宽、高等。这些几何关系是实现标准件参数化的基础，将基本几何关系预置在标准件动态块中，可以使图形在预先限定好的范围内变化，并且可以减少动态块制作过程中参数赋值的数量，降低动态块制作的难度。如图2中的
②
通过对动态块施行对称约束则可只需要设定图形右半边的几何关系即可实现对整个对称图形的参数驱动。
36.确定制图基准点，制定基准点的目的是因为利用动态块制作的标准件是结构构配件的部件，在每个部件的制作过程中，预先确定好基准点，在标准件制作完成后，可以通过各个标准件的基准点快速实现构配件的装配。
37.如图2中的
①
即为标准件的基准点。确定基准点后分析标准件各节点与制图基点之间的关系，分析绘制构配件中需要设置为变量的几何要素，依据命名规则设置自定义变量，并赋默认值，如图2中的
③
即为自定义的拱圈圆心点与基准点间的垂直距离，通过自定义变量h210，赋初始默认值为21.2，再通过垂直距离约束将该变量施加到基点与拱圈圆心点间如图2中的
④
,最终实现参数对图形的驱动。自定义变量主要依据设计需求确定，如本例中的隧道净空尺寸、轨道结构高度、衬砌厚度、拱墙及仰拱圆弧转角角度、初期支护厚度、钢筋直径、钢筋保护层厚度、钢架尺寸、初期支护喷射混凝土厚度、挡墙高度、挡墙宽度、端墙厚度，在其他构配件设计过程中自定义变量可根据构配件的几何关系确定。
38.步骤2：利用autocad参数化功能中的几何约束功能，将分析得到的平行、共线(如图2中的
⑧
)、对称(如图2中的
②
)、水平(如图2中的
②
)、垂直(如图2中的
⑧
)等几何关系添加到标准件上，利用参数化功能中标注约束功能将角度(如图2中的
②
)、长(如图2中的
⑦
)、宽、高(如图2中的
③
)等参数赋值给标准件，直到实现标准件的动态块全约束，完成各个构配件的标准件制作。
39.步骤3：利用autocad参数化功能中的块特性表功能(如图2中的
⑨
)，将相互关联的参数分成组，预置在块特性表中(如图3)，附着于标准件动态块内，方便后续利用。
40.步骤4：利用autocad参数化功能中的属性定义功能，将需要提取的标准件属性赋值给属性块(如图4中的
②
)，附着于标准件动态块内，方便后续利用。
41.步骤5：将构配件的各个标准件(如图5中的
①
、
②
和
③
)根据需要组装起来，通过调整参数测试参数对构配件的驱动是否与预想的功能一直，调试无误后完成隧道结构构配件的制作(如图6和图7)。
42.步骤6：为构配件添加标注、注释及附属线条，完善构配件的参数化模型。
43.步骤1之前，需要制定标准化参数集合，制定标注化参数集时详细分析设计所涉及参数，参数命名要符合《铁路bim标准汇编》中的命名规则，同时结合设计实际，对命名参数进行系统管理，建立参数对照清单，方便构配件库建立时使用。
44.步骤2中，在为标准件添加约束时可模拟制图过程，分层次分步骤添加约束，约束添加完后通过autocad软件中的bconstatusmode命令检查约束是否添加完全，若标准件动态块约束不完全将影响后期使用，甚至会输出错误结果。
45.步骤3中，利用块特性表功能可以将相互关联的参数打包管理，通过块特性表下拉菜单选择预置好的参数集合实现标准件动态块的快速修改，是实现构配件标准化的利器。如：制作挡墙标准件时，由于挡墙厚度、挡墙墙趾宽度等参数与挡墙高度关联，则可通过块特性表功能，将挡墙的相关参数按照不同挡墙高度预置在块参数表内，在挡墙标准件动态
块制作完成后，通过下拉菜单选择不同的挡墙高度完成不同参数挡墙构配件的快速绘制(如图3)。
46.步骤4中，利用属性定义功能为标准件赋值的功能是为了后期标准件使用时实现其属性查询预留的数据接口(如图4)，其赋值的属性包括但不限于标准件的面积、材质、外观几何尺寸、说明等，当根据出图需要构配件未按实际比例制作时，其比例换算关系也可以通过属性定义功能进行调整。