基于3Dexperience的米字形节点参数化三维建模方法与流程

基于3dexperience的米字形节点参数化三维建模方法
技术领域
1.本发明属于建筑结构bim建模技术领域，更具体地，涉及一种基于3dexperience平台的空间米字形节点钢筋参数化三维建模方法。


背景技术：

2.随着现代社会对建筑外形复杂多样的追求，空间米字形节点由于其受力体系合理等特点在建筑领域中得到越来越广泛的应用。空间米字形节点的空间定位关系比较复杂，节点处梁柱构件数量较多，导致钢筋数量较一般节点会成倍增加。目前现场施工仍然主要以二维图纸为依据，再结合相关规范图集和图纸中标注进行施工。
3.这种方式，对于空间米字形这类复杂节点，会存在由于理解误差，导致节点梁柱空间定位不准确，钢筋绑扎位置不准确等问题，最终影响工程进展。


技术实现要素：

4.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种基于3dexperience平台的空间米字形节点钢筋参数化三维建模方法，解决现有的bim建模技术中的上述缺陷。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于3dexperience平台的空间米字形节点钢筋参数化三维建模方法，包括：
6.(1)创建米字形节点区域弧形梁和圆柱的参数化三维模型模板；
7.(2)根据节点圆柱和弧形梁的起始点坐标建立米字形节点骨架线模型；
8.(3)调用创建的参数化三维模型模板生成米字形节点的lod200级别三维模型；
9.(4)将米字形节点的lod200级别三维模型进行升级并调整圆柱和弧形梁钢筋及端部连接构造参数，得到米字形节点的lod300级别钢筋三维模型；
10.(5)创建米字形节点圆柱和弧形梁的纵筋定位板；
11.(6)使用mbd技术对lod300级别三维模型进行三维标注，并生成钢筋材料表，作为现场施工依据。
12.在一些可选的实施方案中，所述参数化三维模型模板包括混凝土构件模板和构件钢筋模板。
13.在一些可选的实施方案中，步骤(4)包括：
14.(4.1)批量提升节点区域弧形梁和圆柱的lod级别；
15.(4.2)根据结构设计软件计算出的钢筋配筋面积，修改钢筋参数得到弧形梁的初步钢筋三维模型；
16.(4.3)根据结构设计软件计算出的钢筋配筋面积，分别修改主柱和斜柱的钢筋参数，得到所有主柱和斜柱的初步钢筋三维模型；
17.(4.4)以下层主柱钢筋为主，分析梁以及斜柱和主柱的钢筋干涉碰撞，对于和主柱有碰撞的梁钢筋和斜柱钢筋，调整相邻钢筋定位点，避免干涉；
18.(4.5)调整包含主柱和斜柱的上层柱的纵筋定位点，保证和下层柱钢筋能进行机
械连接，最终完成空间米字形节点钢筋的三维模型建模。
19.在一些可选的实施方案中，步骤(4.2)包括：
20.(4.2.1)修改梁上部纵向钢筋及下部纵向钢筋根数和钢筋规格；
21.(4.2.2)测量梁端到端部柱外侧以及端部柱中心线的距离；
22.(4.2.3)根据梁端到端部柱外侧以及端部柱中心线的距离，分别修改上部纵向钢筋及下部纵向钢筋的直锚长度参数值；
23.(4.2.4)根据钢筋规格调整上部纵向钢筋和下部纵向钢筋端部弯锚长度；
24.(4.2.5)复制已有箍筋，通过替换相应主筋，创建弧形梁第二肢箍筋。
25.在一些可选的实施方案中，步骤(4.5)包括：
26.(4.5.1)提取下层柱起始纵筋上端定位点，将此点替换至上层柱起始钢筋下端定位点；
27.(4.5.2)查看下层柱其他每根钢筋定位点和起始钢筋定位点角度，更新此角度值至上层柱钢筋对应角度值中，完成空间米字形节点钢筋的三维模型建模。
28.其中，在步骤(4)中，使用渐进式建模方法，当创建完lod200级别模型后，可批量一键生成米字形节点钢筋的初步三维模型；基于初步的节点钢筋三维模型，只需要修改参数或者少量的建模工作，即可获得精确的空间米字形节点钢筋三维模型。
29.在一些可选的实施方案中，在步骤(5)中，钢筋尺寸定位板进行参数化建模，可以根据实际工程修改相关参数调节定位板截面尺寸及主筋穿越孔尺寸，以准确定位构件钢筋，防止钢筋位置偏差。(注：混凝土浇筑前需拆除钢筋定位板)
30.在一些可选的实施方案中，在步骤(6)中，读取参数化生成的空间米字形节点钢筋节点的骨架线、截面以及钢筋信息，可以在lod300级别三维模型里进行梁柱空间定位、梁柱截面、以及钢筋的三维标注，并生成钢筋材料表，作为现场施工依据。
31.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
32.本发明通过创建节点梁柱骨架线以及梁柱模板来快速建立节点钢筋三维模型，并且具有很好的可视化效果，提高了建模速度和准确性，为创建空间米字形节点钢筋提供了有效的建模方法。本发明创建的参数化三维模型中钢筋定位板可指导施工中精确定位复杂节点钢筋，进而实现空间米字形节点钢筋的精确定位，对钢筋规格、数量、间距等参数读取和修改都很方便；通过准确的三维模型，结合三维标注，可快速理解节点构造，避免图纸理解误差而产生的返工误工，提高现场施工效率。
附图说明
33.图1是本发明实施例提供的一种方法流程图；
34.图2是本发明实施例提供的一种在3de平台中创建的弧形梁和圆柱的lod200级别三维模型模板(类revit族库)；
35.图3是本发明实施例提供的一种在3de平台中创建的弧形梁和圆柱的lod300级别三维模型模板(类revit族库)；
36.图4是本发明实施例提供的一种空间米字形节点梁柱骨架线；
37.图5是本发明实施例提供的一种空间米字形节点lod200三维模型；
38.图6是本发明实施例提供的一种构件的从lod200提升至lod300的界面示意图；
39.图7是本发明实施例提供的一种的空间米字形节点lod300钢筋三维模型；
40.图8是本发明实施例提供的一种空间米字形节点区域弧形梁和圆柱钢筋定位板布置；
41.图9是本发明实施例提供的一种弧形梁和圆柱钢筋定位板三维模型；
42.图10是本发明实施例提供的一种空间米字形节点三维标注；
43.图11是本发明实施例提供的一种由3de平台导出的钢筋材料表。
具体实施方式
44.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
45.本发明方法采用3dexperience平台的建模模块编制空间米字形节点钢筋参数化三维建模的流程，通过创建节点梁柱骨架线以及梁柱模板来快速建立节点钢筋三维模型(模型中已考虑钢筋的锚固及机械连接)，并进行三维标注和钢筋材料表统计。通过准确的空间米字形节点钢筋的三维模型，结合三维标注，可快速理解节点构造，准确定位节点钢筋排布，避免钢筋位置偏差而产生的返工误工，提高现场施工效率。
46.如图1所示，本发明提供了一种基于3dexperience平台的空间米字形节点钢筋参数化三维建模方法，主要包括以下步骤：
47.s1：创建米字形节点区域弧形梁和圆柱的参数化三维模型模板(类revit族库)，具体可以包含以下两类模板：
48.s1.1：混凝土构件模板，模板参数包含构件截面尺寸，构件定位偏移数值、构件材料规格，模板及参数初始值参考图2所示；
49.s1.2：构件钢筋模板，模板参数除了s1.1所列参数外，还包含钢筋参数，包括钢筋牌号、钢筋保护层厚度、纵筋/箍筋规格、钢筋数量、箍筋加密区或非加密区间距等，模板及参数初始值可以参考图3所示。
50.其中，图2和图3中的参数初始值为示意性的，还可以为其他数值。
51.s2：根据节点圆柱和梁的起始点坐标建立节点骨架线模型，圆柱骨架线为其中轴线，梁骨架线为顶标高面梁中心线，如图4所示；
52.s3：调用步骤s1创建的模板，分别修改弧形梁和圆柱的截面尺寸(如弧形梁的截面为800
×
1100，主柱的截面为)，生成米字形节点的lod200级别三维模型，如图5所示；
53.s4：将图5中的模型进行lod级别升级，并调整钢筋参数得到图7所示米字形节点钢筋三维模型(lod300级别)，具体流程如下；
54.s4.1：批量提升节点区域弧形梁和圆柱的lod级别，提升界面如图6所示；
55.s4.2：根据结构设计软件计算出的钢筋配筋面积，修改钢筋参数得到弧形梁的初步钢筋三维模型，具体步骤如下：
56.s4.2.1：修改梁上部纵向钢筋及下部纵向钢筋根均为8根，钢筋规格为c20；
57.s4.2.2：测量梁端到端部柱(图中未显示端柱模型)外侧以及端部柱中心线的距
离；
58.s4.2.3：根据s4.2.2测量值，修改上部纵向钢筋的直锚长度参数值，如第一根上部纵筋直锚长度修改为250mm，依次修改其他钢筋保证上部纵筋直锚至端部柱外侧钢筋内侧且不小于0.4labe；依次修改下部纵向钢筋的直锚长度参数值，保证钢筋筋直锚长度满足规范和图集要求；
59.s4.2.4：上部纵向钢筋和下部纵向钢筋端部弯锚长度均为15d，可跟随钢筋规格修改自动调整；
60.s4.2.5：复制已有箍筋，通过替换相应主筋，快速创建弧形梁第二肢箍筋。
61.s4.3：根据结构设计软件计算出的柱钢筋配筋面积，修改主柱1的纵筋根数为16根，纵筋规格为c25，主柱1上端预留钢筋机械连接长度随纵筋规格可自动调整，复制已有箍筋并替换相应纵筋快速修改圆柱所有箍筋；参照以上步骤依次修改主柱2～斜柱4的纵筋和箍筋布置，得到所有柱的初步钢筋三维模型；
62.s4.4：以主柱1钢筋为主，分析梁以及斜柱和主柱的钢筋干涉碰撞，对于和主柱有碰撞的梁钢筋和斜柱钢筋，调整相邻钢筋定位点，避免干涉；
63.s4.5：依次调整上层柱(主柱2、斜柱3和斜柱4)的纵筋定位点，保证和下层柱钢筋能进行机械连接。具体实现方法如下：
64.s4.5.1：提取下层柱如主柱1起始纵筋上端定位点，将此点替换至上层柱主柱2起始钢筋下端定位点；
65.s4.5.2：查看主柱1其他每根钢筋定位点和起始钢筋定位点角度，更新此角度值至主柱2钢筋对应角度值中；
66.s4.5.3：按s4.5.1和s4.5.2依次调整其他上层柱的钢筋定位点，即可实现和下层柱钢筋能进行机械连接，最终完成空间米字形节点钢筋的三维模型建模。
67.s5：在弧形梁和柱的两端约1/3位置处分别创建2块定位板以固定纵向钢筋，定位板示意图见图8；
68.定位板进行参数化建模，其截面尺寸同节点区域弧形梁或柱的截面规格，建议纵筋穿越圆孔直径等于对应钢筋公称直径加上4mm，如纵筋规格为c25的定位板纵筋穿越孔直径为29mm，可根据实际情况进行调整。米字形节点区域弧形梁和圆柱的钢筋定位板三维模型如图9所示。(注：混凝土浇筑前需拆除此钢筋定位板)。
69.s6：使用基于模型定义的表述方法(model based definition，mbd)技术对步骤s4生成的钢筋三维模型进行三维标注(如图10所示)，并生成钢筋材料表(如图11所示)，作为现场施工依据。
70.需要指出，根据实施的需要，可将本技术中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
71.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。