一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法及系统，其中方法包括：基于道路平纵横的几何信息进行信息转换获取道路三维中心线和道路三维高程信息，基于道路三维中心线和道路三维高程信息分别建立铺面面层连续模型；基于装配式铺面面层连续模型的分板适应性确定匹配的铺面板块三维设计方法，建立装配式铺面板块模型；基于装配式铺面板中构造、构件与配筋预设设计方法和设计参数建立构造模型、构件模型与配筋模型；基于装配式铺面板块模型以及其构造、构件和配筋模型之间的空间关系，对各模型进行协同配准。与现有技术相比，本发明专利技术实现了装配式水泥混凝土铺面的数字化和信息化设计，提高了设计效率。提高了设计效率。提高了设计效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及装配式铺面结构
，尤其是涉及一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，装配式水泥混凝土铺面开始在道路和机场的快速维修、新建和改扩建工程中应用。在装配式水泥混凝土铺面的设计中，铺面板及其内部构造、构件、配筋等具有显著的三维尺寸与空间特性。因而，对装配式铺面进行高精度的三维设计是实现铺面板精准预制、现场精细装配的基础。
[0003]传统上，装配式铺面的设计多采用二维设计方法，其不足主要体现在：
[0004](1)面向设计对象的几何信息与非几何信息间联动性欠佳，信息的传递与表达途径有限，设计过程受到多余信息的干扰，存在面向单一设计对象的“信息孤岛”、“信息冗余”、“信息不一致”的现象；
[0005](2)由于二维设计中，设计对象间缺乏三维的参数化关联，使得二维设计方法无法高效应对装配式铺面结构中多对象的联动设计或方案修改；
[0006](3)二维设计中缺乏对设计数据管理的统一机制，面向设计对象的数据提取与调用功能受限，使得设计方案自检和信息统计难以开展。
[0007]由此可知，针对装配式铺面三维设计，亟须寻求一种信息化、参数化的设计方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了提供一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法及系统，提高了装配式水泥混凝土铺面三维质量、提高设计效率，实现了装配式水泥混凝土铺面的数字化和信息化设计。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法，包括以下步骤：
[0011]基于道路平纵横的几何信息进行信息转换获取道路三维中心线和道路三维高程信息，基于道路三维中心线和道路三维高程信息分别建立装配式铺面面层连续模型；
[0012]基于装配式铺面面层连续模型的分板适应性确定匹配的铺面板块三维设计方法，建立装配式铺面板块模型；
[0013]基于装配式铺面板中构造、构件与配筋预设设计方法和设计参数建立构造模型、构件模型与配筋模型；
[0014]基于装配式铺面板块模型及其构造模型、构件模型和配筋模型之间的空间关系，对各模型进行协同配准，得到装配式铺面三维模型。
[0015]所述基于道路平纵横的几何信息进行信息转换获取道路三维中心线和道路三维高程信息，包括：针对预设CAD二维图纸或预设CAD三维图纸提取道路三维中心线数据，针对预设道路三维测量表格数据提取道路三维高程信息。
[0016]针对预设CAD二维图纸提取道路三维中心线数据包括以下步骤：
[0017]判断CAD二维图纸中是否存在曲线，
[0018]若预设CAD二维图纸中仅存在直线，则：
[0019]将平面设计线记为l1，获取平面设计线的工程正方向向量a；
[0020]将纵断面设计线记为l2，获取其水平面投影的工程正方向向量b；
[0021]获取向量a与向量b之间的夹角α，将l2绕Z轴旋转α后，得到l2′
，使纵断面设计线在水平面的投影调整至与平面设计线平行；
[0022]在水平方向上平移l2′
，使其起点在水平面的投影与l1起点相重合，得到道路三维中心线l2″
；
[0023]若预设CAD二维图纸中存在曲线，则：
[0024]从道路平面图与纵断面图中获取道路平面设计线与纵断面设计线；
[0025]在道路平面设计线上设置控制点，根据各控制点桩号，在纵断面设计线上获取控制点Z轴坐标，绘制三维控制点；
[0026]使用B
‑
spline样条曲线节点，串连三维控制点生成道路三维中心线。
[0027]所述针对预设道路三维测量表格数据提取道路三维高程信息包括以下步骤：
[0028]基于道路三维高程信息将道路信息导入到Revit设计平台；
[0029]利用Dynamo的数据分析节点对表格数据中的三维高程数据进行读取与处理；
[0030]利用Revit的场地建模功能构建路表模型，直观反映装配式铺面的线形特征、三维高程设计信息、横截面宽度，使道路三维高程信息以曲面模型的形式可视化呈现。
[0031]所述基于道路三维中心线和道路三维高程信息分别建立装配式铺面面层连续模型包括以下步骤：
[0032]判断建模信息是道路三维中心线还是路标模型，
[0033]当建模信息是道路三维中心线时，在道路三维中心线上选取放样控制点，并在控制点处设置放样控制平面；在放样控制平面上绘制铺面面层连续模型在该处对应的横断面，将所绘制的横断面作为放样对象；执行放样操作，生成相应的三维实体模型；
[0034]当建模信息是路表模型时，构建以Dynamo的Surface.Thicken节点为核心的路表模型加工技术，使得模型几何造型由面状拉伸至体状，实现由路表模型向铺面面层连续模型的转变。
[0035]所述基于装配式铺面面层连续模型的分板适应性确定匹配的铺面板块三维设计方法包括：
[0036]当道路三维中心线仅由直线组成时，采用“拆分法”建立装配式铺面板块模型，在面层连续模型上直接进行装配式铺面板块的三维设计，具体包括：创建几何图形并将其放置于面层连续模型的指定处，使面层连续模型被拆分为多个装配式铺面板块模型；
[0037]当道路三维中心线中包含曲线时，采用“重构法”建立装配式铺面板块模型，通过面层连续模型关键信息的提取，重构铺面板块模型，具体包括：创建几何图形并将其放置于面层连续模型的指定处，并通过图形的交集处理获取面层连续模型在该处的横断面，再以此横截面作为放样对象，沿经修正的道路三维中心线放样，实现装配式铺面板块模型的重构。
[0038]构造模型、构件模型与配筋模型的建立方法包括：基于族文件的建模方法和基于
Dynamo节点的建模方法。
[0039]所述基于装配式铺面板块模型及其构造模型、构件模型和配筋模型之间的空间关系，对各模型进行协同配准，得到装配式铺面三维模型，包括以下步骤：
[0040]获取设计对象的空间位置信息和空间姿态信息，其中，获取设计对象的空间姿态信息包括对设计对象模型的空间姿态调整；
[0041]基于预设插件算法批量加载构造模型、构件模型和配筋模型；
[0042]基于装配式铺面板块模型的建模方法确定模型属性转换方法；
[0043]基于预设三维坐标系，获取配准对象间的空间关系描述数据；
[0044]基于预设传递路径获取模型外部的设计对象的设计参数并进行初次配准；
[0045]基于初次配准进行装配干涉检测，并进行协同配准优化；
[0046]完成协同配准优化，得到装配式铺面三维模型。
[0047]一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计系统，包括：
[0048]铺面面层连续模型建立模块，用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法，其特征在于，包括以下步骤：基于道路平纵横的几何信息进行信息转换获取道路三维中心线和道路三维高程信息，基于道路三维中心线和道路三维高程信息分别建立装配式铺面面层连续模型；基于装配式铺面面层连续模型的分板适应性确定匹配的铺面板块三维设计方法，建立装配式铺面板块模型；基于装配式铺面板中构造、构件与配筋预设设计方法和设计参数建立构造模型、构件模型与配筋模型；基于装配式铺面板块模型及其构造模型、构件模型和配筋模型之间的空间关系，对各模型进行协同配准，得到装配式铺面三维模型。2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法，其特征在于，所述基于道路平纵横的几何信息进行信息转换获取道路三维中心线和道路三维高程信息，包括：针对预设CAD二维图纸或预设CAD三维图纸提取道路三维中心线数据，针对预设道路三维测量表格数据提取道路三维高程信息。3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法，其特征在于，针对预设CAD二维图纸提取道路三维中心线数据包括以下步骤：判断CAD二维图纸中是否存在曲线，若预设CAD二维图纸中仅存在直线，则：将平面设计线记为l1，获取平面设计线的工程正方向向量a；将纵断面设计线记为l2，获取其水平面投影的工程正方向向量b；获取向量a与向量b之间的夹角α，将l2绕Z轴旋转α后，得到l2′
，使纵断面设计线在水平面的投影调整至与平面设计线平行；在水平方向上平移l2′
，使其起点在水平面的投影与l1起点相重合，得到道路三维中心线l2″
；若预设CAD二维图纸中存在曲线，则从道路平面图与纵断面图中获取道路平面设计线与纵断面设计线；在道路平面设计线上设置控制点，根据各控制点桩号，在纵断面设计线上获取控制点Z轴坐标，绘制三维控制点；使用B
‑
spline样条曲线节点，串连三维控制点生成道路三维中心线。4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法，其特征在于，所述针对预设道路三维测量表格数据提取道路三维高程信息包括以下步骤：基于道路三维高程信息将道路信息导入到Revit设计平台；利用Dynamo的数据分析节点对表格数据中的三维高程数据进行读取与处理；利用Revit的场地建模功能构建路表模型，直观反映装配式铺面的线形特征、三维高程设计信息、横截面宽度，使道路三维高程信息以曲面模型的形式可视化呈现。5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维设计方法，其特征在于，所述基于道路三维中心线和道路三维高程信息分别建立装配式铺面面层连续模型包括以下步骤：判断建模信息是道路三维中心线还是路标模型，当建模信息是道路三维中心线时，在道路三维中心线上选取放样控制点，并在控制点
处设置放样控制平面；在放样控制平面上绘制铺面面层连续模型在该处对应的横断面，将所绘制的横断面作为放样对象；执行放样操作，生成相应的三维实体模型；当建模信息是路表模型时，构建以Dynamo的Surface.Thicken节点为核心的路表模型加工技术，使得模型几何造型由面状拉伸至体状，实现由路表模型向铺面面层连续模型的转变。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵彩，赵鸿铎，马鲁宽，凌建明，钱鑫，成可，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：