专利名称：一种三维混凝土结构配筋交互方法
技术领域：
本发明涉及一种配筋方法，更具体地说，尤其涉及一种三维混凝土结构配筋交互方法。
背景技术：
混凝土结构是在建筑行业中被大量采用的一种重要的建筑结构形式，而在混凝土结构设计中，配筋设计又是一项必不可少的内容。混凝土结构配筋设计本身难度并不是很高，但其工作量大、细节繁琐，往往耗费设计人员大量的时间和精力。配筋设计从最初的手绘图纸到后来二维的计算机辅助配筋，目前已逐渐发展为三维的计算机配筋建模。CAD技术的引入，从很大程度上减轻了配筋设计人员的工作量，特别是有效的降低了设计过程中编辑和修改的难度，同时，三维配筋建模能很好的适应配筋设计与其它相关设计领域进行协同的趋势，实现工程数据的共享。 三维计算机配筋建模相对于二维模式下的配筋设计，本身会包含更多的交互内容，而实际的设计项目中，钢筋组成千上万，交互量就更显庞大，因此，找到一种有效的交互方法，能很好的提高配筋设计人员的工作效率。现有的三维混凝土结构配筋设计软件，没有形成逻辑清晰的交互流程结构，往往将所有设计内容同时呈现给设计人员，不区分设计的先后顺序，不对设计项进行合理的功能性分块，整个交互缺乏条理性；同时，设计结果只有在全部或大部分设计过程完成并由设计人员确定后才会更新，过程中的设计动作没有在对应的三维模型上即时的得到反馈，设计人员无法根据三维模型的变化实时的判断单个设计动作的正确性和合理性；另外，对于特殊形状的钢筋，大多没有提供有效的、灵活的和完备的方式对其进行配置；最后，交互过程中存在频繁的对构件上几何的拾取操作，当目标几何被其它面遮挡而无法拾取到时，往往通过旋转视图的方式处理，不但容易打断当前的设计思路，对于大构件模型、复杂构件模型，旋转视图的操作本身就极为不便。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有三维混凝土结构配筋设计软件在交互方面存在的不足，提供一种逻辑清晰简洁、友好性强、灵活性及完备性较好的三维混凝土结构配筋交互方法。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样的一种三维混凝土结构配筋交互方法，包括以下步骤I)构造主配筋截面选定主配筋构件，定义切割平面对其进行切割，形成主配筋截面；选定主配筋构件后，在主配筋构件的中部构造一个法向为(0，0，1)的默认切割平面，该切割平面以黑色的矩形平面示意。以切割平面对主配筋构件进行切割，得到的截面作为主配筋截面，主配筋截面只表示为轮廓线，轮廓线以白色虚线显示。如果默认的主配筋截面不满足设计的需要，则可以选择构件上的一条直线边并以其方向或选择构件上的一个平表面并以其法向作为新的切割平面的法向，还可以拖动切割平面以更改切割位置，主配筋截面随切割平面的变化实时更新。2)扩展辅助配筋截面当主配筋截面不能满足设计的需要时，另选定一个或多个辅助配筋构件，用已经定义的切割平面对它们进行切割，形成一个或多个辅助配筋截面。主配筋截面与辅助配筋截面共同组成了完整的配筋截面；在选择辅助配筋构件时，如果需要选择多个，则须按住Ctrl键进行选择。辅助配筋截面与主配筋截面的表示方式一样，通过白色虚线的轮廓线显示；新的钢筋组被创建后，其对应的基本信息同时被初始化为默认值，其中，以未被所属构件下的其它钢筋组占用的最小的正整数作为新钢筋组的默认编号 3)创建钢筋组创建新的钢筋组，该钢筋组归属步骤I)中选定的主配筋构件，系统初始化新钢筋组的基本信息，基本信息包括编号、作用类型、材料、直径等，如自动为其分配在所属构件下的编号；钢筋组为配筋设计的基本单元，钢筋组在所属构件下有唯一的编号，同一钢筋组下的所有钢筋具有统一的作用类型、构件类型、材料、直径、备注等，所有这些属性连同编号一起作为钢筋组的基本信息；4)设置钢筋组基本信息对钢筋组基本信息中各个属性的初始值进行确认，按设计要求进行相应的修改和调整；5)创建子钢筋组一个钢筋组下可包含多个形状不同的子钢筋组，而同一个子钢筋组下的钢筋的形状是相同或相似的。此步骤在步骤3)生成的钢筋组下，创建一个新的子钢筋组；所述的子钢筋组为钢筋造型的最小单元，同一子钢筋组下的所有钢筋形状相同或相似，一个钢筋组下可有多个子钢筋组；所述的子钢筋组下的钢筋的筋面法向，即钢筋的中心线所处或所确定的平面的法向，为步骤I)中构造的主配筋截面的法向；6)对子钢筋组的主体部分进行草图造型钢筋的主体部分是指除去两端的锚固和弯钩之后剩下的部分。此步骤在构造好的配筋截面上，通过两种方式对子钢筋组主体部分的各个段进行造型，一种是拾取配筋截面的边作为约束几何，对应的钢筋段与该截面边平行，另一种是添加自由段，通过相关的参数对其进行约束定义；所述的通过添加自由段构造子钢筋组主体段的方式，提供两种自由段的形式直段和圆弧段；所述的通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造子钢筋组主体段的方式，除了通过截面边的约束使主体段与该截面边平行外，还需设定相关的参数，包括以下几个(I)长度，即主体段的长度；(2)导向，导向有正向和反向两个取值，默认值为正向；若为第一个主体段，则任取一个与截面边平行的向量，依次检查其x、y、z分量值，当前分量值为0时，继续检查下一个分量值，当前分量值为正数时，停止检查且不做任何处理，当前分量值为负数时，将该分量取绝对值并停止检查，处理后的向量所确定的方向即为主体段的正向。正向的反方向即为反向。不然，若前一个主体段通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造，则转向前一主体段的约束截面边对应的构件表面的内方向一侧即为正向，若前一个主体段通过添加直段的方式构造，则转向配筋截面的法向与前一主体段的走向叉乘所得方向一侧即为正向，若前一个主体段通过添加圆弧段的方式构造，则当前主体段只能沿圆弧段末端切线延伸方向，当前主体段的导向固定为正向。(3)参考缘，参考缘有内缘、中心线、外缘三个取值，如果所属钢筋组的作用类型为箍筋或拉筋，则参考缘的默认值为内缘，否则为外缘。参考缘确定钢筋与约束截面边所对应构件表面的距离的度量基准缘面，与约束截 面边所对应构件表面平行的平面可以从两侧与钢筋段相切，沿对应构件表面外方向一侧的相切面即为外缘面，另一侧的相切面即为内缘面；其中，约束截面边所对应的构件表面即为与步骤(I)中确定的切割平面相交形成该约束截面边的构件表面。(4)距离值，钢筋段的参考缘与约束截面边对应的构件表面之间的距离，距离值的默认值为1，结合距离单位的默认值为保护层厚度，即默认的距离为I倍的保护层厚度。(5)距离单位，距离单位有mm和保护层厚度两个取值，距离单位的默认值为保护层厚度。(6)保护层厚度，保护层厚度是构件表面向内保留的一段距离，该距离内一般不宜布置钢筋，以保护钢筋不受外部环境的破坏。构件的每个表面都对应一个保护层厚度，修改该值则以该表面作为约束几何的的对象都可能受影响。当一个构件表面第一次被选取作为约束几何时，其默认的保护层厚度为50mm。同时，本步骤中，所述的子钢筋组的主体部分，其第一个主体段不能为圆弧段，SP第一个主体段或者通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造，此时，其走向，即从首端到末端的方向，可通过约束截面边及相关参数确定；或者通过添加直段的方式构造，此时，需要设置其走向，默认的走向为依次检查(1，0，0)，(0,1,0), (0,0,1)三个向量，找到与主配筋截面法向不平行的第一个，然后将该向量投影到配筋截面上所得的向量；同时，最后一个主体段也不能为圆弧段。进一步地，所述的子钢筋组的主体部分，不能连续添加两个圆弧段形式的自由段。所述的自由段中的直段通过以下三个参数进行约束构造(I)长度，即对应的主体段的长度，默认值为IOOOmm ；(2)导向，导向有正向和反向两个取值，默认值为正向；若为第一个主体段，则导向固定为正向；不然，若前一个主体段通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造，则转向前一主体段的约束截面边对应的构件表面的内方向一侧即为正向，若前一个主体段通过添加直段的方式构造，则转向配筋截面的法向与前一主体段的走向叉乘所得方向一侧即为正向，若前一个主体段通过添加圆弧段的方式构造，则当前主体段只能沿圆弧段末端切线延伸方向，当前主体段的导向固定为正向。(3)偏转角度，偏转角度为当前主体段的走向与前一个主体段的末端延伸方向的夹角。若为第一个主体段，则偏转角度固定为0 ;若前一个主体段通过添加圆弧段的方式构造，则当前主体段只能沿圆弧段末端切线延伸方向，当前主体段的偏转角度也固定为0 ;其它情况下，偏转角度的取值范围为(0，180)。所述的自由段中的圆弧段通过以下三个参数进行约束构造
(I)弯曲内径，即圆弧段的内缘直径。(2)导向，导向有正向和反向两个取值，默认值为正向。若前一个主体段通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造，则圆弧段向前一主体段的约束截面边对应的构件表面的内方向一侧弯曲即为正向，若前一个主体段通过添加直段的方式构造，则圆弧段向 配筋截面的法向与前一主体段的走向叉乘所得方向一侧弯曲即为正向。(3)弯曲角度，S卩圆弧段对应的圆心角。本步骤中，若不同主体段的约束之间发生冲突，则不同的约束之间存在优先级，通过配筋截面的边对主体段进行的平行约束和相关的表面距离约束以及针对自由圆弧段的弯曲内经约束和针对自由直段的偏转角度约束具有最高的优先级，其次为自由圆弧段的弯曲角度约束，长度约束优先级最低。例如，若在一个自由直段之后通过拾取配筋截面的边作为约束构造了另一个主体段，但给该自由直段设定的长度约束与将其与下一段连接所需的实际长度不等，此时，不能调节下一段的截面边约束相关的参数，而是自动调节自由直段的长度约束以消除冲突。7)对子钢筋组的端部进行设置按设计的需要，对子钢筋组主体部分两端的定位信息进行修改和调整，如更换用于对端部进行约束定位的截面边或截面顶点。同时，可分别在两端选择添加锚固和弯钩，设置相关的属性；其中所述的对子钢筋组两端的定位是按以下方式进行的(I)对于首端，如果第一个主体段为自由直段，则以配筋截面的一个顶点作为约束进行定位，此时，须在两个方向上设置首端与定位顶点之间的距离，一个方向为第一个主体段的走向，另一个为配筋截面的法向与第一个主体段的走向差乘得到的方向，默认的定位点为主配筋截面的沿第一个主体段的走向上处在最后面的一个顶点；如果第一个主体段以配筋截面的边作为约束，则首端以配筋截面的一条边作为约束进行定位，此时，须设置首端与定位边之间的距离。(2)对于末端，通过最后一个主体段的长度约束已经足够对其进行定位，但如若不方便确定最后一个主体段的长度，也可选定配筋截面上的一条边作为约束对末端进行定位，并设置末端与定位边之间的距离。默认为通过长度约束进行定位。同时，本步骤中，所述的锚固有避让障碍和穿越障碍两种形式，避让障碍为对应的端部向外延伸设定的锚固长度，过程中若被某条配筋截面边，也即该边对应的构件表面所阻挡，而此时延伸长度仍不足锚固长度，则改变方向，沿该配筋截面边继续延伸，偏转点通过设置钢筋与该障碍截面边对应构件表面，称为锚固分布面的距离确定；穿越障碍则不考虑钢筋是否被构件表面阻挡，锚固部分一直向外延伸。如果添加的锚固其形式为避让障碍，则还需设置对应的导向属性，当锚固出现偏转时，导向属性确定其向哪一侧偏转，导向有正向和反向两个取值，其中向相邻主体段的约束截面边对应构件表面的内方向一侧为正向。本步骤中，只有第一个主体段以配筋截面的边作为约束进行构造，才能添加首端锚固，只有最后一个主体段以配筋截面的边作为约束进行构造且主体部分的末端以配筋截面的边作为约束进行定位，才能添加末端锚固。进一步地，本步骤中所述的弯钩包含弯曲内径、弯曲角度、平直长度及导向四个属性。其中，导向确定弯钩向哪一侧弯曲，导向有正向和反向两个取值，如果相邻的钢筋段有对应的约束截面边，则向该约束截面边对应构件表面的内方向一侧为正向，不然，正向为配筋截面的法向与弯钩对应端延伸方向叉乘所得方向确定的一侧。对于新创建的子钢筋组，虽然钢筋还未进行实际的布置，但通过在配筋截面上引入一根示例钢筋，这些步骤中所进行的任何设计动作仍可在示例钢筋上得到实时的反馈。8)布置子钢筋组通过成对拾取构件上的顶点或与配筋截面平行的平表面作为区间两端的定位约束确定一个或多个布置区间，设置各个布置区间的钢筋间距，然后以在配筋截面上构造好的钢筋的形状草图作为模子，经过相应的平移变换，完成整个子钢筋组的布置；所述的以形状草图作为模子进行平移变换，具体为，首先为每一个非自由圆弧段确定分布平面法向，以配筋截面边作为约束构造的段，其分布平面法向即为约束截面边对应构件表面的外方向，而对于自由直段，其分布平面法向为该自由直段走向与布置方 向叉乘所得的方向，然后，任意两个非自由圆弧段之间的结点的平移变换方向即可确定为它们对应的分布平面法向叉乘所得的方向。布置方向可设置为任意与配筋截面法向不垂直的方向，默认为配筋截面法向。钢筋的间距是在布置方向上进行控制的。9)完成一个子钢筋组的布置后，可回到步骤5)，基于当前构造好的配筋截面在当前的钢筋组下，开始配置一个新的子钢筋组，也可回到步骤3)，基于当前配筋截面开始配置一个新的钢筋组，或者直接退出整个交互。在交互流程行进过程中，除了依次进行下一个未进入的流程步的设计之外，也可回到之前已经走过的流程步，根据需要对相关的设计项进行即时的编辑和修改，但不可跳过还未到达的且为必要的流程步，即在进入某个流程步之前，处在其前面的必要流程步必须已确认完成。本发明通过采用上述方法后，通过基于流程控制向设计人员提供引导式的配筋交互，使交互过程的逻辑更为清晰和有序；同时，通过引入配筋截面上的示例钢筋，使交互过程中的任何一个设计动作都能在模型上得到即时的反馈，设计人员可以实时的观察设计结果，及时发现错误，设计过程也更为直观；另外，引入通过添加自由段构造钢筋主体段的方式，从而提供对特殊形状钢筋的灵活的、相对完备的造型方式；最后，提供了不需旋转构建模型，通过逐级隐藏遮挡面对被遮挡几何进行拾取的方法，保证当前设计思路不因视图方向的改变而受到干扰，也避免了对大构件模型、复杂构件模型进行旋转时的不方便，使对构件几何的拾取更为高效和简便。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。图I、为本发明的流程结构示意图；图2、为本发明交互流程控制面板示意图；图3、为本发明实施例配置港口工程中靠船构件预制部分的吊环钢筋组时构造主配筋截面的示意图；图4、为本发明实施例吊环钢筋组基本信息设置面板示意图；图5、为本发明实施例吊环子钢筋组主体部分草图造型的交互示意图6、为本发明实施例吊环子钢筋组端部设置的交互示意图；图7、为本发明实施例布置吊环子钢筋组的交互示意图；图8为本发明实施例拾取被遮挡几何时隐藏遮挡面的交互示意图；图9、为本发明实施例结束交互流程的示意图。
具体实施例方式参阅图I所示，本发明的一种基于流程控制的引导式的三维混凝土结构配筋交互方法，具体包括以下步骤
步骤S01，选定主配筋构件，定义切割平面对其进行切割，形成主配筋截面；若步骤SOl构造的主配筋截面不能满足设计的需要，则进入步骤S02，选定一个或多个辅助配筋构件，用步骤SOl中的切割平面对它们进行切割，形成一个或多个辅助配筋截面，否则进入步骤S03 ；步骤S03，创建新的钢筋组，该钢筋组归属步骤SOl中选定的主配筋构件，系统初始化新钢筋组的基本信息(包括编号、作用类型、材料、直径等等)，如自动为其分配在所属构件下的编号；步骤S04，对钢筋组基本信息中各个属性的初始值进行确认，按设计要求进行相应的修改和调整；步骤S05，在步骤S03生成的钢筋组下，创建一个新的子钢筋组；步骤S06，在构造好的配筋截面上，通过两种方式对子钢筋组主体部分的各个段进行造型，一种是拾取配筋截面的边作为约束几何，对应的钢筋段与该截面边平行，另一种是添加自由段，通过相关的参数对其进行约束定义；步骤S07，按设计的需要，对子钢筋组主体部分两端的定位信息进行修改和调整，如更换用于对端部进行约束定位的截面边或截面顶点，同时，可分别在两端选择添加锚固和弯钩，设置相关的属性；步骤S08，通过成对拾取构件上的顶点或与配筋截面平行的平表面作为区间两端的定位约束确定一个或多个布置区间，设置各个布置区间的钢筋间距，然后以在配筋截面上构造好的钢筋的形状草图作为模子，经过相应的平移变换，完成整个子钢筋组的布置；步骤S09结束后，当前子钢筋组的配置已经完成，此时，如果要基于当前配筋截面在当前钢筋组下继续配置新的子钢筋组，则进入步骤S05，如果要基于当前配筋截面继续配置新的钢筋组，则进入步骤S03，否则进入步骤S09，结束当前的交互过程。
图2所示的交互流程控制面板中，当前状态下已经进行或可以进行的流程步对应的选项按钮将被点亮呈激活状态，而当前状态下未到达的不可以进入的流程步对应的选项按钮则被置灰。以下通过对港口工程中靠船构件预制部分的吊环钢筋组进行配置的过程，详细说明上述的交互流程I)点击图2所示的交互流程控制面板上的“构造截面”按钮，进入“构造主配筋截面”流程步。选定靠船构件作为主配筋构件，参看图3，M301所指为靠船构件的预制部分，M302所指为示意切割平面的矩形面，M303所指为拖动切割平面的轴线，M304所指为主配筋截面的白色虚线轮廓线。
点击构件的一条直线段边或一个平表面，则将以该直线段的方向或该平表面的法向作为新切割面的法向，在点击位置处切割形成新的主配筋截面。拖动M303所指的轴线可更改切割面的位置。2) “扩展辅助配筋截面”一步为可选步骤。配置吊环钢筋组不需要扩展辅助配筋截面，故直接跳过该步。3)点击图2所示的交互流程控制面板上的“创建钢筋组”按钮，生成新的钢筋组，系统自动初始化钢筋组的基本信息，例如，因靠船构件下无其它钢筋组，故为吊环钢筋分配I号作为编号。4)点击图2所示的交互流程控制面板上的“基本信息”按钮，对已被初始化的吊环钢筋组基本信息的各个属性项进行确认和调整。参看图四，系统已为吊环钢筋组基本信息的各个属性项给出了初始值，应根据设计的要求进行调整，如更改编号为7号、更改直径为 32mm等等。5)点击图2所示的交互流程控制面板上的“创建钢筋子组”按钮，在当前的吊环钢筋组下生成一个新的子钢筋组。6)点击图2所示的交互流程控制面板上的“草图造型”按钮，对吊环子钢筋组的三个主体段在配筋截面上进行草图造型。参看图5，左侧为三维模型视图区，右侧为参数设置面板。第一个主体段通过拾取E501所指的配筋截面边作为约束进行构造，S501所指的钢筋段为其在配筋截面上对应的示例钢筋段(示例钢筋段的直径为实际直径的两倍)，P501为其对应的一行参数，参数已做过相应的调整，如长度由默认的IOOOmm调整为1080mm。第二个主体段通过添加圆弧段的方式构造，S502所指的钢筋段为其在配筋截面上对应的示例钢筋段，P502为其对应的一行参数。第三个主体段通过添加直段的方式构造，S503所指的钢筋段为其在配筋截面上对应的示例钢筋段，P503为其对应的一行参数。图5中，钢筋段列表下不同造型方式的主体段对应的参数行均统一为相同的格式，但对于不同的造型方式，这些参数项中的有效部分是不一样的。由于第一个主体段以配筋截面边作为约束进行构造，故起点走向已经被该约束截面边确定，不需再单独设置。布置方向默认与配筋截面法向一致。7)点击图2所示的交互流程控制面板上的“端部定位”按钮，对吊环子钢筋组的两端进行设置。参看图6，主体部分的首端默认以E601所指的截面边作为约束进行定位，现将其调整为以E602所指的的截面边作为约束进行定位，首端定位的相关参数如P601所指的参数行所示。主体部分的末端以最后一个主体段的长度约束作为默认的定位，不需调整。勾选C602和C603所指的首端弯钩和末端弯钩选项，对应的参数行分别如P602和P603所指，参数项按设计要求进行了相应的调整。首端弯钩和末端弯钩在配筋截面上的示例分别如S602和S603所指。8)点击图2所示的交互流程控制面板上的“布置定位”按钮，对吊环子钢筋组进行布置，只需在一个布置区间里进行布置。参看图7，拾取F701所指的梯形平表面作为布置区间始端的定位几何，对应的参数行如P701所指，拾取F702所指的梯形平表面作为布置区间末端的定位几何，对应的参数行如P702所指。布置区间的钢筋间距通过钢筋根数控制，设置为两根。S701所指为最终布置所得的实际钢筋。在拾取F701所指的梯形平表面时，其被顶层的矩形平表面遮挡，无法拾取到，此时，在遮挡面上鼠标右键单击，在弹出的右键菜单上选择“隐藏当前面”选项，即可将对应的遮挡面隐去。参看图8，M801所指即为“隐藏当前面”选项。
完成当前的吊环子钢筋组的布置后，在视图区右键单击，弹出的右键菜单如图9所示，点击M901所指的“结束创建钢筋子组”选项，则可基于当前配筋截面在当前钢筋组下继续配置新的子钢筋组，点击M902所指的“结束创建钢筋组”选项，则可基于当前配筋截面继续配置新的钢筋组，点击M903所指的“结束草图配筋模式”选项，则退出整个交互流程。
权利要求
1.一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，包括下述步骤(1)构造主配筋截面 ，选定主配筋构件，定义切割平面对其进行切割，形成主配筋截面；(2)创建钢筋组，该钢筋组归属步骤(I)中选定的主配筋构件，系统初始化新钢筋组的基本信息；(3)设置钢筋组基本信息，对钢筋组基本信息中各个属性的初始值进行确认，按设计要求进行相应的修改和调整；(4)创建子钢筋组，一个钢筋组下可包含多个形状不同的子钢筋组，而同一个子钢筋组下的钢筋的形状是相同或相似的；(5)对子钢筋组的主体部分进行草图造型，钢筋的主体部分是指除去两端的锚固和弯钩之后剩下的部分；(6)对子钢筋组的端部进行设置，按设计的需要，对子钢筋组主体部分两端的定位信息进行修改和调整；(7)布置子钢筋组，通过成对拾取构件上的顶点或与配筋截面平行的平表面作为区间两端的定位约束确定一个或多个布置区间，设置各个布置区间的钢筋间距，然后以在配筋截面上构造好的钢筋的形状草图作为模子，经过相应的平移变换，完成整个子钢筋组的布置；(8)完成一个子钢筋组的布置后，可回到步骤(4)，基于当前构造好的配筋截面在当前的钢筋组下，开始配置一个新的子钢筋组，也可回到步骤(2)，基于当前配筋截面开始配置一个新的钢筋组，或者直接退出整个交互。
2.根据权利要求I所述的一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，所述的步骤(I)中，当主配筋截面不能满足设计的需要时，另选定一个或多个辅助配筋构件，用已定义的切割平面对它们进行切割，形成一个或多个辅助配筋截面，主配筋截面与辅助配筋截面共同组成完整的配筋截面。
3.根据权利要求I所述的一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，步骤(5)所述的造型有两种方式一种是拾取配筋截面的边作为约束几何，对应的钢筋段与该截面边平行；另一种是添加自由段，通过相关的参数对其进行约束定义，从而实现任意形态钢筋的造型。
4.根据权利要求I所述的一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，步骤(5)所述的通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造子钢筋组主体段的方式，除了通过截面边的约束使主体段与该截面边平行外，还需设定相关的参数，包括以下几个 (1)长度，即主体段的长度； (2)导向，导向有正向和反向两个取值，默认值为正向； 若为第一个主体段，则任取一个与截面边平行的向量，依次检查其x、I、z分量值，当前分量值为O时，继续检查下一个分量值，当前分量值为正数时，停止检查且不做任何处理，当前分量值为负数时，将该分量取绝对值并停止检查，处理后的向量所确定的方向即为主体段的正向。正向的反方向即为反向； 不然，若前一个主体段通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造，则转向前一主体段的约束截面边对应的构件表面的内方向一侧即为正向，若前一个主体段通过添加直段的方式构造，则转向配筋截面的法向与前一主体段的走向叉乘所得方向一侧即为正向，若前一个主体段通过添加圆弧段的方式构造，则当前主体段只能沿圆弧段末端切线延伸方向，当前主体段的导向固定为正向； (3)参考缘，参考缘有内缘、中心线、外缘三个取值，如果所属钢筋组的作用类型为箍筋或拉筋，则参考缘的默认值为内缘，否则为外缘； 参考缘确定钢筋与约束截面边所对应构件表面的距离的度量基准缘面，与约束截面边所对应构件表面平行的平面可以从两侧与钢筋段相切，沿对应构件表面外方向一侧的相切面即为外缘面，另一侧的相切面即为内缘面；其中，约束截面边所对应的构件表面即为与步骤(I)中确定的切割平面相交形成该约束截面边的构件表面。
(4)距离值，钢筋段的参考缘与约束截面边对应的构件表面之间的距离，距离值的默认值为1，结合距离单位的默认值为保护层厚度，即默认的距离为I倍的保护层厚度； (5)距离单位，距离单位有mm和保护层厚度两个取值，距离单位的默认值为保护层厚度； (6)保护层厚度，保护层厚度是构件表面向内保留的一段距离，该距离内一般不宜布置钢筋，以保护钢筋不受外部环境的破坏。构件的每个表面都对应一个保护层厚度，修改该值则以该表面作为约束几何的的对象都可能受影响。当一个构件表面第一次被选取作为约束几何时，其默认的保护层厚度为50mm ； 所述的自由段中的直段通过以下三个参数进行约束构造 (1)长度，即对应的主体段的长度，默认值为IOOOmm； (2)导向，导向有正向和反向两个取值，默认值为正向； 若为第一个主体段，则导向固定为正向；不然，若前一个主体段通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造，则转向前一主体段的约束截面边对应的构件表面的内方向一侧即为正向，若前一个主体段通过添加直段的方式构造，则转向配筋截面的法向与前一主体段的走向叉乘所得方向一侧即为正向，若前一个主体段通过添加圆弧段的方式构造，则当前主体段只能沿圆弧段末端切线延伸方向，当前主体段的导向固定为正向； (3)偏转角度，偏转角度为当前主体段的走向与前一个主体段的末端延伸方向的夹角。
若为第一个主体段，则偏转角度固定为0 ;若前一个主体段通过添加圆弧段的方式构造，则当前主体段只能沿圆弧段末端切线延伸方向，当前主体段的偏转角度也固定为0 ;其它情况下，偏转角度的取值范围为(0，180)； 所述的自由段中的圆弧段通过以下三个参数进行约束构造 (1)弯曲内径，即圆弧段的内缘直径； (2)导向，导向有正向和反向两个取值，默认值为正向； 若前一个主体段通过拾取配筋截面的边作为约束几何构造，则圆弧段向前一主体段的约束截面边对应的构件表面的内方向一侧弯曲即为正向，若前一个主体段通过添加直段的方式构造，则圆弧段向配筋截面的法向与前一主体段的走向叉乘所得方向一侧弯曲即为正向。
(3)弯曲角度，即圆弧段对应的圆心角。
5.根据权利要求I所述的一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，步骤(6)所述对子钢筋组两端的定位是按以下方式进行的 (I)对于首端，如果第一个主体段为自由直段，则以配筋截面的一个顶点作为约束进行定位，此时，须在两个方向上设置首端与定位顶点之间的距离，一个方向为第一个主体段的走向，另一个为配筋截面的法向与第一个主体段的走向差乘得到的方向，默认的定位点为主配筋截面的沿第一个主体段的走向上处在最后面的一个顶点；如果第一个主体段以配筋截面的边作为约束，则首端以配筋截面的一条边作为约束进行定位，此时，须设置首端与定位边之间的距离；(2)对于末端，通过最后一个主体段的长度约束已经足够对其进行定位，但如若不方便确定最后一个主体段的长度，也可选定配筋截面上的一条边作为约束对末端进行定位，并设置末端与定位边之间的距离。默认为通过长度约束进行定位； 只有第一个主体段以配筋截面的边作为约束进行构造，才能添加首端锚固，只有最后一个主体段以配筋截面的边作为约束进行构造且主体部分的末端以配筋截面的边作为约束进行定位，才能添加末端锚固。
6.根据权利要求I所述的一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，步骤(6)所述的对子钢筋组主体部分两端的定位信息进行修改和调整的同时，可分别在两端选择添加锚固和弯钩，设置相关的属性。
7.根据权利要求6所述的一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，所述的锚固有避让障碍和穿越障碍两种形式，避让障碍为对应的端部向外延伸设定的锚固长度，过程中若被某条配筋截面边，也即该边对应的构件表面所阻挡，而此时延伸长度仍不足锚固长度，则改变方向，沿该配筋截面边继续延伸，偏转点通过设置钢筋与该障碍截面边对应构件表面，称为锚固分布面的距离确定；穿越障碍则不考虑钢筋是否被构件表面阻挡，锚固部分一直向外延伸；如果添加的锚固其形式为避让障碍，则还需设置对应的导向属性，当锚固出现偏转时，导向属性确定其向哪一侧偏转，导向有正向和反向两个取值，其中向相邻主体段的约束截面边对应构件表面的内方向一侧为正向。
8.根据权利要求6所述的一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，所述的弯钩包含弯曲内径、弯曲角度、平直长度及导向四个属性。其中，导向确定弯钩向哪一侧弯曲，导向有正向和反向两个取值，如果相邻的钢筋段有对应的约束截面边，则向该约束截面边对应构件表面的内方向一侧为正向，不然，正向为配筋截面的法向与弯钩对应端延伸方向叉乘所得方向确定的一侧。对于新创建的子钢筋组，虽然钢筋还未进行实际的布置，但通过在配筋截面上引入一根示例钢筋，这些步骤中所进行的任何设计动作仍可在示例钢筋上得到实时的反馈。
9.根据权利要求I所述的一种三维混凝土结构配筋交互方法，其特征在于，在步骤(7)中，拾取构件上的几何时，如果要拾取的几何被其它面遮挡，则可以逐级隐藏遮挡面，使要拾取的几何出现在当前视图方向的顶层上，从而不改变当前视图方向，完成对被遮挡几何的拾取。
全文摘要
本发明公开了一种三维混凝土结构配筋交互方法，属于三维混凝土配筋技术领域，其技术要点包括下述步骤(1)构造主配筋截面；(2)创建钢筋组；(3)设置钢筋组基本信息；(4)创建子钢筋组；(5)对子钢筋组的主体部分进行草图造型；(6)对子钢筋组的端部进行设置；(7)布置子钢筋组；(8)完成一个子钢筋组的布置后，可回到步骤(4)，基于当前构造好的配筋截面在当前的钢筋组下，开始配置一个新的子钢筋组，也可回到步骤(2)，基于当前配筋截面开始配置一个新的钢筋组，或者直接退出整个交互；本发明旨在提供一种逻辑清晰简洁、友好性强、灵活性及完备性较好的三维混凝土结构配筋交互方法；用于三维混凝土的配筋。
文档编号G06F17/50GK102663187SQ20121010068
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月7日 优先权日2012年4月7日
发明者何文钦, 何涛, 卢永昌, 朱利翔, 李宣文, 杨锡鎏, 熊胜华, 赵宏坚, 赵志强, 陈振民, 陈继丹, 高月珍, 龚兆鹏 申请人:中交第四航务工程勘察设计院有限公司, 北京中科辅龙科技股份有限公司