一种钢结构快速建模方法与流程

本发明属于建筑信息模型(building information modeling，bim)，具体涉及到一种钢结构快速建模方法。

背景技术：

1、建筑业作为传统行业，其数字化转型离不开bim技术的支持。三维模型作为bim技术的核心载体，其建模效率、准确程度将影响数字化采购、施工、管理等后续应用。目前，bim模型的建立主要有两条技术路径：一是bim正向设计，即项目从设计到交付的全过程均在bim软件中完成，二维图纸只是这个过程的衍生品；二是采用翻模方法，即先完成二维施工图，再根据图纸建立三维模型。由于bim技术的发展现状难以达到施工图深度，因此，采用bim翻模的技术路径仍是当前一段时间建筑业的必然选择。

2、建筑领域除民用建筑外，还包括工业建筑。工业建筑主要用于满足工艺生产要求，而非满足居住、办公要求。如水泥工业的窑尾车间，工艺、电气等多个专业的设备设施在建筑中穿梭往来，具有复杂的空间关系，使用数字化设计软件可以在设计阶段提前发现设计问题，减少现场处理的时间成本与费用成本。但是，该车间高度可达百米，用钢量可达2000吨，除框架平台外，还存在数量繁多的层间检修平台。如果结构专业仅依靠人工建模，不仅内容重复、繁琐，标准化程度低，更重要的是其缓慢的建模效率势必影响模型的后续应用。

3、在众多bim软件中，revit具有良好的可扩展性和丰富的接口，在建筑领域应用广泛。王建宇等，通过对cad到revit快速翻模技术进行研究，实现了从cad图纸到revit模型的快速翻模。在一定程度上提高了建模效率，但该方法需要使用excel作为中间信息的储存介质，并且需要用户在excel中补充信息。无法避免翻模过程阶段的人工干预。其后，陈云浩等，通过对revit软件二次开发，实现了基于cad图形识别的自动建模方法。该方法在翻模过程阶段无需人工干预，提高了建模效率。夏圣斌等，也提出了一种从二维图纸到三维模型的智能建筑翻模方法(专利公开号：cn112818460a)。

4、虽然目前已有基于revit二次开发的快速翻模插件，但这些插件主要针对混凝土结构。混凝土结构构件通常形式单一，如梁、柱截面一般为矩形，只需要设置宽、高两个参数即可。这些参数可以直接从cad图纸中的文字标注识别出来。然而，水泥工业中使用的钢结构不仅截面多样，不同国家的型号命名也不相同。这导致无法直接从cad文字标注获取截面参数信息，即现有方法无法创建新的钢结构的族类型；此外，混凝土结构的形心位于宽度的中心，而钢结构的形心不一定位于宽度的中心，现有混凝土结构翻模方法因无法设置钢结构形心位置，可能导致结构形心与中心线位置产生偏移，降低翻模精度，不适用于钢结构的精细化设计。

5、此外，如果选择在revit中提前创建所有国家或地区的钢结构族类型，则势必导致revit项目文件过大，影响软件运行效率。而且，这种方式也不符合revit图元分类的理念。即，项目中仅需一个族文件(具有相同参数集合，如所有方钢管都具有长、宽、厚度参数)，若需创建不同的族类型，只需通过调整参数的值便可实现(如b100x100x5和b50x50x4)。

6、因此，亟需一种新的钢结构快速建模方法。

7、需要针对水泥工业领域钢结构的特点，开发一种能够实现从二维图纸到三维模型的快速翻模方法，提高水泥工业的数字化程度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了克服现有技术问题，公开了一种钢结构快速建模方法，本发明方法针对水泥工业领域钢结构的特点，实现了从二维图纸到三维模型的快速翻模方法，提高了翻模过程的数字化程度。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种钢结构快速建模方法，所述钢结构快速建模方法包括如下步骤：

4、s1：将钢结构的cad图纸导入数字化建模平台中，并分解cad图纸；

5、s2：基于分解的cad图纸，交互选择钢梁的中心线图层、钢梁的外边线图层、钢柱的外边线图层以及文字标注图层，通过钢梁的中心线图层获取梁中心线，通过钢梁的外边线图层获取钢梁边线，通过钢柱的外边线图层获取柱的形心，通过文字标注图层获取钢结构的型号信息；

6、s3：基于获得的钢梁中心线、钢梁边线及相应钢梁的型号信息，分别得到钢梁中心线位置、钢梁边线长度及相应钢梁的族类型信息；

7、s4：基于钢梁中心线位置、钢梁边线长度及相应钢梁的族类型信息完成钢梁模型的生成；

8、s5：基于获得的钢柱的型号信息，得到相应钢柱的族类型信息；

9、s6：基于钢柱的形心、相应钢柱的族类型信息、以及设置的钢柱的顶标高和底标高完成钢柱模型的生成。

10、根据一个优选的实施方式，步骤s3中，钢梁的族类型信息通过如下步骤得到：基于文字标注层内各文字内容，获得钢梁型钢截面形式，并基于钢梁型钢截面形式进行族匹配，若匹配成功则进一步匹配族类型，若匹配成功，则输出相应的族类型；若匹配失败，则读取型钢特性表，创建相应的族类型并输出。

11、根据一个优选的实施方式，所述型钢特性表以excel的形式储存。

12、根据一个优选的实施方式，步骤s3中钢梁与型号信息对应关系通过如下方式获得：通过搜索与文字标注层中钢梁型号信息描述文字垂直的各钢梁中心线，并选定各钢梁中心线中与钢梁描述文字距离最小的钢梁中心线为与相应钢梁型号信息对应的钢梁中心线，完成钢梁与型号信息的对应。

13、根据一个优选的实施方式，步骤s3中钢梁中心线与钢梁边线的对应关系通过如下方式获得：搜索并获得与钢梁型号信息描述文字垂直，且位于钢梁中心线与钢梁型号信息描述文字之间的钢梁边线，即获得钢梁边线与钢梁中心线对应。

14、根据一个优选的实施方式，柱的族类型信息通过如下步骤得到：基于文字标注层内各文字内容，获得钢柱的型钢截面形式，并基于钢柱的型钢截面形式进行族匹配，若匹配成功则进一步匹配族类型，若匹配成功，则输出相应的族类型；若匹配失败，则读取型钢特性表，创建相应的族类型并输出。根据一个优选的实施方式，所述型钢特性表以excel的形式储存。

15、根据一个优选的实施方式，所述数字化建模平台为revit软件。

16、前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

17、本发明的有益效果：本发明通过识别cad图纸信息自动建立钢结构模型，提高了钢结构的建模效率，使得上下游专业能及时介入设计，提前发现设计问题；通过程序自动生成模型，提高了模型的标准化程度，有利于水泥工业数字化的后续应用；由于本发明采用文字标注匹配型钢特性参数，使得该发明能够适应多国钢结构标准，具有更广泛的适用性；最后，本发明操作简便，用户只需要选择图层，设置标高，即可完成翻模操作，使该发明更易被建模人员接受。

技术特征：

1.一种钢结构快速建模方法，其特征在于，所述钢结构快速建模方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的钢结构快速建模方法，其特征在于，步骤s3中，钢梁的族类型信息通过如下步骤得到：

3.如权利要求2所述的钢结构快速建模方法，其特征在于，所述型钢特性表以excel的形式储存。

4.如权利要求1所述的钢结构快速建模方法，其特征在于，步骤s3中钢梁与型号信息对应关系通过如下方式获得：

5.如权利要求4所述的钢结构快速建模方法，其特征在于，步骤s3中钢梁中心线与钢梁边线的对应关系通过如下方式获得：

6.如权利要求1所述的钢结构快速建模方法，其特征在于，钢柱的族类型信息通过如下步骤得到：

7.如权利要求6所述的钢结构快速建模方法，其特征在于，所述型钢特性表以excel的形式储存。

8.如权利要求1所述的钢结构快速建模方法，其特征在于，所述数字化建模平台为revit软件。

技术总结
本发明公开了一种钢结构快速建模方法，包括：S1：将钢结构的CAD图纸导入数字化建模平台中，并分解CAD图纸；S2：基于分解的CAD图纸，通过钢梁的中心线图层获取梁中心线，通过钢梁的外边线图层获取钢梁边线，通过钢柱的外边线图层获取柱的形心，通过文字标注图层获取钢结构的型号信息；S3：基于获得的钢梁中心线、钢梁边线及相应钢梁的型号信息，分别得到钢梁中心线位置、钢梁边线长度及相应钢梁的族类信息；S4：基于钢梁中心线位置、钢梁边线长度及相应钢梁的族类型信息完成钢梁模型的生成；S5：基于获得的钢柱的型号信息，得到相应钢柱的族类型信息；S6：基于钢柱的形心、相应钢柱的族类型信息、以及设置的钢柱的顶标高和底标高完成钢柱模型的生成。

技术研发人员：徐杨,张岚,魏玉波,彭林山
受保护的技术使用者：成都建筑材料工业设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12