基于二三维交互的明挖隧道基坑BIM参数化设计方法与流程

本发明涉及建筑设计，尤其涉及一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法。

背景技术：

1、自2002年bim技术引入我国以来，该技术得到了快速发展，bim技术在建筑行业中有了相对成熟的应用，形成了完善的标准和规范，积累了丰富的应用技术经验。建筑信息模型（building information modeling，bim）是建筑学、工程学及土木工程的新工具。然而，bim技术在交通行业的应用相对较晚，为了适应新的发展需求，在社会共同推动下，许多城市纷纷开展了以bim技术应用为代表的数字化城市建设和数字化交通基础设施建设工作，进而推动了"数字城市"和"数字交通"的发展。

2、目前，主流的商业bim平台已推出专门针对建筑、道路、桥梁、机械制造等领域的专用建模软件。然而，相对于这些领域，隧道bim技术的起步较晚，并且目前尚未形成一款被广泛认可的隧道bim设计软件。由于隧道作为一种带状工程，其构造形式和设计逻辑与建筑、道路、桥梁和机械存在较大差异。当前行业内，隧道bim设计主要依赖于建筑、机械或道路领域的bim设计软件开展。然而，这些相关软件的原生功能并不完全适配隧道业务需求，难以满足隧道bim设计的要求。因此，一些设计公司或软件公司尝试通过对现有bim平台进行二次开发来提高隧道bim设计的质量和效率。然而，仍然存在许多技术需要突破的问题。

3、基坑工程作为明挖隧道的重要组成部分，其构造复杂，沿线基坑支护类型和尺寸往往变化频繁。特别是在明挖隧道中经常出现的分合流隧道，其基坑支护结构较为异型，难以用一套参数直接描述。目前还没有软件能很好实现明挖隧道基坑工程的bim设计，尤其是未能解决分合流隧道基坑工程的bim设计难题。使用其它专业软件做基坑工程bim设计时操作复杂、耗时长、参数化程度低，设计调整过程繁琐。因此，急需根据明挖隧道基坑工程的具体特点，设计一套特有的参数取值方式，并形成相应的bim参数化设计软件，解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，用以解决现有明挖隧道基坑建筑模型设计过程中复杂度高、设计效率低的问题。

2、本发明提供一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，包括：

3、获取各类构件不同型号的族库、路线信息和设计数据；

4、将所述路线信息和设计数据发送至预设的业务参数计算模型，所述业务参数计算模型内置的二维控件解析接收到的路线信息和设计数据后，自动绘制各种边线并计算各类构件的布置位置坐标和尺寸参数，再通过三维控件输出三维模型；

5、基于所述三维模型通过业务参数计算模型内置的三维控件计算生成二维出图参数、输出施工定位坐标高程表参数和输出工程表参数；

6、基于三维控件计算发送的二维出图参数、输出施工定位坐标高程表参数和输出工程表参数，调用二维控件和表格控件，输出图纸、工程量、施工定位坐标高程表成果，完成参数化设计。

7、根据本发明提供的一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，所述获取各类构件不同型号的族库、路线信息和设计数据，具体包括：

8、所述族库内具有多种型号的构件，并且用户能够自行创建族库；

9、所述路线信息包括隧道的桩号、坐标、超高信息；

10、所述设计数据包括字符型数据和图形数据，所述字符型数据包括：外围护字符型数据、支撑字符型数据、腰梁与围檩字符型数据、格构柱字符型数据、系梁字符型数据、垫层字符型数据和地基处理字符型数据，所述图形数据包括用户导入或在二维控件中绘制的二维图形数据。

11、根据本发明提供的一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，将所述路线信息和设计数据发送至预设的业务参数计算模型，所述业务参数计算模型内置的二维控件解析接收到的路线信息和设计数据后，自动绘制各种边线并计算各类构件的布置位置坐标和尺寸参数，再通过三维控件输出三维模型，具体包括：

12、所述业务参数计算模型的二维控件进行外围护参数计算、支撑参数计算、腰梁与围檩参数计算、格构柱参数计算、系梁参数计算、垫层参数计算和地基处理参数计算；

13、通过多个参数的计算在二维控件中自动绘制支撑中心线、垫层边线，并通过偏移、求交的图形运算方式计算各类构件的布置位置坐标和尺寸参数，生成三维模型。

14、根据本发明提供的一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，所述外围护参数计算获取外围护边线的图形数据以及字符型设计数据，在二维控件中自动沿外围护边线逐幅绘制地连墙轮廓或逐根绘制围护桩图块，解析地连墙或围护桩图形的得到地连墙、冠梁或围护桩的准确平面布置坐标，根据外围护顶标高和高度参数计算得到每幅地连墙、冠梁或每根围护桩的顶底标高；

15、所述支撑参数计算获取支撑设计桩号范围、纵向布置间距设计数据，在二维控件中沿路线按桩号逐根绘制支撑中线，用支撑中线与外围护边线求交的方式获取支撑平面端点坐标，根据路线标高和支撑竖向布置间距计算得到每根支撑标高；

16、腰梁与围檩参数计算，由于腰梁与围檩沿支撑端点纵向布置，相邻支撑的端点连接即可得到腰梁与围檩中线，将支撑端点坐标沿纵向重新组合，即可得到腰梁与围檩端点坐标。

17、根据本发明提供的一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，所述格构柱参数计算获取格构柱设计桩号范围、纵向布置间距、横向布置间距设计数据，在外围护边线范围内通过点位偏移的方式绘制格构柱图块，统计得到格构柱中心点平面坐标，根据外围护顶标高、路线标高和格构柱插入深度数据计算得到格构柱顶底标高；

18、所述系梁参数计算，由于系梁沿格构柱纵向布置，相邻格构柱的端点沿纵向连接即可得到系梁平面中心线，将格构柱中心点坐标沿纵向重新组合后得到系梁端点平面坐标；由于系梁布置于支撑下部，根据系梁端点处桩号的支撑标高值竖向偏移得到每根系梁的标高值。

19、根据本发明提供的一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，所述垫层参数计算获取垫层设计桩号范围、厚度设计数据，在二维控件中沿路线绘制垫层侧边线，并通过与外围护边线求交的方式得到垫层两侧平面轮廓，根据路线标高、垫层厚度数据计算得到垫层标高值；

20、所述地基处理参数计算获取地基处理设计桩号范围、地基处理厚度设计数据，在二维控件中沿路线绘制地基处理侧边线，并通过与外围护边线的求交方式得到地基处理范围的两侧轮廓，根据路线标高和地基处理深度数据计算得到地基处理顶底标高值。

21、根据本发明提供的一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，基于所述三维模型通过业务参数计算模型内置的三维控件计算生成二维出图参数、输出施工定位坐标高程表参数和输出工程表参数，具体包括：

22、通过三维控件根据三维模型的特征点和线位置计算得到二维出图参数、输出施工定位坐标高程表参数；

23、通过三维控件根据三维模型的数量、尺寸和规格计算得到输出工程表参数。

24、根据本发明提供的一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，基于三维控件计算发送的二维出图参数、输出施工定位坐标高程表参数和输出工程表参数，调用二维控件和表格控件，输出图纸、工程量、施工定位坐标高程表成果，完成参数化设计，具体包括：

25、通过接收三维控件计算发送的二维出图参数、输出施工定位坐标高程表参数和输出工程表参数，在三维控件中调用相应的族库资源生成三维模型成果；

26、通过接收三维控件计算发送是二维出图、输出工程表、输出施工定位坐标高程表参数，调用二维控件和表格控件工具，输出图纸、工程量、施工定位坐标高程表成果，完成参数化设计。

27、本发明还提供一种基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计系统，所述系统包括：

28、数据获取模块，用于获取各类构件不同型号的族库、路线信息和设计数据；

29、三维模型生成模块，用于将所述路线信息和设计数据发送至预设的业务参数计算模型，所述业务参数计算模型内置的二维控件解析接收到的路线信息和设计数据后，自动绘制各种边线并计算各类构件的布置位置坐标和尺寸参数，再通过三维控件输出三维模型；

30、二维参数生成模块，用于基于所述三维模型通过业务参数计算模型内置的三维控件计算生成二维出图参数、输出施工定位坐标高程表参数和输出工程表参数；

31、输出模块，用于基于三维控件计算发送的二维出图参数、输出施工定位坐标高程表参数和输出工程表参数，调用二维控件和表格控件，输出图纸、工程量、施工定位坐标高程表成果，完成参数化设计。

32、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法。

33、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法。

34、本发明提供的基于二三维交互的明挖隧道基坑bim参数化设计方法，通过采用二三维交互的方式，计算得到生成模型、图纸、工程量、施工定位高程坐标表等成果所需的所有参数。其中，部分设计参数来源于用户界面输入，而另一部分参数则通过二维设计软件中的图形计算获得。这样实现了明挖隧道基坑工程的快速定义和参数计算，进而实现了参数化bim设计以及多个设计内容之间的参数化联动。由此，明挖隧道基坑工程的bim设计效率和变更效率得到了极大提高。