一种基于BIM技术的钢结构网架参数化的深化设计方法与流程

一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法
技术领域
1.本发明涉及钢结构网架参数化的深化设计技术领域，具体涉及一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法。


背景技术：

2.网架结构具有自重轻、刚度大、抗震性能优异、便于工厂化生产、安装便利、能承受地基不均匀沉降等优点；网架结构适应性强，适用于大中小各种跨度的建筑；网架支承灵活，既可以采用四周周边支承与三边支承，也可以采用四点或多点支承，还可以采用周边支承与点支承混合支承。
3.网架结构在我国广泛应用，既可以用于体育馆、剧院、医院等公共建筑，也可用于工业厂房车间屋盖等工业建筑。但钢结构网架构件多且各不相同，对构件的复核较为困难，传统网架图纸只能靠技术人员，依靠经验和推测对施工场地各项设施进行布置设计，并且这种布置仅仅是在平面的基础上，并没有充分考虑到空间要求，所以很难分辨其布置方案的优劣，不能提前发现问题，同时在根据现场实际对钢结构网架进行，需要从新计算各项参数，调整过程的工程量很大，现有钢结构网架参数化的深化设计方式难以满足需求。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，采用bim技术可在设计过程中对缺陷进行检查并在有问题时进行修正，相对于现有钢结构网架参数化的深化设计方式来说设计过程更加直观可及时发现缺陷，同时也便于调整参数，便于使用。
5.一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，包括以下步骤：
6.步骤1，钢结构网架受力计算：根据荷载符合规范要求和施工现场需求，对钢结构网架受力进行计算；
7.步骤2，导出螺栓球节点位置信息：钢结构网架受力计算完成后，将计算的cad线性模型和节点坐标表导出为cad文件；
8.步骤3，将位置信息进行处理加工：对cad文件中的节点坐标表进行提取并导入excel文件中，并且根据cad线性模型节点在excel文件中分别编辑出每根上弦杆、下弦杆、腹弦杆的编号，并分别将其对应的工作表命名为节点编号、下弦杆数据、上弦杆数据、腹杆数据；
9.步骤4，创建钢结构网架螺栓球和杆件模型：根据公制常规模型调整参数后分别创建螺栓球族和杆件族；
10.步骤5，利用bim技术进行参数化建模：将所述步骤2中得到excel文件导入到revit官方插件dynamo中，对导入的数据进行加工同时分别导入所述步骤4中的螺栓球族和杆件族完成对螺栓球族和杆件族的数据处理，在保存后运行dynamo生成钢结构网架模型，并在钢结构网架模型上绘制按照图纸要求绘制龙骨、玻璃顶、以及支座；
11.步骤6，判断钢结构网架设计是否合理：将钢结构网架模型导入已有bim模型之中，检测钢结构网架设计是否满足设计要求；
12.步骤7，修改：发现钢结构网架设计缺陷时，计算出调整参数，根据调整参数重复所述步骤1～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型。
13.进一步的，所述步骤1中对钢结构网架受力计算采用3d3s、sfcad、sap2000中任一软件来完成。
14.进一步的，所述步骤6具体包括如下步骤：
15.步骤61，将钢结构网架模型导入已有bim模型；
16.步骤62，导入设计工艺参数；
17.步骤63，以设计工艺参数为标准对所述步骤61中导入的钢结构网架模型进行检测；
18.步骤64，若出现缺陷，对缺陷处的数据进行收集，得到缺陷数据集；
19.步骤65，若无缺陷则输出检测正常的提示信息，并输出模型，得到最终确定的图纸。
20.进一步的，所述步骤7具体包括如下步骤；
21.步骤71，对缺陷数据集进行分析，计算消除缺陷所涉及到的结构及其调整参数；
22.步骤72，根据所涉及到的结构及其调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；
23.步骤73，将调整参数输入到所述步骤1中进行计算钢结构网架受力；
24.步骤74，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型。
25.进一步的，所述步骤7还包括根据需求变动调整参数。
26.进一步的，具体步骤如下：
27.步骤71a，对提出的需求进行分析，根据需求计算出满足需求的调整参数集a和满足设计要求的调整参数集b；
28.步骤72a，若调整参数集a与调整参数集b中的子数据有重合，则输出子数据作为调整参数；
29.步骤73a，根据所述步骤72中的调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；
30.步骤74a，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型；
31.步骤75a，若调整参数集a与调整参数集b中的子数据没有重合，则列出最相近子数据并输出供设计人员选择；
32.步骤76a，根据所述步骤73中选择的调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；
33.步骤77a，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型。
34.本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：利用bim技术，参数化的设计钢结构网架，精确定位，并可为其添加尺寸、材质等参数，实现钢结构网架的数字参数
化控制，便于设计人员快速设计，相对于现有钢结构网架参数化的深化设计方式来说设计过程更加直观可及时发现缺陷，在出现缺陷后可对缺陷进行分析对参数进行调整使其消除缺陷，大大降低了调整过程的工程量，便于使用。
35.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
36.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
37.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
38.图1为本发明实施例公开的基于bim技术的参数化钢结构网架设计方法的流程示意图；
39.图2为本发明实施例公开的步骤2中涉及的cad线性模型及节点编号示意图；
40.图3为本发明实施例公开的步骤2中涉及的节点坐标表示意图；
41.图4为本发明实施例公开的步骤3中涉及的上、下弦杆数据示意图；
42.图5为本发明实施例公开的步骤3中涉及的腹杆数据示意图；
43.图6为本发明实施例公开的步骤4中涉及的螺栓球模型；
44.图7为本发明实施例公开的步骤4中涉及的杆件模型；
45.图8为本发明实施例公开的步骤5中得到的钢结构网架模型结构示意图。
具体实施方式
46.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
47.如图1-8所示，本发明实施例提供一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，包括以下步骤：
48.步骤1，钢结构网架受力计算：根据荷载符合规范要求和施工现场需求，对钢结构网架受力进行计算；
49.需要说明的是，所述步骤1中对钢结构网架受力计算采用3d3s、sfcad、sap2000中任一软件来完成。
50.步骤2，导出螺栓球节点位置信息：钢结构网架受力计算完成后，将计算的cad线性模型和节点坐标表导出为cad文件；
51.步骤3，将位置信息进行处理加工：对cad文件中的节点坐标表进行提取并导入excel文件中，并且根据cad线性模型节点在excel文件中分别编辑出每根上弦杆、下弦杆、腹弦杆的编号，并分别将其对应的工作表命名为节点编号、下弦杆数据、上弦杆数据、腹杆数据；
52.需要说明的是，所有杆件的编号为节点坐标编号的组合，上、下弦杆一行的两个数
字代表一根杆件，如图4所示，如218-219为从节点编号218到节点编号219的这根杆件，而腹弦杆数据中第一列为腹弦杆下端点的节点位置，后数列为上端点的位置，如图5所示，如218-1-27-18这组腹弦杆数据代表从节点编号218到节点编号1、2、27、28的4根腹杆。
53.步骤4，创建钢结构网架螺栓球和杆件模型：根据公制常规模型调整参数后分别创建螺栓球族和杆件族；
54.具体的，根据项目需求创建族：
55.如图6所示，其中螺栓球采用公制常规模型创建即可。新建族，选择“公制常规模型.rft”，使用旋转的命令，绘制半圆形，并为半球体添加直径参数，具体操作为：用注释选项卡下的“对齐”命令，选定半圆的两个端点然后选中标记，将标记添加一个长度参数，调节该参数，螺栓球的大小也会随之调节，实现参数化控制。选定轴线后点击确认自动生成球体；
56.如图7所示，杆件模型需采用公制结构框架制作。新建族，选择“公制结构框架-梁和支撑.rft”，选择右视图，双击已有的模型，编辑杆件截面，删除已有矩形截面，绘制圆形截面，并为杆件添加直径参数，具体操作为：用注释选项卡下的“直径”命令，选定圆然后选中标记，将标记添加一个长度参数，将该参数名改为“杆件直径”，调节该参数，杆件的粗细也会随之调节，实现参数化控制。
57.步骤5，利用bim技术进行参数化建模：将所述步骤2中得到excel文件导入到revit官方插件dynamo中，对导入的数据进行加工同时分别导入所述步骤4中的螺栓球族和杆件族完成对螺栓球族和杆件族的数据处理，在保存后运行dynamo生成钢结构网架模型，并在钢结构网架模型上绘制按照图纸要求绘制龙骨、玻璃顶、以及支座；
58.具体的：
59.①
将excel文件中的数据导入revit官方插件dynamo中。
60.选择revit管理选项卡中的dynamo，首先选择file path节点并点击浏览选中excel文件，再依次连接file.frompath节点、excel.readfromfile节点、list.clean节点、ccde block节点，其中excel.readfromfile节点还需用list.create节点将工作表名称导入，code block节点需打入“list1；list2；list3；list4；”61.②
将导入的数据加工，并导入螺栓球族。
62.将
①
中code block中的第一个列表数据连入list.dropltems节点，再依次连接code block节点、list.transpose节点、xyz分量提取节点，将xyz分别接入code block节点中，code block节点需打入point.bycoordinates(x，y，z)，至此螺栓球数据处理完毕。
63.③
将导入的上、下弦杆数据加工，并导入杆件族。
64.将
①
中code block中的第一、二个列表数据(上弦杆为一、三个列表数据)连入list.getitemsatindex节点，依次连接list.dropltems节点，code block节点(内输入a＝x*1000)、list.flatten节点、list.transpose节点、xyz分量提取节点、code block节点(内打入point.bycoordinates(x，y，z))、list.chop节点、adaptivecomponent.bypoints节点，最后用family types节点导入杆件族，连入adaptivecomponent.bypoints节点即可。
65.④
将导入的腹弦数据加工，并导入杆件族。
66.将
①
中code block中的第一、四个列表数据连入list.getitemsatindex节点，依次连接list.dropltems节点、code block节点(内输入a＝x*1000)。由于在腹杆数据第一列
需与后数列(最多四列)数据分别连接，因此将第一列数据与后数列数据而分别处理：(1)将code block节点(内输入a＝x*1000)数据连入list.firstitem节点即可得到第一列数据，再依次连接list.transpose节点、xyz分量提取节点、code block节点(内打入point.bycoordinates(x,y,z))。(2)将code block节点(内输入a＝x*1000)数据连入list.restofitem节点即可得到后数列数据，再依次连接list.flatten节点、list.transpose节点、xyz分量提取节点、code block节点(内打入point.bycoordinates(x,y,z))line.bystartpointendpoint。(3)将上述处理结果接入line.bystartendpoint节点的上下接口，再连接flatten节点，分别连接curve.startpoint节点、curve.endpoint节点，同时接入list.combine节点，并将其接入adaptivecomponent.bypoints节点，最后用family types节点导入杆件族，连入adaptivecomponent.bypoints节点即可；
67.在保存后运行此软件即可自动生成钢结构网架模型；
68.最后使用“内构模型”中的“拉伸”命令按照图纸要求绘制龙骨、玻璃顶、以及支座；
69.步骤6，判断钢结构网架设计是否合理：将钢结构网架模型导入已有bim模型之中，检测钢结构网架设计是否满足设计要求；
70.具体的，所述步骤6具体包括如下步骤：
71.步骤61，将钢结构网架模型导入已有bim模型；
72.步骤62，导入设计工艺参数；
73.步骤63，以设计工艺参数为标准对所述步骤61中导入的钢结构网架模型进行检测；
74.步骤64，若出现缺陷，对缺陷处的数据进行收集，得到缺陷数据集；
75.步骤65，若无缺陷则输出检测正常的提示信息，并输出模型，得到最终确定的图纸。
76.步骤7，修改：发现钢结构网架设计缺陷时，计算出调整参数，根据调整参数重复所述步骤1～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型；
77.具体的，所述步骤7具体包括如下步骤；
78.步骤71，对缺陷数据集进行分析，计算消除缺陷所涉及到的结构及其调整参数；
79.步骤72，根据所涉及到的结构及其调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；
80.步骤73，将调整参数输入到所述步骤1中进行计算钢结构网架受力；
81.步骤74，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型。
82.需要说明的是，在步骤74完成后还需要重新执行步骤6的判断，若无缺陷则输出模型，得到最终确定的图纸，若有缺陷在，则对缺陷处的数据进行收集，得到缺陷数据集并执行步骤7，直至步骤6通过，输出模型，得到最终确定的图纸。
83.作为一种优选的实施例，所述步骤7还包括根据需求变动调整参数。
84.具体步骤如下：
85.步骤71a，对提出的需求进行分析，根据需求计算出满足需求的调整参数集a和满足设计要求的调整参数集b；
86.步骤72a，若调整参数集a与调整参数集b中的子数据有重合，则输出子数据作为调
整参数；
87.步骤73a，根据所述步骤72中的调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；
88.步骤74a，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型；
89.步骤75a，若调整参数集a与调整参数集b中的子数据没有重合，则列出最相近子数据并输出供设计人员选择；
90.步骤76a，根据所述步骤73中选择的调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；
91.步骤77a，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型。
92.本发明提供的一种基于bim技术的参数化钢结构网架设计方法，利用bim技术，参数化的设计钢结构网架，精确定位，并为其添加尺寸、材质等参数，实现钢结构网架的数字参数化控制，便于设计人员快速设计，同时也便于找出设计中的不合理之处(缺陷处)，在出现缺陷后可对缺陷进行分析对参数自动进行调整使其消除缺陷，大大降低了调整过程的工程量，便于使用，另一方面，设计方法实施完毕后，若后续需求发生改动，可对需求进行分析并自动对参数进行调整后将模型直接导出，相对于现有钢结构网架参数化的深化设计方式来更加便于调整参数，便于使用。
93.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
94.在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
95.本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
96.结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该asic可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组
件存在于用户终端中。
97.对于软件实现，本技术中描述的技术可用执行本技术所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
98.上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。

技术特征：
1.一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，钢结构网架受力计算：根据荷载符合规范要求和施工现场需求，对钢结构网架受力进行计算；步骤2，导出螺栓球节点位置信息：钢结构网架受力计算完成后，将计算的cad线性模型和节点坐标表导出为cad文件；步骤3，将位置信息进行处理加工：对cad文件中的节点坐标表进行提取并导入excel文件中，并且根据cad线性模型节点在excel文件中分别编辑出每根上弦杆、下弦杆、腹弦杆的编号，并分别将其对应的工作表命名为节点编号、下弦杆数据、上弦杆数据、腹杆数据；步骤4，创建钢结构网架螺栓球和杆件模型：根据公制常规模型调整参数后分别创建螺栓球族和杆件族；步骤5，利用bim技术进行参数化建模：将所述步骤2中得到excel文件导入到revit官方插件dynamo中，对导入的数据进行加工同时分别导入所述步骤4中的螺栓球族和杆件族完成对螺栓球族和杆件族的数据处理，在保存后运行dynamo生成钢结构网架模型，并在钢结构网架模型上绘制按照图纸要求绘制龙骨、玻璃顶、以及支座；步骤6，判断钢结构网架设计是否合理：将钢结构网架模型导入已有bim模型之中，检测钢结构网架设计是否满足设计要求；步骤7，修改：发现钢结构网架设计缺陷时，计算出调整参数，根据调整参数重复所述步骤1～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型。2.如权利要求1所述的一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，其特征在于，所述步骤1中对钢结构网架受力计算采用3d3s、sfcad、sap2000中任一软件来完成。3.如权利要求1所述的一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，其特征在于，所述步骤6具体包括如下步骤：步骤61，将钢结构网架模型导入已有bim模型；步骤62，导入设计工艺参数；步骤63，以设计工艺参数为标准对所述步骤61中导入的钢结构网架模型进行检测；步骤64，若出现缺陷，对缺陷处的数据进行收集，得到缺陷数据集；步骤65，若无缺陷则输出检测正常的提示信息，并输出模型，得到最终确定的图纸。4.如权利要求3所述的一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，其特征在于，所述步骤7具体包括如下步骤；步骤71，对缺陷数据集进行分析，计算消除缺陷所涉及到的结构及其调整参数；步骤72，根据所涉及到的结构及其调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；步骤73，将调整参数输入到所述步骤1中进行计算钢结构网架受力；步骤74，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型。5.如权利要求1所述的一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，其特征在于，所述步骤7还包括根据需求变动调整参数。6.如权利要求5所述的一种基于bim技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，其特征
在于，具体步骤如下：步骤71a，对提出的需求进行分析，根据需求计算出满足需求的调整参数集a和满足设计要求的调整参数集b；步骤72a，若调整参数集a与调整参数集b中的子数据有重合，则输出子数据作为调整参数；步骤73a，根据所述步骤72中的调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；步骤74a，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型；步骤75a，若调整参数集a与调整参数集b中的子数据没有重合，则列出最相近子数据并输出供设计人员选择；步骤76a，根据所述步骤73中选择的调整参数，对结构的调整过程进行模拟，并输出正确的调整参数；步骤77a，在钢结构网架受力计算完成后，重复所述步骤2～所述步骤3和所述步骤5，重新生成模型。

技术总结
一种基于BIM技术的钢结构网架参数化的深化设计方法，涉及钢结构网架参数化的深化设计技术领域，包括：钢结构网架受力计算、导出螺栓球节点位置信息、将位置信息进行处理加工、创建钢结构网架螺栓球和杆件模型、利用BIM技术进行参数化建模、判断钢结构网架设计是否合理和修改等步骤，利用BIM技术，参数化的设计钢结构网架，精确定位，并可为其添加尺寸、材质等参数，实现钢结构网架的数字参数化控制，便于设计人员快速设计，相对于现有钢结构网架参数化的深化设计方式来说设计过程更加直观可及时发现缺陷，在出现缺陷后可对缺陷进行分析对参数进行调整使其消除缺陷，大大降低了调整过程的工程量，便于使用。便于使用。便于使用。


技术研发人员：宛佳俊 茹幸 徐小洋 梁广朋 丁文玲 姬永铁 李波 张祖佩
受保护的技术使用者：中国建筑第二工程局有限公司
技术研发日：2023.07.17
技术公布日：2023/10/15