一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法與流程

2023-05-06 04:26:57 1

本發明涉及建築施工技術領域，尤其涉及一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法。

背景技術：

隨著城市化的發展，大型建築工程的數量日益增加，為確保建築工程的順利施工，需要設置大量模架體系。

傳統的模架體系設計方法為利用Auto CAD進行相應的參數化設計，但其繪圖周期長，容易因人為因素造成設計錯誤，且無法對工程施工量進行自動統計。

隨著建築信息模型（Building Information Modeling，BIM）在我國的不斷推廣及認知程度的提高，越來越得到充分應用；BIM技術是一種應用於工程設計建造管理的數據化工具，其通過參數模型，整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建築信息作出正確理解和高效應對，為設計團隊及建築運營單位提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用。

目前，模架體系設計還是依靠傳統的方法開展，還沒有基於BIM技術的模架體系參數化設計方法的技術方案。

技術實現要素：

本發明的目的是針對上述技術問題，提供了一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法，有效提高了模架體系與結構體系的匹配性及模架體系布置的準確性，減少了設計人員的工作量，降低了工程施工成本。

本發明的技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供的一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法，具體包括以下步驟：

S1，建立模架體系族，根據模架體系構造特徵，設計模架體系族參數；

S2，建立模架體系參數化設計的excel文檔，該文檔包括的設計參數為族類型名稱及模架體系族參數；

S3，根據結構體系特徵，設定步驟S2中的設計參數，並將其以txt文件導出，放置在模架體系族文件目錄下；

S4，利用步驟S3中txt文件，驅動模架體系模型生成若干族類型，並將模架體系族導入結構模型；

S5，布置導入的模架體系族，檢測模架體系與結構體系匹配程度，並生成施工模擬動畫；

S6，生成模架體系深化設計圖、工程量統計表及造價信息表。

進一步地，在步驟S2中所述的excel文檔包括說明書類工作表、參數設計類工作表及運算類工作表。

進一步地，所述說明書類工作表包含模架體系族的示意圖、模架體系族適用範圍及模架體系族的編制人員信息；所述參數設計類工作表包含模架體系族的族類型名稱、模架體系族參數名稱以參數說明示意圖。

進一步地，所述運算類工作表包含參數聲明，參數聲明的參數名稱及類型名稱值與參數設計類工作表中的參數名稱及類型名稱值相對應。

進一步地，在步驟S5中，將模架體系與結構體系導入Navisworks軟體，並通過漫遊及Clash Detective功能，檢測兩者的匹配程度。

本發明有益效果：

本發明提供的一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法，有效提高了模架體系與結構體系的匹配性及模架體系布置的準確性，減少了設計人員的工作量，降低了工程施工成本。其有益效果如下：

（1）通過調節模架體系族參數，實現對不同模架體系施工方案的模擬；

（2）利用excel文檔驅動族參數設計，在同一文檔中可生成多個族類型，操作方便；

（3）基於結構體系模型設計，提高了模架體系與結構體系的匹配程度；

（4）利用Navisworsks軟體的漫遊及Clash Detective功能，提高模架體系布置的準確性；

（5）形成模架體系施工圖紙及施工動畫模擬，為模架體系現場搭設提供了詳細交底；

（6）自動形成模架體系工程量清單及造價信息，減少了設計人員的工作量，降低模架體系施工成本，為模架體系材料進出場提供了依據。

附圖說明

通過結合以下附圖所作的詳細描述，本發明的上述優點將變得更清楚和更容易理解，這些附圖只是示意性的，並不限制本發明，其中：

圖1是本發明的參數化設計方法流程圖；

圖2是本發明之模架體系族示意圖；

圖3是本發明之模架體系參數設計示意圖；

圖4是本發明之說明書類工作表示意圖；

圖5是本發明之參數設計類工作表示意圖；

圖6是本發明之參數運算類工作表示意圖；

圖7是本發明之模架體系族載入結構體系模型的示意圖；

圖8是本發明之在結構體系模型中布置模架體系族的示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明的一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法進行詳細說明。

在此記載的實施例為本發明的特定的具體實施方式，用於說明本發明的構思，均是解釋性和示例性的，不應解釋為對本發明實施方式及本發明範圍的限制。除在此記載的實施例外，本領域技術人員還能夠基於本申請權利要求書和說明書所公開的內容採用顯而易見的其它技術方案，這些技術方案包括採用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術方案。

本說明書的附圖為示意圖，輔助說明本發明的構思，示意性地表示各部分的形狀及其相互關係。請注意，為了便於清楚地表現出本發明實施例的各部件的結構，各附圖之間並未按照相同的比例繪製。相同的參考標記用於表示相同的部分。

圖1至圖8是本發明所述的一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法的相關示意圖。

一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法，具體包括以下步驟：

S1，建立模架體系族，根據模架體系構造特徵，設計模架體系族參數；

具體地，在BIM軟體中，根據模架體系實際施工需要的材料構件，建立相對應的模架體系構件參數化族，利用嵌套族功能，對模架體系構件族進行組合，形成參數化模架體系族。

圖2是本發明之模架體系族示意圖，在本實施例中，利用Revit軟體建立框架柱多層板模架體系族，其中，框架柱多層板模架體系族由多層板族、木方龍骨族、鋼背楞族、對拉螺栓族嵌套組合形成。

在框架柱模架體系族樓層平面參照標高視圖中，創建參照四個參照平面，用於模擬矩形框架柱的截面範圍，通過尺寸標註、尺寸等分等操作，確定框架柱截面的相對位置及尺寸。

多層板族的主要參數為多層板厚度、多層板寬度、多層板高度；在模架體系族中載入多層板族，通過與上述參照平面進行對齊、鎖定及參數關聯等操作，限定多層板的厚度、高度、截面尺寸及與框架柱位置的相對關係。

木方龍骨族的主要參數為截面a長度、截面b長度、木方龍骨長度；在模架體系族中載入木方龍骨族，通過與多層板進行對齊、鎖定及尺寸標註、陣列、參數關聯等操作，限定每個截面次龍骨的個數、次龍骨的長度、次龍骨與多層板位置的相對關係、次龍骨的截面尺寸。

鋼背楞主要參數為鋼背楞類型、鋼背楞長度；在模架體系族中載入鋼背楞族，通過與次龍骨進行對齊、鎖定及尺寸標註、陣列、參數關聯、可見性設置等操作，限定每個截面沿高度方向主龍骨的排數、主龍骨的長度、主龍骨與次龍骨位置的相對位置關係、主龍骨的類型。

對拉螺栓族主要的參數為對拉螺栓長度、對拉螺栓直徑；在模架體系族中載入對拉螺栓族，通過與主龍骨進行尺寸標註、陣列、參數關聯及可見性設置等操作，限定模板體系中每個截面對拉螺栓的個數、沿高度方向對拉螺栓的排數、對拉螺栓的長度、對拉螺栓的直徑、對拉螺栓與主龍骨位置的相對關係。

圖3是本發明之模架體系參數設計示意圖，其中，參數邊長a、邊長b用於控制框架柱的截面尺寸。

參數多層板厚度用於控制多層板的厚度，與多層板族中多層板厚度參數相關聯；參數多層板高度用於控制多層板的高度，與多層板族中多層板高度參數相關聯。

參數a截面多層板長度與參數b截面多層板長度用於控制多層板的長度，由邊長a、多層板厚度參數確定，與多層板族中多層板長度參數關聯；參數次龍骨截面a與次龍骨截面b用於控制次龍骨的截面尺寸，與木方龍骨族中截面a長度、截面b長度參數關聯；參數a邊次龍骨間距l與b邊次龍骨間距l用於控制每個截面第一個次龍骨與最後一個次龍骨之間間距，由邊長a、邊長b、多層板厚度參數確定；參數主龍骨長度a與主龍骨長度b用於控制主龍骨的長度，與鋼背楞族中鋼背楞長度相關聯。

參數a截面主龍骨水平間距、b截面主龍骨水平間距用於控制主龍骨到框架柱截面中心線的距離，由邊長a、邊長b、多層板厚度、次龍骨截面尺寸參數確定；參數加強間距1控制第一道主龍骨與框架柱底邊的距離，加強間距2控制第一道主龍骨與第二道主龍骨的距離；加強間距3控制第二道主龍骨與第三道主龍骨的距離；參數標準段總間距控制第三道主龍骨與頂部主龍骨之間的間距，由多層板高度、加強間距1、加強間距2、加強間距3、頂部間距參數確定，參數頂部間距用於控制頂部主龍骨與多層板頂面之間的間距。

參數a截面螺栓長度與b截面螺栓長度用於控制對拉螺栓的長度，與對拉螺栓族中對拉螺栓長度參數關聯；參數間距1、間距2、間距3、間距4用於控制對拉螺栓與框架柱截面中心線的間距；參數a截面三螺栓、a截面四螺栓、b截面三螺栓、b截面四螺栓用於控制每個截面對拉螺栓的個數。

參數主龍骨類別/雙拼槽鋼、主龍骨類別/雙拼鋼管用於控制主龍骨類別，參數標準段主龍骨個數用於控制第三道主龍骨與頂部主龍骨之間主龍骨的排數；參數次龍骨截面a個數、次龍骨截面b個數用於控制每個框架柱截面方向次龍骨的個數。

通過調節參數實現對不同框架柱模架體系施工方案的模擬。

S2，建立模架體系參數化設計的excel文檔，該文檔包括的設計參數為族類型名稱及模架體系族參數；

具體地，在步驟S2中，所述的excel文檔包括說明書類工作表、參數設計類工作表及運算類工作表。

所述說明書類工作表包含模架體系族的示意圖、模架體系族適用範圍及模架體系族的編制人員信息，如圖4所示；所述參數設計類工作表包含模架體系族的族類型名稱、模架體系族參數名稱以參數說明示意圖，如圖5所示。

圖6是本發明之運算類工作表示意圖，其包含參數聲明，參數聲明位於第一行，其格式為：參數名稱##類型##單位；參數聲明的參數名稱及類型名稱值與參數設計類工作表中的參數名稱及類型名稱值相對應。

S3，根據結構體系特徵，設定步驟S2中的設計參數，並將其以txt文件導出，放置在模架體系族文件目錄下；

具體地，在參數設計工作表輸入相應的類型名稱值及模架體系參數值後，將運算類工作表以csv文件保存，再將csv文件的拓展名修改為txt。

S4，利用步驟S3中txt文件，驅動模架體系模型生成若干族類型，並將模架體系族導入結構模型；

圖7是本發明之模架體系族載入結構體系模型的示意圖，載入後將生成指定類型一覽表，根據需要框架柱的特徵選擇一個或多個類型

S5，布置導入的模架體系族，檢測模架體系與結構體系匹配程度，並生成施工模擬動畫；

圖8是本發明之在結構體系模型中布置模架體系族的示意圖。將與框架柱結構模型匹配的框架柱模架體系族放置在相應框架柱模型的位置，形成框架柱模架體系模型。將模架體系與結構體系模型導入Navisworks軟體，通過漫遊及Clash Detective功能，檢測模架體系與結構體系的匹配情況。

將模架體系與結構體系模型導入Navisworks軟體，通過Animator功能，生成施工模擬動畫，用於現場施工的技術交底。

S6，生成模架體系深化設計圖、工程量統計表及造價信息表。

具體地，在BIM軟體中輸入模架體系單價信息，通過工程量統計表，進一步生成模架體系造價信息。

本發明提供的一種基於BIM技術的模架體系參數化設計方法，有效提高了模架體系與結構體系的匹配性及模架體系布置的準確性，減少了設計人員的工作量，降低了工程施工成本。

本發明不局限於上述實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護範圍之內。