CN112100706A - 一种基于catia软件的简支梁钢筋快速建模方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋建模方法，所述方法包括根据简支梁钢筋的梁体结构和弯折方式，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择对应钢筋模板；以钢筋弯折点为参照，载入模板，生成钢筋模型；调整所述钢筋模型的公称直径、关键截面至最近的钢筋中心线的距离、简支梁整体长度、根数和钢筋牌号，调整钢筋分布间距，保存调整参数后的钢筋模型，实现简支梁钢筋建模，所述方法还包括预先建立简支梁钢筋模型构件库，根据混凝土简支梁所有钢筋的形状进行分类，分类明确，针对性强，仅需要调整少量参数即可完成一类钢筋的建模工作，并可实现除渐变钢筋以外所有简支梁形状钢筋的建模，显著提高了钢筋建模效率。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程的BIM(Building Information Modeling)技术领域，具体而言，涉及一种基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法，尤其适用于基于CATIA软件快速且有效的建立简支梁钢筋模型。
背景技术
混凝土简支梁具有构造简单、适应性广、不受基础条件限制、易于建造和标准化等特点，在国内外桥梁建设中占有重要地位，广泛适用于中小跨径的公路、铁路或城市桥梁中。
在混凝土简支梁的建造过程中，钢筋搭建工作最为复杂，目前已可通过BIM手段辅助钢筋搭建，提高建造效率，减少人员失误。
BIM技术指的是基于涵盖大量建筑工程多种信息的工程数据模型，通过数字化的方式对项目的功能特点、设施主题和性能进行展示。通过协同设计和碰撞检测能在施工之前减少设计中的冲突，其可出图性能大大减少绘图的工作量。
混凝土简支梁钢筋种类繁多，体量大，钢筋BIM模型创建过程复杂，正向设计需要耗费大量的人力；当根据二维图纸进行混凝土简支梁翻模时，技术人员往往不考虑钢筋细节特征，如弯钩形状，折弯半径等，不仅无法实现差错漏碰、工程量精确统计的目的，而且有时无法满足BIM模型对于精细度方面的要求，影响了BIM应用价值体现。
发明内容
本发明的目的在于解决传统的混凝土简支梁钢筋3D建模难度大、耗费人工多的问题，实现钢筋细节特征的精细表达。为实现上述目的，本发明提出一种基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋快速建模方法。
所述方法包括：
根据简支梁的梁体结构和钢筋弯折方式，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择对应钢筋模板，以钢筋弯折点为参照，载入模板，生成钢筋模型；
调整所述钢筋模型参数和钢筋分布间距，保存调整参数后的钢筋模型，实现简支梁钢筋建模。
作为所述方法的一种改进，所述方法还包括简支梁钢筋模型构件库建立的步骤：
步骤1)按照钢筋的横向、纵向分布和弯折方式对不同类型简支梁的钢筋形状进行分类；
步骤2)通过CATIA软件添加简支梁钢筋的建模参数，对每一类钢筋模板创建，并生成超级副本。
作为所述方法的一种改进，所述简支梁钢筋形状的分类包括：横向钢筋和纵向钢筋；所述横向钢筋按照钢筋位置分为横向居中纵向对称和横向对称纵向对称；所述纵向钢筋按照钢筋位置分为纵向对称横向对称和纵向居中横向对称。
作为所述方法的一种改进，所述横向居中纵向对称钢筋按照弯折形状分为2点弯折、4点弯折、6点弯折和8点弯折；
所述横向对称纵向对称钢筋按照弯折形状分为2点弯折、3点弯折、4点弯折、5点弯折和6点弯折；
所述纵向对称横向对称钢筋按照弯折形状分为2点弯折、3点弯折、4点弯折和6点弯折；
所述纵向居中横向对称钢筋按照弯折形状分为2点弯折。
作为所述方法的一种改进，所述步骤2)具体包括：
步骤2-1)创建Part文件，在Part文件中指定简支梁模型的空间位置方向，根据钢筋分布位置选择关键截面；
步骤2-2)添加各种类型参数，包括输入的参数：钢筋牌号、公称直径、关键截面至最近的钢筋中心线的距离、简支梁整体长度、根数；和根据输入的参数生成的参数：钢筋外径、单根钢筋长度、钢筋理论重量和用钢量；
步骤2-3)将钢筋外径与公称直径相关联，根据钢筋牌号与公称直径匹配钢筋外径与理论重量；
步骤2-4)在选定的关键截面中绘制单根钢筋造型的简易线条；
步骤2-5)以钢筋弯折的关键点，绘制钢筋参数化模型，绘制时所有尺寸与输入的参数关联，且符合相关标准；
步骤2-6)进行钢筋不等距阵列，以根数为阵列个数，并调整钢筋间距；
步骤2-7)根据钢筋形状分类判断是否需要对钢筋阵列镜像；若钢筋位置为对称则对钢筋阵列进行镜像；
步骤2-8)将单根钢筋长度定义为此类钢筋的钢筋中心线的长度；
步骤2-9)根据长度与理论重量，计算出此类钢筋的用钢量；
步骤2-10)创建超级副本，并保存文件。
作为所述方法的一种改进，所述根据简支梁的梁体结构和钢筋弯折方式，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择对应钢筋模板，以钢筋弯折点为参照，载入模板，生成钢筋模型，具体包括：
步骤3-1)绘制简支梁梁体结构和关键截面；
根据钢筋弯折方式，以线条绘制钢筋中心线，结合简支梁梁体结构，确定所述钢筋中心线在关键截面中的正确位置；
步骤3-2)使用从文档实例化命令，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择所需要的钢筋模板类型；
步骤3-3)依次选择钢筋中心线的弯折点，生成钢筋模型。
作为所述方法的一种改进，所述调整所述钢筋模型参数和钢筋分布间距，保存调整参数后的钢筋模型，实现简支梁钢筋建模，具体包括：
步骤4-1)根据需求调整所述钢筋模型公称直径、关键截面至最近的钢筋中心线的距离、简支梁整体长度、根数和钢筋材质密度参数；
步骤4-2)调整钢筋分布间距参数；
步骤4-3)保存调整参数后的钢筋模型，完成简支梁钢筋建模。
本发明还提出一种基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋建模***，所述***包括：钢筋模型生成模块和简支梁钢筋模型存储模块；
所述钢筋模型生成模块，用于根据简支梁的梁体结构和钢筋弯折方式，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择对应钢筋模板，以钢筋弯折点为参照，载入模板，生成钢筋模型；
所述简支梁钢筋模型调整模块，用于调整所述钢筋模型参数和钢筋分布间距，保存调整参数后的钢筋模型，实现简支梁钢筋建模。
作为所述***的一种改进，所述***还包括简支梁钢筋模型构件库的建立模块，用于按照钢筋的横向纵向分布和弯折方式对不同类型简支梁的钢筋形状进行分类，通过CATIA软件添加简支梁钢筋的建模参数，对每一类钢筋模板创建并生成超级副本。
本发明的优势在于：
1、本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法根据混凝土简支梁除渐变钢筋以外的所有钢筋的形状进行分类，创建简支梁钢筋构件库，分类明确，针对性强，可显著提高钢筋建模效率；
2、本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法通过构件库实例化模型的过程，可同时计算钢筋重要信息，包括长度、外径和用钢量，避免二次计算；
3、本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法通过此种方式创建钢筋模型精细度高，包括弯钩、折弯等细节，可控性强，可根据钢筋的弯折形状，在构件库中选择对应钢筋建模模板，仅需要调整少量参数即可完成一类钢筋的建模工作，并可实现除渐变钢筋以外所有简支梁形状钢筋的建模；
4、通过本发明所述方法创建的钢筋模型能够符合混凝土简支梁不同行业标准，兼容性好，仅需要对参数化钢筋模板进行少量参数调整。
附图说明
图1(a)为本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的Rule编辑器代码示意图；
图1(b)为本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的钢筋简易线条绘制示意图；
图1(c)为本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的为弯折关键点示意图；
图1(d)为本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的TB 10092-2017《铁路桥涵混凝土结构设计规范》的135o钢筋标准弯钩图；
图1(e)为本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的CATIA中几何尺寸参数化驱动示意图；图中箭头所指示的F(x)符号代表此尺寸已被关联；
图1(f)本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的关系式示意图；
图1(g)本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的阵列命令界面与钢筋间距调整示意图；
图1(h)本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的单根钢筋长度参数定义公式；
图2(a)为本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的从文档实例化命令界面；
图2(b)为本发明的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法的实例化钢筋模型。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
首先创建简支梁钢筋构件库，梳理混凝土简支梁所有类型的钢筋形状，按照钢筋的弯折方式、横向纵向分布进行分类；分类方式如表1所示：
表1-简支梁钢筋分类表(部分)
通过CATIA参数化建模的方式，对每一类钢筋模板创建并生成超级副本(powercoper)。
本发明所述的基于CATIA软件的简支梁钢筋快速建模方法，钢筋模板创建过程如下：
在CATIA的零件设计模式中，创建Part文件；在Part中指定简支梁模型方向确定关键截面，所述关键截面可根据钢筋分布位置进行选择；
添加参数类型：公称直径、钢筋外径、关键截面至最近的钢筋中心线的距离、简支梁整体长度、单根钢筋长度、用钢量、根数和钢筋材质密度。参数含义见表2：
表2-简支梁钢筋建模参数表(示例)
输入所有需要提前录入的参数；
通过Rule(规则)命令，将钢筋外径与公称直径相关联，实现根据公称直径自动匹配钢筋外径，代码如图1(a)所示；
在选定的关键截面中绘制钢筋简易草图：通过草图命令绘制单根钢筋造型的简易线条，如图1(b)所示；
以钢筋弯折的关键点，如图1(c)所示，绘制钢筋参数化模型，过程中所有尺寸应确保与相关参数关联，且符合相关标准，以钢筋弯钩为例，《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》中规定弯钩直径为4倍公称直径(如图1(d)所示)，弯钩长度为5倍公称直径。所以在模型中应用关系式，如图1(e)所示，将弯钩直径与弯钩长度与公称直径做关联，如图1(f)所示。
单根钢筋模型绘制完毕后，通过实例和不等间距阵列命令，或如钢筋分布距离为等距，可改为使用实例和间距阵列命令，进行钢筋阵列，并将根数定义为阵列个数，如图1(g)所示，并调整钢筋间距。
根据钢筋类型判断是否需要镜像。
提取单根钢筋的中心线，并将单根钢筋长度定义为其长度，如图1(h)阵列命令界面与钢筋间距调整示意图所示。
根据钢筋长度与理论重量计算出用钢量。
创建超级副本，并保存文件，构件命名方式可参考表1
使用钢筋构件库完成所有钢筋模型的实例化：
绘制简支梁梁体结构；
绘制关键截面；
绘制钢筋简易线条，参考梁体结构，确保线条在关键截面中的位置正确；
使用从文档实例化命令，在构件库中选择所需要的钢筋模板类型；
依次选择弯折点，如图2(a)所示，生成钢筋模型，如图2(b)所示；
根据需求调整公称直径、关键截面至最近的钢筋中心线的距离、简支梁整体长度、根数和钢筋材质密度的参数；
调整钢筋分布间距；
保存调整后的钢筋模型；
通过以上方式陆续完成所有钢筋模型的实例化。
本发明还提出一种基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋建模***，所述***包括：钢筋模型生成模块和简支梁钢筋模型存储模块；
所述钢筋模型生成模块，用于根据简支梁钢筋的梁体结构和弯折方式，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择对应钢筋模板，以钢筋弯折点为参照，载入模板，生成钢筋模型；
所述简支梁钢筋模型调整模块，用于调整所述钢筋模型参数和钢筋分布间距，保存调整参数后的钢筋模型，实现简支梁钢筋建模。
所述***还包括简支梁钢筋模型构件库的建立模块，用于按照钢筋的横纵分布和弯折方式对不同简支梁的钢筋形状进行分类，通过CATIA软件添加简支梁钢筋的建模参数，对每一类钢筋模板创建并生成超级副本。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋建模方法，所述方法包括：
根据简支梁的梁体结构和钢筋弯折方式，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择对应钢筋模板，以钢筋弯折点为参照，载入模板，生成钢筋模型；
调整所述钢筋模型参数和钢筋分布间距，保存调整参数后的钢筋模型，实现简支梁钢筋建模。
2.根据权利要求1所述的基于CATIA的简支梁钢筋建模方法，其特征在于，所述方法还包括简支梁钢筋模型构件库建立的步骤：
步骤1)按照钢筋的横向分布、纵向分布和弯折方式对不同类型简支梁的钢筋形状进行分类；
步骤2)通过CATIA软件添加简支梁钢筋的建模参数，对每一类钢筋模板创建，并生成超级副本。
3.根据权利要求2所述的基于CATIA的简支梁钢筋建模方法，其特征在于，所述钢筋形态的分类包括：横向钢筋和纵向钢筋；所述横向钢筋按照钢筋位置分为横向居中纵向对称和横向对称纵向对称；所述纵向钢筋按照钢筋位置分为纵向对称横向对称和纵向居中横向对称。
4.根据权利要求3所述的基于CATIA的简支梁钢筋建模方法，其特征在于，所述横向居中纵向对称钢筋按照弯折形状分为2点弯折、4点弯折、6点弯折和8点弯折；
所述横向对称纵向对称钢筋按照弯折形状分为2点弯折、3点弯折、4点弯折、5点弯折和6点弯折；
所述纵向对称横向对称钢筋按照弯折形状分为2点弯折、3点弯折、4点弯折和6点弯折；
所述纵向居中横向对称钢筋按照弯折形状分为2点弯折。
5.根据权利要求2所述的基于CATIA的简支梁钢筋建模方法，其特征在于，所述步骤2)具体包括：
步骤2-1)创建Part文件，在Part文件中指定简支梁模型的空间位置方向，根据钢筋分布位置选择关键截面；
步骤2-2)添加各种类型参数，包括输入的参数：钢筋牌号、公称直径、关键截面至最近的钢筋中心线的距离、简支梁整体长度以及根数；和根据输入的参数生成的参数：钢筋外径、单根钢筋长度、钢筋理论重量和用钢量；
步骤2-3)将钢筋外径与公称直径相关联，根据钢筋牌号与公称直径匹配钢筋外径与理论重量；
步骤2-4)在选定的关键截面中绘制单根钢筋造型的简易线条；
步骤2-5)以钢筋弯折的关键点，绘制钢筋参数化模型，绘制时所有尺寸与输入的参数关联，且符合相关标准；
步骤2-6)进行钢筋不等距阵列，以根数为阵列个数，并调整钢筋间距；
步骤2-7)根据钢筋形状分类判断是否需要对钢筋阵列镜像；若钢筋位置为对称则对钢筋阵列进行镜像；
步骤2-8)将单根钢筋长度定义为此类钢筋的钢筋中心线的长度；
步骤2-9)根据长度与理论重量，计算出此类钢筋的用钢量；
步骤2-10)创建超级副本，并保存文件。
6.根据权利要求1所述的基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋建模方法，其特征在于，所述根据简支梁的梁体结构和钢筋弯折方式，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择对应钢筋模板，以钢筋弯折点为参照，载入模板，生成钢筋模型，具体包括：
步骤3-1)绘制简支梁梁体结构和关键截面；
根据钢筋弯折方式，以线条绘制钢筋中心线，结合简支梁梁体结构，确定所述钢筋中心线在关键截面中的正确位置；
步骤3-2)使用从文档实例化命令，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择所需要的钢筋模板类型；
步骤3-3)依次选择钢筋中心线的弯折点，生成钢筋模型。
7.根据权利要求1所述的基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋建模方法，其特征在于，所述调整所述钢筋模型参数和钢筋分布间距，保存调整参数后的钢筋模型，实现简支梁钢筋建模，具体包括：
步骤4-1)根据需求调整所述钢筋模型公称直径、关键截面至最近的钢筋中心线的距离、简支梁整体长度、根数和钢筋材质密度参数；
步骤4-2)调整钢筋分布间距参数；
步骤4-3)保存调整参数后的钢筋模型，完成简支梁钢筋建模。
8.一种基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋建模***，其特征在于，所述***包括：钢筋模型生成模块和简支梁钢筋模型存储模块；
所述钢筋模型生成模块，用于根据简支梁的梁体结构和钢筋弯折方式，在预先建立的简支梁钢筋模型构件库中选择对应钢筋模板，以钢筋弯折点为参照，载入模板，生成钢筋模型；
所述简支梁钢筋模型调整模块，用于调整所述钢筋模型参数和钢筋分布间距，保存调整参数后的钢筋模型，实现简支梁钢筋建模。
9.根据权利要求8所述的基于CATIA软件的混凝土简支梁钢筋建模***，所述***还包括简支梁钢筋模型构件库的建立模块，用于按照钢筋的横向纵向分布和弯折方式对不同类型简支梁的钢筋形状进行分类，通过CATIA软件添加简支梁钢筋的建模参数，对每一类钢筋模板创建并生成超级副本。
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