本发明涉及电子建筑设计及建模技术领域，尤其涉及一种基于BIM的临时建筑设计及建模方法和系统。
背景技术：
BIM(Building Information Model，建筑信息模型)技术作为我国建筑业在面临转型升级中的一种重要技术，其所具备的可视化、参数化、模拟性等特点，可有效提高建筑设计、施工生产的工作效率，特别是BIM技术下的数字模型能够承载大量的工程构件数字信息(几何信息与非几何信息)，这是当前CAD技术条件下不可替代的。
但当企业开始实施BIM技术应用时，对企业内BIM软件应用的普及将是一个漫长过程，这又制约了企业快速发挥BIM价值的时机。在采用BIM技术的施工企业临时建筑初期规划布置方案中，特别是在临时房屋的设计上，往往也是根据BIM平台软件提供的标准建模方式，以墙、柱、梁、门窗、屋顶等构件逐一进行临时房屋模型搭建，当模型及材质贴图等按照方案要求完成后，又会面临模型的不断修改调整。在此过程中，建模的失误几率提升、模型的优化度与可操作性降低，这会使得技术人员建模工作量增加、积极性大减，同时也会影响临建规划布置方案的形成时间，甚至方案滞后于施工现场等问题。
技术实现要素：
本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种基于BIM的临时建筑设计及建模方法和系统，能够降低临时建筑设计及建模的操作难度、极大提高建模效率，并能够使模型统一，提高建模准确度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。
一种基于BIM的临时建筑设计及建模方法，其包括：
在BIM软件平台上对待建临时建筑进行模块化的分解，建立模块化的三维图形库；基于模块化的三维图形库，建立模块化的三维族模型库；设置模块化的三维族模型库中每一个族模型的构造参数、材质和装饰参数、结构参数、以及模型属性参数；设置模块化的三维族模型库中每一个族模型与各个零件子模型的逻辑关联参数；从模块化的三维族模型库中选择多个族模型进行组合，获取待建的临时建筑在BIM软件平台上的三维模型和对应的各种零件子模型的数量。
优选的，所述方法包括：基于模块化的三维图形库建立零件子模型，通过对零件子模型进行嵌套以形成模块化的三维族模型。
优选的，所述零件子模型包括：地梁基础、地板、窗、门、幕墙、双楼梯、单楼梯、开敞式板房楼梯、背景墙、屋顶端部、以及屋顶中部子模型；
所述族模型包括：开敞式、封闭式、以及幕墙式走廊板房的首层端部、首层中部、顶层端部、顶层中部、楼梯间、以及门厅族模型。
优选的，所述构造参数用于控制族模型的外观几何尺寸，其包括板房的开间长度、净深长度、楼层高度、走廊宽度、以及纵向标准墙数量。
优选的，所述逻辑关联参数包括楼梯踏步数量、参照物的距离差距、三角函数、数学公式、以及条件函数。
优选的，所述BIM软件平台为Autodesk公司的Revit平台。
优选的，所述方法进一步包括，在设置逻辑关联参数之后，先设置房间的地梁基础、地面铺贴、墙体、顶面天花吊顶子模型的长、宽、和高度度量尺寸；进一步通过族编辑器的阵列功能生成数个相同的子模型，以控制族模型的外观体量大小。
优选的，所述方法进一步包括：在从模块化的三维族模型库中选择多个族模型进行组合之前，从模块化的三维族模型库中每一个族模型的参数中选取依次选择板房的开间长度、宽度、板房标准板的数量、以及房间的高度进行设置。
优选的，所述方法进一步包括：在从模块化的三维族模型库中选择多个族模型进行组合之前，对模块化的三维族模型库中每一个族模型的参数进行控制测试，输入BIM软件平台的族编辑器允许输入范围内的任意参数值来生成相应的族模型和零件子模型，根据弹出的报错提示来对调整族模型与各个零件子模型的逻辑关联参数，直到不再弹出报错提示。
一种基于BIM的临时建筑设计及建模系统，其包括通过网络连接的至少一台电子设备和一台数据库服务器；
其中，所述电子设备包括至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行前述任一方法；
所述数据库服务器用于存储模块化的三维图形库和模块化的三维族模型库。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
通过Revit平台的“族”编辑器，在建模前期通过对施工现场临时房屋的功能与施工特性的分析来解构工程内容，将临时房屋工程分解若干单元，来建立各个单元族模型(构件)，并对其设置相关参数，使其具备模块化的、参数化、标准化等特性，将各单元的族模型(构件)装配成一个整体的施工现场临时房屋模型。由于将临时房屋的墙、柱、梁、门窗、屋顶等构件在建模初期就集成在一起，形成一个个如同“积木”的模块，并且每个模块既能够被“大”要求所控制，又能够根据“小”要求进行单独变化，在临时房屋的设计上，就能够采用“搭积木”的方式，快速的将每个临时房屋模块根据需求快速的搭建起来，当遇到方案修改时，只需通过几个简单命令就能完成临时房屋的变化控制，就能够起到降低软件操作难度、极大提高建模效率，也能够使模型统一，符合企业相关模型标准。
附图说明
图1是根据本发明实施例的临时建筑设计及建模方法的流程示意图。
图2是根据本发明实施例的地梁基础、地板、窗、门、以及幕墙子模型示意图。
图3是根据本发明实施例的双楼梯、单楼梯、开敞式板房楼梯、以及背景墙子模型示意图。
图4是根据本发明实施例的屋顶端部和中部子模型示意图。
图5是根据本发明实施例的开敞式走廊板房首层端部和中部族模型示意图。
图6是根据本发明实施例的封闭式走廊板房首层端部和中部族模型示意图。
图7是根据本发明实施例的幕墙式走廊板房首层端部和中部族模型示意图。
图8是根据本发明实施例的首层楼梯间和门厅族模型示意图。
图9是根据本发明实施例的开敞式走廊板房顶层端部和中部族模型示意图。
图10是根据本发明实施例的幕墙式走廊板房顶层端部和中部族模型示意图。
图11是根据本发明实施例的幕墙式走廊和封闭式走廊板房顶层楼梯间族模型示意图。
图12是根据本发明实施例的幕墙式走廊板房模型的正面示意图。
图13是根据本发明实施例的封闭式走廊板房模型的正面示意图。
图14是根据本发明实施例的开敞式走廊板房模型的正面示意图。
图15是根据本发明实施例的临时建筑设计及建模系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例通过在建模前期对施工现场临时房屋的功能与施工特性的分析来解构工程内容，将临时房屋工程分解若干单元，来建立各个单元族模型(构件)，并对其设置相关参数，使其具备模块化的、参数化、标准化等特性，将各单元的族模型(构件)装配成一个整体的施工现场临时房屋模型。市场上主流的BIM建模软件包括Autodesk公司的Revit平台，下文以此平台的可编辑参数、可重复利用的族模型(或者块)为基础，对本发明实施例提供的方法应用在施工现场临时房屋快速设计及建模的各步骤进行详细说明。如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤101：在BIM软件平台上对待建临时建筑进行模块化的分解，建立模块化的三维图形库
例如，可以对计划建造在施工现场的各类临时房屋进行模块化的分解，使每个模块成为一种形态单一、重复利用度高、可模数化的三维图形，避免造成在后期模型组合的过程中局部出现重合情况。
步骤102：基于模块化的三维图形库，建立模块化的三维族模型库
例如，可以利用Revit平台的族编辑器提供的外形编辑功能，根据模块化的三维图形库中的三维图形建立模块化的三维族模型或者三维族块。
其中，三维族模型所代表的实体部件包含有不同类型的零件，因此为便于对三维族模型包含的各类零件进行有效的参数控制，可以在建立模块化的三维族模型之前将其包含的各零件通过族编辑器建立零件子模型，再通过对零件子模型进行嵌套以形成模块化的三维族模型。例如，基于图2至图4所示的零件子模型(例如，地梁基础、地板、窗、门、幕墙、双楼梯、单楼梯、开敞式板房楼梯、背景墙、屋顶端部、屋顶中部等子模型)以及其他零件子模型，通过嵌套组合可以获得如图5至图11所示的三维族模型(例如，开敞式、封闭式、以及幕墙式走廊板房的首层端部、首层中部、顶层端部、顶层中部、楼梯间、门厅等族模型)。
步骤103：设置模块化的三维族模型库中每一个族模型的构造参数、材质和装饰参数、结构参数、以及模型属性参数
其中，构造参数用于控制族模型的外观几何尺寸，例如，板房的开间长度为3640mm、净深长度为7280mm、楼层高度为3600mm、走廊宽度为2200mm、以及纵向标准墙数量为4。
材质和装饰参数用于控制族模型的外观材质，可以在族编辑器中设置各零件子模型的材质(例如、基础、地板、墙体、立柱、吊顶、框架、窗户玻璃、幕墙玻璃、幕墙竖挺、门扇、门把手、门框等的材质为混凝土、地砖、镀锌、不锈钢等)、颜色及贴图，对族模型在着色、真实、渲染模式下表现出不同精细程度的外观；通过设置零件子模型的可见性，可以控制族模型在数字装配的时候匹配不同场景下的设计需求。
结构参数用于控制族模型的构件可见性，例如可以包括吊顶、侧墙面、中部隔墙是否可见，以及隔墙、走廊墙、外墙的样式(例如，门靠左/右、窗靠左/右等)。模型属性参数。
模型属性参数包括基础地梁的截面尺寸、板的厚度、柱的截面尺寸、梁及过梁的截面尺寸、门窗的大小尺寸及离地高度、墙体厚度、标准墙体(板房墙板)的大小尺寸、屋顶及楼梯坡度、楼梯的踏步及踢面尺寸、楼梯栏杆扶手护栏的尺寸、屋顶屋檐宽度等一系列与控制子模型有关的参数，用以在特殊情况下需要调整时进行编辑使用。
步骤104：设置模块化的三维族模型库中每一个族模型与各个零件子模型的逻辑关联参数
逻辑关联参数包括楼梯踏步数量、参照物的距离差距、三角函数、数学公式、条件函数等。例如，对于顶层端部族模型与对应的零件子模型，可以通过三角函数来设置二者之间的限制关系，如坡度＝atan(屋顶高度/(宽度/2))。对于楼梯子模型，楼梯长度等于楼梯踏步宽度与下部楼梯台阶数的乘积，上部楼梯台阶数等于上部楼梯高度除以楼梯踢面高度，房间宽度等于楼梯宽度加200mm等。对于板房标准墙子模型，通过条件函数自动控制是否显示，如板房标准墙子模型中当门在右时，显示为门在右，窗在左。
具体地，可以通过逻辑关联参数在Revit平台的族编辑器中将多个零件子模型与相应的族模型进行逻辑关联和锁定，以便能够通过零件子模型参数的设置实现对该族模型的空间几何形态、外观及样式等的控制。逻辑关联之后，可以先设置房间的地梁基础、地面铺贴、墙体、顶面天花吊顶等零件子模型的长、宽、高度等度量尺寸；进一步通过族编辑器“阵列”功能生成数个相同的子模型，以控制族模型的外观体量大小。
步骤105：从模块化的三维族模型库中选择多个族模型进行组合，获取待建的临时建筑在BIM软件平台上的三维模型和对应的各种零件子模型的数量
在实际应用中，可以将模块化的三维族模型库加载到Revit平台中的待建项目中，通过选择数个族模型，即可完成一套施工现场临时房屋的数字装配，获取临时建筑的三维模型(如图12、13、14所示)，同时通过输出对应零件子模型的数量，实现对所需物料的精确计算。并且，对有不同需求的使用场景，则可通过修改相关族模型的参数来改变临时房屋BIM模型的相关外形及特征，以满足不同施工现场临时房屋的设计要求。
在优选的实施例中，在进行上述步骤105之前，还可以对模块化的三维族模型库中每一个族模型的参数进行优化和排序，从而避免需要设置的参数过多而导致建模过程复杂度升高等问题，实现仅通过部分主要参数的设置，自动带动其他参数变化，从而通过设置较少的参数来达到设计目的。例如，依次选择板房的开间长度、宽度、以及板房标准板的数量，从而可以控制房间的净深与开间平面尺寸、基础的平面尺寸、地面铺装与吊顶的平面尺寸、走廊与楼梯间的宽度、楼梯跑道宽度、屋顶的平面尺寸等；再选择房间的高度，从而可以控制门窗高度、吊顶高度、幕墙高度、门厅高度、楼梯高度、楼梯的台阶数、楼梯角度、屋面坡度、屋檐高度等竖向尺寸。
在优选的实施例中，在进行上述步骤105之前，还可以对模块化的三维族模型库中每一个族模型的参数进行控制测试，以提高建模的准确性和减低出错率。例如，可以输入Revit平台的族编辑器允许输入范围内的任意参数值来生成相应的族模型和零件子模型，根据弹出的报错提示来对调整族模型与各个零件子模型的逻辑关联参数，直到不再弹出报错提示，从而实现族模型到零件子模型的准确逻辑关联。
图15示出了根据本发明实施例的临时建筑设计及建模系统，其包括通过网络320连接的至少一台电子设备310和一台数据库服务器330。
其中，所述电子设备310包括至少一个处理器311，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器312；所述存储器312存储有可被所述至少一个处理器311执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器311执行，以使所述至少一个处理器311能够执行前述任一实施例所公开的方法。所述数据库服务器330用于存储模块化的三维图形库331和模块化的三维族模型库332。
上述实施例打破了常规建模方法，通过Revit平台的“族”编辑器将临时房屋的墙、柱、梁、门窗、屋顶等构件在建模初级就能集成在一起，形成一个个如同“积木”的模块，并且每个模块既能够被“大”要求所控制，又能够根据“小”要求进行单独变化，技术人员在临时房屋的设计上，就能够采用“搭积木”的方式，快速的将每个临时房屋模块根据需求快速的搭建起来，当遇到方案修改时，只需通过几个简单命令就能完成临时房屋的变化控制，就能够起到降低软件操作难度、极大提高建模效率，也能够使模型统一，符合企业相关模型标准。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。