基于CAD平台的建筑工程协同设计制图方法与流程

基于cad平台的建筑工程协同设计制图方法
技术领域
[0001]
本发明涉及建筑工程的计算机辅助设计技术领域，特别涉及基于cad平台的建筑工程协同设计制图方法。


背景技术：

[0002]
计算机辅助制图(简称cad)软件在建筑工程设计领域的广泛应用，极大的提高了设计师的工作效率和出图质量。工程人员普遍使用绘图软件为制图功能强大的通用cad软件，所绘图元并无物理属性，需工程人员结合相关绘图规则去建立图形与实物的联系，本发明称之为cad平台软件。
[0003]
目前，采用cad平台软件进行建筑工程设计的常规制图模式对应流程如图1所示，具体步骤如下：
[0004]
步骤1)总体专业(例：建筑)绘制基础图并发布给各受资专业(例：结构、排水、暖通、电气)进行提资。
[0005]
总体专业所绘基础图为整个建筑工程的骨架，其形成的总体空间布局为初步考虑了各专业的空间需求，受资专业必须在基础图的基础上进行自身专业内的设计。
[0006]
步骤2)各受资专业接受总体专业的提资后，在其基础上开展本专业设计,并将设计成果发布给总体专业，进行返资。
[0007]
各受资专业开展专业内设计，通过图形表达了各自专业的空间需求。但是不同受资专业的空间需求可能存在矛盾，这就需要返资给总体专业，由总体专业对空间布局进行统一协调。
[0008]
步骤3)总体专业接受返资后，根据返资内容对基础图进行深化设计，完成后再次发布给各受资专业，进行二次提资。
[0009]
总体专业进行图纸深化的操作为：汇总各受资专业的空间需求，发现各专业间的矛盾并进行空间再分配，获得满足各专业需求的空间布局。
[0010]
步骤4)各受资专业接收二次提资后，根据其内容对本专业图纸进行深化，完成后再次发布给总体专业，进行二次返资。
[0011]
受资专业进行图纸深化的操作为：根据总体专业深化后的基础图，进一步检查并修改本专业设计内容。
[0012]
步骤5)重复步骤3和步骤4，直到消除各专业图纸之间全部矛盾，接下来进行各专业之间的图纸会签，会签通过后设计图纸达标。
[0013]
所述图纸会签操作为：每两个专业之间对互相图纸共同呈现的构件图形进行逐个检查，核对两专业呈现的内容是否矛盾。及时修改各自图纸中的矛盾之处，直到所有构件均检查完毕。
[0014]
步骤6)手动计算工程量。
[0015]
由于建筑工程的图形绘制由多个专业共同参与完成，绘图过程中专业之间进行了大量的协同设计，因此如何消除最后由各专业所提供图纸的协同错误就成了本领域工程技
术人员面临的一道重要难题。常见的协同错误可分为两类：1)专业内部不同图形中对同一构件所呈现的某项特性不一致。例如，平面图和剖面图呈现的同一构件的尺寸不一致。2)两专业图纸中对同一构件所呈现的某项特性不一致。例如，建筑专业和结构专业图纸中均呈现的某柱子截面不一致。
[0016]
在上述绘图模式下，只能依靠设计人员的细心检查核对来避免图纸协同错误。但是，由于建筑工程开展设计的周期长，提资和返资次数多，设计人员需要反复进行专业之间的图纸比较和本专业图纸的深化设计，工作十分繁琐，仅靠人力无法避免全部的协同错误。
[0017]
为解决上述协同设计问题，工程师们一直在进行各种探索，希望通过计算机来完成图纸比较、转换等工作，以达到减少图纸协同错误的目的。目前有三种方法取得了一定的成果。
[0018]
方法一：针对图形规律性较强的单专业工程，在cad平台软件基础上进行二次开发，形成参数化绘图软件，通过人机交互输入参数，使构件图形均由同一数据源生成，从而确保对工程描述的一致性。线路绘图软件(eicad、鸿业、柯宝华等)、桥梁绘图软件(桥智慧、同豪等)均属于此列。但是，在涉及专业较多的建筑工程领域，此类软件处于空白。
[0019]
方法二：发明专利“基于autocad的设计图纸快速会签办法”(专利申请号201911306452.1)提供了一种由计算机软件实现的快速会签办法。该方法通过制定图层管理规则，将各专业之间的会签内容由图层标识出来，然后通过图元对比技术自动检查专业间图纸的一致性，可快速识别专业之间的协同错误。但是，该方法受相应图层管理规则的严格限制，同时仅能解决专业间图纸协同这一类问题。
[0020]
方法三：将各专业设计内容汇入建筑工程bim模型，然后从模型中导出各专业图纸。该方法可以有效解决专业内部和专业间两类协同设计问题，但是bim建模工作量非常大，也不符合设计师习惯的二维cad制图习惯，工作效率低，推广应用困难。
[0021]
因此，开发一款基于cad平台的协同设计制图软件，形成既适应设计师制图习惯又可有效解决两类协同设计问题的制图方法，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

[0022]
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供基于cad平台的建筑工程协同设计制图方法，实现的目的是更加高效快捷完成建筑工程的协同设计绘图过程。
[0023]
为实现上述目的，本发明公开了基于cad平台的建筑工程协同设计制图方法；步骤如下：
[0024]
步骤1、将建筑工程的协同设计构件分类为多种主体构件和附属构件；
[0025]
所述协同设计构件为在多专业图纸中均有出现的构件，且在设计过程中，每一所述协同设计构件均需保证在各所述专业图纸中呈现内容的协同一致；
[0026]
只在单个专业图纸中出现的构件为专业设计对象，不参于协同设计。
[0027]
所述主体构件为构建建筑空间的主要构件，包括板、墙、柱和梁；每两个所述主体构件之间均能够相互按布尔运算结合；
[0028]
所述附属构件为依附于主体构件的构件；每一所述附属构件均与相应的所述主体构件有邻接或定距约束两种关系；每两个所述附属构件之间相对独立，相互之间避免碰撞；
[0029]
步骤2、建立以平面图和剖面图组成的构图体系，并为各专业配置平面图和剖面图
的成图方法；
[0030]
所述构图体系分楼层绘制平面图，每楼层配置不少于一幅所述平面图，所述平面图呈现所有所述协同设计构件；
[0031]
所述剖面图的数量和位置由设计师根据需要自行确定；
[0032]
根据几何绘图规则，每一所述楼层平面图由平截面图、俯视图、反射视图、透视图组合而成，所述剖面图由截面图、侧视图组合而成；
[0033]
步骤3、预先建立用于存储协同设计构件的模型数据库；
[0034]
模型数据库将每协同设计构件的数据记录为一个数据单位，每单元的数据组成如下：
[0035]
楼层：对应协同设计构件所在的楼层代号；
[0036]
构件类型：对应按步骤1所述分类的协同设计构件类型代号；
[0037]
构件编号：同类协同设计构件的顺序编号；
[0038]
组件：每个构件可有1个或多个组件组成，每个组件的属性如下：
[0039]
组件类型：对应步骤1所述分类的组件类型代号；
[0040]
组件编号：同类型组件的顺序编号；
[0041]
几何数据，几何数据包括如下内容：
[0042]
点：数据项包括组件各特征点的编号和坐标值，其中z坐标值为该点对应标高；
[0043]
线：数据项包括代表构件轮廓边线的线编号、线类型和特征点编号；
[0044]
面：数据项包括面编号、组成面的边线编号、邻接约束所绑定的其它组件及对应面代号、定距约束所绑定的其它组件及对应面代号；
[0045]
布尔运算节点：数据项包括相交的协同设计构件类型与编号、相交节点的几何数据，同组件的几何数据；
[0046]
物理参数：数据项包括组件材质、价格、实施阶段；
[0047]
出图专业：图纸中需呈现该组件图元的专业代码；
[0048]
步骤4、预先建立模型创建模块，用于协同设计构件模型的创建；
[0049]
步骤5：预先建立图形编辑模块，用于对协同设计构件图形的编辑；
[0050]
步骤6：利用上述预先建立的功能模块，采用协同设计方法完成建筑工程实例图形绘制。
[0051]
优选的，所述步骤1中，建筑工程主体与附属构件划分如下表所示：
[0052][0053]
以其它各项构件为组件组合而成的构件为组合构件；
[0054]
所述组件包括各类所述主体构件和所述附属构件；
[0055]
在协同设计绘图过程中，将所述组合构件整体作为一个附属构件处理；
[0056]
优选的，所述步骤2中，每一所述专业的每一楼层的平面图和剖面图的成图方法如
下：
[0057]
1)每一所述专业的每一楼层的平面图：
[0058]
每一所述专业的每一楼层的平面图的平截面的剖切面位于楼面上方，距楼层基准面的距离由设计师指定，楼面为俯视图和反射视图的投影面；
[0059]
所述平截面显示内容为所述平截面的剖切面与各协同设计构件的相交截面；
[0060]
所述俯视图显示内容为介于平截面剖切面与本楼层楼面之间的协同设计构件投影视图；
[0061]
所述反射视图显示内容为介于平截面剖切面与上层楼板结构层底面的协同设计构件的投影视图；
[0062]
所述透视图显示内容为与本层楼板板底相连附属构件的接触面视图；
[0063]
具体各所述专业平面图的投影视图组成与要求如下：
[0064]
建筑专业：楼层平面图内容包括本楼层平截面图、俯视图和反射视图；
[0065]
结构专业：平面图内容包括本楼层平截面图、俯视图和透视图；
[0066]
各设备专业：与建筑专业相同；
[0067]
2)每一所述专业的每一楼层的剖面图
[0068]
每一所述专业的每一楼层的剖面图的剖切面的剖切位置和投影方向由平面图中布置的剖切线和投影标志表示；
[0069]
所述投影面由设计师在平面指定边界；
[0070]
各所述专业剖面图的显示内容包括与剖切面相交协同设计构件的截面和介于剖切面与投影面之间各协同设计构件侧视图两部分。
[0071]
优选的，所述步骤4中模型创建的实现过程如下：
[0072]
步骤4.1、在cad平台的图形用户界面中定义各楼层的平面绘图底板，根据步骤2所述成图方法投影于该楼层楼板面的协同设计构件均绘制于该平面绘图底板之上；
[0073]
平面绘图底板由绘图边框、坐标系和楼层基准面三要素组成；
[0074]
绘图边框限定了平面绘图底板的范围，属于不同楼层的绘图边框不得重叠；
[0075]
将绘图边框绘制为图元块并添加属性，属性记录包括楼层名称和绘图专业；
[0076]
平面绘图底板中配置的坐标系为绘制于底板范围内的协同设计构件提供定位基准；
[0077]
同一建筑工程的各楼层的平面绘图底板采用相同坐标系；
[0078]
坐标系的原点宜在绘图边框范围之内，同时横竖坐标轴的方向宜与轴网方向一致；
[0079]
楼层基准面为确定所创建协同设计构件标高的基准面，由特征点绝对标高和基准面坡度坡向共同确定，协同设计构件的标高通过给定其与基准面的相对高差值确定；基准面通过指定轴网某交点的绝对标高和沿轴线方向的坡度两项特征而建立；
[0080]
步骤4.2、在平面绘图底板上创建代表协同设计构件的图元块，并向图元块中添加属性以记录协同设计构件的各项特性参数；
[0081]
所述图元快包含了协同设计构件的全部信息，即为协同设计构件的模型图；
[0082]
本模块支持两种方式创建协同设计构件模型图，具体如下：
[0083]
方式甲：根据协同设计构件的特性参数创建协同设计构件的参数化模板，将协同
设计构件的几何尺寸抽象为尺寸变量，并配置输入属性的对话框；用户在参数化模板中录入尺寸变量实例值和属性文字，自动生成代表协同设计构件的图元块；然后将创建的图元块插入平面绘图底板正确位置，形成协同设计构件模型图；
[0084]
方式乙：先在平面绘图底板的相应位置绘制拟创建的协同设计构件的特征线，然后拾取该特征线将其转化为图元块；进一步向图元块添加属性文字，形成协同设计构件模型图；
[0085]
各协同设计构件的特性参数及模型图创建方式如下表所示：
[0086]
(1)楼层板及相关附属构件
[0087]
[0088][0089]
(2)墙及相关附属构件
[0090]
[0091][0092]
(3)柱及相关附属构件
[0093][0094]
(4)梁及相关附属构件
[0095]
[0096][0097]
步骤4.3、采用上述两种方式创建协同设计构件时，同步指定附属构件与主体构件的约束关系；
[0098]
约束关系包括邻接约束与定距约束两类；
[0099]
邻接约束限定附属构件的约束面与主体构件的约束面保持共面，当主体构件约束面的位置变化时，附属构件对应约束面同步移动以保持两者共面；定距约束限定附属构件的约束面与主体构件的相应约束面保持固定距离，当主体构件约束面位置变化时，附属构件对应约束面同步移动以维持两者距离不变；
[0100]
步骤4.4、采用上述两种方式创建协同设计构件时，同步进行主体构件之间的布尔运算和附属构件之间的碰撞检查两种位置运算；
[0101]
布尔运算结果生成节点数据，并将节点数据存入模型数据库；碰撞检查给出碰撞位置提示，提醒设计人员进行调整；
[0102]
位置运算均通过调用各协同设计构件的几何数据进行计算；
[0103]
步骤4.5、将所创建的协同设计构件的模型数据按步骤3所述模型数据库的数据结构形式导入模型数据库，其中协同设计构件点坐标采用平面图绘图底板的局部坐标值，z坐标值为对应点标高值；
[0104]
在所绘协同设计构件的模型图与模型数据之间建立关系表，使所绘协同设计构件的模型图携带的各项特性参数与数据库中数据保持一致。
[0105]
优选的，所述步骤5中，预先建立图形编辑模块功能组成及实现过程如下：
[0106]
步骤5.1、从模型数据库中提取数据，生成不同阶段的各绘图专业的楼层平面图；详细步骤如下：
[0107]
(5.1.1)按楼层、绘图专业和实施阶段三个关键字从模型数据库自动检索出参与平面图绘制的协同设计构件；
[0108]
(5.1.2)在cad图形用户界面指定坐标原点与方向，建立平面局部坐标系；
[0109]
(5.1.3)生成平截面图：将楼层基准面上移指定距离作为平截面的剖切面，通过几
何计算获得各协同设计构件与剖切面相交截面，在所述局部坐标系下导入该相交截面的几何数据，忽略标高，形成平截面图；
[0110]
(5.1.4)生成俯视图：通过几何计算获得介于所述平截面剖切面和本层楼板面之间的协同设计构件的几何数据，包括点、线、面，进一步对所获几何数据进行遮蔽计算，向下遮蔽，将未被遮蔽的点、线、面对应几何数据导入所述局部坐标系，忽略标高，自动绘制俯视图；
[0111]
(5.1.5)生成反射视图：通过几何计算获得介于所述平截面基准面和上层楼板底面之间的协同设计构件的几何数据，包括点、线、面，进一步对所获几何数据进行遮蔽计算，向上遮蔽，将未被遮蔽的点、线、面几何数据导入所述局部坐标系，忽略标高，自动绘制反射视图；
[0112]
(5.1.6)生成透视图：从位于下部楼层的协同设计构件中检索与本楼层的结构层底面共面的点、线、面数据；此处，与楼板结构层邻接的粱底面按楼板结构层底面对待，将所获几何数据导入所述局部坐标系，忽略标高，自动绘制透视图；
[0113]
(5.1.7)将同一平面中出现的同一协同设计构件绘制为一个图元块，并向其添加属性记录该协同设计构件的各项物理特性；
[0114]
(5.1.8)在所绘制协同设计构件的图元块与模型数据库之间建立关系表，使所绘制协同设计构件的图元块的几何与物理特性参数与数据库参数保持同步；
[0115]
步骤5.2、从模型数据库中提取数据，生成不同阶段各绘图专业剖面图；详细步骤如下：
[0116]
(5.2.1)在已绘平面图中布置剖切面并指定投影方向及范围，并从投影范围中按专业和施工阶段选择参与绘制剖面图的协同设计构件；
[0117]
(5.2.2)建立剖面局部坐标系：在cad图形用户界面指定坐标原点与方向，建立剖面局部坐标系；所述剖面局部坐标系以所述剖切面与平面局部坐标系x-y平面的交线为x轴，以平面局部坐标系的z轴为y轴，原点与平面局部坐标系位置相同；根据几何知识将构件几何参数换算为剖面局部坐标系下的几何参数；
[0118]
(5.2.3)生成剖截面图：在剖面局部坐标系下，计算所选择协同设计构件与剖切面的相交截面，向cad平台导入该相交截面的几何数据(忽略标高)形成平截面图；
[0119]
(5.2.4)生成侧视图：在剖面局部坐标系下，通过几何计算获得投影范围协同设计构件的几何数据(点、线、面)，进一步对所获几何数据进行遮蔽计算(向投影方向遮蔽)，将未被遮蔽的点、线、面几何数据导入所述二维cad平台(忽略z坐标)自动绘制侧视图；
[0120]
(5.2.5)将同一剖面图中出现的同一协同设计构件绘制为一个图元块，并向其添加属性记录该协同设计构件的各项物理特性；
[0121]
(5.2.6)在所绘制协同设计构件的图元块与模型数据库之间建立关系表，使所绘制协同设计构件的图元块的几何与物理特性参数与数据库参数保持同步；
[0122]
步骤5.3、图形的移动、复制、删除与修改：
[0123]
(5.3.1)移动图元块，改变了协同设计构件的几何参数，模型数据库相应修改几何参数，并重新指定约束和进行位置运算；
[0124]
(5.3.2)复制图元块，等同步骤4所述创建了一个协同设计构件，并向模型数据库添加所复制图元块代表的协同设计构件数据；
[0125]
(5.3.3)删除图元块，从模型数据库中删除相应协同设计构件实体；
[0126]
(5.3.4)修改图元块，包括修改几何参数与物理参数，对应的模型数据库进行相应修改；
[0127]
步骤5.4、图形比对：各专业在开展本专业设计过程中，其绘图系统建立本地模型数据库，与其它专业的模型数据是相互独立的；当专业之间进行提资与返资操作时，某专业在收到其它专业图纸，系统将所接收图纸中的协同设计构件与本专业所绘图纸中的协同设计构件进行比对，标识出两者的区别之处；具体步骤如下：
[0128]
(5.4.1)识别所接收的cad图形，读取图形构件信息，形成模型数据，记作“外部数据”；此时，系统中还有一套本专业图形的模型数据，记为“内部数据”；
[0129]
(5.4.2)按与本专业对比图纸相同的实施阶段、出图专业、楼层代号三要素，从外部数据中筛选出参与图形比对的协同设计构件；
[0130]
(5.4.3)将筛选获得的协同设计构件的数据与内部数据中的同类型构件的数据进行比对；经对比，两套数据中某构件除编号外其它数据相同时，两构件认定为相同构件；当内部数据中某构件无法在外部数据中找到匹配的相同构件或外部数据中某构件无法在内部数据中找到匹配的相同构件时，均将其标注为不协调构件；
[0131]
步骤5.5、工程量统计：通过几何知识，调用模型数据库中各协同设计构件的几何数据计算出其体积，然后按要求进行汇总统计，即获得工程量统计结果。
[0132]
优选的，在所述步骤6中，实例图形绘制的具体步骤如下：
[0133]
601总体专业采用协同设计方法绘制基础图，然后将基础图以cad图形形式发布给受资专业，进行提资；
[0134]
步骤6.1、本阶段所述采用协同设计方法绘制基础图的操作过程如下：
[0135]
6.1.1)利用步骤4所述模型创建模块提供方法，创建协同设计构件模型图，并将各协同设计构件导入总体专业模型数据库；
[0136]
6.1.2)当上述模型图符合总体专业平面图要求时，将其作为总体专业平面图；否则利用步骤5所述图形编辑模块提供方法，调用总体专业模型数据库数据，生成总体专业各层平面图；
[0137]
6.1.3)在总体专业平面图中布置剖切线及投影方向和范围，生成相应剖面图，并对前述总体专业平面图和剖面进行编辑修改，直至完成基础图绘制。
[0138]
步骤6.2、各受资专业接受总体专业的提资后，采用协同设计方法绘制本专业图形，然后将设计成果以cad图形文件形式发布给总体专业，进行返资；
[0139]
本阶段所述采用协同设计方法绘制受资专业图形的操作过程包括：
[0140]
6.2.1)按步骤4所述模型创建模块所提供方法，将基础图包含的协同设计构件导入受资专业模型数据库；
[0141]
6.2.2)按步骤5建立的图形编辑模块所提供的方法，调用受资专业模型数据库数据，生成受资专业平面图；进一步，在平面图中布置剖切线及投影方向和范围，生成受资专业剖面图；
[0142]
6.2.3)按模型创建模块所提供方法，在平面图中补充创建受资专业所绘协同设计构件；
[0143]
6.2.4)按图形编辑模块所提供方法，对受资专业平面图和剖面图进行编辑修改；
[0144]
步骤6.3、总体专业接受各受资专业的返资后，按协同设计方法进行基础图的深化，然后将成果以cad图形文件形式第二次向各受资专业提资；
[0145]
本阶段所述采用协同设计方法进行基础图深化的操作内容包括：
[0146]
6.3.1)将受资专业所返资的图形与基础图进行图形比对，找出两专业图纸中不协调的协同设计构件，给出提示；
[0147]
6.3.2)根据提示按所述图形编辑模块所提供方法进行基础图的修改；
[0148]
步骤6.4、各受资专业接受总体专业的二次提资后，按协同设计方法进行本专业图形深化,然后第二次将设计成果以cad图形文件形式发布给总体专业，进行第二次返资；
[0149]
本阶段所述采用协同设计方法进行受资专业图形深化的操作内容包括：
[0150]
6.4.1)将总体专业二次提资的图形与本专业图形进行图形比对，找出两专业图纸中不协调的协同设计构件，给出提示；
[0151]
6.4.2)根据提示按所述图形编辑模块所提供方法进行受资专业图形的修改；
[0152]
步骤6.5、重复步骤6.3和步骤6.4，直到所有专业图纸全部达标为止，接下来进行工程量统计工作；
[0153]
所述工程量统计工作按步骤5所述图形编辑模块所提供的方法进行。
[0154]
本发明的有益效果：
[0155]
本发明提供的基于cad平台的建筑工程协同设计制图方法与系统，将建筑工程拆分为有限类协同设计构件的集合，并为各类构件配置参数化绘图方法，实现了建筑工程专业内和专业间的图形协同设计，显著提高了绘图效率和质量。
[0156]
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
[0157]
图1示出采用cad平台软件进行建筑工程设计的常规制图流程。
[0158]
图2示出本发明基于cad平台的建筑工程协同设计制图方法的流程图。
[0159]
图3示出本发明模型数据库的数据关系图。
[0160]
图4示出采用协同设计方法完成建筑工程实例图形绘制的流程图。
[0161]
图5示出实施例一地铁车站的建筑地面层平面图。
[0162]
图5-1示出实施例一地铁车站第一次调整后的建筑地面层平面图。
[0163]
图6示出实施例一地铁车站的建筑地下一层平面图。
[0164]
图6-1示出实施例一地铁车站第一次调整后的建筑地下一层平面图。
[0165]
图6-2示出实施例一地铁车站第二次调整后的建筑地下一层平面图。
[0166]
图7示出实施例一地铁车站的建筑地下二层平面图。
[0167]
图7-1示出实施例一地铁车站第一次调整后的建筑地下二层平面图。
[0168]
图8示出实施例一地铁车站的建筑1-1剖面图。
[0169]
图9示出实施例一地铁车站的建筑2-2剖面图。
[0170]
图10示出实施例一地铁车站的结构顶板平面图。
[0171]
图11示出实施例一地铁车站的结构中板平面图。
[0172]
图11-1示出实施例一地铁车站第一次调整后的结构中板平面图。
[0173]
图12示出实施例一地铁车站的结构底板平面图。
[0174]
图13示出实施例一地铁车站的结构1-1剖面图。
[0175]
图14示出实施例一地铁车站的结构2-2剖面图。
[0176]
图15示出实施例一地铁车站的暖通地下一层平面图。
[0177]
图16-1示出附属于地下一层楼板的设备基础平面图。
[0178]
图16-2示出附属于地下一层楼板的设备基础剖面图。
具体实施方式
[0179]
实施例
[0180]
如图2所示，本发明基于cad平台的建筑工程协同设计制图方法，该方法包括如下步骤：
[0181]
步骤1、将建筑工程协同设计构件分类为多种主体构件和附属构件。
[0182]
协同设计构件为在多专业图纸中均有出现的构件，设计过程需保证其在各专业图纸中呈现内容的协同一致。例如，各层楼板在建筑、结构、暖通、排水、电气等专业图纸中均有呈现，故为协同设计构件。只在单个专业图纸中出现的构件为专业设计对象，不参于协同设计。例如结构专业的桩基、承台等底板以下构件，只在结构专业图纸中出现。
[0183]
主体构件为构建建筑空间的主要构件，包括板、墙、柱、梁4项，相互之间按布尔运算结合。附属构件为依附于主体构件的构件，与主体构件有邻接或定距约束两种关系。附属构件之间相对独立，相互之间避免碰撞。
[0184]
建筑工程主体与附属构件划分如下表所示：
[0185][0186]
组合构件为以其它各项构件为组件组合而成的构件，组件可包括各类主体和附属构件，协同设计绘图过程中将其整体作为一个附属构件处理。
[0187]
以本实施例所述地下二层地铁车站为例，图4～14所示为建筑、结构、暖通三个专业的设计图纸，其中示出了各幅图中按上述分类的协同设计构件。
[0188]
步骤2、建立以平面图和剖面图组成的构图体系，并为各专业配置平面和剖面图成图方法。
[0189]
本发明构图体系分楼层绘制平面图，每楼层配置不少于一幅平面图，平面图呈现所有协同设计构件。
[0190]
剖面图的数量和位置由设计师根据需要自行确定。
[0191]
根据几何绘图规则，楼层平面代表图由截面图、俯视图、反射视图、透视图组合而成，所述剖面代表图由截面图、侧视图组合而成。对应各专业楼层平面图和剖面图形的成图方法如下：
[0192]
1)楼层平面图
[0193]
楼层平面图的平截面剖切面位于楼面上方，距楼层基准面的距离由设计师指定，楼面为俯视图和反射视图的投影面。平截面显示内容为平截面剖切面与各协同设计构件的相交截面；俯视图显示内容为介于平截面剖切面与本楼层楼面之间的协同设计构件投影视图；反射视图显示内容为介于平截面剖切面与上层楼板结构层底面的协同设计构件的投影视图；透视视图显示内容为与本层楼板板底相连附属构件的接触面视图。
[0194]
具体各专业平面图的投影视图组成与要求如下：
[0195]
建筑专业：楼层平面图内容包括本楼层平截面图、俯视图和反射视图。
[0196]
结构专业：平面图内容包括本楼层平截面图、俯视图和透视图。
[0197]
各设备专业：与建筑专业相同。
[0198]
2)剖面图
[0199]
剖切面的剖切位置和投影方向由平面图中布置的剖切线和投影标志表示；投影面由设计师在平面指定边界。各专业剖面视图的显示内容包括与剖切面相交协同设计构件的截面和介于剖切面与投影面之间各协同设计构件侧视图两部分。
[0200]
步骤3：预先建立用于存储协同设计构件的模型数据库；
[0201]
如图3所示，模型数据库将每协同设计构件的数据记录为数据单位，每单元的数据组成如下：
[0202]
1、楼层：对应协同设计构件所在的楼层代号；
[0203]
2、构件类型：对应按步骤1所述分类的协同设计构件类型代号；
[0204]
3、构件编号：同类协同设计构件的顺序编号；
[0205]
4、组件：每个构件可有1个或多个组件组成，每个组件的属性如下：
[0206]
1)组件类型：对应步骤1所述分类的组件类型代号；
[0207]
2)组件编号：同类型组件的顺序编号；
[0208]
3)几何数据
[0209]
点：数据项包括组件各特征点的编号和坐标值，其中z坐标值为该点对应标高；
[0210]
线：数据项包括代表构件轮廓边线的线编号、线类型和特征点编号；
[0211]
面：数据项包括面编号、组成面的边线编号、邻接约束所绑定的其它组件及对应面代号、定距约束所绑定的其它组件及对应面代号。
[0212]
4)布尔运算节点：数据项包括相交的协同设计构件类型与编号、交集的几何数据(同组件的几何数据)。
[0213]
5)物理参数：数据项包括组件材质、价格、实施阶段。
[0214]
6)出图专业：图纸中需呈现该组件图元的专业代码；
[0215]
步骤4、预先建立模型创建模块，用于协同设计构件模型的创建。模型创建的实现过程如下：
[0216]
步骤4.1、在cad平台的图形用户界面中定义各楼层的平面绘图底板，步骤2所述成图方法投影于该楼层楼板面的协同设计构件均绘制于该平面绘图底板之上。
[0217]
平面绘图底板由绘图边框、坐标系和楼层基准面三要素组成。
[0218]
绘图边框限定了平面绘图底板的范围，属于不同楼层的绘图边框不得重叠。将绘图边框绘制为图元块并添加属性，属性记录包括楼层名称和绘图专业。如图5所示，绘图边框属性记录“建筑专业地面层平面图”，代表该平面绘图底板属于建筑专业，楼层名称为地
面层平面图。
[0219]
平面绘图底板中配置的坐标系为绘制于底板范围内的协同设计构件提供定位基准。同一建筑工程的各楼层的平面绘图底板采用相同坐标系。坐标系的原点宜在绘图边框范围之内，同时横竖坐标轴的方向宜与轴网方向一致。
[0220]
楼层基准面为确定所创建协同设计构件标高的基准面，由特征点绝对标高和基准面坡度坡向共同确定，协同设计构件的标高通过给定其与基准面的相对高差值确定。基准面通过指定轴网某交点的绝对标高和沿轴线方向的坡度两项特征而建立。如图5所示，该平面底绘图底图对应基准面特征点位于10号轴线，绝对标高为1.153，坡向为向左0.2％起坡。
[0221]
步骤4.2、在平面绘图底板上创建代表协同设计构件的图元块，并向图元块中添加属性以记录协同设计构件的各项特性参数。该图块包含了协同设计构件的全部信息，即为协同设计构件的模型图。
[0222]
本模块支持两种方式创建协同设计构件模型图。方式甲：根据协同设计构件的特性参数创建协同设计构件的参数化模板，将协同设计构件的几何尺寸抽象为尺寸变量，并配置输入属性的对话框；用户在参数化模板中录入尺寸变量实例值和属性文字，自动生成代表协同设计构件的图元块；然后将创建的图元块插入平面绘图底板正确位置，形成协同设计构件模型图。方式乙：先在平面绘图底板的相应位置绘制拟创建的协同设计构件的特征线，然后拾取该特征线将其转化为图元块；进一步向图元块添加属性文字，形成协同设计构件模型图。
[0223]
各协同设计构件的特性参数及模型图创建方式如下表所示：
[0224]
(1)楼层板及相关附属构件
[0225]
[0226]
[0227][0228]
(2)墙及相关附属构件
[0229]
[0230][0231]
(3)柱及相关附属构件
[0232][0233]
(4)梁及相关附属构件
[0234]
[0235][0236]
步骤4.3、进一步的，采用上述两种方式创建协同设计构件时，同步指定附属构件与主体构件的约束关系。约束关系包括邻接约束与定距约束两类。邻接约束限定附属构件的约束面与主体构件的约束面保持共面，当主体构件约束面的位置变化时，附属构件对应约束面同步移动以保持两者共面；定距约束限定附属构件的约束面与主体构件的相应约束面保持固定距离，当主体构件约束面位置变化时，附属构件对应约束面同步移动以维持两者距离不变。
[0237]
步骤4.4、进一步的，采用上述两种方式创建协同设计构件时，同步进行主体构件之间的布尔运算和附属构件之间的碰撞检查两种位置运算。布尔运算结果生成节点数据，并将节点数据存入模型数据库。碰撞检查给出碰撞位置提示，提醒设计人员进行调整。位置运算均通过调用各协同设计构件的几何数据进行计算。
[0238]
步骤4.5、将所创建的协同设计构件的模型数据按步骤3所述模型数据库的数据结构形式导入模型数据库，其中协同设计构件点坐标均采用平面图绘图底板的局部坐标值，z坐标值为对应点标高值。进一步的，在所绘协同设计构件的模型图与模型数据之间建立关系表，使所绘协同设计构件的模型图携带的各项特性参数与数据库中数据保持一致。
[0239]
下面以图16-1、16-2所示附属于楼板的设备基础为例，详细介绍协同设计构件创建并将其转化为数据库单元数据的过程。设备基础创建过程：(1)选择所附属楼板，图示为
一层楼板(该楼板包括面层和结构层两个组件)；(2)在平面图绘图底板上绘制设备基础平面轮廓线(协同设计构件特征线)；(3)通过模型创建模块提供的“设备基础创建”工具拾取输入设备基础轮廓线，同时在对话框中输入高度h，自动形成代表设备基础的图元块，其中包含了设备基础的所有信息，即为所创建的设备基础模型图。将该设备基础转化为数据库模型数据过程：(1)从所绘平面轮廓读入各角点的x、y坐标值。(2)对类型为设备基础的附属构件，其顶面与所附属楼板面层顶面为定距约束关系，基础顶面各点(记为1、2、3、4)的标高(z坐标)为面层顶x、y坐标相同点的标高加基础高度值h；(3)对类型为设备基础的附属构件，其底面与所附属楼板结构层顶面为邻接约束关系，基础底面各点(记为5、6、7、8)的标高(z坐标)为结构层顶面x、y坐标相同点的z坐标值。至此，获得模型数据所需数据。
[0240]
步骤5、预先建立图形编辑模块，用于对协同设计构件图形的编辑。该模块功能组成及实现过程如下：
[0241]
步骤5.1、从模型数据库中提取数据，生成不同阶段的各绘图专业的楼层平面图；详细步骤如下：
[0242]
(5.1.1)按楼层、绘图专业和实施阶段三个关键字从模型数据库自动检索出参与平面图绘制的协同设计构件。
[0243]
(5.1.2)在cad图形用户界面指定坐标原点与方向，建立平面局部坐标系；
[0244]
(5.1.3)生成平截面图：将楼层基准面上移指定距离作为平截面的剖切面，通过几何计算获得各协同设计构件与剖切面相交截面，在所述局部坐标系下导入该相交截面的几何数据(忽略标高)形成平截面图。
[0245]
(5.1.4)生成俯视图：通过几何计算获得介于所述平截面剖切面和本层楼板面之间的协同设计构件的几何数据(点、线、面)，进一步对所获几何数据进行遮蔽计算(向下遮蔽)，将未被遮蔽的点、线、面对应几何数据导入所述局部坐标系(忽略标高)自动绘制俯视图。
[0246]
(5.1.5)生成反射视图：通过几何计算获得介于所述平截面基准面和上层楼板底面之间的协同设计构件的几何数据(点、线、面)，进一步对所获几何数据进行遮蔽计算(向上遮蔽)，将未被遮蔽的点、线、面几何数据导入所述局部坐标系(忽略标高)自动绘制反射视图。
[0247]
(5.1.6)生成透视图：从位于下部楼层的协同设计构件中检索与本楼层的结构层底面共面的点、线、面数据。此处，与楼板结构层邻接的粱底面按楼板结构层底面对待，将所获几何数据导入所述局部坐标系(忽略标高)自动绘制透视图。
[0248]
(5.1.7)将同一平面中出现的同一协同设计构件绘制为一个图元块，并向其添加属性记录该协同设计构件的各项物理特性。
[0249]
(5.1.8)在所绘制协同设计构件的图元块与模型数据库之间建立关系表，使所绘制协同设计构件的图元块的几何与物理特性参数与数据库参数保持同步。
[0250]
步骤5.2、从模型数据库中提取数据，生成不同阶段各绘图专业剖面图。详细步骤如下：
[0251]
(5.2.1)在已绘平面图中布置剖切面并指定投影方向及范围，并从投影范围中按专业和施工阶段选择参与绘制剖面图的协同设计构件。
[0252]
(5.2.2)建立剖面局部坐标系：在cad图形用户界面指定坐标原点与方向，建立剖
面局部坐标系。所述剖面局部坐标系以所述剖切面与平面局部坐标系x-y平面的交线为x轴，以平面局部坐标系的z轴为y轴，原点与平面局部坐标系位置相同。根据几何知识将构件几何参数换算为剖面局部坐标系下的几何参数。
[0253]
(5.2.3)生成剖截面图：在剖面局部坐标系下，计算所选择协同设计构件与剖切面的相交截面，向cad平台导入该相交截面的几何数据(忽略标高)形成平截面图。
[0254]
(5.2.4)生成侧视图：在剖面局部坐标系下，通过几何计算获得投影范围协同设计构件的几何数据(点、线、面)，进一步对所获几何数据进行遮蔽计算(向投影方向遮蔽)，将未被遮蔽的点、线、面几何数据导入所述二维cad平台(忽略z坐标)自动绘制侧视图。
[0255]
(5.2.5)将同一剖面图中出现的同一协同设计构件绘制为一个图元块，并向其添加属性记录该协同设计构件的各项物理特性。
[0256]
(5.2.6)在所绘制协同设计构件的图元块与模型数据库之间建立关系表，使所绘制协同设计构件的图元块的几何与物理特性参数与数据库参数保持同步。
[0257]
步骤5.3、图形的移动、复制、删除与修改：
[0258]
(5.3.1)移动图元块，改变了协同设计构件的几何参数，模型数据库相应修改几何参数，并重新指定约束和进行位置运算。
[0259]
(5.3.2)复制图元块，等同步骤4所述创建了一个协同设计构件，并向模型数据库添加所复制图元块代表的协同设计构件数据。
[0260]
(5.3.3)删除图元块，从模型数据库中删除相应协同设计构件实体。
[0261]
(5.3.4)修改图元块，包括修改几何参数与物理参数，对应的模型数据库进行相应修改。
[0262]
步骤5.4、图形比对：各专业在开展本专业设计过程中，其绘图系统建立本地模型数据库，与其它专业的模型数据是相互独立的。当专业之间进行提资与返资操作时，某专业在收到其它专业图纸后，系统将所接收图纸中的协同设计构件与本专业所绘图纸中的协同设计构件进行比对，标识出两者的区别之处。具体步骤如下：
[0263]
(5.4.1)识别所接收的cad图形，读取图形构件信息，形成模型数据，记作“外部数据”。此时，系统中还有一套本专业图形的模型数据，记为“内部数据”。
[0264]
(5.4.2)按与本专业对比图纸相同的实施阶段、出图专业、楼层代号三要素，从外部数据中筛选出参与图形比对的协同设计构件。
[0265]
(5.4.3)将筛选获得的协同设计构件的数据与内部数据中的同类型构件的数据进行比对。经对比，两套数据中某构件除编号外其它数据相同时，两构件认定为相同构件；当内部数据中某构件无法在外部数据中找到匹配的相同构件或外部数据中某构件无法在内部数据中找到匹配的相同构件时，均将其标注为不协调构件。
[0266]
步骤5.5、工程量统计：通过几何知识，调用模型数据库中各协同设计构件的几何数据计算出其体积，然后按要求进行汇总统计，即获得工程量统计结果。
[0267]
步骤6、如图4所示，利用上述预先建立的功能模块，采用协同设计方法完成建筑工程实例图形绘制。具体步骤如下：
[0268]
步骤6.1、总体专业采用协同设计方法绘制基础图，然后将基础图以cad图形形式发布给受资专业，进行提资。
[0269]
本阶段所述采用协同设计方法绘制基础图的操作过程包括：1)利用步骤4所述模
型创建模块提供方法，创建协同设计构件模型图，并将各协同设计构件导入总体专业模型数据库。2)当上述模型图符合总体专业平面图要求时，将其作为总体专业平面图；否则利用步骤5所述图形编辑模块提供方法，调用总体专业模型数据库数据，生成总体专业各层平面图。3)在总体专业平面图中布置剖切线及投影方向和范围，生成相应剖面图，并对前述总体专业平面图和剖面进行编辑修改，直至基础图完成。
[0270]
以本实施例所述地下二层地铁车站为例，本阶段由承担总体专业的建筑专业绘制了3幅楼层平面图(图5～7)和2幅剖面图(图8～9。
[0271]
步骤6.2、各受资专业接受总体专业的提资后，采用协同设计方法绘制本专业图形，然后将设计成果以cad图形文件形式发布给总体专业，进行返资。
[0272]
本阶段所述采用协同设计方法绘制受资专业图形的操作过程包括：
[0273]
6.2.1)按步骤4所述模型创建模块所提供方法，将基础图包含的协同设计构件导入受资专业模型数据库。
[0274]
6.2.2)按步骤5建立的图形编辑模块所提供的方法，调用受资专业模型数据库数据，生成受资专业平面图；进一步，在平面图中布置剖切线及投影方向和范围，生成受资专业剖面图。
[0275]
6.2.3)按模型创建模块所提供方法，在平面图中补充创建受资专业所绘协同设计构件。
[0276]
6.2.4)按图形编辑模块所提供方法，对受资专业平面图和剖面图进行编辑修改。
[0277]
以本实施例所述地下二层地铁车站为例，本阶段受资专业之结构专业绘制了3幅楼层平面图(图10～12)和2幅剖面图(图13～14)；受资专业之暖通专业绘制了1幅楼层平面图(图15)。
[0278]
步骤6.3、总体专业接受各受资专业的返资后，按协同设计方法进行基础图的深化，然后将成果以cad图形文件形式第二次向各受资专业提资。
[0279]
本阶段所述采用协同设计方法进行基础图深化的操作内容包括：
[0280]
6.3.1)将受资专业所返资的图形与基础图进行图形比对，找出两专业图纸中不协调的协同设计构件，给出提示；
[0281]
6.3.2)根据提示按所述图形编辑模块所提供方法进行基础图的修改。
[0282]
以本实施例所述地下二层地铁车站为例，本阶段建筑专业根据结构专业的返资将图5～7深化至图5-1～7-1；进一步的，建筑专业根据暖通专业返资，将图6-1深化至图6-2.
[0283]
步骤6.4、各受资专业接受总体专业的二次提资后，按协同设计方法进行本专业图形深化,然后第二次将设计成果以cad图形文件形式发布给总体专业，进行第二次返资。
[0284]
本阶段所述采用协同设计方法进行受资专业图形深化的操作内容包括：
[0285]
6.4.1)将总体专业二次提资的图形与本专业图形进行图形比对，找出两专业图纸中不协调的协同设计构件，给出提示；
[0286]
6.4.2)根据提示按所述图形编辑模块所提供方法进行受资专业图形的修改。
[0287]
以本实施例所述地下二层地铁车站为例，本阶段受资专业之结构专业将图11深化为图11-1；其余图形不变。
[0288]
步骤6.5、重复步骤步骤6.3和步骤步骤6.4，直到所有专业图纸全部达标为止，接下来进行工程量统计工作。
[0289]
所述工程量统计工作按步骤5所述图形编辑模块所提供的方法进行。
[0290]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。