一种用于生成圆管的流水向钢筋的方法与流程

本发明涉及三维绘制领域，特别涉及一种用于生成圆管的流水向钢筋的方法。

背景技术：

圆管流水向钢筋是混凝土结构的一种重要三维布筋形式，通常用于等径圆管面混凝土结构，提高钢筋的快速设计效率，使布筋更均匀，改善混凝土结构的受力性能。

目前钢筋图的绘制方法，大部分是采用二维绘制。圆管流水向钢筋图，一般是将以断面形式表现，对于圆管结构，钢筋图绘制和材料分类统计仍由人工完成，流水向钢筋形式和排列无法详细表达，设、校、审的工作量极大、难度高且较容易出错。对于结构比较规整的结构，虽然有部分软件可以直接绘制二维钢筋图，但仍然适用范围有限，无法适用各种复杂结构的圆管钢筋布置及三维显示、检查、指导施工实践。随着技术的进步，越来越多的设计模型都是三维模型，工程师迫切需要在圆管钢筋混凝土结构中，有三维流水向布筋的工具和方法。

目前通过手工绘制或现有软件得到的图纸都是二维的，需要经过专业训练、有经验的工程师进行解读，在头脑中重新构建钢筋的三维模型，对于圆管流水向钢筋等细部结构，无法详细、真实反映其与结构、其他钢筋的空间位置关系。同时，不同工程师在解读过程中可能存在二义性，这对钢筋图的技术交流和指导施工带来很大的障碍。随着计算机的发展，通过计算机的辅助，工程人员可以根据需要重建钢筋模型，包括圆管流水向钢筋模型，生成逼真的三维钢筋模型，使得基于三维钢筋模型的技术交流更方便、更直观、材料统计更准确。

从公开的文献和资料来看，尚未发现在三维圆管结构上直接布置流水向钢筋的软件或方法。由于钢筋三维建模没有现成的专业软件，对钢筋三维建模工作量极大，而且是实体模型，随着钢筋数量、种类的不断增加，不管是对计算内存限制、显示速度，还是建模工作量、难度来说，都是巨大的挑战。特别是圆管结构混凝土变化多端，无法快速批量、快速定位，并快速生成三维模型，以方便后期的校核、审查及材料分类统计，无法满足工程设计的快速、精确的要求，因而开发新的能够高效处理复杂结构的圆管流水向钢筋的布置和实时显示的方法尤为重要。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于生成圆管的流水向钢筋的方法，解决圆管流水向钢筋难以绘制三维钢筋图的问题。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种用于生成圆管的流水向钢筋的方法，包括如下步骤：

a.根据圆管段流水向钢筋的几何拓扑结构和布筋引导线确定环向辅助线；

b.根据环向辅助线生成布筋参考线；

c.根据布筋参考线生成圆管流水向钢筋的布筋点；

d.根据布筋点生成三维钢筋。

进一步的，步骤a具体包括：

a1.将布筋引导线按照长度N等分，分别得到N-1个等分点，N为大于等于3的整数；

a2.分别获得每个等分点的法向面，将每个法向面与输入的圆管结构面相交得到每个等分点对应的圆形交线，若一个等分点对应的圆形交线为一个时，直接将所得的圆心交线作为这个等分点的环向辅助线；若一个等分点对应的圆形交线为两个时，则判断两个圆形交线的圆心与该等分点的距离，将距离更小的圆形交线作为这个等分点的环向辅助线。

进一步的，步骤b具体包括：

b1将环向辅助线的中点和端点作为环向辅助线特征点；

b2.根据保护层厚度参数，将环向辅助线特征点在平面内偏移，得到布筋参考线的特征点；

b3.根据步骤b2中得到的特征点，计算在出布筋参考线。

进一步的，步骤c具体包括：

c1.根据钢筋的输入参数，将每条布筋参考线平分为钢筋的输入参数对应的段数，并将每条参考线分段点依次编号；其中，钢筋的输入参数至少包括间距；

c2.将不同布筋参考线上相同编号的分段点作为一条圆管流水向钢筋的布筋点。

进一步的，钢筋的输入参数还包括根数、区间长。

进一步的，步骤d具体包括：

d1.将得到的相同编号布筋点连接，并通过光滑拟合生成三维钢筋的轴线；

d2.在钢筋端部设置弯钩或延长的细部结构参数，生成细部结构的轴线，并与与步骤d1中的轴线合并成一个整体，作为圆管流水向钢筋的轴线；

d3.调用圆管流水向钢筋模板，基于圆管流水向钢筋的轴线和模板生成三维钢筋模型，并对三维钢筋模型赋值钢筋属性；

d4.对圆管流水向钢筋模型进行轻量化处理，保留最终的拓扑面模型。

进一步的，所述钢筋属性包括钢筋编号、钢筋等级、钢筋型式、钢筋直径、钢筋间距、钢筋长度、钢筋颜色、备注信息、布筋引导线、布筋面、钢筋端部方向参考平面

本发明的有益效果是：由于采用了布筋引导线、环向辅助线以及由此生成的布筋点，这样既可根据这些参照准确的显示出圆管流水向钢筋的各种情况，直观显示三维布筋结果，同时还能将圆管流水向钢筋信息反映直观、准确地给工程师，提高了工程师工作的效率，其准确的信息也提高了施工进度，同时也避免由于二义性造成施工的缺陷。本发明可以采用拓扑的面模型实现，与采用实体格式的钢筋模型相比，其占用内存和硬盘空间大大减少。本发明与软件平台无关，既可以是基于商业的三维设计软件，也可以是自主开发的三维图形平台，在工程应用领域具有重要的应用价值，并且具有高可信度、可应用性、可采纳性。

附图说明

图1是本发明实施的圆管流水向钢筋的环向辅助线示意图。

图2是本发明实施的圆管流水向钢筋的布筋参考线示意图。

图3是本发明实施的圆管流水向钢筋的生成布筋点示意图。

图4是本发明实施的圆管流水向三维模型图。。

图中标记为：1为引导线上的等分点，2为法向面，3为圆形交线，4为辅助线特征点偏移方向，5为布筋参考线，a、b、c、d、e、f、g、h分别为不同的布筋点编号。

具体实施方式

圆管流水向钢筋的输入参数主要包括圆管结构面、布筋引导线、钢筋间距及直径、钢筋端部参数等。根据布筋面的几何拓扑信息和引导线，计算出环向辅助线。根据钢筋参数，再确定圆管流水向钢筋的布筋点。根据钢筋端部参数，确定端部构造。其中确定圆管流水向钢筋的布筋面、环向辅助线、布筋点、钢筋端部参数是本发明的关键环节。下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

步骤一:确定环向辅助线

确定环向辅助线的步骤如下：

(1)将布筋引导线按照长度三等分，分别得到两个等分点1；

(2)分别获得两个等分点1的法向面2，将每个法向面2与输入的圆管结构面相交得到每个等分点2对应的圆形交线3，若一个等分点1对应的圆形交线3为一个时，直接将所得的圆心交线作为这个等分点1的环向辅助线；若圆管流水向钢筋为弯曲的，可能存在一个等分点1对应的圆形交线3为两个，则此时判断两个圆形交线3的圆心与该等分点1的距离，将距离更小的圆形交线3作为这个等分点的环向辅助线。如图1所示，由于本例中每个等分点1都只有一个圆形交线3，因此无需判断距离。

步骤二:生成布筋参考线

生成钢筋布筋面的步骤如下：

(1)根据输入的环向辅助线，得到环向辅助线的中点和端点，将环向辅助线的中点和端点作为环向辅助线特征点；

(2)根据保护层厚度参数，将环向辅助线特征点在平面内偏移，得到新的布筋参考线特征点；

(3)根据步骤(2)中得到的特征点，计算在出布筋参考线5，如附图2所示；

步骤三:生成布筋点

具体实现步骤如下：

(1)根据钢筋的输入参数，将每条布筋参考线平分为钢筋的输入参数对应的段数，并将每条参考线分段点依次编号；在平分布筋参考线的时候，主要的依据是钢筋的间距参数，次要的依据是钢筋的根数、区间长等参数，工程上在快速计算的时候，一般只考虑钢筋间距参数。

(2)将不同布筋参考线上相同编号的分段点作为一条圆管流水向钢筋的布筋点，见附图3。

步骤四：生成三维钢筋

具体实现步骤如下：

(1)将得到的相同编号布筋点连接，并通过光滑拟合生成三维钢筋的轴线；

(2)按照附图4在钢筋端部设置弯钩或延长的细部结构参数，生成细部结构的轴线，与步骤(1)中的轴线合并成一个整体，作为圆管流水向钢筋的轴线。

(3)调用圆管流水向钢筋模板，基于圆管流水向钢筋的轴线和模板生成三维钢筋模型，并对三维钢筋模型赋值钢筋属性。其中，钢筋属性一般包括钢筋编号、钢筋等级、钢筋型式、钢筋直径、钢筋间距、钢筋长度、钢筋颜色、备注信息、布筋引导线、布筋面、钢筋端部方向参考平面等。

(4)对圆管流水向钢筋模型进行轻量化处理，保留最终的拓扑面模型，实现快速预览、实时显示和快速存储。

以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。