基于快速排布优先分块以构建外脚手架的方法、系统和介质与流程

本发明属于工程建设领域和计算机软件领域，尤其涉及一种基于bim技术以包含特定属性的分块的组合确定外脚手架方案设计的方法、系统和计算机可读存储介质。

背景技术：

当前的工程实践中，建筑空间造型日趋丰富灵活，许多施工单位在外脚手架方案设计过程中，遇到问题是：传统的基于二维平面轮廓及其高度定义的设计方法，难以适应灵活多变的施工现场构造表达的需求。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种基于分块的外脚手架分段的抽象表达，将外脚手架的设计模式扩展为三维单元的直观衔接，从而支持楼层平面轮廓转折凹凸多变，楼层高度错落多变的外脚手架方案设计场景。这可以帮助施工单位在外脚手架专项工程中，应用bim技术提升设计速度、精细化方案推敲、提高设计方案的可实施性。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种基于快速排布优先分块以构建外脚手架的方法，包括：

步骤一、识别结构模型多个楼层外轮廓是否变化；

步骤二、如无变化且有明确的标准层，识别单个楼层轮廓批量创建分块；

步骤三、设置参数作为分块内轮廓线的参照基础；

步骤四、设置高差作为总分块高度；

步骤五、设置最低分块的底部标高；

步骤六、选择外脚手架分类并对应设置不同的架体配置参数及与建筑的配置参数，获得楼层轮廓，得到分块的内轮廓线；

步骤七、确定内轮廓线后，根据架体配置参数，批量创建多个分块，分块之间自动生成连接；

步骤八、根据选定的架体配置参数、架体支撑参数，基于每组分块，生成一个独立的外脚手架。

优选的，上述步骤三具体包括设置识别轮廓的单元参数，选择项目内的标高，所属楼层为此标高的结构构件，求平面投影轮廓，进行规则化处理后得到楼层轮廓，作为分块内轮廓线的参照基础。

优选的，上述步骤四具体为设置总高度参数，指定生成外脚手架的最高点到最低点的高差，作为总的分块高度。

优选的，上述步骤五具体为设置架体底部标高参数，指定一个标高确定外脚手架的最低点，作为最低分块的底部标高。

优选的，上述步骤六具体包括：

步骤6.1、设置架体类型参数，选择外脚手架扣件式或盘扣式的分类，不同分类对应不同的架体配置参数；

步骤6.2、设置底部支撑类型参数，选择创建的外脚手架底段的架体支撑为落地式或悬挑式；

步骤6.3、设置架体排数；

步骤6.4、设置架体排距，架体排距乘以架体排数，作为外脚手架总厚度；

步骤6.5、设置与建筑的配置参数，包括与建筑距离，按此参数向外偏移按楼层识别轮廓获得的楼层轮廓，得到分块的内轮廓线。

优选的，上述步骤七确定内轮廓线后，根据架体排数、架体排距、架体底部标高、架体总高度，批量创建多个分块，分块之间自动生成连接。

优选的，上述步骤七还可以包括设置底段架体高度、悬挑层间隔高度参数，将分块竖向打断，拆分为多组分块。

一种基于快速排布优先分块以构建外脚手架的系统，包括：

楼层外轮廓变化识别单元，用于识别结构模型多个楼层外轮廓是否变化，如无变化且有明确的标准层，识别单个楼层轮廓批量创建分块；

分块内轮廓线基础参照单元，用于设置参数作为分块内轮廓线的参照基础；

总分块高度设置单元，用于设置高差作为总分块高度；

最低分块底部标高单元，用于设置最低分块的底部标高；

分块内轮廓线获取单元，用于选择外脚手架分类并对应设置不同的架体配置参数及与建筑的配置参数，获得楼层轮廓，得到分块的内轮廓线；

分块自动生成连接单元，用于确定内轮廓线后，根据架体配置参数，批量创建多个分块，分块之间自动生成连接；

独立外脚手架构建单元，用于根据选定的架体配置参数、架体支撑参数，基于每组分块，生成一个独立的外脚手架。

优选的，上述系统还包括：

多组分块拆分模块，用于设置底段架体高度、悬挑层间隔高度参数，将分块竖向打断，拆分为多组分块。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下优势：

1、快速创建模式，针对建筑结构外轮廓较简单的场景，用户可以设置参数后，可以一键获得外脚手架的排布结果。

2、快速创建模式，可以指定悬挑层所在位置，一键生成多个独立悬挑架和落地架，快速完成整栋楼的外脚手架方案设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明基于快速排布优先分块以构建外脚手架的方法基本流程示意图；

图2示出了本发明基于快速排布优先分块以构建外脚手架的方法分块示意图；

图3示出了本发明基于快速排布优先分块以构建外脚手架的方法外脚手架示意图；

图4示出了本发明基于快速排布优先分块以构建外脚手架的方法示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

如图1所示，本实施例提供一种基于快速排布优先分块以构建外脚手架的方法，包括：

步骤一、识别结构模型多个楼层外轮廓是否变化；

步骤二、如无变化且有明确的标准层，识别单个楼层轮廓批量创建分块；

步骤三、设置参数作为分块内轮廓线的参照基础；

步骤四、设置高差作为总分块高度；

步骤五、设置最低分块的底部标高；

步骤六、选择外脚手架分类并对应设置不同的架体配置参数及与建筑的配置参数，获得楼层轮廓，得到分块的内轮廓线；

步骤七、确定内轮廓线后，根据架体配置参数，批量创建多个分块，分块之间自动生成连接；

步骤八、根据选定的架体配置参数、架体支撑参数，基于每组分块，生成一个独立的外脚手架。

在一些实施例中，步骤三具体包括设置识别轮廓的单元参数，选择项目内的标高，所属楼层为此标高的结构构件，求平面投影轮廓，进行规则化处理后得到楼层轮廓，作为分块内轮廓线的参照基础。

在一些实施例中，步骤四具体为设置总高度参数，指定生成外脚手架的最高点到最低点的高差，作为总的分块高度。

在一些实施例中，步骤五具体为设置架体底部标高参数，指定一个标高确定外脚手架的最低点，作为最低分块的底部标高。

在一些实施例中，步骤六具体包括：

步骤6.1、设置架体类型参数，选择外脚手架扣件式或盘扣式的分类，不同分类对应不同的架体配置参数；

步骤6.2、设置底部支撑类型参数，选择创建的外脚手架底段的架体支撑为落地式或悬挑式；

步骤6.3、设置架体排数；

步骤6.4、设置架体排距，架体排距乘以架体排数，作为外脚手架总厚度；

步骤6.5、设置与建筑的配置参数，包括与建筑距离，按此参数向外偏移按楼层识别轮廓获得的楼层轮廓，得到分块的内轮廓线。

在一些实施例中，步骤七确定内轮廓线后，根据架体排数、架体排距、架体底部标高、架体总高度，批量创建多个分块，分块之间自动生成连接。

在一些实施例中，步骤七还可以包括设置底段架体高度、悬挑层间隔高度参数，将分块竖向打断，拆分为多组分块。

本发明提供一种基于快速排布优先分块以构建外脚手架的系统的实施例，包括：

楼层外轮廓变化识别单元，用于识别结构模型多个楼层外轮廓是否变化，如无变化且有明确的标准层，识别单个楼层轮廓批量创建分块；

分块内轮廓线基础参照单元，用于设置参数作为分块内轮廓线的参照基础；

总分块高度设置单元，用于设置高差作为总分块高度；

最低分块底部标高单元，用于设置最低分块的底部标高；

分块内轮廓线获取单元，用于选择外脚手架分类并对应设置不同的架体配置参数及与建筑的配置参数，获得楼层轮廓，得到分块的内轮廓线；

分块自动生成连接单元，用于确定内轮廓线后，根据架体配置参数，批量创建多个分块，分块之间自动生成连接；

独立外脚手架构建单元，用于根据选定的架体配置参数、架体支撑参数，基于每组分块，生成一个独立的外脚手架。

在一些实施例中，系统还包括：

多组分块拆分模块，用于设置底段架体高度、悬挑层间隔高度参数，将分块竖向打断，拆分为多组分块。

在一些实施例中，需要进行分块的定义

1.本实施例的分块包含对外脚手架空间属性的抽象定义，具体包含：架体排数、架体排距、分块底部标高、分块底部偏移、分块高度、分块顶部标高、分块顶部偏移。分块自身区分内轮廓(实线表示)、外轮廓(虚线表示)，表达与建筑的相对方向关系。分块的这些属性有利于用户高效地创建、修改分块来确定外脚手架的空间范围。

2.本实施例的分块定义包含外脚手架方案设计逻辑和美观需求的抽象表达，支持一个外脚手架内包含不同架体排数、架体排距的分块；支持一个外脚手架内包含不同顶、底高度的分块，支持符合连接规则的多个分块合并后，再按外脚手架架体参数生成连、美观的立杆、水平杆、剪刀撑等构配件排布效果。

3.本实施例的分块包含对外脚手架搭设构造逻辑的抽象，弧形分块的属性参数包含3种排布方式：不离散、单跨离散、多跨离散；以及拟合容差，控制与建筑外轮廓的距离范围，自动生成折线拟合曲线的排布效果。这有利于用户快速创建、修改符合现场搭建构造逻辑的外架排布方案。

4.本实施例的分块定义与外脚手架的架体类型相互关联，扣件式外脚手架、盘扣式外脚手架等不同选型，影响分块参数的合理性检查。这有利于用户在再设计初期对接施工构造要求。

在一些实施例中，需要进行分块的连接规则

1.本实施例的连接是多个满足一定几何条件的分块进行合并的规则，包含共面连接、成角连接两类连接规则。基于生成了连接关系后的分块确定立杆、水平杆序列的排布起点，有利于生成更加统一、连续、美观的外脚手架排布效果。

2.本实施例的分块连接规则包含内轮廓连接，当2个分块的内轮廓有相同端点且外轮廓的方向相同时，产生内轮廓连接。排数不同的分块内轮廓连接时，按排数较小的分块，从内向外连接生成分块的角部。

3.本实施例的分块连接规则包含外轮廓连接，当2个分块的外轮廓有相同端点且内轮廓的方向相同时，产生内轮廓连接。排数不同的分块外轮廓连接时，按排数较小的分块，从外向内连接生成分块的角部。

4.本实施例的分块连接规则包含内外轮廓连接，当1个分块的内轮廓与另1个分块的外轮廓共线，且共线的长度区间有交集时，产生内外轮廓连接。内外轮廓连接只存在共面连接。

在一些实施例中，需要进行分块的角部表达

1.本实施例的分块角部表达，是分块的连接规则的三维实体显示。按不同的分块连接关系，分块的角部表达有4种：矩形、四边形、五边形、三角形。这有利于用户检查分块的连接状态，预测基于分块生成的外脚手架在面面转折交接处的排布效果。

2.本实施例的分块角部表达，是基于2个分块生成的子对象，随着分块属性以及连接状态变换而更新。默认2个高度不同的分块进行连接时，分块角部的高度随绝对高度较大的分块生成，也可以切换分块角部高度的参考对象，设为绝对高度较小的分块。用户通过切换分块的角部高度，以便更加精确地控制外脚手架转折位置的空间搭建效果。

3.本实施例的分块角部表达，包含了对扣件式、盘扣式外脚手架体系在不同角度的二面角处，立杆、水平杆搭设逻辑的抽象。可通过切换分块角部表达的类型，切换架体构配件的排布算法。譬如：扣件式外脚手架在小于30°的锐角处常见的构造方式有3种，四边形分块角部，表示直接延伸角部两侧分块的外轮廓增设立杆；三角形分块角部，表示直接连接角部两侧分块的端部立杆布置水平杆；五边形分块角部，表示延伸角部一侧分块到到特定对齐位置后连接端部立杆布置水平杆。

如图2-3所示，在一些实施例中，需要进行分块的创建

1.本实施例的分块创建方式，包含基于建筑外轮廓识别算法的自动识别批量创建分块；识别创建多个分块时，自动生成分块之间的角部连接。

2.本实施例的建筑外轮廓识别算法，支持识别单个楼层的建筑外轮廓，也支持识别多个连续楼层的建筑外轮廓。轮廓处理包含以下3个步骤：

1)噪声处理：对较短的轮廓线段做合并简化；消除小的直角凹凸，让其保持垂直相交；

2)噪声后处理：首先将当前步骤的轮廓向外偏移后获得一个临时轮廓a，然后再将a向内偏移同样的距离获得一个新的轮廓b，对b再次进行噪声处理；消除轮廓线段中等长度的直角凹凸，并让其保持垂直相交；

3)向下拉通对齐：以下一楼层拉通对齐后的轮廓作为基础，在一个容差范围内，将上一层的轮廓向下对齐。连续楼层中最低的楼层，不需要与其他楼层拉通对齐。

3.本实施例的分块创建方式，包含手动绘制分块。提供4种“线”工具创建分块的“定位线”：直线、起点-终点-半径弧、矩形、拾取线(直线、弧线)。分块的“定位线”指的是使用分块的内轮廓，还是外轮廓所在的垂直平面相对于所绘制的路径或在绘图区域中指定的路径来定位分块。使用任何一种工具绘制分块时，可以预设定位线属性为分块的内轮廓/外轮廓，或空格键切换内外方向；可以输入一个距离，以指定分块的定位线与光标位置或选定的线或面之间的偏移，偏移方向由定位线控制点的创建顺序决定，遵守左手定律。

在一些实施例中，需要进行分块的编辑

1.本实施例的分块编辑，包含：分块修角、分块延伸/修剪、分块打断，这3个命令可以在平面、立面、剖面以及三维视图中使用。

2.本实施例的分块修角，区别于普通修角命令，拾取2个分块创建分块角部，按拾取到的第1个分块的内、外轮廓类型，决定创建的分块角部是内轮廓连接，还是外轮廓连接。

3.本实施例的分块延伸/修剪，区别于普通的延伸/修剪命令，根据被延伸/修剪分块的排数自动修正其长度，保证延伸/修剪后的分块之间不存在实体交错。

4.本实施例的分块打断，区别于普通的打断命令，预设打断间隔值为15mm，让打断的分块不再处于共面连接状态，并满足基于2个分块布置的立杆不会实体交错。

如图4所示，在一些实施例中，需要进行分块的合理性检查

1.分块合理性检查，包含分块交错检查。当分块的与分块角部之外的分块实体有交集，则判断存在分块交错。程序高亮提示交错的分块，让用户手动编辑进行修正。

2.分块合理性检查，包含过小分块检查。不与其他分块存在连接关系的独立分块，当自身长度＜过短阈值(默认值取立杆常规跨度的下限)则被判断为过小分块。程序自动清除过小分块。用户可以指定其他过短阈值。

3.本实施例的分块合理性检查，包含分块偏移误差检查。当2个分块的顶面、底面、端面有交集，且不存在连接关系时，会对这个分块进行偏移误差检查。偏移误差包含：角度误差、距离误差；按一定容差范围，自动纠正存在偏移误差的分块，以外轮廓距离建筑结构边缘更远的分块为基准，进行批量对齐。纠正分块偏移误差，可以解决建筑楼层之间模型的微小误差，导致识别建筑轮廓生成的分块在楼层之间没有连续的问题。

本发明还提供一种实施例，计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

此外，还可以提供一种服务器，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、快速创建模式，针对建筑结构外轮廓较简单的场景，用户可以设置参数后，可以一键获得外脚手架的排布结果。

2、快速创建模式，可以指定悬挑层所在位置，一键生成多个独立悬挑架和落地架，快速完成整栋楼的外脚手架方案设计。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flashram)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。