[发明专利]用于圆台表面混凝土结构的三维布筋方法

说明书

技术领域

本发明涉及圆台表面混凝土结构三维钢筋的布设方法。

背景技术

圆台表面钢筋是混凝土结构的一种重要三维布筋形式，通常用于圆台面、圆弧面、圆锥面及圆形孔洞等混凝土结构，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。圆台表面钢筋与结构边界的筋距离应大于规范要求的保护层厚度。

目前钢筋图的绘制方法，大部分是采用二维绘制。圆台表面钢筋，一般是将圆台表面展开，绘制钢筋后再还原到三维模型。对于比较复杂的圆台表面结构，如圆台面结构表面变化、倾斜或平坦、表面被切割、孔洞较多的圆台面，钢筋图绘制和材料分类统计仍由人工完成，将圆台表面展开绘制钢筋时难度较大，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圆台钢筋图，但仍然适用范围有限，无法适用各种复杂结构的圆台表面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台表面钢筋混凝土结构中，有三维布筋的工具和方法。

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，对于圆台表面钢筋等细部结构，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，包括圆台表面混凝土钢筋模型，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，尚未发现在三维圆台表面混凝土结构上直接布置钢筋的软件或方法。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。特别是圆台混凝土表面变化多端，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台表面三维钢筋的布置和实时显示的方法尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种用于圆台表面混凝土结构的三维布筋方法，该方法包括如下步骤：

A.选择圆台混凝土结构的布筋面，根据圆台混凝土结构的几何拓扑信息及钢筋保护层厚度，确定圆台钢筋布筋引导线；

B.根据圆台钢筋的间距、根数及钢筋保护层厚度，在所述布筋引导线上确定钢筋布筋点及钢筋对象生成的辅助平面；

C.根据钢筋定位点及钢筋端部参数，在所述钢筋布筋点及辅助平面上，生成钢筋轴线，调用钢筋模板，根据钢筋模板生成三维钢筋模型，并对三维钢筋模型赋值钢筋属性数据。

具体地，步骤A中，确定圆台钢筋布筋引导线d的步骤如下：

A1.根据输入的布筋面的几何拓扑信息，在布筋面轮廓上找到任意一段圆弧线，并得到该圆弧线的圆心O、圆弧线所在平面P1以及通过圆心O的平面P1的法线NormalLine；

A2.根据输入布筋面的几何拓扑信息，将布筋面的所有端点都投影到圆弧线所在平面P1，得到点集PointList；

A3.根据步骤A1中的圆弧线圆心O及步骤A2中的点集PointList，计算在点集PointList中距离圆心O最远的端点Pt1；

A4.将步骤A1中的圆弧线圆心O与步骤A3中的端点Pt1连接成直线Line1；

A5.将步骤A 4中的Line1投影到输入的布筋面，得到布筋引导线。

具体地，步骤B中，确定钢筋布筋点的方法为：在所述布筋引导线上，获取布筋引导线长度，根据钢筋间距或钢筋数生成若干个钢筋布筋点，所述钢筋布筋点的个数至少为3个。

具体地，步骤B中，确定辅助平面的方法为：根据布筋点生成Z轴直线，在布筋点上，生成通过所述Z轴直线的法向平面，所述法向平面为布筋辅助平面。

具体地，步骤C中，生成三维钢筋模型的具体方法包括如下步骤：

C1.选择一布筋点，计算该布筋点与所述法线NormalLine的距离，该距离作为圆台钢筋的半径R；

C2.在所选择的布筋点所在辅助平面内，以圆台钢筋的半径R为半径，绘制通过所述选择的布筋点的圆弧Arc；

C3.将圆弧Arc投影到布筋面，得到圆台面三维钢筋的轴线；