装配式混凝土项目三维预制构件库开发

摘要

预制构件作为装配式混凝土建筑中的基础的元素，对建筑起着决定性作用，那么预制构件构件库的建立则在一定程度上决定着项目的进程。本文基于Microsoft Visual Studio 2015开发平台,以C#为开发语言，利用rhino为开发平台，开发三维预制构件库程序，具有快速利用参数化程序建立预制构件三维模型及自动生成二维图纸的功能，,软件本身简单易懂, 上手容易，在很大程度上减少了设计单位在图纸绘制阶段的工作强度，提高了装配式建筑构件设计的效率。关键词

预制构件；rhino二次开发；自动出图；参数化建模在出图上花费比较多的时间，所以希望在生成参数化构件模型的同时，同时可以生成构件的二维图纸，包含构件模型和钢筋表，为后期设计提供便利，提高设计效率。0、引言在国家相关政策的激励下，越来越多的企业开始进军装配式建筑，由于装配式建筑具有产品质量好、生产效率高、施工速度快等特点，具有广阔的应用前景，逐渐成为我国建筑业转型的重要方向之一。构件作为装配式建筑中最基础的元素，对建筑起着决定性作用，那么构件库的建立则在一定程度上决定着项目的进程，当一个设计单位有着一定量的构件库的话，那么这些基础构件将对项目提供原始的质量保证，利用不同种构件的多种排列组合来丰富建筑的形态。在开发构件库的同时，考虑到目前对于预制构件的拆分设计和深化设计，国内并没有统一的标准，设计人员大多根据自己的经验来进行设计，造成了构件种类的多样化，1. 开发平台的选择1.1 主流预制构件设计软件由于现今工业化建筑的快速发展，与其相应的国内已有不少企业开始从事预制构件设计，但是专业的预制构件设计BIM软件很少，作为国内主流的BIM软件，Revit的功能很强大，在国内企业摸索装配式建筑设计的初期就尝试用Revit来进行预制构件设DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2018.01.065且设置必要的排水沟，将雨季的积水排出，避免因为过度的浸泡而影响工程的正常施工。测，每个断面需要设置5-7个检测点，这样才能获取最佳的参数。其次，碾压施工的过程中应该严格的控制碾压遍数，过多或者过少都会导致工程的质量不符合要求。4.2 环境保证措施。（1）建立健全完善的环保管理体系，施工人员要具备较高的环保意识。（2）将工程中所产生的废弃物以及垃圾处理掉，防止其污染工程周围的地表环境。3.2.8 补强碾压。顶层的碾压施工完成之后，要使用重量达到50吨的重型压力机碾压2-3遍，同时还要严格的控制碾压的宽度、速度等。一般来讲，碾压的速度保持在3公里每小时的效果最佳。待顶层碾压密实之后，应该使用压路机进行刮平处理，确保施工处的路基表面具备较强的平整度参数要求。5、结语综上所述，我国的经济发展影响之下，高速公路规模逐渐扩大，人们对于工程质量的要求也逐渐提高，当前我国大量的应用4、提高质量与环保的主要办法4.1 质量保证措施。（1）施工单位可以利用先进的定位系统来准确的控制碾压的轨迹与遍数。（2）为了全面的提升路基表层的平整度，施工单位在施工的过程中要将施工间隙位置上进行填料，以保证其密实度，如果发现有较大粒径的石块，要敲碎处理。（3）如果摊铺后的顶层还存在空隙，需要采用人工填补的方式来补平。（4）工程施工的过程中应该及时的检测山皮土的含水量，如果过小，则应该及时的洒水保湿；如果过大，应该进行翻动、晾晒。（5）碾压遍数需要严格的控制，工程中至少要进行6遍碾压施工。（6）路基填土宽度不达标时，可以采用人工方式进行贴坡处理。（7）为了可以提高施工效率，可以在工程中预先留出宽度为1m的台阶。（8）施工中应该设置合理的排水系统，并土石混合料作为路基的施工材料，所以该材料对于工程的质量有着更为直接的影响。因此，在施工的工程中，要想全面提升路基工程的质量，除了需要选择最佳的施工工艺以及施工方案之外，还应该加强施工材料的质量管理与控制。C 参考文献：[1]吴志名. 高速公路山皮土路基填筑施工工艺及质量控制[J]. 中国高新技术企业,2016,(06):98-99.[2]甄曦,韩树杰,马卫东. 高速公路山皮土路基填筑关键技术研究[J]. 城市道桥与防洪,2013,(09):26-27+7.[3]蔡旭. 花岗岩残积土路基填筑技术研究[D].长沙理工大学,2014.133交流平台Exchange Platforml计。国内的结构设计软件PKPM和盈建科都已开始研发装配式建筑设计软件，还有rhino、catia、solidworks、tekla等软件都可以用来进行装配式建筑的设计，还有国外引进的Allplan Precast软件，这些软件都有其特有的优点，但也都还有需要改进的地方，在此次插件开发中采用的是rhino软件。1.2 开发平台选择Rhino是由美国Robert McNeel公司于1998年推出的一款基于NURBS为主三维建模软件，NURBS能够比传统的网格建模方式更好的控制物体表面的线段，从而创建出更精细的造型。同其它成熟的商业软件一样， rhino也可以进行二次开发，此次选用rhino的原因是Rhino的模型是轻量化模型，由曲线和曲面构成，没有三维实体，不需要复杂的材质贴图， 简单渲染即可真实展现混凝土构件和内部钢筋的三维效果和不同视图，生成三维模型和二维图纸计算量较小， 占系统资源少， 不需要较高的硬件配置，Rhino5.0以后的版本加强了参数化建模和平立剖视图投影的支持，能生成较复杂的曲面构件，相比其他软件更适合于构件钢筋尤其是节点钢筋的生成和展示。2. 插件开发的过程2.1 rhino插件的生成Rhino 插件（Plug-in）是一个被编译为机器代码的软件模块，主要是用来对 Rhino 的功能进行扩展，Rhino 插件的文件扩展名为 RHP，但是这个文件实质上是 Windows 的动态链接库（DLL）。本次开发使用的是VISUAL STUDIO 2015平台，在VISUAL STUDIO环境下安装完Rhino.NET.SKD后，就可以新建Rhino Plus-in了，VS创建插件过程简单描述为：在VS 中创建项目，以预制混凝土柱为例：首先创建预制混凝土柱项目“pillar”，然后引用已经建立的名为 “PrefabricateLib.dll”的构件库项目为项目pillar添加参数化程序及参数输入界面，包括：添加参数输入框，参数描述，参数检查，参数关联计算公式添加参数计算结果，参数修改和保存参数数据结构，确定修改后保存功能实现新加构件默认填充数据，修改构件重新填充数据。2.2 插件所需要包含的内容此次插件开发主要包括两方面内容：第一，利用visual studio平台，使用C#编辑脚本，开发完成插件界面的制作，实现在rhino平台利用自己设计的插件，在可视化界面交互控制下，通过输入生成预制构件的各参数来调用Rhino的各命令，从而在rhino中生成预制构件的三维模型，并可以对已经建立的模型进行修改、编辑、存储。其次，在已有三维预制构件模型的基础上，通过读取三维模型中的数据，生成对应的二维图纸，并统计钢筋用量，生成钢筋表。3. 基于rhino的三维预制构件库插件的功能3.1 插件界面设计由于此次开发的插件目的是制作预制构件库，所以其除了应134包含构件生成，还应该具有构件修改、构件保存，构件删除等一系列管理功能 图1。 图13.2 预制构件模型生成预制构件后，会弹出图2所示的可添加预制构件清单，包括叠合梁、叠合板、预制柱、预制墙。 图23.3 预制混凝土梁预制梁混凝土梁参数面板包含混凝土、纵向钢筋、箍筋、信息和说明五个标签，其中每个标签里面包含各自相对应的参数信息。混凝土标签内主要负责控制构件的混凝土部分的各尺寸信息，包括混凝土外形尺寸（混凝土长度、混凝土宽度和混凝土高度）及键槽的尺寸信息（键槽数量、键槽间距、键槽长度、键槽宽度和键槽高度），通过输入相应参数得到梁混凝土部分模型图3。 图3梁钢筋参数分为纵向钢筋和箍筋两部分图4，纵向钢筋标签里面主要负责控制梁纵筋的各参数信息，包括钢筋排数、钢筋间距、每排钢筋的数量、每排钢筋直径、每排钢筋保护层厚度、每排钢筋伸出的类型（其中钢筋伸出类型以A、B、C、D、E表示，A表示不伸出，B表示不伸出带螺母，C表示伸出不折弯，D表示伸出向上折弯，E表示伸出向下折弯），如果钢筋伸出的话，在每排钢筋伸出长度一栏中可以设置伸出的长度，如果有折弯的话，可以在每排钢筋折弯长度中输入折弯部分的长度；箍筋标签里面主要负责控制梁纵筋的各参数信息，包括箍筋半径，箍筋高度、箍筋折弯长度，每肢箍筋对应A侧边缘距离，每肢箍筋对应B侧边缘距离，每肢箍筋对应的类型（I代表开口箍，O代表闭口箍），箍筋的保护层厚度，估计各密度范围对应类型（M代表加密区，N代表非加密区），箍筋各密度范围对应的长度，加密区箍筋间距和非加密区箍筋长度，输入完参数后点击匹配-确定，就可以生成预制混凝土梁构件图5。 图4 图5最后的信息标签和说明标签负责的是对该构件的各信息和参数说明图6，信息标签中主要负责描述构件名称、构件型号、设计者、项目名称、生产日期、出厂日期、名义尺寸、混凝土重量、钢筋重量、总重、构件形心、构件中心及附注信息。说明标签中主要描述其余参数标签中个别特殊参数的解释说明。 图63.4 预制混凝土叠合楼板预制叠合楼板参数面板包含混凝土板、钢筋、桁架钢筋、洞管理和信息五个标签，其中每个标签里面包含各自相对应的参数信息预制叠合楼板的混凝土部分和钢筋部分参数界面见图7，其中Exchange Platforml混凝土板标签负责控制叠合楼板的混凝土部分的尺寸参数信息，包含混凝土板长度、混凝土板宽度、混凝土板的厚度、A侧倒角的水平距离C1、A侧倒角的垂直距离C2、B侧倒角的水平距离C1和B侧倒角的垂直距离C2，其中，A侧倒角和B侧倒角指的是混凝土板的上表面和下表面的倒角。叠合板的钢筋参数分为分布筋受力钢筋和横加钢筋，其中钢筋标签内的主要内容是叠合楼板的分布钢筋和受力钢筋信息，包括混凝土保护层、钢筋直径、钢筋保护层，钢筋间距和钢筋伸出长度参数；桁架钢筋标签内负责控制叠合板桁架钢筋的相关参数，包含有桁架高度、下弦钢筋距离边缘的距离、下弦钢筋直径、上弦钢筋直径、腹杆钢筋直径、腹杆钢筋波峰距离、腹杆钢筋折弯半径、桁架钢筋间距，桁架钢筋位置等信息，其中桁架左侧\\右侧距离指的是桁架的两端距离叠合楼板两侧边的距离。 图7洞管理标签负签责的是在叠合板上开洞的功能，分为添加方形洞和圆形洞两类，点开下方添加方洞或添加圆洞按钮后，会弹出相应的调节圆洞和方洞参数的对话框图8。 图8方形洞口相关参数包括有方洞名称、方洞长度、方洞宽度、与被切断钢筋距离、与板边缘纵向间距、与板边缘横向间距、加固钢筋直径、加固钢筋与洞的间距、加固钢筋间距、加固钢筋与板底部距离；圆形洞口相关参数包括有圆洞名称、圆洞半径、与被切断钢筋距离、与板边缘纵向间距、与板边缘横向间距、加固钢筋直径、加固钢筋与洞的间距、加固钢筋间距、加固钢筋与板底部距离。叠合楼板也有信息标签，其负责描述构件名称、构件型号、设计者、项目名称、生产日期、出厂日期、名义尺寸、混凝土重量、钢筋重量、总重、构件形心、构件中心及附注信息。完成所有参数设置后点击匹配-确定，就可以生成预制混凝土叠合楼板构件图9。135交流平台Exchange Platforml 图93.5 预制混凝土柱预制柱参数面板包含混凝土板、钢筋、箍筋、信息和说明五个标签，其中每个标签里面包含各自相对应的参数信息预制柱的混凝土部分和钢筋部分参数见图10，其中混凝土标签内负责控制的是预制混凝土部分的相应参数，包括混凝土柱长度、混凝土柱宽度、混凝土柱高度、键槽长度、键槽宽度、 键槽深度、键槽缩进，如果有牛腿的话可以输入牛腿的相应参数。预制混凝土柱钢筋参数分为纵向钢筋和箍筋两部分，其中钢筋标签内设置的是纵向钢筋和套筒的参数，包括纵向钢筋排布，如果有端部有螺纹和设置螺纹长度，角筋直径、纵筋直径，纵筋延伸长度，套筒直径，套筒外侧箍筋的直径和间距，套筒与箍筋距离和套筒高度等，箍筋标签内主要负责箍筋的相关尺寸参数和箍筋加密区的设置。 图10图11136和预制混凝土梁一样，预制混凝土柱也有信息标签和说明标签，用来负责对该构件的各信息和参数说明，其中信息标签中主要负责描述构件名称、构件型号、设计者、项目名称、生产日期、出厂日期、名义尺寸、混凝土重量、钢筋重量、总重、构件形心、构件中心及附注信息。说明标签中主要描述其余参数标签中个别特殊参数的解释说明。输入完参数后点击匹配-确定，就可以生成预制混凝土柱构件图11。3.6 预制构件图纸生成制构件三维模型生成并保存入库的同时，在此基础上能够直接生成该构件的二维图纸。生成的二维图纸包含2部分内容：构件各视图生成和构件钢筋表的生成图12。 图124. 结论现阶段的工业化项目设计，还是多采用二维设计方法，各专业还是在传统的手段上进行设计，本文主要研究了基于rhino平台开发的三维预制构件库插件的开发过程，通过这个插件可以根加快捷的实现预制构件的模型建立，自动出图的功能，并通过对预制构件的入库、查询、修改等功能，对预制构件进行有效、合理的管理。希望可以通过将预制构件库插件应用在工业化建筑的设计中，有效的提高构件的设计精度和设计人员的工作效率，从而缩短设计周期。C参考文献：[1]张娟,高瞩,吉晓民.基于Rhino的产品形态原型重构系统的开发[J].机电产品开发与创新,2011,24(01):69-71. [2017-09-21].[2谢俊. BIM在国内预制构件设计中的应用研究[A]. 中国图学学会BIM专业委员会.第二届全国BIM学术会议论文集[C].中国图学学会BIM专业委员会:,2016:6.[3潘莉,蒋雯.基于Rhino二次开发的蒂凡尼灯罩建模系统[J].计算机工程与设计,2007,(18):4426-4428. [2017-09-21]. DOI：10.16208/j.issn1000-7024.2007.18.021[4孙浩. 基于Rhino开发船舶设计建模系统[D].哈尔滨工程大学,2010.