本發(fā)明涉及三維繪制領域，特別涉及一種用于生成圓管的流水向鋼筋的方法。

背景技術：

圓管流水向鋼筋是混凝土結構的一種重要三維布筋形式，通常用于等徑圓管面混凝土結構，提高鋼筋的快速設計效率，使布筋更均勻，改善混凝土結構的受力性能。

目前鋼筋圖的繪制方法，大部分是采用二維繪制。圓管流水向鋼筋圖，一般是將以斷面形式表現，對于圓管結構，鋼筋圖繪制和材料分類統(tǒng)計仍由人工完成，流水向鋼筋形式和排列無法詳細表達，設、校、審的工作量極大、難度高且較容易出錯。對于結構比較規(guī)整的結構，雖然有部分軟件可以直接繪制二維鋼筋圖，但仍然適用范圍有限，無法適用各種復雜結構的圓管鋼筋布置及三維顯示、檢查、指導施工實踐。隨著技術的進步，越來越多的設計模型都是三維模型，工程師迫切需要在圓管鋼筋混凝土結構中，有三維流水向布筋的工具和方法。

目前通過手工繪制或現有軟件得到的圖紙都是二維的，需要經過專業(yè)訓練、有經驗的工程師進行解讀，在頭腦中重新構建鋼筋的三維模型，對于圓管流水向鋼筋等細部結構，無法詳細、真實反映其與結構、其他鋼筋的空間位置關系。同時，不同工程師在解讀過程中可能存在二義性，這對鋼筋圖的技術交流和指導施工帶來很大的障礙。隨著計算機的發(fā)展，通過計算機的輔助，工程人員可以根據需要重建鋼筋模型，包括圓管流水向鋼筋模型，生成逼真的三維鋼筋模型，使得基于三維鋼筋模型的技術交流更方便、更直觀、材料統(tǒng)計更準確。

從公開的文獻和資料來看，尚未發(fā)現在三維圓管結構上直接布置流水向鋼筋的軟件或方法。由于鋼筋三維建模沒有現成的專業(yè)軟件，對鋼筋三維建模工作量極大，而且是實體模型，隨著鋼筋數量、種類的不斷增加，不管是對計算內存限制、顯示速度，還是建模工作量、難度來說，都是巨大的挑戰(zhàn)。特別是圓管結構混凝土變化多端，無法快速批量、快速定位，并快速生成三維模型，以方便后期的校核、審查及材料分類統(tǒng)計，無法滿足工程設計的快速、精確的要求，因而開發(fā)新的能夠高效處理復雜結構的圓管流水向鋼筋的布置和實時顯示的方法尤為重要。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種用于生成圓管的流水向鋼筋的方法，解決圓管流水向鋼筋難以繪制三維鋼筋圖的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種用于生成圓管的流水向鋼筋的方法，包括如下步驟：

a.根據圓管段流水向鋼筋的幾何拓撲結構和布筋引導線確定環(huán)向輔助線；

b.根據環(huán)向輔助線生成布筋參考線；

c.根據布筋參考線生成圓管流水向鋼筋的布筋點；

d.根據布筋點生成三維鋼筋。

進一步的，步驟a具體包括：

a1.將布筋引導線按照長度N等分，分別得到N-1個等分點，N為大于等于3的整數；

a2.分別獲得每個等分點的法向面，將每個法向面與輸入的圓管結構面相交得到每個等分點對應的圓形交線，若一個等分點對應的圓形交線為一個時，直接將所得的圓心交線作為這個等分點的環(huán)向輔助線；若一個等分點對應的圓形交線為兩個時，則判斷兩個圓形交線的圓心與該等分點的距離，將距離更小的圓形交線作為這個等分點的環(huán)向輔助線。

進一步的，步驟b具體包括：

b1將環(huán)向輔助線的中點和端點作為環(huán)向輔助線特征點；

b2.根據保護層厚度參數，將環(huán)向輔助線特征點在平面內偏移，得到布筋參考線的特征點；

b3.根據步驟b2中得到的特征點，計算在出布筋參考線。

進一步的，步驟c具體包括：

c1.根據鋼筋的輸入參數，將每條布筋參考線平分為鋼筋的輸入參數對應的段數，并將每條參考線分段點依次編號；其中，鋼筋的輸入參數至少包括間距；

c2.將不同布筋參考線上相同編號的分段點作為一條圓管流水向鋼筋的布筋點。

進一步的，鋼筋的輸入參數還包括根數、區(qū)間長。

進一步的，步驟d具體包括：

d1.將得到的相同編號布筋點連接，并通過光滑擬合生成三維鋼筋的軸線；

d2.在鋼筋端部設置彎鉤或延長的細部結構參數，生成細部結構的軸線，并與與步驟d1中的軸線合并成一個整體，作為圓管流水向鋼筋的軸線；

d3.調用圓管流水向鋼筋模板，基于圓管流水向鋼筋的軸線和模板生成三維鋼筋模型，并對三維鋼筋模型賦值鋼筋屬性；

d4.對圓管流水向鋼筋模型進行輕量化處理，保留最終的拓撲面模型。

進一步的，所述鋼筋屬性包括鋼筋編號、鋼筋等級、鋼筋型式、鋼筋直徑、鋼筋間距、鋼筋長度、鋼筋顏色、備注信息、布筋引導線、布筋面、鋼筋端部方向參考平面

本發(fā)明的有益效果是：由于采用了布筋引導線、環(huán)向輔助線以及由此生成的布筋點，這樣既可根據這些參照準確的顯示出圓管流水向鋼筋的各種情況，直觀顯示三維布筋結果，同時還能將圓管流水向鋼筋信息反映直觀、準確地給工程師，提高了工程師工作的效率，其準確的信息也提高了施工進度，同時也避免由于二義性造成施工的缺陷。本發(fā)明可以采用拓撲的面模型實現，與采用實體格式的鋼筋模型相比，其占用內存和硬盤空間大大減少。本發(fā)明與軟件平臺無關，既可以是基于商業(yè)的三維設計軟件，也可以是自主開發(fā)的三維圖形平臺，在工程應用領域具有重要的應用價值，并且具有高可信度、可應用性、可采納性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施的圓管流水向鋼筋的環(huán)向輔助線示意圖。

圖2是本發(fā)明實施的圓管流水向鋼筋的布筋參考線示意圖。

圖3是本發(fā)明實施的圓管流水向鋼筋的生成布筋點示意圖。

圖4是本發(fā)明實施的圓管流水向三維模型圖。。

圖中標記為：1為引導線上的等分點，2為法向面，3為圓形交線，4為輔助線特征點偏移方向，5為布筋參考線，a、b、c、d、e、f、g、h分別為不同的布筋點編號。

具體實施方式

圓管流水向鋼筋的輸入參數主要包括圓管結構面、布筋引導線、鋼筋間距及直徑、鋼筋端部參數等。根據布筋面的幾何拓撲信息和引導線，計算出環(huán)向輔助線。根據鋼筋參數，再確定圓管流水向鋼筋的布筋點。根據鋼筋端部參數，確定端部構造。其中確定圓管流水向鋼筋的布筋面、環(huán)向輔助線、布筋點、鋼筋端部參數是本發(fā)明的關鍵環(huán)節(jié)。下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

步驟一:確定環(huán)向輔助線

確定環(huán)向輔助線的步驟如下：

(1)將布筋引導線按照長度三等分，分別得到兩個等分點1；

(2)分別獲得兩個等分點1的法向面2，將每個法向面2與輸入的圓管結構面相交得到每個等分點2對應的圓形交線3，若一個等分點1對應的圓形交線3為一個時，直接將所得的圓心交線作為這個等分點1的環(huán)向輔助線；若圓管流水向鋼筋為彎曲的，可能存在一個等分點1對應的圓形交線3為兩個，則此時判斷兩個圓形交線3的圓心與該等分點1的距離，將距離更小的圓形交線3作為這個等分點的環(huán)向輔助線。如圖1所示，由于本例中每個等分點1都只有一個圓形交線3，因此無需判斷距離。

步驟二:生成布筋參考線

生成鋼筋布筋面的步驟如下：

(1)根據輸入的環(huán)向輔助線，得到環(huán)向輔助線的中點和端點，將環(huán)向輔助線的中點和端點作為環(huán)向輔助線特征點；

(2)根據保護層厚度參數，將環(huán)向輔助線特征點在平面內偏移，得到新的布筋參考線特征點；

(3)根據步驟(2)中得到的特征點，計算在出布筋參考線5，如附圖2所示；

步驟三:生成布筋點

具體實現步驟如下：

(1)根據鋼筋的輸入參數，將每條布筋參考線平分為鋼筋的輸入參數對應的段數，并將每條參考線分段點依次編號；在平分布筋參考線的時候，主要的依據是鋼筋的間距參數，次要的依據是鋼筋的根數、區(qū)間長等參數，工程上在快速計算的時候，一般只考慮鋼筋間距參數。

(2)將不同布筋參考線上相同編號的分段點作為一條圓管流水向鋼筋的布筋點，見附圖3。

步驟四：生成三維鋼筋

具體實現步驟如下：

(1)將得到的相同編號布筋點連接，并通過光滑擬合生成三維鋼筋的軸線；

(2)按照附圖4在鋼筋端部設置彎鉤或延長的細部結構參數，生成細部結構的軸線，與步驟(1)中的軸線合并成一個整體，作為圓管流水向鋼筋的軸線。

(3)調用圓管流水向鋼筋模板，基于圓管流水向鋼筋的軸線和模板生成三維鋼筋模型，并對三維鋼筋模型賦值鋼筋屬性。其中，鋼筋屬性一般包括鋼筋編號、鋼筋等級、鋼筋型式、鋼筋直徑、鋼筋間距、鋼筋長度、鋼筋顏色、備注信息、布筋引導線、布筋面、鋼筋端部方向參考平面等。

(4)對圓管流水向鋼筋模型進行輕量化處理，保留最終的拓撲面模型，實現快速預覽、實時顯示和快速存儲。

以上描述了本發(fā)明的基本原理和主要的特征，說明書的描述只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。