ReStation軟件板墻模型抽圖技術研究

鐘 翔 ，王國光 ，3，楊建城

1.中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122

2.浙江華東工程數字技術有限公司，浙江 杭州 311122

3.浙江省工程數字化技術研究中心，浙江 杭州 311122

建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）是建筑工程行業開展三維協同設計所運用的主要技術，當前在國內正處于深化應用的階段。中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司自2004年開始三維協同設計技術研究與應用，針對結構專業的鋼筋圖設計問題，基于Bentley MicroStation基礎平臺，于2010年啟動了混凝土三維配筋設計系統ReStation的研究開發工作。目前該系統已具備自動生成三維鋼筋、鋼筋報表、抽圖標注、與CAE軟件對接等強大功能[1]，在水利水電、工民建、軌道交通等行業都得到了廣泛應用。

文章重點介紹了ReStation軟件的板墻模型抽圖技術，在已有的鋼筋模型抽圖、自動標注、智能更新[2]等功能基礎上，針對樓板墻體出圖進一步定制和改進，研發出了一套同時適用于板墻標準構件和非標構件的剖切及平法抽圖的簡潔高效的解決方案，以滿足設計高效率出圖的要求。

1 需求分析

目前，樓板墻體的三維設計及出圖正處于發展階段，設計流程已經由使用傳統的CAD軟件進行二維制圖轉變為采用Bentley OpenBuildings Designer、Revit等三維設計軟件來創建三維結構模型并生成符合要求的結構圖紙。

獲得結構圖紙后，對于表達結構構件配筋的需求，Revit軟件提供了一套三維鋼筋的建模方法，但與目前結構專業廣泛采用的平面整體表示方法（以下簡稱結構平法）并不兼容，難以滿足結構平法表達的需求[3]。針對該問題，GSRevit等軟件通過二次開發的方式改進了鋼筋出圖功能，但目前僅支持板梁墻柱等標準構件為主的結構模型，對于電梯井、地鐵出入口側墻等非標混凝土構件的支持情況則并不理想。

綜合來看，樓板墻體模型的抽圖功能研發，主要存在以下問題及開發需求：

（1）已有的抽圖技術解決方案不徹底，在使用三維模型生成結構圖的基礎上仍需要設計人員手工繪制鋼筋及標注來完成鋼筋圖。

（2）三維設計軟件不支持樓板墻體鋼筋圖采用結構平法表示，且二次開發插件支持不佳，生成的圖紙難以滿足要求。

（3）部分項目的異形混凝土結構也需要生成結構平法鋼筋圖紙，軟件需支持非標混凝土構件三維配筋，并在抽圖中進行特殊處理。

2 板墻抽圖技術方案

針對以上實際問題和開發需求，ReStation結合大體積混凝土結構三維配筋出圖功能研發的成熟經驗，研發出了一套板墻抽圖的綜合技術方案，包括建模與配筋、抽圖前處理、剖切抽圖或平法抽圖、圖紙修改等關鍵步驟，作業流程如圖1所示。

圖1 板墻抽圖作業流程

2.1 抽圖前處理

ReStation的板墻抽圖前處理工作包括顯示樣式設置、接駁器處理和構件統一化處理等部分。

（1）顯示樣式設置。ReStation使用顯示分組技術來幫助用戶自由設置板墻抽圖圖紙中的鋼筋根數、位置等顯示樣式，實現諸如中間顯示2根、首尾顯示3根等需求，并將設置保存到模型文件中，后續執行抽圖時會讀取相關數據來調整圖紙中鋼筋的顯示情況。

（2）接駁器處理。板墻鋼筋圖紙中，部分構件的混凝土澆筑時間較晚，對伸入這些構件的鋼筋，會在邊界上使用接駁器這一特殊符號進行標識。ReStation提供了接駁器處理工具來幫助用戶處理這種特殊情況，效果如圖2所示。

圖2 圖紙中伸入后澆墻的鋼筋的接駁器表示（單位：mm）

（3）構件統一化處理。對于非標混凝土構件，ReStation會提取構件和鋼筋的幾何信息，識別需要處理的非標構件，再根據鋼筋錨固段信息，將鋼筋識別為樓板或墻體的鋼筋，提取并補充后續板墻抽圖中所需的數據，和標準構件中的鋼筋進行統一處理。

2.2 剖切抽圖

板墻的剖切抽圖用于表示構件在指定位置上沿剖面的鋼筋（以下簡稱線筋）和垂直于剖面的鋼筋（以下簡稱點筋）的布置方式及鋼筋參數，如圖3所示。

圖3 剖切抽圖實際圖紙（單位：mm）

在處理板墻剖切抽圖時，ReStation主要分為篩選提取鋼筋信息、繪制鋼筋及標注符號以及圖面處理三個步驟。

（1）篩選提取鋼筋信息。ReStation在執行抽圖時會根據抽圖幾何參數對模型中的板墻構件進行篩選，剔除不需要處理的板墻構件，從而提高抽圖速度，防止在圖紙中出現無關構件的鋼筋及標注。然后，ReStation會提取范圍內三維鋼筋的數據，并根據鋼筋的走向將其識別為點筋或者線筋，各自進行分組和排序，為后續處理做好準備。

（2）繪制鋼筋及標注符號。開始繪制鋼筋及標注符號后，對于線筋，ReStation會選取分組中最接近抽圖平面位置的鋼筋，調整鋼筋參數，確保圖紙中的線筋符號既符合用戶的美觀要求，也能準確體現鋼筋的實際形狀；對于點筋，ReStation會根據用戶設置，決定一組鋼筋的顯示規則，調整點筋在構件中的深度，并確保其和線筋的內外布置關系符合實際情況。當構件需要繪制多組點筋時，ReStation會確保繪制的點筋符號和構件另一側對齊，以確保圖紙的美觀和簡潔。

（3）圖面處理。完成鋼筋和標注的繪制后，ReStation會對圖紙進行檢查，當部分線筋的錨固和其他線筋重疊而難以辨認時，會在錨固端點添加截斷符號以便用戶識別。然后，根據用戶設置，必要時在剖切圖紙周圍添加其他圖紙的編號名稱以標識其在當前圖紙中的位置。

2.3 平法抽圖

樓墻平法抽圖是一種以一層樓板或一面墻體為單位進行整體繪制，將板上下層（墻內外側）的鋼筋參數及布置方式進行整體表示的鋼筋圖紙繪制方法，其效果如圖4所示。

圖4 平法抽圖實際圖紙（單位：mm）

在處理板墻平法抽圖時，ReStation也分為篩選提取鋼筋信息、繪制鋼筋及標注符號以及圖面處理三個步驟，其中圖面處理步驟和剖切抽圖基本相同，這里不再詳細敘述。

（1）篩選提取鋼筋信息。ReStation和剖切抽圖一樣篩選目標鋼筋，然后會將鋼筋分為上層（外側）和下層（內側）兩種類型，再根據幾何數據進一步分組，并準備好需要的數據。

（2）繪制鋼筋及標注符號。對每組鋼筋，ReStation會挑選靠近中間的鋼筋進行繪制。為防止鋼筋繪制時發生重疊，處理時會記錄已使用的鋼筋繪制位置，必須調整繪制時距離三維鋼筋實際位置的偏移距離。同時ReStation可根據設置為繪制的鋼筋添加表示布筋區域的范圍標注。

2.4 圖紙修改

在執行抽圖操作后，用戶根據實際情況可能需要對圖紙進行進一步的修改及美化。ReStation在已有的配套修改工具的基礎上，根據板墻出圖圖紙的實際情況，為用戶提供標注對齊、板下層鋼筋樣式單獨定制等功能。

3 應用效果

ReStation的板墻抽圖功能測試的依托工程為福州市地鐵一號線某站工程，在該項目中共完成圖紙35張，共計10～14d，預計通過改進和熟悉軟件可提高效率30%，即完成單個標準車站全部結構配筋抽圖工作只需7～10d[3]。其中，出入口位置的頂板、底板及側墻均為非標混凝土構件。其三維配筋及出圖成果如圖5～圖7所示。

圖5 某地鐵站3號出入口配筋模型

圖6 某地鐵站3號出入口非標側墻鋼筋圖（單位：mm）

圖7 某地鐵站3號出入口板墻剖切圖（單位：mm）

由此可知，ReStation的樓板墻體三維配筋出圖流程相比傳統制圖方式具有以下優點：

（1）用戶在抽圖時能在三維模型中對鋼筋布置情況進行實時檢查，便于用戶檢查、發現三維模型設計時的錯誤，有效提高出圖效率，降低錯誤率；

（2）抽圖中提供了操作記憶功能，能減少修改過程中的重復操作量以及出現錯誤的可能性；

（3）可以處理非標混凝土構件，減少后續人工修改、繪圖的工作量。

不過，該出圖流程目前也存在一定問題，如自動生成的圖紙標注整齊美觀程度尚未達到手工繪制的同等水平，需要用戶進行少量調整修改，以及操作指引不夠充分，影響新手使用軟件時的效率等，這也是后續研發中改進的目標。

4 結束語

文章闡述了ReStation混凝土三維配筋設計系統在實現樓板墻體抽圖時遇到的技術挑戰以及具體的解決方案。使用ReStation進行板墻模型的三維配筋及抽圖，在確保出圖速度的基礎上顯著減少了錯誤數量，提高了設計人員的工作效率。目前，該方案已經在地鐵、廠房設計等領域得到了推廣和使用，促進了三維數字化設計技術的發展。