【《基于Dynamo-Python的装配式建筑构件钢筋参数化建立方法分析案例》7300字】

基于Dynamo-Python的装配式建筑构件钢筋参数化建立方法分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u6831基于Dynamo-Python的装配式建筑构件钢筋参数化建立方法分析案例 1221.1基于规范图集的钢筋规则与建模方法分析（AnalysisofReinforcingBarRulesandModelingMethodsBasedonCodeAtlas） 1312021.1.1规范图集的钢筋规则 2191141.1.2基于现浇构件钢筋的叠合板梁自动配筋建模方法 3105571.1.3预制墙板钢筋的参数化自动配筋建模方法 7144481.2叠合梁钢筋参数化建立（ParametricEstablishmentofCompositeBeamReinforcement） 8289291.2.1叠合梁纵筋的参数化建立 881931.2.2叠合梁箍筋的参数化建立 12100661.3叠合板钢筋参数化建立（ParameterizedEstablishmentofReinforcedCompositeSlab） 17146191.1.1叠合板桁架钢筋的参数化建立 1778051.1.2叠合板板底纵筋的参数化建立 21103221.4墙板钢筋参数化建立（ParameterizedEstablishmentofWallPanelReinforcement） 23323431.4.1墙板参数的设置与获取 23321111.4.1内墙板钢筋的参数化建立 25106591.4.3外墙板钢筋的参数化建立 291.1基于规范图集的钢筋规则与建模方法分析（AnalysisofReinforcingBarRulesandModelingMethodsBasedonCodeAtlas）对拆分完成后的构件需要考虑其钢筋的布置规则与布置方式。钢筋的布置规则根据相关图集与规范的要求进行，保证结构的可靠；建模方法要根据项目与模型的特征进行综合考虑，建立最为合适的钢筋建立的方法。1.1.1规范图集的钢筋规则在Revit中建立或者导入的模型为现浇结构，现浇结构的钢筋都是在现场进行绑扎和布置，在模型钢筋的样式中，构件梁和构件板的钢筋是贯穿在构件结构中，是连续布置的。和现浇的钢筋形式不同的是，装配式的构件中对钢筋参数需要很多，不只包含着现浇中的钢筋的数量、截面形状这些信息，还要对钢筋的相互连接的地方进行钢筋的预留，合理的设定甩筋，同时还要设置相应的桁架筋等相关构件图元。表3-1钢筋布置规则Table3-1Rebarlayoutrules构件钢筋钢筋参数注意点来源叠合梁纵筋钢筋类型对接：后浇带弯钩端头平直长度应不小于5d；

在抗震设计不应小于10d《装配式混凝土结构技术规程》GJ1-2014

《桁架钢筋混凝土叠合板》15G366-1钢筋直径起点/终点弯钩起点/终点弯钩方向箍筋箍筋加密区非加密区叠合板桁架钢筋间距桁架钢筋沿受力方向，间距不宜大于600mm；弦杆钢筋直径不宜小于8mm，腹杆钢筋直径不应小于4mm布置位置钢筋长度板底纵筋纵筋直径弯钩布置表3-1（续）构件钢筋钢筋参数注意点来源内外墙板网状钢筋网片间距板端伸出锚固钢筋应互相可靠连接

竖向分布钢筋，当仅部分连接时，同侧钢筋间距不应大于600mm，不连接的竖向分布钢筋直径不应小于6mm《装配式混凝土结构技术规程》GJ1-2014

《预制混凝土剪力墙内墙板》15G365-2

《预制混凝土剪力墙外墙板》15G365-1拉结筋拉结筋宽度拉筋拉结筋高度拉结筋起始位置拉结筋间距拉钩长度拉钩间距连接筋连接筋水平总长连接筋数直总长连接筋底部外延连接筋距顶部1.1.2基于现浇构件钢筋的叠合板梁自动配筋建模方法对于通过在现有钢筋上进行重生成的钢筋，主要是根据RevitAPI中关于钢筋创建的相关思路案例来进行参考到Dynamo软件中相关的钢筋命令进行创建。通过RevitLookUp插件可以对钢筋中的多个参数进行信息的获取。尽管该插件可以对多个参数进行获取，但是当前的相关接口还不能直接获取钢筋的中线，所以需要对相关信息通过相应的编程来获取数据信息。获取钢筋中线的相关核心代码如图3-1所示，其中RevitLookUp插件通过在Revit中对钢筋的选择，通过此插件显示出来的相关信息如下一页图3-2所示。图3-1自定义节点相关代码Figure3-1Customnoderelatedcod作为可视化的编程软件，Dynamo主要功能是实现编程的参数化，同时还能够将Python引入到软件中，弥补相关节点功能的不完备性，不仅能够保证节点功能的实现，还能够使得参数化更加便捷。获取中心线的节点在Python中的相关核心代码如下一页图3-3所示：图3-2钢筋相关参数信息Figure3-2Rebarrelatedparameterinformation图3-3Python中相关代码Figure3-3RelatedcodeinPython通过代码的编写后，对钢筋来说，主要是获取钢筋的中线以及相对应的法线，比如钢筋中的箍筋，由于箍筋是由多个线段组成，所以通过命令获取的而是箍筋几何特征的多段线，以及与箍筋多段线处于同一平面上的法线；如果是纵筋，那么获取的就是中线以及该构件图元在同一平面的法线。在钢筋中心线的节点获取完毕后，接下来是对钢筋所包含的参数信息的节点进行获取。主要是通过WH_Rebar中相关节点对钢筋信息中的钢筋的类型、钢筋的直径以及钢筋的样式信息分别进行提取和输出。具体节点如图所示：图3-4获取钢筋相关参数的节点Figure3-4Getthenodesofthereinforcementrelatedparameters在完成钢筋中心线以及钢筋所包含的参数信息进行提取完毕后，通过Dynamo运行下方节点，便可以对预制构件的钢筋进行生成。如下图所示，通过节点对钢筋的所需的相关参数信息进行输入，能够实现预制构件中钢筋在原有钢筋的技术上参数化生成。图3-5Dynamo节点释义4Figure3-5Dynamonodeinterpretation4通过上文流程，根据现浇构件内的钢筋进行预制构件钢筋的再生成，其钢筋参数化建模主要思路是据提取现浇构件中原有的钢筋信息，然后对钢筋的生成路径进行编辑，主要的运行流程如图所示：图3-6现浇构钢筋参数化建立流程Figure3-6Parameterizedestablishmentprocessofcast-in-siturebar1.1.3预制墙板钢筋的参数化自动配筋建模方法由于墙板是在模型建立的时候率先将墙板进行拆分建立的构件，所以在进行墙板的钢筋参数化建模的过程中，不同于梁和板的思路，而是通过信息驱动的方式进行自动生成。在进行钢筋参数化建模前，要对墙板的中心线进行信息的提取，由于墙体存在着保护层，所以在建模过程中应将纵筋适当的进行偏移，然后通过形成的钢筋线依次向上进行定距离的复制。在对墙体的横筋进行排布时，参考纵筋的排布规律，通过将单根的构件横筋通过复制或者阵列的方式得到钢筋网片，通过对此进行复制到另一面即可完成两面钢筋网片的建立。对墙板连接处的钢筋要进行单独布置，通过数据驱动参数化生成钢筋的流程图如下所示：图3-7数据驱动参数化建立流程Figure3-7Data-drivenparametricestablishmentprocess1.2叠合梁钢筋参数化建立（ParametricEstablishmentofCompositeBeamReinforcement）叠合梁钢筋的参数化的建立是基于原有现浇模型钢筋的基础上进行生成。在现浇梁内，存在着两种类型的钢筋，分别是纵筋和箍筋。本文对两种钢筋的建立过程分别进行探讨。1.2.1叠合梁纵筋的参数化建立（1）纵筋的参数化的建立过程根据上节现浇构件的钢筋通过Dynamo再生成的方法来进行纵筋参数化的建立。主要过程如下：获取纵筋的参数信息。通过Dynamo的节点来对现浇构件中的钢筋的参数信息进行提取，包括钢筋的直径大小，钢筋的所属类型、钢筋的直径尺寸信息、以及钢筋的弯钩的方向等信息。获取纵筋的空间信息。通过Dynamo来获取纵筋的中心线以及纵筋的构成轮廓多段线的特征还有相对于原始构件的相对位置信息等。通过使用下图中的节点A来对现浇梁中后浇段的两个平面（S1和S2）进行获取，获取完成后，通过节点B来对纵筋的中心线与两个平面的交点进行获取，得到叠合梁纵筋的端点坐标（P1和P2）。图3-8Dynamo节点释义5Figure3-8Dynamonodeinterpretation5相关平面与交点位置如图所示：图3-9纵筋相关平面及交点Figure3-9Relatedplanesandintersectionpointsoflongitudinalbars（2）纵筋的参数化建立的流程与实现根据上述的相关流程对纵筋的参数化建立模型的流程进行整理，如下图所示：图3-10纵筋的参数化建立流程Figure3-10Parameterizedestablishmentprocessoflongitudinalbars根据纵筋的参数化建立流程，将其过程用Dynamo节点进行运行，相关命令如下所示：图3-11纵筋的参数化建立Figure3-11Parametricestablishmentoflongitudinalbars1.2.2叠合梁箍筋的参数化建立根据图集及规范规定，对预制梁的箍筋的布置相关规则主要有三点，分别是对加密区的布置、两端的距离以及箍筋的间距，具体要求如下图所示：图3-12箍筋布置的相关规则Figure3-12Relevantrulesforstirruparrangement对叠合梁的箍筋布置的步骤主要有三步，具体为：（1）确定布置箍筋的加密区的长度以及箍筋间距与个数。根据现浇梁的截面高度与500进行比较，两者中的最大值即为加密区的长度。确定长度后，计算该段箍筋之间的距离来计算箍筋所需的个数。（2）确定布置箍筋的非加密区的长度以及箍筋间距与个数。通过计算叠合梁的长度与加密区的长度和叠合梁两端箍筋的间距的差值来得到非加密区的长度。确定长度后，对此段的箍筋个数进行确定，在此处一般确定为不大于200的数值作为箍筋的间距，通过实际距离相除取整来确定个数。（3）确定加密区和非加密区的箍筋间距后，还要对叠合梁的长度与布置钢筋的实际长度进行比较，通过计算加密区与非加密区以及两端分别预留的50的总长度与叠合梁实际长度进行相减，得到的数值如果较大的差距，那么需要将间距100的箍筋布置在加密区中。完成上述工作后，通过List将箍筋在中心线上的位置信息进行录入保存。以下为长度1500mm的梁构件，对应的现浇梁高度为320mm，那么此梁的加密区长度为1.5*320=480小于500，所以加密区为500mm，具体的布置方式如下表所示：表3-2箍筋距离Table3-12Stirrupdistance加密区非加密区1234567891011端部距离50150250350450550650850105012501450将箍筋距离通过列表的方式进行存储，然后通过Dynamo节点将列表进行数据的读取，在进行箍筋的布置时候能够进行调用数据。箍筋的整体布置的流程如下图所示：图3-13箍筋的参数化建立流程Figure3-13Parameterizedestablishmentprocessofstirrups根据箍筋的参数化建立流程，将其过程用Dynamo节点（可见附录第5点）与Python语言运行，相关命令如下所示：图3-14箍筋的参数化建立及Python代码Figure3-14ParameterizedestablishmentofstirrupsandPythoncode通过对现浇梁纵筋和箍筋的参数化的生成，叠合梁的布置如图所示：图3-15梁钢筋参数化建立结果Figure3-15Theresultofparametricestablishmentofbeamreinforcement1.3叠合板钢筋参数化建立（ParameterizedEstablishmentofReinforcedCompositeSlab）叠合板钢筋的参数化的建立是基于原有现浇模型钢筋的基础上进行生成。本节对叠合板钢筋参数化建立依照《桁架钢筋混凝土叠合板》（15G366-1）进行。在叠合板上的钢筋分为两种，分别是桁架筋和板底纵筋。本文对两种钢筋的建立过程分别进行探讨。1.1.1叠合板桁架钢筋的参数化建立（1）建立桁架钢筋桁架钢筋的建立思路是首先通过Dynamo获取空间的坐标原点，然后通过对原点分别沿着Y轴正负方向与Z轴的正方向分别进行坐标的复制，得到三条弦筋的起点坐标，通过对起点坐标分别沿着X轴进行复制，坐标完成后，通过相关命令将坐标点进行有序连接，即可生成中心线。生成桁架钢筋中心线的流程图如下所示：图3-16桁架钢筋中心线参数化建立流程Figure3-16Parameterizedestablishmentprocessoftrusssteelbarcenterline利用Dynamo将此流程进行节点的实现，完成中心线参数化建立后，运行相应的节点，通过使用Curve生成钢筋节点即可完成钢筋的生成。建立好的桁架筋及Dynamo相关节点运行流程（可见附录第6点）如下图所示：图3-17桁架钢筋参数化建立结果Figure3-17Theresultofparametricestablishmentoftrussreinforcement图3-18桁架钢筋参数化建立及Python代码Figure3-18ParameterizedestablishmentoftrussreinforcementandPythoncode（2）布置桁架钢筋将单个桁架钢筋构件参数化生成后，需要对叠合板进行几何特征信息的提取，完成后对桁架筋进行布置。在获得将叠合板的中心坐标以及宽度后，进行桁架钢筋距离长边的长度计算，其长度为两倍的长边距离减去桁架钢筋的间距。对于桁架钢筋布置的长度，为叠合板的长度减去两端保护层的厚度。具体的桁架钢筋的距离布置见图：图3-19桁架钢筋距离布置图Figure3-19Layoutdrawingoftrussreinforcementdistance1.1.2叠合板板底纵筋的参数化建立叠合板的板底钢筋分为三种形式，分别是中板以及两边的边板。根据构件的位置以及特点，中板的两端都要有预留钢筋，边板只需要在靠近中板的一端预留即可。在进行钢筋的布置前，首先要把板的类型进行分类，对板底纵筋参数化生成的流程图如下所示：图3-20底板钢筋中心线参数化建立流程Figure3-20Steelfloorofthecenterlineparametersetupprocess在Dynamo中进行钢筋的生成时，需要注意以下几点内容：通过使用2.2.1中的节点1（SelectModelElement）将目标构件进行选择，包括对应的叠合板构件、现浇板构件以及纵筋；获取现浇构件的长边的长度并进行判断，将板较长的一边起点设置为A，终点设置为B；获取预制构件的实际宽度，通过对预制板的宽度与100进行相除。根据上文边板和中板的设置规则可知，边板的板宽通过计算后无法获得整数，而中板的板宽通过计算后能够获得整数；通过计算结果进行判断，如果叠合板是中板，那么叠合板的两端都要有预留钢筋。通过对叠合板上的钢筋的位置进行计算，并根据原有图元信息对叠合板的相关钢筋进行布置；如果叠合板是边板，第一步获取叠合板的中心线，通过对中心线与现浇构件的两边距离进行计算，判断叠合板在哪条边上伸出钢筋，判断完成后，完成叠合板钢筋的布置。通过对上述叠合板的桁架钢筋以及板底纵筋进行参数化的生成流程，完成后的相关构件如下图所示：图3-21叠合板钢筋参数化建立结果Figure3-21Laminatedboardreinforcedbuildparametricresults1.4墙板钢筋参数化建立（ParameterizedEstablishmentofWallPanelReinforcement）预制墙板钢筋的参数化采用数据驱动的方式进行构建，在进行钢筋的创建前，要将钢筋的参数信息录入到表格中，参数的选择参考1.1中的布置规则，同时需要将参数信息与Dynamo进行函数的关联。1.4.1墙板参数的设置与获取（1）相关参数的录入内外墙板由于连接方式以及固定的方式不同，因此钢筋的布置方式也是不同的，下图中左边表格信息是关于内墙板的钢筋参数信息，右边是外墙板的钢筋参数信息。内墙板主要是需要和上方的梁构件进行连接固定，所以需要进行相关拉结筋的设定，而对于外墙板来说，需要对外墙板进行悬挂防放置，所以需要设置相应的连接筋。图3-22墙板钢筋参数化数据Figure3-22Parametricdataofwallpanelreinforcement（2）获取墙板参数在Excel中建立好相关参数后，接下来是实现预制内墙板的钢筋的参数化生成。首先需要对预制墙板的几何信息进行提取，同时还要将中心线的两端坐标进行获取。进行钢筋的建立要确定钢筋的起点位置，在本节选取中心线的起点和终点坐标作为其起点位置。在后续进行钢筋网片的双向布置的过程中，对钢筋网片的布置方向也是需要依靠钢筋中心线的起点和终点位置。在Dynamo中，主要是根据2.2.1节中的节点7通过输入参数的名称对墙体的高度和宽度进行获取，同时根据现有图元的位置获得“StartPoint”和“EndPoint”。具体节点流程如图所示：图3-23获取墙长度和高度Figure3-23Getwalllengthandheight（3）获取墙板的方向向量对墙体的中心线的起点坐标和终点坐标提取后，为了能够使得中心线沿着各个方向进行平移与复制，接下来是预制墙板的方向向量进行获取与表达。首先是中心线的方向向量，将上述步骤中获取的墙体的始终点坐标进行相连得到的方向向量便是中心线的方向向量，同时也是墙的方向向量。墙板与水平面都是保持垂直的，要想获取Z轴的方向向量，只需提取墙板高度方向的向量便可以得到。最后是墙体的宽度方向的向量的获取，需要获取其墙板的中心面，墙板的中心面可以通过对起点和终点的坐标沿着Z轴进行平移，得到一个新的坐标点，通过三个坐标点便可以获取中心面。获取中心面后，垂直于中心面的方向向量便是墙板的宽度向量。此过程通过Dynamo进行实现的方式主要是对中心线两个端点的提取，然后通过向量的相关节点（Vector.ByTwoPoints）进行向量表示，以及通过对应的节点（Plane.ByThreePoints）生成平面并获取其法向量。具体的Dynamo相关节点的表述如下图所示：图3-24获取墙板的方向向量Figure3-24Getthedirectionvectorofthewallpanel1.4.1内墙板钢筋的参数化建立（1）内墙板网状钢筋的建立通过对预制墙板的边长以及方向向量获取后，接下来对墙板的网状钢筋进行参数化的生成。与上节叠合板的钢筋排布类似，墙板在进行钢筋的排布的时候也需要考虑到保护层厚度的影响。首先要对纵筋的中心线进行定位，本次采用通过先沿着墙的宽度的方向向量将中心线进行复制，然后再根据墙的Z轴的方向向量进行中心线的平移，便可以得到纵筋的初始中心线的空间位置信息，随后将此初始中心线通过墙Z轴的方向向量进行复制，得到该墙板上所有的纵筋。对于横筋来说，将起点和终点坐标连接起来，便可以得到横筋的初始中心线，通过中心线的复制来得到所有的横筋，一个完整网状钢筋就生成了。通过对网状钢筋的镜像得到另一片网状钢筋，使得叠合板的网片钢筋完整生成。具体的流程图与Dynamo相关节点的表述如下图：图3-25内墙板网状钢筋参数化建立流程Figure3-25Parameterizedestablishmentprocessofmeshsteelbarsininteriorwallpanels图3-26生成钢筋网片及Python代码Figure3-26GeneratereinforcementmeshandPythoncode在使用Dynamo进行参数化建模中，还需要对建立的节点程序进行优化，使得用较少的节点便可以完成钢筋的参数化生成。本文采用将每块预制墙板的钢筋参数进行规整优化，减少相应的节点排布，不仅可以缩短计算时长，还能够方便检查调整。具体节点流程如图所示：图3-27进行数据优化Figure3-27Dataoptimization预制墙板的双面网状钢筋通过上述节点实现了参数化的建立，对于一些需要进行进一步优化的钢筋单独进行处理，比如预制墙板的顶部的纵筋需要进行锚固，要将钢筋进行延长处理。（2）拉结筋的参数化建立根据预制墙板的连接方式与连接部位的要求，预制内墙板的顶端需要设置拉结筋来保障顶端与梁的可靠连接。本文对拉结筋采用的思路是获取内墙板的顶点，然后通过复制平移的方式将顶点布置在拉结筋墙面的投影点上，根据拉结筋的位置对投影位置布置完成。将布置的点位根据要求进行连接，形成拉结筋在墙面上的投影。形成投影后，将其移动到在墙板上的设计的位置上，最后通过节点生成钢筋构件。主要的流程图如下图所示：图3-28拉结筋参数化建立流程Figure3-28Parameterizedestablishmentprocessoftiebars使用Dynamo相关节点将拉结筋参数化的生成表达出来，主要是多次使用平移（Geometry.Translate）和镜像（Geometry.Mirror）的节点将点位移动到拉结筋对应的投影点位上，随后使用节点将各个点进行连接。Dynamo相关节点的运行流程如下图所示（可见附录第7点）：图3-29生成拉结筋及Python代码Figure3-29ParameterizedestablishmentoftiebarsandPythoncode（3）拉筋的参数化建立拉筋布置时，采用