(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211074897.3 (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 赵彩　赵鸿铎　马鲁宽　凌建明　 钱鑫　成可　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 蔡彭君 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于BIM的装配式水泥混凝土铺面三维 设计方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种基于BIM的装配式水泥混凝 土铺面三维设计方法及系统， 其中方法包括： 基 于道路平纵横的几何信息进行信息转换获取道 路三维中心线和道路三维高程信息， 基于道路三 维中心线和道路三维高程信息分别建立铺面面 层连续模型； 基于装配式铺面面层连续模型的分 板适应性确定匹配的铺面板块三维设计方法， 建 立装配式铺面板块模型； 基于装配式铺面板中构 造、 构件与配筋预设设计方法和设计参数建立构 造模型、 构件模型与配筋模型； 基于装配式铺面 板块模型以及其构造、 构 件和配筋模 型之间的空 间关系， 对各模型进行协 同配准。 与现有技术相 比， 本发明实现了装配式水泥混凝土铺面的数字 化和信息化设计， 提高了设计效率。 权利要求书3页 说明书13页 附图7页 CN 115510526 A 2022.12.23 CN 115510526 A 1.一种基于BIM的装配式水泥混凝 土铺面三维设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 基于道路平纵横的几何信 息进行信 息转换获取道路三维中心线和道路三维高程信 息， 基于道路三维中心线和道路三维高程信息分别建立装配式铺面 面层连续模型； 基于装配式铺面面层连续模型的分板适应性确定匹配的铺面板块三维设计方法， 建立 装配式铺面板块模型； 基于装配式铺面板中构造、 构件与配筋预设设计方法和设计参数建立构造模型、 构件 模型与配筋模型； 基于装配式铺面板块模型及其构造模型、 构件模型和配筋模型之间的空间关系， 对各 模型进行协同配准， 得到装配式铺面 三维模型。 2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配 式水泥混凝土铺面三维设计方法， 其特征 在于， 所述基于道路平纵横的几何信息进 行信息转换获取道路三 维中心线和道路三 维高程 信息， 包括： 针对预设CAD二 维图纸或预设CAD三 维图纸提取道路三 维中心线数据， 针对 预设 道路三维测量表格数据提取道路三维高程信息 。 3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的装配 式水泥混凝土铺面三维设计方法， 其特征 在于， 针对预设CAD二维图纸 提取道路三维中心线数据包括以下步骤： 判断CAD二维图纸中是否存在曲线， 若预设CAD二维图纸中仅存在直线， 则： 将平面设计线记为 l1， 获取平面设计线的工程 正方向向量a； 将纵断面设计线记为 l2， 获取其水平面投影的工程 正方向向量b； 获取向量a与向量b之间的夹角α， 将l2绕Z轴旋转α后， 得到l2′， 使纵断面设计线在水平 面的投影调整至与平面设计线平行； 在水平方向上平移l2′， 使其起点在水平面的投影与l1起点相重合， 得到道路三维中心 线l2″； 若预设CAD二维图纸中存在曲线， 则 从道路平面图与纵断面图中获取道路平面设计线与纵断面设计线； 在道路平面设计线上设置控制点， 根据 各控制点桩号， 在纵断面设计线上获取控制点Z 轴坐标， 绘制三维控制点； 使用B‑spline样条曲线节点， 串连三维控制点 生成道路三维中心线。 4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配 式水泥混凝土铺面三维设计方法， 其特征 在于， 所述针对预设道路三维测量表格数据提取道路三维高程信息包括以下步骤： 基于道路三维高程信息将道路信息导入到Revit设计平台； 利用Dynamo的数据分析节点对表格数据中的三维高程数据进行读取与处 理； 利用Revit的场地建模功能构建路表模型， 直观反映装配 式铺面的线形特征、 三维高程 设计信息、 横截面宽度， 使道路三维高程信息以曲面模型的形式可视化呈现。 5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配 式水泥混凝土铺面三维设计方法， 其特征 在于， 所述基于道路三 维中心线和道路三维 高程信息分别建立装配式铺面面层连续模型包 括以下步骤： 判断建模信息是道路三维中心线还是路标模型， 当建模信息是道路三维中心线时， 在道路三维中心线上选取放样控制点， 并在控制点权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115510526 A 2处设置放样控制平面； 在放样控制平面上绘制铺面面层连续模型在该处对应的横断面， 将 所绘制的横断面作为 放样对象； 执 行放样操作， 生成相应的三维 实体模型； 当建模信息是路表模型时， 构建以Dynamo 的Surface.Thicken节点为核心的路表模型 加工技术， 使得模型几何造型 由面状拉伸至体状， 实现由路表模型向铺面面层连续模型 的 转变。 6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配 式水泥混凝土铺面三维设计方法， 其特征 在于， 所述基于装配式铺面面层连续模型的分板适应性确定匹配的铺面板块三维设计方法 包括： 当道路三维中心线仅由直线组成时， 在面层连续模型上直接进行装配式铺面板块的三 维设计， 具体包括： 创建几何图形并将其放置于面层连续模型的指 定处， 使面层连续模型被 拆分为多个装配式铺面板块模型； 当道路三维中心线中包含曲线时， 通过面层连续模型关键信息的提取， 重构铺面板块 模型， 具体包括： 创建几何图形并将其放置于面层连续模型的指定处， 并通过图形的交集处 理获取面层连续模型在该处的横断面， 再以此横截面作为放样对 象， 沿经修正的道路三维 中心线放样， 实现装配式铺面板块模型的重构。 7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配 式水泥混凝土铺面三维设计方法， 其特征 在于， 构造模型、 构件模型与配筋模型的建立方法包括： 基于族文件的建模方法和基于 Dynamo节点的建模方法。 8.根据权利要求1所述的一种基于BIM的装配 式水泥混凝土铺面三维设计方法， 其特征 在于， 所述基于装配式铺面板块模型及其构 造模型、 构件模型和配筋模型之 间的空间关系， 对各模型进行协同配准， 得到装配式铺面 三维模型， 包括以下步骤： 获取设计对象的空间位置信息和 空间姿态信息， 其中， 获取设计对象的空间姿态信息 包括对设计对象模型的空间姿态调整； 基于预设插 件算法批量加载构造模型、 构件 模型和配筋模型； 基于装配式铺面板块模型的建模方法确定模型属性 转换方法； 基于预设三维坐标系， 获取配准对象间的空间关系描述数据； 基于预设传递路径获取模型外 部的设计对象的设计参数并进行初次配准； 基于初次配准进行装配干涉检测， 并进行协同配准优化； 完成协同配准优化， 得到装配式铺面 三维模型。 9.一种基于BIM的装配式水泥混凝 土铺面三维设计系统， 其特 征在于， 包括： 铺面面层连续模型建立模块， 用于基于道路平纵横的几何信 息进行信 息转换获取道路 三维中心线和道路三 维高程信息， 基于道路三维中心线和道路三 维高程信息分别建立装配 式铺面面层连续模型； 装配式铺面板块模型建立模块， 用于基于装配式铺面面层连续模型的分板适应性确定 匹配的铺面板块 三维设计方法， 建立装配式铺面板块模型； 构件级模型建立模块， 用于基于装配式铺面板中构造、 构件与配筋预设设计方法和设 计参数建立构造模型、 构件 模型与配筋模型； 模型配准模块， 用于基于装配式铺面板块模型及其构造模型、 构件模型和配筋模型之 间的空间关系， 对各模型进行协同配准， 得到装配式铺面 三维模型。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115510526 A 3