ReStation软件板墙模型抽图技术研究

钟 翔 ，王国光 ，3，杨建城

1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122

2.浙江华东工程数字技术有限公司，浙江 杭州 311122

3.浙江省工程数字化技术研究中心，浙江 杭州 311122

建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）是建筑工程行业开展三维协同设计所运用的主要技术，当前在国内正处于深化应用的阶段。中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司自2004年开始三维协同设计技术研究与应用，针对结构专业的钢筋图设计问题，基于Bentley MicroStation基础平台，于2010年启动了混凝土三维配筋设计系统ReStation的研究开发工作。目前该系统已具备自动生成三维钢筋、钢筋报表、抽图标注、与CAE软件对接等强大功能[1]，在水利水电、工民建、轨道交通等行业都得到了广泛应用。

文章重点介绍了ReStation软件的板墙模型抽图技术，在已有的钢筋模型抽图、自动标注、智能更新[2]等功能基础上，针对楼板墙体出图进一步定制和改进，研发出了一套同时适用于板墙标准构件和非标构件的剖切及平法抽图的简洁高效的解决方案，以满足设计高效率出图的要求。

1 需求分析

目前，楼板墙体的三维设计及出图正处于发展阶段，设计流程已经由使用传统的CAD软件进行二维制图转变为采用Bentley OpenBuildings Designer、Revit等三维设计软件来创建三维结构模型并生成符合要求的结构图纸。

获得结构图纸后，对于表达结构构件配筋的需求，Revit软件提供了一套三维钢筋的建模方法，但与目前结构专业广泛采用的平面整体表示方法（以下简称结构平法）并不兼容，难以满足结构平法表达的需求[3]。针对该问题，GSRevit等软件通过二次开发的方式改进了钢筋出图功能，但目前仅支持板梁墙柱等标准构件为主的结构模型，对于电梯井、地铁出入口侧墙等非标混凝土构件的支持情况则并不理想。

综合来看，楼板墙体模型的抽图功能研发，主要存在以下问题及开发需求：

（1）已有的抽图技术解决方案不彻底，在使用三维模型生成结构图的基础上仍需要设计人员手工绘制钢筋及标注来完成钢筋图。

（2）三维设计软件不支持楼板墙体钢筋图采用结构平法表示，且二次开发插件支持不佳，生成的图纸难以满足要求。

（3）部分项目的异形混凝土结构也需要生成结构平法钢筋图纸，软件需支持非标混凝土构件三维配筋，并在抽图中进行特殊处理。

2 板墙抽图技术方案

针对以上实际问题和开发需求，ReStation结合大体积混凝土结构三维配筋出图功能研发的成熟经验，研发出了一套板墙抽图的综合技术方案，包括建模与配筋、抽图前处理、剖切抽图或平法抽图、图纸修改等关键步骤，作业流程如图1所示。

图1 板墙抽图作业流程

2.1 抽图前处理

ReStation的板墙抽图前处理工作包括显示样式设置、接驳器处理和构件统一化处理等部分。

（1）显示样式设置。ReStation使用显示分组技术来帮助用户自由设置板墙抽图图纸中的钢筋根数、位置等显示样式，实现诸如中间显示2根、首尾显示3根等需求，并将设置保存到模型文件中，后续执行抽图时会读取相关数据来调整图纸中钢筋的显示情况。

（2）接驳器处理。板墙钢筋图纸中，部分构件的混凝土浇筑时间较晚，对伸入这些构件的钢筋，会在边界上使用接驳器这一特殊符号进行标识。ReStation提供了接驳器处理工具来帮助用户处理这种特殊情况，效果如图2所示。

图2 图纸中伸入后浇墙的钢筋的接驳器表示（单位：mm）

（3）构件统一化处理。对于非标混凝土构件，ReStation会提取构件和钢筋的几何信息，识别需要处理的非标构件，再根据钢筋锚固段信息，将钢筋识别为楼板或墙体的钢筋，提取并补充后续板墙抽图中所需的数据，和标准构件中的钢筋进行统一处理。

2.2 剖切抽图

板墙的剖切抽图用于表示构件在指定位置上沿剖面的钢筋（以下简称线筋）和垂直于剖面的钢筋（以下简称点筋）的布置方式及钢筋参数，如图3所示。

图3 剖切抽图实际图纸（单位：mm）

在处理板墙剖切抽图时，ReStation主要分为筛选提取钢筋信息、绘制钢筋及标注符号以及图面处理三个步骤。

（1）筛选提取钢筋信息。ReStation在执行抽图时会根据抽图几何参数对模型中的板墙构件进行筛选，剔除不需要处理的板墙构件，从而提高抽图速度，防止在图纸中出现无关构件的钢筋及标注。然后，ReStation会提取范围内三维钢筋的数据，并根据钢筋的走向将其识别为点筋或者线筋，各自进行分组和排序，为后续处理做好准备。

（2）绘制钢筋及标注符号。开始绘制钢筋及标注符号后，对于线筋，ReStation会选取分组中最接近抽图平面位置的钢筋，调整钢筋参数，确保图纸中的线筋符号既符合用户的美观要求，也能准确体现钢筋的实际形状；对于点筋，ReStation会根据用户设置，决定一组钢筋的显示规则，调整点筋在构件中的深度，并确保其和线筋的内外布置关系符合实际情况。当构件需要绘制多组点筋时，ReStation会确保绘制的点筋符号和构件另一侧对齐，以确保图纸的美观和简洁。

（3）图面处理。完成钢筋和标注的绘制后，ReStation会对图纸进行检查，当部分线筋的锚固和其他线筋重叠而难以辨认时，会在锚固端点添加截断符号以便用户识别。然后，根据用户设置，必要时在剖切图纸周围添加其他图纸的编号名称以标识其在当前图纸中的位置。

2.3 平法抽图

楼墙平法抽图是一种以一层楼板或一面墙体为单位进行整体绘制，将板上下层（墙内外侧）的钢筋参数及布置方式进行整体表示的钢筋图纸绘制方法，其效果如图4所示。

图4 平法抽图实际图纸（单位：mm）

在处理板墙平法抽图时，ReStation也分为筛选提取钢筋信息、绘制钢筋及标注符号以及图面处理三个步骤，其中图面处理步骤和剖切抽图基本相同，这里不再详细叙述。

（1）筛选提取钢筋信息。ReStation和剖切抽图一样筛选目标钢筋，然后会将钢筋分为上层（外侧）和下层（内侧）两种类型，再根据几何数据进一步分组，并准备好需要的数据。

（2）绘制钢筋及标注符号。对每组钢筋，ReStation会挑选靠近中间的钢筋进行绘制。为防止钢筋绘制时发生重叠，处理时会记录已使用的钢筋绘制位置，必须调整绘制时距离三维钢筋实际位置的偏移距离。同时ReStation可根据设置为绘制的钢筋添加表示布筋区域的范围标注。

2.4 图纸修改

在执行抽图操作后，用户根据实际情况可能需要对图纸进行进一步的修改及美化。ReStation在已有的配套修改工具的基础上，根据板墙出图图纸的实际情况，为用户提供标注对齐、板下层钢筋样式单独定制等功能。

3 应用效果

ReStation的板墙抽图功能测试的依托工程为福州市地铁一号线某站工程，在该项目中共完成图纸35张，共计10～14d，预计通过改进和熟悉软件可提高效率30%，即完成单个标准车站全部结构配筋抽图工作只需7～10d[3]。其中，出入口位置的顶板、底板及侧墙均为非标混凝土构件。其三维配筋及出图成果如图5～图7所示。

图5 某地铁站3号出入口配筋模型

图6 某地铁站3号出入口非标侧墙钢筋图（单位：mm）

图7 某地铁站3号出入口板墙剖切图（单位：mm）

由此可知，ReStation的楼板墙体三维配筋出图流程相比传统制图方式具有以下优点：

（1）用户在抽图时能在三维模型中对钢筋布置情况进行实时检查，便于用户检查、发现三维模型设计时的错误，有效提高出图效率，降低错误率；

（2）抽图中提供了操作记忆功能，能减少修改过程中的重复操作量以及出现错误的可能性；

（3）可以处理非标混凝土构件，减少后续人工修改、绘图的工作量。

不过，该出图流程目前也存在一定问题，如自动生成的图纸标注整齐美观程度尚未达到手工绘制的同等水平，需要用户进行少量调整修改，以及操作指引不够充分，影响新手使用软件时的效率等，这也是后续研发中改进的目标。

4 结束语

文章阐述了ReStation混凝土三维配筋设计系统在实现楼板墙体抽图时遇到的技术挑战以及具体的解决方案。使用ReStation进行板墙模型的三维配筋及抽图，在确保出图速度的基础上显著减少了错误数量，提高了设计人员的工作效率。目前，该方案已经在地铁、厂房设计等领域得到了推广和使用，促进了三维数字化设计技术的发展。