[发明专利]一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法

说明书

发明提供一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法。该方法包括离散化表示节点处钢筋及构件、使用人工势场法进行一个方向主梁钢筋智能排布、使用人工势场法进行另一个方向主梁钢筋智能排布、保存为钢筋中心线坐标、对钢筋中心线坐标调整和输出调整后钢筋中心线坐标等步骤。该方法解决了现有钢筋碰撞检测技术中存在的仅仅能检测碰撞但是不能自动调整钢筋位置、自动化水平低以及精准性不足等问题。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，特别涉及一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法。

背景技术

钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。钢筋混凝土结构具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。钢筋混凝土结构的设计和施工是一个建筑工程的两个重要阶段。钢筋混凝土构件的钢筋设计往往只与构件的受力条件、边界条件和构件尺寸有关。在设计阶段，尤其是在复杂的梁柱节点中，建筑设计师通常没有考虑钢筋混凝土构件中的钢筋碰撞问题。目前，在钢筋混凝土的施工阶段，按照建筑结构设计图纸进行钢筋布置，如果发生了钢筋碰撞问题，工人只能简单的进行钢筋的无碰撞布置。这个过程十分枯燥乏味，浪费时间，而且影响施工的质量，增加施工的成本。因此，如何在设计阶段避免钢筋碰撞对于施工极为关键。Navisworks软件可以进行结构设计中的碰撞检测，进一步生成碰撞列表。然而，上述方案仍然具有较大的局限性。该方案仅能进行结构的碰撞检测，生成的碰撞列表仍然需要由结构设计人员结合之前未产生碰撞的图纸，重新进行布筋设计。若重新设计的结果经过碰撞检测仍然存在问题，则还需要进行重新设计。此外，进行钢筋的碰撞分析时，需要将钢筋实体建模，在钢筋数目较多的情况下，对问题的解决效率不理想。

钢筋混凝土梁柱节点是结构设计的基础而又较为复杂的部分。梁柱节点在建筑结构中最为常见的结构构件，是主体结构的重要组成部分。所以，梁柱节点的施工质量对于建筑整体的质量十分重要。梁柱节点的受力十分复杂，钢筋在节点区纵横交错，并且数目种类很多，如果能够妥善解决节点区钢筋的碰撞问题，那么整个结构的智能化钢筋排布就是可期的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于人工势场法的钢筋混凝土构件交叉区域钢筋自动避障方法，包括以下步骤：

1)根据结构设计图纸建立三维空间轴网，并将建筑物梁柱节点区的钢筋与构件离散化表示。其中，所述钢筋包括x轴方向的梁钢筋、y轴方向的梁钢筋和z轴方向的柱内纵筋。所述构件包括预埋件、型钢和连接板。x轴方向表示结构设计图纸中的横向轴线方向，y轴方向表示结构设计图纸中的纵向轴线方向，z轴方向表示竖直方向。横向轴中的A轴与纵向轴中的1轴的交点作为全局坐标的原点。

2)根据离散化表示结果，将柱内纵筋及构件视为障碍物，使用人工势场法进行x轴方向钢筋智能排布。

3)将x轴方向钢筋的排布结果、柱内纵筋与原有构件视为障碍物，使用人工势场法进行y轴方向钢筋的智能排布。

4)将步骤2)和步骤3)所得的两个方向梁钢筋排布结果保存为钢筋中心线坐标。

5)基于设计规范和工程实际对钢筋中心线坐标进行调整。

6)输出调整后的钢筋中心线坐标。

进一步，规定节点区中的某一点为局部坐标系原点坐标，此点的全局坐标为(x_origin，y_origin，z_origin)。根据结构设计图纸，建立三维模型，并将三维模型离散化为以毫米为基本单位表示的坐标。

进一步，步骤2)和步骤3)中，使用人工势场法将钢筋的排布表示为钢筋智能体的路径规划。钢筋智能体的路径坐标信息记为钢筋的中心线坐标。其中，钢筋智能体的位置坐标表示为：