用自然语言对话，生成经过结构校核的参数化桥梁方案 —— 从跨径布置到 3D 模型、BIM(IFC)、施工图纸、Word 报告一键产出。
AutoBridge-CAD 是一个开源的参数化桥梁设计 + LLM 智能体系统。你用中文描述需求（"三跨连续梁桥，每跨 30 米"），AI 会把它翻译成结构参数；如果截面承载力不满足要求，AI 不会自己"编"一个答案，而是调用背后真实的矩阵位移法内力分析、GB50010 截面承载力校核和确定性搜索算法，在梁片数 / 梁高 / 主筋直径的组合空间里找到一个真正满足要求的方案，并且如实报告"找不到解"的情况——LLM 只负责理解意图，所有工程计算都由可测试、可复现的 Python 代码完成。
左侧用自然语言描述需求或反馈问题（"现在承载力不够，能不能帮我自动调整"），AI 调用 auto_adjust_reinforcement 工具函数，在参数空间中搜索出满足承载力的方案，右侧结构分析表格与承载力校核结果同步刷新为绿色"满足"。
参数变化后，立面图、横截面配筋图、3D 实体模型三个视图与工程量统计（混凝土体积、桥面面积等）全部联动重算。
这是本项目区别于"套壳 ChatGPT"类工具的关键。常见的 LLM+CAD 方案容易让模型自己算弯矩、算配筋，一旦模型幻觉出一个数字，用户很难察觉。AutoBridge-CAD 采用严格的 Function Calling 架构：
flowchart LR
U["用户: 自然语言需求 / 反馈"] --> LLM["LLM 意图路由\n(GLM-4 / DeepSeek，OpenAI 兼容)"]
LLM -- "更新参数意图" --> T1["update_bridge_params\n(Pydantic 校验/纠偏)"]
LLM -- "自动调整配筋意图" --> T2["auto_adjust_reinforcement\n(确定性网格搜索)"]
LLM -- "跨径布置意图" --> T3["suggest_span_layout\n(等跨/边跨缩短方案搜索)"]
T1 --> CALC["结构计算引擎\n矩阵位移法 · GB50010 截面校核"]
T2 --> CALC
T3 --> CALC
CALC --> RES["结构化 JSON 结果\n(不允许 LLM 转述为已完成的操作)"]
RES --> UI["Streamlit 界面\n参数 / 图纸 / 3D / 报告"]
- LLM 只做两件事：把自然语言映射成工具调用参数、把工具返回的结构化结果转述给用户。
- 所有力学计算（内力、承载力、配筋反算）在
structural_analysis.py/fem_analysis.py/design_search.py中用纯 Python 实现，每个函数都有对照教科书算例的 pytest 用例。 - 搜索找不到可行解时，返回结果会明确标注"未对当前方案做任何改动"，避免 LLM 把"尝试过"转述成"已完成"这类误导性表达。
| 模块 | 说明 |
|---|---|
| AI 对话式设计 | 中文自然语言描述跨径/截面需求，或反馈"承载力不够"，AI 通过 Function Calling 调用真实计算引擎 |
| 跨径布置智能推荐 | 给定桥梁总长和跨数范围，在等跨/边跨缩短两类布置方案中搜索满足承载力且混凝土用量最省的方案 |
| 参数化图纸生成 | 基于 ezdxf 自动生成立面图、横截面配筋图（DXF，可用 AutoCAD/浩辰CAD 打开） |
| 连续梁结构分析 | 矩阵位移法(FEM)求解连续梁内力，已用两跨/三跨等跨教科书算例（qL²/8、qL²/10）验证 |
| 截面承载力校核 | 按 GB50010 矩形应力图法计算抗弯承载力，并支持由弯矩需求反算所需配筋面积 |
| 确定性配筋搜索 | 承载力不足时，在梁片数 × 梁高 × 主筋直径的组合空间中搜索最小改动的可行方案，纯本地计算、不发起网络请求 |
| 3D 实体模型 | 基于 MeshBuilder 拉伸生成主梁/桥墩/桥台三维实体，Plotly 交互式展示（旋转/缩放/图层开关） |
| IFC(BIM) 导出 | 通过 ifcopenshell 导出 IFC4 格式模型，可导入 Revit / BIMVision 等 BIM 软件 |
| 工程量统计 | 自动计算桥梁总长、桥面面积、主梁/桥墩混凝土体积等 |
| Word / Excel 报告 | 一键生成设计说明 Word 报告与工程量 Excel 清单 |
| 78 个 pytest 用例 | 结构分析、配筋搜索、跨径布置搜索、3D 建模、IFC 导出均有对照手算/教科书结果的自动化测试，CI 自动跑 |
本项目的结构计算基于简化假定（均布活载近似、矩形应力图法、各片梁均分内力等），仅用于方案阶段的快速试算和教学演示，不能替代正式规范校核，不能作为实际工程设计依据。
git clone <this-repository-url>
cd AutoBridge-CAD
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate # Windows: .venv\Scripts\activate
pip install -r requirements.txt
streamlit run app.py浏览器打开 http://localhost:8501 即可使用。不配置 API Key 也能正常使用参数滑块、图纸生成、3D 预览等全部功能——只有 AI 对话框需要 API Key。
AI 自然语言解析功能需要一个 LLM API Key（默认对接 DeepSeek，兼容任意 OpenAI 接口协议的服务，例如智谱 GLM）。仓库中不包含任何真实 Key，请按以下任一方式自行配置：
- 本地开发：复制
.env.example为.env，填入你自己的OPENAI_API_KEY（以及可选的OPENAI_BASE_URL/OPENAI_MODEL）。 - 直接使用网页：打开应用后，在侧边栏"使用我自己的 API Key（可选）"里粘贴你自己的 Key 即可。该 Key 只保存在你当前浏览器会话的内存中，不会写入服务器磁盘或代码仓库。
AutoBridge-CAD/
├── app.py # Streamlit 主入口
├── llm_parser.py # LLM Function Calling 编排 + Pydantic 参数校验
├── design_search.py # 确定性配筋/梁高搜索算法
├── span_layout_search.py # 跨径布置搜索算法
├── structural_analysis.py # 简支梁分析 + GB50010 截面承载力校核
├── fem_analysis.py # 连续梁矩阵位移法
├── geometry_utils.py # 桥梁截面几何计算
├── ifc_export.py # IFC(BIM) 导出
├── report_utils.py # Word 报告生成
├── export_utils.py # 工程量统计 + Excel 导出
├── components/
│ ├── grider.py # T 形梁横截面绘制
│ ├── rebar_layout.py # 配筋布置与力驱动反算
│ └── solid_model.py # 3D 实体建模
└── test/ # pytest 测试套件
pytest -v- 活载采用简化等效均布荷载，未考虑真实车道荷载分布、冲击系数、多工况组合
- 承载力校核假定各片梁均匀分担整体弯矩，未考虑横向分布系数
- 暂不支持预应力混凝土构件
- 连续梁配筋暂未区分正弯矩区（下部）与负弯矩区（上部）钢筋
欢迎通过 Issue / PR 参与改进。