CN107357950B - 装配式结构三维仿真设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及装配式结构三维仿真设计方法，属于装配式建筑技术领域。一种装配式结构三维仿真设计方法，包括以下步骤，1)、以现有参数化建模工具，设计装配式结构的基本构件模块，形成与实际构件一致的三维数字化模型；2)、设置装配式结构各构件的参数，绘制路径线，计算机排布路径线，查找路径线之间的关系，为围墙配置构件，形成装配式结构的构造方案；3)、应用选定方案模型进行土建结构设计；4)、选定最终方案，进行施工顺序数字化模拟；5)、根据三维模型剖切出施工图，进行施工量统计。本发明中装配式结构三维仿真设置方法利用三维数字化手段，模拟安装过程，预先设计，提前发现并解决问题，能够大大提高变电站的建设效率。

Description

装配式结构三维仿真设计方法
技术领域
本发明涉及一种装配式结构三维仿真设计方法，属于装配式建筑技术领域。
背景技术
在变电站的设计中，有许多装配式结构的应用，如装配式围墙，装配式防火墙，电缆沟等，厂家按照施工图进行构件预制生产后运至现场，进行组装拼接。在传统的二维设计中设计人员需要根据工艺专业要求及厂家现有模具要求，综合考虑，运用二维平面及立面设计协调后进行出图，主要存在以下问题：
1、传统二维设计模式，需要大量的平面图纸，进行反复多次修改时，需要将各视角图纸对应进行修改，是一项繁重冗长的工作，浪费大量的时间和经历。
2、应用传统二维图纸协调的方法，容易出现预制构件碰撞及尺寸不合规格等问题，如设计是没有发现，现场安装时将无法处理。
3、传统的平面设计无法模拟安装过程，无法提前发现问题，从而引起返工，拖延工程进度。
目前国网公司大力推广装配式建筑。智能变电站模块化建设技术属变电技术领域的前沿，国内仅有个别技术点的案例，没有成体系的先例，国外也尚未有正式运行的报道，国内外均没有针对智能变电站模块化建设的相关技术规范。
国内电力设计行业正在寻求输变电工程三维数字化设计和数字化移交的解决方案，包括整体系统解决方案及相应的软件工具。并且已经依据实际工程进行了相关的摸索，积累了一定的经验教训，并在工程中取得了一定的成果。但设计软件本身还需完善优化，数字化流程还待制定、一些基础性的工作，包括数字化设计技术体系包含的内容、相关规程规范和数字化移交内容、深度、方式，输变电工程全寿命周期管理需求接口标准急需制定。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于变电站的装配式结构的三维仿真设计方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种装配式结构三维仿真设计方法，包括以下步骤，
1)、以现有参数化建模工具，设计装配式结构的基本构件模块，形成与实际构件一致的三维数字化模型；
2)、设置装配式结构各构件的参数，绘制路径线，计算机排布路径线，查找路径线之间的关系，为围墙配置构件，形成装配式结构的构造方案；
3)、应用选定方案模型进行土建结构设计；
4)、选定最终方案，进行施工顺序数字化模拟；
5)、根据三维模型剖切出施工图，进行施工量统计。
进一步的，步骤1)中基本构件模块包括墙柱，墙板，压顶，基础；墙柱包括U型柱、中间柱、转角柱。
进一步的，步骤2)中计算机根据打断算法把有交叉的路径线根据在交叉点位置一分为二的规则把路径线打断对所有路径线进行初步处理，然后根据合并排序算法把在一条直线上起点和终点有连接关系而且连接点没有别的路径线接入的两条路径线合并成一条路径线，然后根据图状拓扑关系的查找规则对路径线重新进行排布。
进一步的，步骤2)中为围墙配置构件包括为围墙配置墙柱和墙板。
进一步的，配置墙柱的过程为，路径线内部的柱全部使用中间柱；路径线两端使用U型柱或者转角柱。
进一步的，路径线两端配置墙柱的过程为，首先判断路径线起点是否连接其他路径线，如果连接其他路径线则配置U型柱，如果连接有其他路径线则进一步判断连接其他路径线的个数，如果连接一条其他路径线则转角柱中心放在两路径线内侧，如果连接两条其他路径线则转角柱中心放在连接点一侧，如果连接三条及以上的其他路径线则转角柱中心放在连接点处。
进一步的，路径线内绘制预制围墙的方法为，根据墙柱中心距完成路径线上多段围墙的绘制，首先根据路径线的长度计算出围墙段数N，围墙段数N计算方法按以下方式确定，
当路径线长度/墙柱中心距为整数时则该整数为N的值，直接使用该公式，N＝(路径线长度/墙柱中心距)；
当路径线长度/墙柱中心距为小数时将该小数值取整后加1，为N的值，即N＝(路径线长度/墙柱中心距)+1。
如果计算结果N为1则直接根据路径线长度绘制一段围墙，如果N为2则平分路径线长度绘制两段围墙，如果N大于2，则绘制出N-2段长度为墙柱中心距的围墙，把剩下的路径线距离平分绘制两段围墙；剩下的路径线距离＝路径线长度-墙柱中心距×(N-2)。
进一步的，步骤4)中施工顺序数字化模拟的过程包括通过模拟预制完成的构件运到现场后的摆放、仿真模拟构件吊装测算，调整构件码放顺序和位置，找出施工中可能存在的动态干涉并计算出最合理的布置和吊装顺序及过程。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明的三维仿真设计方法各构件组合模式灵活，设计简单快捷，信息传递具有较高的准确性与时效性。
本发明的三维仿真设计方法提高了智能变电站设计出图效率，提升节能节资环保水平。
本发明的三维仿真设计方法应用于变电站三维设计领域，变电站内的装配式结构，如装配式围墙、装配式防火墙等的三维设计仿真，使用该方法能够得到最优的路径线，为路径线配置合适的构件，将构件放置到合适的位置。
本发明的三维仿真设计方法是以模型为核心，准确实施的进行信息传递，可以在设计阶段提前发现安装过程中的问题及空间上的冲突，对装配式结构的预制构件进行快速设计及布置，并实施对方案进行调整。
本发明中利用三维数字化手段，模拟安装过程，预先设计，提前发现并解决问题。本发明中的装配式结构安装简便、快捷，仅需简单工具使用，安装人员就可完成操作，能够大大提高变电站的建设效率。
附图说明
图1是本发明中路径线两端配置墙柱的过程流程图；
图2是本发明装配式围墙示意图；
其中，1、U型柱，2、中间柱，3、转角柱，4、墙板，5、压顶，6、基础。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明公开了一种装配式结构三维仿真设计方法，主要用于变电站工程中装配式结构的仿真设计，具体的可以应用在变电站中装配式围墙、装配式防火墙等结构的仿真设计中。具体的仿真设计方法包括以下步骤，
1)、以现有参数化建模工具，设计装配式结构的基本构件模块，形成与实际构件一致的三维数字化模型。即将各构件转化为三维数字参数的形式。基本构件模块包括墙柱，墙板4，压顶5，基础6，墙柱包括U型柱1、中间柱2、转角柱3。U型柱只在一个侧面上设置安装墙板的槽，用于路径线的端面处。中间柱在相对的两个侧面上设置安装墙板的槽，用于路径线的中间。转角柱用于路径线与其他路径线有连接的位置。的转角柱有三种形式，在相邻的两个侧面设置安装墙板的槽，在任意三个侧面设置安装墙板的槽，四个侧面均设置安装墙板的槽。图2所示的是装配体式围墙的示意图。
2)、设置装配式结构各构件的参数，绘制路径线，计算机排布路径线，查找路径线之间的关系，为围墙配置构件，形成装配式结构的构造方案；
计算机根据打断算法把有交叉的路径线根据在交叉点位置一分为二的规则把路径线打断对所有路径线进行初步处理，然后根据合并排序算法把在一条直线上起点和终点有连接关系而且连接点没有别的路径线接入的两条路径线合并成一条路径线，然后根据图状拓扑关系的查找规则对路径线重新进行排布。
步骤2)中为围墙配置构件包括为围墙配置墙柱和墙板。
配置墙柱的过程为，路径线内部的柱全部使用中间柱；路径线两端使用U型柱或者转角柱。
路径线两端配置墙柱的过程为，首先判断路径线起点是否连接其他路径线，如果连接其他路径线则配置U型柱，如果连接有其他路径线则进一步判断连接其他路径线的个数，如果连接一条其他路径线则转角柱中心放在两路径线内侧，如果连接两条其他路径线则转角柱中心放在连接点一侧，如果连接三条及以上的其他路径线则转角柱中心放在连接点处。具体的流程图见图1。
路径线内绘制预制围墙的方法为，根据墙柱中心距完成路径线上多段围墙的绘制，首先根据路径线的长度计算出围墙段数N，围墙段数N计算方法按以下方式确定，
当路径线长度/墙柱中心距为整数时则该整数为N的值，直接使用该公式，N＝(路径线长度/墙柱中心距)；
当路径线长度/墙柱中心距为小数时将该小数值取整后加1，为N的值，即N＝(路径线长度/墙柱中心距)+1。
如果计算结果N为1则直接根据路径线长度绘制一段围墙，如果N为2则平分路径线长度绘制两段围墙，如果N大于2，则绘制出N-2段长度为墙柱中心距的围墙，把剩下的路径线距离平分绘制两段围墙；剩下的路径线距离＝路径线长度-墙柱中心距×(N-2)。
例如，路径线长度为50m，墙柱中心距为5m，则围墙段数为10。如果路径线长度为50m，墙柱中心距为6m，则围墙段数为8+1＝9段，第1～7段围墙的长度为6m，第8～9段围墙的长度为将最后的8m平分，每段4m。如果路径线长度为46m，墙柱中心距为5m，则围墙段数为9+1＝10段，第1～8段围墙的长度为5m，第9～10段围墙的长度为将最后的6m平分，每段3m。多段围墙使用若干段墙板通过U型柱、中间柱和转角柱连接组成。
3)、应用选定方案模型进行土建结构设计；具体的需要进行墙板及基础的受力情况，设计符合受力条件的构件，保证装配式结构的稳固。
4)、选定最终方案，进行施工顺序数字化模拟。在此过程中施工顺序数字化模拟的过程包括通过模拟预制完成的构件运到现场后的摆放、仿真模拟构件吊装测算，调整构件码放顺序和位置，找出施工中可能存在的动态干涉并计算出最合理的布置和吊装顺序及过程，保证施工过程中所有操作均一次性顺利完成。
5)、根据三维模型剖切出施工图，进行施工量统计。
本发明的三维仿真设计方法应用于变电站三维设计领域，变电站内的装配式结构，如装配式围墙、装配式防火墙等的三维设计仿真，使用该方法能够得到最优的路径线，为路径线配置合适的构件，将构件放置到合适的位置。
本发明中围墙段数以及各段围墙长度的设计能够保证组成围墙所有的墙板的长度均为整数并且尽可能的保持墙板长度的一致性，以便预制生产围墙的墙板。
本发明的三维仿真设计方法各构件组合模式灵活，设计简单快捷，信息传递具有较高的准确性与时效性。
本发明的三维仿真设计方法提高了智能变电站设计出图效率，提升节能节资环保水平。
本发明中利用三维数字化手段，模拟安装过程，预先设计，提前发现并解决问题。本发明中的装配式结构安装简便、快捷，仅需简单工具使用，安装人员就可完成操作，能够大大提高变电站的建设效率。

Claims (3)

1.一种装配式结构三维仿真设计方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）、以现有参数化建模工具，设计装配式结构的基本构件模块，形成与实际构件一致的三维数字化模型，基本构件模块包括墙柱，墙板，压顶，基础；墙柱包括U型柱、中间柱、转角柱；
2）、设置装配式结构各构件的参数，绘制路径线，计算机排布路径线，查找路径线之间的关系，为围墙配置构件，形成装配式结构的构造方案；
计算机根据打断算法把有交叉的路径线根据在交叉点位置一分为二的规则把路径线打断对所有路径线进行初步处理，然后根据合并排序算法把在一条直线上起点和终点有连接关系而且连接点没有别的路径线接入的两条路径线合并成一条路径线，然后根据图状拓扑关系的查找规则对路径线重新进行排布；
为围墙配置构件包括为围墙配置墙柱和墙板，配置墙柱的过程为，路径线内部的柱全部使用中间柱，路径线两端使用U型柱或者转角柱，路径线两端配置墙柱的过程为，首先判断路径线起点是否连接其他路径线，如果不连接其他路径线则配置U型柱，如果连接有其他路径线则进一步判断连接其他路径线的个数，如果连接一条其他路径线则转角柱中心放在两路径线内侧，如果连接两条其他路径线则转角柱中心放在连接点一侧，如果连接三条及以上的其他路径线则转角柱中心放在连接点处；
3）、应用选定方案模型进行土建结构设计；
4）、选定最终方案，进行施工顺序数字化模拟；
5）、根据三维模型剖切出施工图，进行施工量统计。
2.根据权利要求1所述的装配式结构三维仿真设计方法，其特征在于：步骤2中路径线内绘制预制围墙的方法为，根据墙柱中心距完成路径线上多段围墙的绘制，首先根据路径线的长度计算出围墙段数N，围墙段数N计算方法按以下方式确定，
当路径线长度/墙柱中心距为整数时则该整数为N的值，直接使用该公式，N =（路径线长度/墙柱中心距）；
当路径线长度/墙柱中心距为小数时将该小数值取整后加1，为N的值，即N =（路径线长度/墙柱中心距） + 1；
如果计算结果N为1则直接根据路径线长度绘制一段围墙，如果N为2则平分路径线长度绘制两段围墙，如果N大于2，则绘制出N-2段长度为墙柱中心距的围墙，把剩下的路径线距离平分绘制两段围墙；剩下的路径线距离 = 路径线长度- 墙柱中心距 ×（N-2）。
3.根据权利要求1所述的装配式结构三维仿真设计方法，其特征在于：步骤4）中施工顺序数字化模拟的过程包括通过模拟预制完成的构件运到现场后的摆放、仿真模拟构件吊装测算，调整构件码放顺序和位置，找出施工中可能存在的动态干涉并计算出最合理的布置和吊装顺序及过程。
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