CN108532938B - 建筑框架设计方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种建筑框架设计方法，所设计的建筑框架包括模板支撑部和模板部，所述模板支撑部包括多个纵梁部（1）、多个横梁部（5）、多个斜撑部（4）、多个主肋部（2）和多个次肋部（3）；本公开的设计方法结合计算机技术和图像处理技术对建筑框架进行设计，设计的建筑框架稳定性高。
Description
技术领域
本公开涉及一种建筑设计方法，尤其涉及一种建筑框架设计方法。
背景技术
建筑模板是混凝土的成型模具，分为上部板面结构和下部支撑结构两部分，上部板面结构是由不同形状的矩形板拼凑而成，用于楼板混凝土的成型。下部支撑结构是由钢管搭设而成的网架体系，用于承受上部板面结构传递下来的荷载。支撑结构主要由三部分组成，即次肋、主肋及钢支撑。
我国模板工程长期以来都存在成本高、浪费严重、施工混乱、智能化程度低等问题，成为整个建筑行业面向绿色施工发展的掣肘，总结模板工程现存的主要问题如下：(1)模板工程设计主观性强，对设计人员的经验依赖性大；(2)设计过程中重复性工作多，工作效率低；(3)智能化程度低，传统软件仅仅解决设计结果的图形表达问题，却无法根据设计人员的表达自动生成设计结果；(4)传统设计方案表达方式较抽象，对于文化程度不高的现场施工人员来说，理解这些抽象的设计方案较为困难。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提供一种新型的建筑框架设计方法，通过结合计算机技术和图像处理技术，大幅提高了建筑框架的设计速度，并且设计的建筑框架具有高度的技术稳定性，提高了建筑框架的安全性。
本公开的建筑框架设计方法通过以下技术方案实现。
本公开的建筑框架设计方法所设计的所述建筑框架包括模板支撑部和模板部，所述模板支撑部包括多个纵梁部、多个横梁部、多个斜撑部、多个主肋部和多个次肋部；所述设计方法包括以下步骤：
1）人工选定模板部的材料类型，人工选定主肋部横向间距H，人工选定次肋部的横向间距h，通过以下公式计算模板部抗弯曲强度值W，次肋部强度值Q2和次肋部挠度值N2，主肋部强度值Q1和主肋部挠度值N1，
W=M/D，M为模板部所受弯曲力矩值，D为模板部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K种模板部材料，并根据K种模板部材料获取K个模板部所受弯曲力矩值，从而获得K个W值，K为5以上的自然数；
Q1=（S1*S2*S3）/H，S1、S2、S3分别为主肋部的长宽高；
N1= M1/D1，M1为主肋部所受弯曲力矩值，D1为主肋部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K组主肋部的长宽高S1、S2、S3，从而获得K个Q1值，人工选取K种主肋部材料，并根据K种主肋部材料获取K个主肋部所受弯曲力矩值，从而获得K个N1值；
Q2=（s1*s2*s3）/h，s1、s2、s3分别为次肋部的长宽高；
N2= M2/D2，M2为次肋部所受弯曲力矩值，D2为次肋部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K组次肋部的长宽高s1、s2、s3，从而获得K个Q2值，人工选取K种次肋部材料，并根据K种次肋部材料获取K个次肋部所受弯曲力矩值，从而获得K个N2值；
2）人工选定横梁部的纵向间距h2，纵梁部的横向间距h3，通过以下公式计算横梁部抗弯曲强度值W2和纵梁部的抗弯曲强度值W3，
W2=（a1*r1）/h2，a1为横梁部的长度，r1为横梁部的半径；
W3=（a2*r2）/h3，a2为纵梁部的长度，r2为纵梁部的半径；
3）根据步骤1）和步骤2）获得的模板部抗弯曲强度值W，次肋部强度值Q2和次肋部挠度值N2，主肋部强度值Q1和主肋部挠度值N1，以及横梁部抗弯曲强度值W2和纵梁部的抗弯曲强度值W3，来构建所述建筑框架的稳定性函数f，f由以下公式构建：
f=b1*W+b2*Q1+b3*N1+b4*Q2+b5*N2+W2+W3，其中b1、b2、b3、b4、b5为系数，均为常数；使用步骤1）获得的K个W值、K个Q1值、K个N1值、K个Q2值和K个N2值对稳定性函数f的上述公式进行训练，获得
个f值；
4）根据步骤3）中获得的
个f值，生成f值分布图，将f值分布图转换为f值灰度图，根据f值灰度图的各点灰度，选取灰度极大值对应的点，从而获得最佳f值；
5）通过所述最佳f值，反演出最佳W值、最佳Q1值、最佳N1值、最佳Q2值和最佳N2值，进一步反演出最佳模板部材料类型、最佳主肋部长宽高值、最佳主肋部材料类型、最佳次肋部长宽高值、最佳次肋部材料类型。
进一步地，优选地，本公开的设计方法还包括步骤6）：人工选取T个主肋部横向间距H、T个次肋部的横向间距h，T的值大于等于所述K的值，对步骤3）中f值进行
次训练，获得
个最佳f值，生成最佳f值分布图，将最佳f值分布图转换为最佳f值灰度图，根据最佳f值灰度图的各点灰度，选取灰度极大值对应的点，从而获得最佳f值的最优解；通过所述最优解反演出最优W值、最优Q1值、最优N1值、最优Q2值和最优N2值，进一步反演出最优模板部材料类型、最优主肋部长宽高值、最优主肋部材料类型、最优次肋部长宽高值、最优次肋部材料类型。
进一步地，所述步骤1）至步骤6）均通过计算机程序实现，所述人工选取的材料类型和所述人工选取的数值，均通过输入计算机程序参数的方式实现。所述人工选取的材料类型和所述人工选取的数值均可以是普通技术人员能够获得的经验类型和经验数值。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是本公开的建筑框架设计方法所设计的建筑框架的模板支撑部的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
本具体实施方式的建筑框架设计方法所设计的所述建筑框架包括模板支撑部和模板部（图1未示出），如图1所示，所述模板支撑部包括多个纵梁部1、多个横梁部5、多个斜撑部4、多个主肋部2和多个次肋部3；所述设计方法包括以下步骤：
1）人工选定模板部的材料类型（例如混凝土、硬石灰、钢板等），人工选定主肋部横向间距H，人工选定次肋部的横向间距h，通过以下公式计算模板部抗弯曲强度值W，次肋部强度值Q2和次肋部挠度值N2，主肋部强度值Q1和主肋部挠度值N1，
W=M/D，M为模板部所受弯曲力矩值，D为模板部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K种模板部材料，并根据K种模板部材料获取K个模板部所受弯曲力矩值，从而获得K个W值，K为5以上的自然数；
Q1=（S1*S2*S3）/H，S1、S2、S3分别为主肋部的长宽高；
N1= M1/D1，M1为主肋部所受弯曲力矩值，D1为主肋部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K组主肋部的长宽高S1、S2、S3，从而获得K个Q1值，人工选取K种主肋部材料（例如各种型号的钢管），并根据K种主肋部材料获取K个主肋部所受弯曲力矩值，从而获得K个N1值；
Q2=（s1*s2*s3）/h，s1、s2、s3分别为次肋部的长宽高；
N2= M2/D2，M2为次肋部所受弯曲力矩值，D2为次肋部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K组次肋部的长宽高s1、s2、s3，从而获得K个Q2值，人工选取K种次肋部材料（例如各种型号的钢管），并根据K种次肋部材料获取K个次肋部所受弯曲力矩值，从而获得K个N2值；
2）人工选定横梁部的纵向间距h2，纵梁部的横向间距h3，通过以下公式计算横梁部抗弯曲强度值W2和纵梁部的抗弯曲强度值W3，
W2=（a1*r1）/h2，a1为横梁部的长度，r1为横梁部的半径；
W3=（a2*r2）/h3，a2为纵梁部的长度，r2为纵梁部的半径；
3）根据步骤1）和步骤2）获得的模板部抗弯曲强度值W，次肋部强度值Q2和次肋部挠度值N2，主肋部强度值Q1和主肋部挠度值N1，以及横梁部抗弯曲强度值W2和纵梁部的抗弯曲强度值W3，来构建所述建筑框架的稳定性函数f，f由以下公式构建：
f=b1*W+b2*Q1+b3*N1+b4*Q2+b5*N2+W2+W3，其中b1、b2、b3、b4、b5为系数，均为常数；使用步骤1）获得的K个W值、K个Q1值、K个N1值、K个Q2值和K个N2值对稳定性函数f的上述公式进行训练，获得
个f值；
4）根据步骤3）中获得的
个f值，生成f值分布图，将f值分布图转换为f值灰度图，根据f值灰度图的各点灰度，选取灰度极大值对应的点，从而获得最佳f值；
5）通过所述最佳f值，反演出最佳W值、最佳Q1值、最佳N1值、最佳Q2值和最佳N2值，进一步反演出最佳模板部材料类型、最佳主肋部长宽高值、最佳主肋部材料类型、最佳次肋部长宽高值、最佳次肋部材料类型；
6）人工选取T个主肋部横向间距H、T个次肋部的横向间距h，T的值大于等于所述K的值，对步骤3）中f值进行
次训练，获得
个最佳f值，生成最佳f值分布图，将最佳f值分布图转换为最佳f值灰度图，根据最佳f值灰度图的各点灰度，选取灰度极大值对应的点，从而获得最佳f值的最优解；通过所述最优解反演出最优W值、最优Q1值、最优N1值、最优Q2值和最优N2值，进一步反演出最优模板部材料类型、最优主肋部长宽高值、最优主肋部材料类型、最优次肋部长宽高值、最优次肋部材料类型。
所述步骤1）至步骤6）均通过计算机程序实现，所述人工选取的材料类型和所述人工选取的数值，均通过输入计算机程序参数的方式实现。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。
Claims (4)
1.建筑框架设计方法，所述建筑框架包括模板支撑部和模板部，所述模板支撑部包括多个纵梁部（1）、多个横梁部（5）、多个斜撑部（4）、多个主肋部（2）和多个次肋部（3）；其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：
1）人工选定模板部的材料类型，人工选定主肋部横向间距H，人工选定次肋部的横向间距h，通过以下公式计算模板部抗弯曲强度值W，次肋部强度值Q2和次肋部挠度值N2，主肋部强度值Q1和主肋部挠度值N1，
W=M/D，M为模板部所受弯曲力矩值，D为模板部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K种模板部材料，并根据K种模板部材料获取K个模板部所受弯曲力矩值，从而获得K个W值，K为5以上的自然数；
Q1=（S1*S2*S3）/H，S1、S2、S3分别为主肋部的长宽高；
N1= M1/D1，M1为主肋部所受弯曲力矩值，D1为主肋部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K组主肋部的长宽高S1、S2、S3，从而获得K个Q1值，人工选取K种主肋部材料，并根据K种主肋部材料获取K个主肋部所受弯曲力矩值，从而获得K个N1值；
Q2=（s1*s2*s3）/h，s1、s2、s3分别为次肋部的长宽高；
N2= M2/D2，M2为次肋部所受弯曲力矩值，D2为次肋部材料截面抵抗力矩值；
人工选取K组次肋部的长宽高s1、s2、s3，从而获得K个Q2值，人工选取K种次肋部材料，并根据K种次肋部材料获取K个次肋部所受弯曲力矩值，从而获得K个N2值；
2）人工选定横梁部的纵向间距h2，纵梁部的横向间距h3，通过以下公式计算横梁部抗弯曲强度值W2和纵梁部的抗弯曲强度值W3，
W2=（a1*r1）/h2，a1为横梁部的长度，r1为横梁部的半径；
W3=（a2*r2）/h3，a2为纵梁部的长度，r2为纵梁部的半径；
3）根据步骤1）和步骤2）获得的模板部抗弯曲强度值W，次肋部强度值Q2和次肋部挠度值N2，主肋部强度值Q1和主肋部挠度值N1，以及横梁部抗弯曲强度值W2和纵梁部的抗弯曲强度值W3，来构建所述建筑框架的稳定性函数f，f由以下公式构建：
f=b1*W+b2*Q1+b3*N1+b4*Q2+b5*N2+W2+W3，其中b1、b2、b3、b4、b5为系数，均为常数；使用步骤1）获得的K个W值、K个Q1值、K个N1值、K个Q2值和K个N2值对稳定性函数f的上述公式进行训练，获得
个f值；
4）根据步骤3）中获得的
个f值，生成f值分布图，将f值分布图转换为f值灰度图，根据f值灰度图的各点灰度，选取灰度极大值对应的点，从而获得最佳f值；
5）通过所述最佳f值，反演出最佳W值、最佳Q1值、最佳N1值、最佳Q2值和最佳N2值，进一步反演出最佳模板部材料类型、最佳主肋部长宽高值、最佳主肋部材料类型、最佳次肋部长宽高值、最佳次肋部材料类型。
2.根据权利要求1所述的建筑框架设计方法，其特征在于，还包括步骤6）：人工选取T个主肋部横向间距H、T个次肋部的横向间距h，T的值大于等于所述K的值，对步骤3）中f值进行
次训练，获得
个最佳f值，生成最佳f值分布图，将最佳f值分布图转换为最佳f值灰度图，根据最佳f值灰度图的各点灰度，选取灰度极大值对应的点，从而获得最佳f值的最优解；通过所述最优解反演出最优W值、最优Q1值、最优N1值、最优Q2值和最优N2值，进一步反演出最优模板部材料类型、最优主肋部长宽高值、最优主肋部材料类型、最优次肋部长宽高值、最优次肋部材料类型。
3.根据权利要求1所述的建筑框架设计方法，其特征在于，所述步骤1）至步骤5）均通过计算机程序实现，所述人工选取的材料类型和所述人工选取的数值，均通过输入计算机程序参数的方式实现。
4.根据权利要求2所述的建筑框架设计方法，其特征在于，所述步骤1）至步骤6）均通过计算机程序实现，所述人工选取的材料类型和所述人工选取的数值，均通过输入计算机程序参数的方式实现。
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