CN109829239A - 一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大型钢结构制作技术领域，它涉及一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其技术方案要点是：一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其包括以下步骤：步骤S1：制作桁架软件模型，在软件模型内对桁架分段处理，获取每个分段桁架内各构件两端的预设控制点；步骤S2：根据步骤S1中获取的各构件两端的预设控制点，加工制作每个分段桁架的各构件；步骤S3：测量加工的各分段桁架两端的实际控制点；步骤S4：根据步骤S3中测得的各构件的实际控制点信息，在软件内建立各构件的仿真实体构件；步骤S5：在软件内建立各分段桁架的软件模型；步骤S6：将各分段桁架的软件模型在软件内进行整榀桁架的模拟预拼装，并对其进行拼装检查。

Description

一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法

技术领域

本发明涉及大型钢结构制作技术领域，特别涉及一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法。

背景技术

随着国家淘汰落后产能及建筑业的转型升级，越来越多的建筑采用工业化建造方式，特别是大跨度公建类项目，大多采用大跨度三角管桁架结构形式，因此钢管桁架的加工制作效率很大程度决定了整个项目的施工进度。一般，钢构件的制作地点与安装地址不在同一个地方，构件需要在制作厂内加工，而安装现场往往距离制作厂较远，制作完成后通过各类运输方式将构件运送至安装现场。受建筑结构类型、运输车辆长度等因数影响，每榀桁架均需要分段进行制作，散件进行发货，现场进行拼装后进行吊装。为保证重要复杂结构的一次性拼装吊装到位，通常需要在制作厂内进行预拼装，预拼装合格后进行发货，现场再进行拼装、吊装。预拼装过程中存在以下问题：

钢构件由几家或几个车间班组共同参与制作，且相互间的加工工艺、加工设备、加工精度、加工顺序存在差异，为保证构件能够顺利安装，构件出厂前需要进行预拼装，合格后方可发运现场；

钢构件在预拼装过程中，往往需要大型的平整的场地，且需要搭设拼装胎架，需要消耗大量的人力、物力、财力，增加制作成本；并且整个模拟过程不可视、不直观，且拼装检查难度大，延长加工周期，给项目履约带来风险。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，主要目的在于解决现有桁架构件在预拼装过程中，需要大型平整的拼装场地、且需要搭设拼装胎架，费时费力的技术问题。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

本发明的实施例提供一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，包括以下步骤：

步骤S1：制作桁架软件模型，在软件模型内对桁架分段处理，获取每个分段桁架内各构件两端的预设控制点；

步骤S2：根据步骤S1中获取的各构件两端的预设控制点，加工制作每个分段桁架的各构件；

步骤S3：测量加工的各分段桁架两端的实际控制点；

步骤S4：根据步骤S3中测得的各构件的实际控制点信息，在软件内建立各构件的仿真实体构件；

步骤S5：根据建立的各仿真实体构件，在软件内建立各分段桁架的软件模型；

步骤S6：将各分段桁架的软件模型在软件内进行整榀桁架的模拟预拼装；

步骤S7：对步骤S6中拼装出的整榀桁架软件模型进行拼装检查。

在上述提供的技术方案中，通过测量实际加工的各分段桁架两端的实际控制点，在软件内可以建立各构件的仿真实体构件，并根据建立的各仿真实体构件可以在软件内预拼装各分段桁架的软件模型和整榀桁架模型，然后对拼装的整榀桁架模型进行检查，根据检查结果可以对各构件进行修正并重新加工；由于是利用三维软件进行桁架的预拼装和检查，从而预拼装的成本更低，效率高，操作简便。

本发明进一步设置为：本发明的施工方法还包括：

步骤S8：根据拼装检查出的问题，对相应构件的控制点进行修正，重新加工制作相应修正后的构件；

步骤S9：重复步骤S3至步骤S7，直至拼装检查合格。

通过采用上述技术方案，可以保证各构件在运输至现场后的拼装质量。

本发明进一步设置为：在步骤S2中采用两个以上的班组对分段桁架的各构件进行加工；

其中，各班组分别加工不同的分段桁架。

通过采用上述技术方案，可以提高各分段桁架的加工效率，缩短加工周期。

本发明进一步设置为：在步骤S3中采用全站仪测量加工的各分段桁架两端的实际控制点。

其中，全站仪为市购件，获取和实施起来均较方便。

本发明进一步设置为：在步骤S4中各构件的仿真实体构件表面上建立有不同的构件号。

通过采用上述技术方案，方便对各构件进行检查，防止各构件发生混淆。

本发明进一步设置为：在步骤S5之后还包括：对各分段桁架的软件模型进行拼装检查。

在上述技术方案中，通过对各分段桁架的软件模型进行拼装检查，结合前述对整榀桁架的拼装检查，可以进一步对各构件的控制点进行优化和修正，以得到最佳尺寸的构件，提高构件在现场拼装的质量。

本发明进一步设置为：步骤S6具体为：

将各分段桁架软件模型的坐标系设置为统一的参考坐标系，然后将各分段桁架软件模型导入到同一个模型中进行整榀桁架的模拟预拼装。

通过采用上述技术方案，可实现快速、精确安装，此时桁架并非逐段依次安装，而是分段定位安装，避免累积误差问题，提高了拼装的准确度。

借由上述技术方案，本发明基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法至少具有以下有益效果：

在本发明提供的技术方案中，通过测量实际加工的各分段桁架两端的实际控制点，在软件内可以建立各构件的仿真实体构件，并根据建立的各仿真实体构件可以在软件内预拼装各分段桁架的软件模型和整榀桁架模型，然后对拼装的整榀桁架模型进行检查，根据检查结果可以对各构件进行修正并重新加工；由于是利用三维软件进行桁架的预拼装和检查，从而预拼装的成本更低，效率高，操作简便。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的一实施例提供的一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明的一个实施例提出的一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其包括以下步骤：

步骤S1：制作桁架软件模型，在软件模型内对桁架分段处理，获取每个分段桁架内各构件两端的预设控制点。该预设控制点用于后续构件的测设、定位基准、线型控制、位置精调等，构件每端的控制点一般是正交的四个点，确定好以后，在图纸上标识明确，便于车间移植控制点。

其中，可以在Xsteel软件内对桁架分段处理，确定每段桁架的定位控制端。

步骤S2：根据步骤S1中获取的各构件两端的预设控制点，加工制作每个分段桁架的各构件。

其中，在步骤S2中可以采用两个以上的班组对分段桁架的各构件进行加工。其中，各班组分别加工不同的分段桁架，以提高各分段桁架的加工效率，缩短加工周期。

步骤S3：测量加工的各分段桁架两端的实际控制点。具体来说，可以采用全站仪测设每根待预拼装构件的端面控制点的坐标参数并进行记录。

全站仪为市购件，获取和实施起来均较方便。

步骤S4：根据步骤S3中测得的各构件的实际控制点信息，在软件内建立各构件的仿真实体构件。具体来说，可以利用Creo三维软件里面的零件模块进行构件的复原，导入相应的控制点坐标参数，再进行点与点的曲面拟合，曲线拉伸为曲面，再将曲面实体化，形成具有质量属性的仿真构件，并将构件号建立在构件外表面上，此时可以将仿真构件与模型构件进行对比分析，模拟构件的实测实量。

步骤S5：根据建立的各仿真实体构件，在软件内建立各分段桁架的软件模型。具体来说，可以利用Creo三维软件里面的机构仿真模块进行分段桁架的模拟预拼装，首先在Creo模型里建立桁架上下弦的端面控制点，作为上下弦安装时的基准点，通过点与点的连接功能，导入安装上下弦杆构件，并利用软件手动调节功能、最佳平衡点位置捕获等功能进行位置精调，再根据事先在Xsteel软件里获取的构件端面基准点信息，在Creo模型里建立腹杆的定位基准点，依次安装、微调腹杆，获得分段桁架模拟预拼装的最佳模型。

步骤S6：将各分段桁架的软件模型在软件内进行整榀桁架的模拟预拼装。

步骤S7：对步骤S6中拼装出的整榀桁架软件模型进行拼装检查。

在上述提供的技术方案中，通过测量实际加工的各分段桁架两端的实际控制点，在软件内可以建立各构件的仿真实体构件，并根据建立的各仿真实体构件可以在软件内预拼装各分段桁架的软件模型和整榀桁架模型，然后对拼装的整榀桁架模型进行检查，根据检查结果可以对各构件进行修正并重新加工；由于是利用三维软件进行桁架的预拼装和检查，从而预拼装的成本更低，效率高，操作简便。

进一步的，如图1所示，本发明的施工方法还包括：

步骤S8：根据拼装检查出的问题，对相应构件的控制点进行修正，重新加工制作相应修正后的构件。

步骤S9：重复步骤S3至步骤S7，直至拼装检查合格。

通过上述的设置，可以保证各构件在运输至现场后的拼装质量。

进一步的，在前述的步骤S4中各构件的仿真实体构件表面上可以建立有不同的构件号，以方便对各构件进行检查，防止各构件发生混淆。

进一步的，在步骤S5之后还包括：对各分段桁架的软件模型进行拼装检查。具体来说，在软件界面里，可以利用软件自带的检测、分析、测量等功能，直接在三维模型界面进行预拼装检查，主要包括：长度、错边、间隙、干涉等检测，也可以在导出的二维图纸里面进行拼装检查。

在上述示例中，通过对各分段桁架的软件模型进行拼装检查，结合前述对整榀桁架的拼装检查，可以进一步对各构件的控制点进行优化和修正，以得到最佳尺寸的构件，提高构件在现场拼装的质量。

进一步的，前述的步骤S6具体为：将各分段桁架软件模型的坐标系设置为统一的参考坐标系，然后将各分段桁架软件模型导入到同一个模型中进行整榀桁架的模拟预拼装，即可实现快速、精确安装，此时桁架并非逐段依次安装，而是分段定位安装，避免累积误差问题，提高了拼装的准确度。

下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例。

每根待预拼装构件两端面均有主要控制点，从Xsteel模型软件里获取，移植到构件加工、构件测量、构件模拟预拼装等过程，保证整个施工过程定位点统一、精准。

利用三维Creo软件技术，根据全站仪测量的构件主要控制点，导入坐标点信息，根据点坐标拟合曲线，生成曲面模型再实体化，具有质量属性，建立仿真实体构件，可与标准构件进行对比分析，模拟构件的实测实量。

利用Creo机构运动仿真模块，进行分段桁架的模拟预拼装，事先建立基准点坐标，再将构件的控制点与基准点拟合合并进行构件的安装，模拟拼装过程快速、精准，构件的位置调整通过Creo构件组装模块进行最佳位置精调，保证了模拟预拼装的速度、精度以及实用性、操作性。

可利用软件自身的测量、分析功能，直接在三维模型界面进行预拼装检查，主要包括：长度、错边、间隙、干涉等检测，也可以在导出的平面图中进行检测，检测过程直观、简单、可视、准确、高效、可靠。

构件仿真建模时，可将构件号建立在构件表面，便于直观查看各个构件的预拼装情况。

可多人协作进行模拟预拼装，通常一榀桁架需要分为几段进行加工，模拟拼装时，可同时进行各段桁架的模拟拼装，提高预拼装效率，最后可以将各段桁架导入到一个Creo界面进行整体拼装检查，提高桁架加工效率，缩短加工周期。

桁架分段、整榀模拟拼装时，每根、每段结构均单独进行基准定位，而非累积进行拼装，避免了累积误差、操作误差等问题，提高拼装精准度。

只需要全站仪设备以及Creo三维软件，成本低、效率高、质量可靠、操作简便、适用性强，可广泛应用于大型钢结构的模拟预拼装。

这里需要说明的是：在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：制作桁架软件模型，在软件模型内对桁架分段处理，获取每个分段桁架内各构件两端的预设控制点；

步骤S2：根据步骤S1中获取的各构件两端的预设控制点，加工制作每个分段桁架的各构件；

步骤S3：测量加工的各分段桁架两端的实际控制点；

步骤S4：根据步骤S3中测得的各构件的实际控制点信息，在软件内建立各构件的仿真实体构件；

步骤S5：根据建立的各仿真实体构件，在软件内建立各分段桁架的软件模型；

步骤S6：将各分段桁架的软件模型在软件内进行整榀桁架的模拟预拼装；

步骤S7：对步骤S6中拼装出的整榀桁架软件模型进行拼装检查。

2.根据权利要求1所述的基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其特征在于，还包括：

步骤S8：根据拼装检查出的问题，对相应构件的控制点进行修正，重新加工制作相应修正后的构件；

步骤S9：重复步骤S3至步骤S7，直至拼装检查合格。

3.根据权利要求1或2所述的基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其特征在于，在步骤S2中采用两个以上的班组对分段桁架的各构件进行加工；

其中，各班组分别加工不同的分段桁架。

4.根据权利要求1或2所述的基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其特征在于，

在步骤S3中采用全站仪测量加工的各分段桁架两端的实际控制点。

5.根据权利要求1或2所述的基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其特征在于，

在步骤S4中各构件的仿真实体构件表面上建立有不同的构件号。

6.根据权利要求1或2所述的基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其特征在于，在步骤S5之后还包括：对各分段桁架的软件模型进行拼装检查。

7.根据权利要求1或2所述的基于三维软件的钢管桁架模拟预拼装施工方法，其特征在于，步骤S6具体为：

将各分段桁架软件模型的坐标系设置为统一的参考坐标系，然后将各分段桁架软件模型导入到同一个模型中进行整榀桁架的模拟预拼装。