CN110837713B - 钢平台模架装备的bim与有限元模型同步优化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法及系统，本发明解决了当前存在的BIM模型与有限元分析软件模型信息无法准确传递的问题，将BIM技术三维可视化建模优势与有限元分析结构分析优势相结合，实现基于BIM模型与有限元分析模型同步更新，提高钢平台设计过程结构分析效率。可实现BIM模型与有限元模型的快速准确同步更新，充分发挥BIM模型与有限元分析技术优势，避免设计优化过程中有限元模型与BIM模型重复修改的工作量。具有效率高、准确性高、计算机资源占用少等优势，提高钢平台设计效率与安全性。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法及系统。
背景技术
整体钢平台是超高层建造过程中不可或缺的重要装备，其工作过程中的安全可靠性是钢平台设计过程中考虑的重要因素。目前，钢平台设计结构受力分析主要利用Midas、ABAQUS、ANSYS等有限元分析软件对不同工况下关键节点及整体装备建模，并对受力情况进行数值分析，该种方式一般采用命令流的方式建立模型，建模过程繁琐，效率低。
BIM技术作为一种新兴的三维可视化计算机辅助设计技术，在建筑行业得到广泛应用。BIM技术可对构件几何属性、受力特点在设计前期建立三维可视化模型，并结合工艺对建造全过程进模拟分析，提前发现设计问题，并对设计方案进行优化。
由于钢平台有限元构件与BIM构件的构建方式不同，现有BIM软件的功能对有限元分析的支持程度较低，目前常用的方法为将所建立BIM模型转换为标准化通用文件格式(如IFC、XML)后，再导入有限元分析软件进行分析计算。这种方式一方面转化效率较低，构件属性存在大量丢失，一些构件的力学参数、边界条件等需在有限元分析软件中二次处理；另一方面，对于造型复杂的异形构件无法准确转化，导致有限元分析结果的准确性受到影响。
有限元分析作为指导钢平台建造的主要方法，关系到钢平台安全性、质量和效率。而BIM模型具有良好的展示效果。在钢平台设计过程中，有限元分析可能对初始设计进行大幅度调整，在钢平台使用过程中，各个工况的钢平台实际状态亦与BIM初始模型具有较大偏离。不断针对设计调整或各工况分别调整或重新建立BIM模型工作量过大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法及系统。
为解决上述问题，本发明提供一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法，包括：
调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型；
根据钢平台的初始设计，建立钢平台的有限元模型，并将有限元模型中的单元与所述钢平台BIM模型中的构件建立对应关系；
基于对所述有限元模型的分析，优化所述钢平台的设计，以提取出优化后的设计结果脚本文件；
基于所述钢平台BIM模型导出IFC格式文件，遍历所述设计结果脚本文件，按照所述对应关系自动修正所述IFC格式文件，并重新基于修正后的IFC格式文件渲染生成修正后的BIM模型。
进一步的，在上述方法中，调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型之前，还包括：
对钢平台的有限元模型分析的节点、单元划分，按类别建立钢平台构件的几何模型库，定义钢平台构件中的力学构件与非力学构件，建立力学构件与非力学构件相对依附关系。
进一步的，在上述方法中，所述钢平台构件包括：牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板和脚手架。
进一步的，在上述方法中，所述对应关系包括单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸。
进一步的，在上述方法中，所述优化后的设计结果脚本文件包括：单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸的修改内容。
根据本发明的另一面，提供一种一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统，包括：
BIM模型模块，用于调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型；
对应关系模块，用于根据钢平台的初始设计，建立钢平台的有限元模型，并将有限元模型中的单元与所述钢平台BIM模型中的构件建立对应关系；
优化模块，用于基于对所述有限元模型的分析，优化所述钢平台的设计，以提取出优化后的设计结果脚本文件；
修正模块，用于基于所述钢平台BIM模型导出IFC格式文件，遍历所述设计结果脚本文件，按照所述对应关系自动修正所述IFC格式文件，并重新基于修正后的IFC格式文件渲染生成修正后的BIM模型。
进一步的，在上述系统中，所述BIM模型模块，还用于对钢平台的有限元模型分析的节点、单元划分，按类别建立钢平台构件的几何模型库，定义钢平台构件中的力学构件与非力学构件，建立力学构件与非力学构件相对依附关系。
进一步的，在上述系统中，所述钢平台构件包括：牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板和脚手架。
进一步的，在上述系统中，所述对应关系包括单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸。
进一步的，在上述系统中，所述优化后的设计结果脚本文件包括：单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸的修改内容。
与现有技术相比，本发明提出了一种面向钢平台模架装备的BIM模型与有限元模型同步优化方法，本发明解决了当前存在的BIM模型与有限元分析软件模型信息无法准确传递的问题，将BIM技术三维可视化建模优势与有限元分析结构分析优势相结合，实现基于BIM模型与有限元分析模型同步更新，提高钢平台设计过程结构分析效率。可实现BIM模型与有限元模型的快速准确同步更新，充分发挥BIM模型与有限元分析技术优势，避免设计优化过程中有限元模型与BIM模型重复修改的工作量。具有效率高、准确性高、计算机资源占用少等优势，提高钢平台设计效率与安全性。
附图说明
图1是本发明一实施例的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法的流程图。
图2是本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，本发明提供一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法，包括：
步骤S1，调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型；
步骤S2，根据钢平台的初始设计，建立钢平台的有限元模型，并将有限元模型中的单元与所述钢平台BIM模型中的构件建立对应关系；
步骤S3，基于对所述有限元模型的分析，优化所述钢平台的设计，以提取出优化后的设计结果脚本文件；
步骤S4，基于所述钢平台BIM模型导出IFC格式文件，遍历所述设计结果脚本文件，按照所述对应关系自动修正所述IFC格式文件，并重新基于修正后的IFC格式文件渲染生成修正后的BIM模型。
在此，基于所述钢平台BIM模型导出IFC格式文件，遍历所述设计结果脚本文件，按照所述对应关系自动修正所述IFC格式文件，并重新基于修正后的IFC格式文件渲染生成修正后的BIM模型。从而完成有限元修正过程中BIM模型的同步更新，避免常规做法中BIM模型随有限元分析结果修正过程中容易错误和工作量大的问题。
本发明提出了一种基于BIM技术的钢平台有限元同步分析方法，可在BIM软件中基于模型直接查看被设计结构的力学状态，实现设计方法和内力状态的同步统一，基于分析结果优化设计方案，提高设计效率，保障钢平台运行过程中的安全可靠性。主要解决钢平台模架装备设计过程BIM模型与有限元模型同步调整及优化问题，提高钢平台设计过程结构设计效率。
有限元模型在考虑施工工况时，需进行单元生死操作或者随施工进度的施工过程分析。在此基础上，生成各工况或各阶段的设计结果脚本文件，同样可基于上述方法同步完成BIM模型的更新。
本发明提出了一种面向钢平台模架装备的BIM模型与有限元模型同步优化方法，本发明解决了当前存在的BIM模型与有限元分析软件模型信息无法准确传递的问题，将BIM技术三维可视化建模优势与有限元分析结构分析优势相结合，实现基于BIM模型与有限元分析模型同步更新，提高钢平台设计过程结构分析效率。可实现BIM模型与有限元模型的快速准确同步更新，充分发挥BIM模型与有限元分析技术优势，避免设计优化过程中有限元模型与BIM模型重复修改的工作量。具有效率高、准确性高、计算机资源占用少等优势，提高钢平台设计效率与安全性。
本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法一实施例中，步骤S1，调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型之前，还包括：
对钢平台的有限元模型分析的节点、单元划分，按类别建立钢平台构件的几何模型库，定义钢平台构件中的力学构件与非力学构件，建立力学构件与非力学构件相对依附关系。
在此，针对钢平台的有限元模型分析的节点、单元划分，按类别建立牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板、脚手架等标准化构件，建立钢平台构件几何模型库，定义力学构件与非力学构件，建立力学构件与非力学构件相对依附关系，以方便后续建立准确的钢平台BIM模型。
本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法一实施例中，所述钢平台构件包括：牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板和脚手架。
在此，按类别建立牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板、脚手架等标准化构件，以方便后续建立准确的钢平台BIM模型
本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法一实施例中，所述对应关系包括单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸。
在此，根据钢平台的初始设计，建立钢平台的有限元模型，并将有限元模型中的单元与所述BIM模型中的构件建立对应关系，对应关系包括单元编码、单元坐标系、空间位置、几何尺寸，以便于后续保证准确自动修正所述IFC格式文件
本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法一实施例中，所述优化后的设计结果脚本文件包括：单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸的修改内容。
在此，基于对所述有限元模型的分析，优化所述钢平台的设计，以提取出优化后的设计结果脚本文件，包括单元编码、单元坐标系、空间位置、几何尺寸的修改内容，以便于后续渲染生成准确的修正后的BIM模型。
本发明还提供另一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统，包括:
BIM模型模块，用于调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型；
对应关系模块，用于根据钢平台的初始设计，建立钢平台的有限元模型，并将有限元模型中的单元与所述钢平台BIM模型中的构件建立对应关系；
优化模块，用于基于对所述有限元模型的分析，优化所述钢平台的设计，以提取出优化后的设计结果脚本文件；
修正模块，用于基于所述钢平台BIM模型导出IFC格式文件，遍历所述设计结果脚本文件，按照所述对应关系自动修正所述IFC格式文件，并重新基于修正后的IFC格式文件渲染生成修正后的BIM模型。
在此，基于所述钢平台BIM模型导出IFC格式文件，遍历所述设计结果脚本文件，按照所述对应关系自动修正所述IFC格式文件，并重新基于修正后的IFC格式文件渲染生成修正后的BIM模型。从而完成有限元修正过程中BIM模型的同步更新，避免常规做法中BIM模型随有限元分析结果修正过程中容易错误和工作量大的问题。
本发明提出了一种基于BIM技术的钢平台有限元同步分析系统，可在BIM软件中基于模型直接查看被设计结构的力学状态，实现设计方法和内力状态的同步统一，基于分析结果优化设计方案，提高设计效率，保障钢平台运行过程中的安全可靠性。主要解决钢平台模架装备设计过程BIM模型与有限元模型同步调整及优化问题，提高钢平台设计过程结构设计效率。
有限元模型在考虑施工工况时，需进行单元生死操作或者随施工进度的施工过程分析。在此基础上，生成各工况或各阶段的设计结果脚本文件，同样可基于上述方法同步完成BIM模型的更新。
本发明提出了一种面向钢平台模架装备的BIM模型与有限元模型同步优化系统，本发明解决了当前存在的BIM模型与有限元分析软件模型信息无法准确传递的问题，将BIM技术三维可视化建模优势与有限元分析结构分析优势相结合，实现基于BIM模型与有限元分析模型同步更新，提高钢平台设计过程结构分析效率。可实现BIM模型与有限元模型的快速准确同步更新，充分发挥BIM模型与有限元分析技术优势，避免设计优化过程中有限元模型与BIM模型重复修改的工作量。具有效率高、准确性高、计算机资源占用少等优势，提高钢平台设计效率与安全性。
本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统一实施例中，所述BIM模型模块，还用于对钢平台的有限元模型分析的节点、单元划分，按类别建立钢平台构件的几何模型库，定义钢平台构件中的力学构件与非力学构件，建立力学构件与非力学构件相对依附关系。
在此，针对钢平台的有限元模型分析的节点、单元划分，按类别建立牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板、脚手架等标准化构件，建立钢平台构件几何模型库，定义力学构件与非力学构件，建立力学构件与非力学构件相对依附关系，以方便后续建立准确的钢平台BIM模型。
本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统一实施例中，所述钢平台构件包括：牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板和脚手架。
在此，按类别建立牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板、脚手架等标准化构件，以方便后续建立准确的钢平台BIM模型
本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统一实施例中，所述对应关系包括单元坐标系、空间位置和几何尺寸。
在此，根据钢平台的初始设计，建立钢平台的有限元模型，并将有限元模型中的单元与所述BIM模型中的构件建立对应关系，对应关系包括单元坐标系、空间位置、几何尺寸，以便于后续保证准确自动修正所述IFC格式文件
本发明的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统一实施例中，所述优化后的设计结果脚本文件包括：单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸的修改内容。
在此，基于对所述有限元模型的分析，优化所述钢平台的设计，以提取出优化后的设计结果脚本文件，包括单元编码、单元坐标系、空间位置、几何尺寸的修改内容，以便于后续渲染生成准确的修正后的BIM模型。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法，其特征在于，包括：
调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型；
根据钢平台的初始设计，建立钢平台的有限元模型，并将有限元模型中的单元与所述钢平台BIM模型中的构件建立对应关系，所述对应关系包括单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸；
基于对所述有限元模型的分析，优化所述钢平台的设计，以提取出优化后的设计结果脚本文件，所述优化后的设计结果脚本文件包括：单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸的修改内容；
基于所述钢平台BIM模型导出IFC格式文件，遍历所述设计结果脚本文件，按照所述对应关系自动修正所述IFC格式文件，并重新基于修正后的IFC格式文件渲染生成修正后的BIM模型。
2.如权利要求1所述的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法，其特征在于，调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型之前，还包括：
对钢平台的有限元模型分析的节点、单元划分，按类别建立钢平台构件的几何模型库，定义钢平台构件中的力学构件与非力学构件，建立力学构件与非力学构件相对依附关系。
3.如权利要求1所述的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法，其特征在于，所述钢平台构件包括：牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板和脚手架。
4.如权利要求1所述的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法，其特征在于，所述对应关系包括单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸。
5.如权利要求1所述的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化方法，其特征在于，所述优化后的设计结果脚本文件包括：单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸的修改内容。
6.一种钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统，其特征在于，包括：
BIM模型模块，用于调用构件库内构件，在BIM软件中进行钢平台设计，建立钢平台BIM模型；
对应关系模块，用于根据钢平台的初始设计，建立钢平台的有限元模型，并将有限元模型中的单元与所述钢平台BIM模型中的构件建立对应关系，所述对应关系包括单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸；
优化模块，用于基于对所述有限元模型的分析，优化所述钢平台的设计，以提取出优化后的设计结果脚本文件，所述优化后的设计结果脚本文件包括：单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸的修改内容；
修正模块，用于基于所述钢平台BIM模型导出IFC格式文件，遍历所述设计结果脚本文件，按照所述对应关系自动修正所述IFC格式文件，并重新基于修正后的IFC格式文件渲染生成修正后的BIM模型。
7.如权利要求6所述的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统，其特征在于，所述BIM模型模块，还用于对钢平台的有限元模型分析的节点、单元划分，按类别建立钢平台构件的几何模型库，定义钢平台构件中的力学构件与非力学构件，建立力学构件与非力学构件相对依附关系。
8.如权利要求6所述的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统，其特征在于，所述钢平台构件包括：牛腿、导轨立柱、爬升靴、钢主梁、平台板和脚手架。
9.如权利要求6所述的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统，其特征在于，所述对应关系包括单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸。
10.如权利要求6所述的钢平台模架装备的BIM与有限元模型同步优化系统，其特征在于，所述优化后的设计结果脚本文件包括：单元编码、单元坐标系、空间位置和几何尺寸的修改内容。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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