CN113360980A - 一种基于bim技术的异型钢结构可视化施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法，涉及钢结构施工技术领域。该基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法，通过BIM相关技术的应用对异型复杂钢结构的设计、制作、安装进行可视化指导，并对安装过程进行可视化监测追踪，提高了异型钢结构安装的整体质量，并能有效地保障安全，实现了钢结构施工智能化，对钢结构建筑产业的发展具有很好的推动作用。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构施工技术领域，具体为一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法。
背景技术
近年来，随着生活水平的提高，城市人口在生存环境和生活空间上产生了更高层次的要求，为了有效解决了土地资源紧缺的现状的同时实现建筑功能的多元化，异形复杂空间钢结构建筑应运而生。此类建筑虽然造型赏心悦目，但组成节点复杂多变，所要求的施工技术高，施工难度大，采用传统的施工方法进行此类建筑的施工，施工安全和施工精度难以保证。
于是，本申请人秉持多年该相关行业丰富的设计开发及实际制作的经验，针对现有的结构及缺失予以研究改良，提供一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法，以期达到具有更加实用价值性的目的。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法，解决了异形复杂空间钢结构建筑组成节点复杂多变，所要求的施工技术高，施工难度大且采用传统的施工方法进行此类建筑的施工，施工安全和施工精度难以保证的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法，包括如下步骤：
步骤1、根据结构类型采用三维机械制图软件Solidworks和Tekla三维建模软件协同设计异形钢结构的精准三维优化模型，并导出相应的二维图纸进行构件工厂化加工制作；
步骤2、按照拟定的钢结构施工方案，将步骤1中优化后的三维模型通过MIDAS有限元分析软件进行各施工阶段的模拟分析，得到各阶段结构变形与各组成杆件应力的变化理论数据，生成相应的变化云图，确定危险系数大的关键构件与节点，并通过相应的数据转换导入至施工BIM云平台中，在BIM云平台中设置相应的应力、应变报警值；
步骤3、采用三维扫描仪对步骤1中加工成的构件与节点进行实体数字化扫描，获取构件与节点的三维点坐标，通过图形处理软件将各坐标点进行整合，建立实体扫描模型，然后将实体构件扫描模型与三维模型进行对比，检验构件加工质量的合格率；
步骤4、对检验合格实体构件扫描模型按照拟定的施工方案在进行计算机内分步加载到步骤1的结构模型中，进行实体构件的模拟预拼装，依据实体模拟预拼装结果生成相应的技术交底动画内容对实体作业人员进行交底；
步骤5、依据相应的施工方案和步骤4中的交底内容分阶段进行钢结构实体安装施工，设置变形监测点，对步骤2所确定的关键构件与节点进行变形监测，收集实际施工过程中的应力、应变变化数据，并实时上传至施工BIM云平台中；
步骤6、在施工BIM云平台中，将步骤5实测收集的数据与步骤2中设置的报警值进行联动，当实测数据值超过报警值，BIM云平台系统进行预警，生成预警报告；
步骤7、根据预警情况及时调整实际施工中的的结构和构件姿态。
优选的，所述步骤1中协同设计包括规则构件和节点直接采用Tekla软件进行设计，复杂不规则构件和杆件采用Solidworks软件进行详细设计出三维机械模型，然后将三维机械模型通过格式转换成BIM可识别的三维结构模型，导入Tekla软件中与已设计的规则构架与节点进行整合，建立模型。
优选的，所述BIM云平台包括数据分析模块、数据转换模块、数据输出模块和图形处理模块。
优选的，所述步骤5变形监测过程通过智能全站仪结合应变片手段进行，实时监测结构关键节点位位移和关键杆件应力变化。
(三)有益效果
本发明提供了一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法。具备以下有益效果：
该基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法，通过BIM相关技术的应用对异型复杂钢结构的设计、制作、安装进行可视化指导，并对安装过程进行可视化监测追踪，提高了异型钢结构安装的整体质量，并能有效地保障安全，实现了钢结构施工智能化，对钢结构建筑产业的发展具有很好的推动作用。
附图说明
图1为本发明方法步骤图。
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做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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法，包括如下步骤：
步骤1、根据结构类型采用三维机械制图软件Solidworks和Tekla三维建模软件协同设计异形钢结构的精准三维优化模型，并导出相应的二维图纸进行构件工厂化加工制作，其中协同设计包括规则构件和节点直接采用Tekla软件进行设计，复杂不规则构件和杆件采用Solidworks软件进行详细设计出三维机械模型，然后将三维机械模型通过格式转换成BIM可识别的三维结构模型，导入Tekla软件中与已设计的规则构架与节点进行整合，建立模型；
步骤2、按照拟定的钢结构施工方案，将步骤1中优化后的三维模型通过MIDAS有限元分析软件进行各施工阶段的模拟分析，得到各阶段结构变形与各组成杆件应力的变化理论数据，生成相应的变化云图，确定危险系数大的关键构件与节点，并通过相应的数据转换导入至施工BIM云平台中，在BIM云平台中设置相应的应力、应变报警值，BIM云平台包括数据分析模块、数据转换模块、数据输出模块和图形处理模块；
步骤3、采用三维扫描仪对步骤1中加工成的构件与节点进行实体数字化扫描，获取构件与节点的三维点坐标，通过图形处理软件将各坐标点进行整合，建立实体扫描模型，然后将实体构件扫描模型与三维模型进行对比，检验构件加工质量的合格率；
步骤4、对检验合格实体构件扫描模型按照拟定的施工方案在进行计算机内分步加载到步骤1的结构模型中，进行实体构件的模拟预拼装，依据实体模拟预拼装结果生成相应的技术交底动画内容对实体作业人员进行交底；
步骤5、依据相应的施工方案和步骤4中的交底内容分阶段进行钢结构实体安装施工，设置变形监测点，对步骤2所确定的关键构件与节点进行变形监测，收集实际施工过程中的应力、应变变化数据，并实时上传至施工BIM云平台中，变形监测过程通过智能全站仪结合应变片手段进行，实时监测结构关键节点位位移和关键杆件应力变化；
步骤6、在施工BIM云平台中，将步骤5实测收集的数据与步骤2中设置的报警值进行联动，当实测数据值超过报警值，BIM云平台系统进行预警，生成预警报告；
步骤7、根据预警情况及时调整实际施工中的的结构和构件姿态。
综上所述，该基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法，通过BIM相关技术的应用对异型复杂钢结构的设计、制作、安装进行可视化指导，并对安装过程进行可视化监测追踪，提高了异型钢结构安装的整体质量，并能有效地保障安全，实现了钢结构施工智能化，对钢结构建筑产业的发展具有很好的推动作用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法,其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、根据结构类型采用三维机械制图软件Solidworks和Tekla三维建模软件协同设计异形钢结构的精准三维优化模型，并导出相应的二维图纸进行构件工厂化加工制作；
步骤2、按照拟定的钢结构施工方案，将步骤1中优化后的三维模型通过MIDAS有限元分析软件进行各施工阶段的模拟分析，得到各阶段结构变形与各组成杆件应力的变化理论数据，生成相应的变化云图，确定危险系数大的关键构件与节点，并通过相应的数据转换导入至施工BIM云平台中，在BIM云平台中设置相应的应力、应变报警值；
步骤3、采用三维扫描仪对步骤1中加工成的构件与节点进行实体数字化扫描，获取构件与节点的三维点坐标，通过图形处理软件将各坐标点进行整合，建立实体扫描模型，然后将实体构件扫描模型与三维模型进行对比，检验构件加工质量的合格率；
步骤4、对检验合格实体构件扫描模型按照拟定的施工方案在进行计算机内分步加载到步骤1的结构模型中，进行实体构件的模拟预拼装，依据实体模拟预拼装结果生成相应的技术交底动画内容对实体作业人员进行交底；
步骤5、依据相应的施工方案和步骤4中的交底内容分阶段进行钢结构实体安装施工，设置变形监测点，对步骤2所确定的关键构件与节点进行变形监测，收集实际施工过程中的应力、应变变化数据，并实时上传至施工BIM云平台中；
步骤6、在施工BIM云平台中，将步骤5实测收集的数据与步骤2中设置的报警值进行联动，当实测数据值超过报警值，BIM云平台系统进行预警，生成预警报告；
步骤7、根据预警情况及时调整实际施工中的的结构和构件姿态。
2.根据权利要求书1所述的一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法,其特征在于：所述步骤1中协同设计包括规则构件和节点直接采用Tekla软件进行设计，复杂不规则构件和杆件采用Solidworks软件进行详细设计出三维机械模型，然后将三维机械模型通过格式转换成BIM可识别的三维结构模型，导入Tekla软件中与已设计的规则构架与节点进行整合，建立模型。
3.根据权利要求书1所述的一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法,其特征在于：所述BIM云平台包括数据分析模块、数据转换模块、数据输出模块和图形处理模块。
4.根据权利要求书1所述的一种基于BIM技术的异型钢结构可视化施工方法,其特征在于：所述步骤5变形监测过程通过智能全站仪结合应变片手段进行，实时监测结构关键节点位位移和关键杆件应力变化。
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